Aro de fricción de bajo rozamiento con recubrimiento de diamante de bajo coste.

Aro de fricción para una junta de aro de fricción, comprendiendo:

- un cuerpo base

(2) con una capa de diamante (3) aplicada sobre el cuerpo base (2) la cual está diseñada como capa de fricción,

- en donde la capa de diamante (3) presenta un espesor (D) el cual es menor o igual de 4 μm, especialmente menor o igual de 3 μm, especialmente menor o igual de 2 μm, especialmente preferido aproximadamente 1 μm, caracterizado por que el cuerpo base (2) no presenta ninguna grieta o presenta solo grietas que presentan una extensión longitudinal (L) máxima en una superficie del cuerpo base (2) o en el cuerpo base (2) que es menor o igual de 5 μm.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/004942.

Solicitante: EAGLEBURGMANN GERMANY GMBH & CO. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: ÄUSSERE SAUERLACHER STRASSE 6-10 82515 WOLFRATSHAUSEN ALEMANIA.

Inventor/es: SCHAFER, LOTHAR, DR., ZIEGENBEIN, DIETER, SCHRÜFER,ANDREAS, OTSCHIK,JOACHIM, KOLLINGER,RUDOLF, HÖFER,MARKUS, ARMGARDT,MARKUS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > PISTONES; CILINDROS; RECIPIENTES A PRESION EN GENERAL;... > Juntas de estanqueidad (disposiciones para la estanqueidad... > F16J15/34 (con un anillo deslizante oprimido contra la cara más o menos radial de una de las dos partes)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Revestimiento químico por descomposición de compuestos... > C23C16/27 (solamente diamante)

PDF original: ES-2543559_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Aro de fricción de bajo rozamiento con recubrimiento de diamante de bajo coste El invento se refiere a un aro de fricción de bajo rozamiento, el cual como superficie de fricción presenta un recubrimiento de diamante de bajo coste. Además el invento se refiere a una disposición de junta de aro de fricción con como minimo un aro de fricción acorde con el invento.

Por el estado de la técnica se conocen aros de fricción con recubrimiento de diamante en diferentes diseños. Debido al recubrimiento de diamante estos aros de fricción presentan una superficie extremadamente resistente al desgaste así como unas propiedades de marcha en seco extraordinarias. Una desventaja de este tipo de aros de fricción recubiertos con diamante es además de sus costes de fabricación en parte extremadamente altos también la problemática de que debido a una unión defectuosa entre la capa de diamante y el cuerpo base del aro de fricción se puede llegar a que se suelte la capa de diamante con los consiguientes daños en el aro de fricción. Para solucionar este problema en el documento DE 20 2007 016 868.3 U1 se propuso un aro de fricción el cual presenta un cuerpo base de dos componentes, en donde el material de diamante está incorporado en el cuerpo base. Con esto se consigue una unión mejorada entre el cuerpo base y la capa de diamante pero como sin embargo se ha incorporado diamante como material adicional en el cuerpo base, estos aros de fricción son todavía más caros de fabricar. Además por el documento DE 20 2006 006 425 U1 se conoce un aro de fricción en el que, con el consiguiente coste, se introduce una capa sustrato adicional entre el cuerpo base y la capa de diamante. Además en los aros de fricción recubiertos con diamante es un problema el que se puede llegar a separaciones completas de la capa de diamante con partes del cuerpo base.

Por tanto, es misión del presente invento el preparar un aro de fricción con una capa de diamante en la superficie de fricción, el cual pudiendo ser fabricado de manera sencilla y económica presente una unión segura entre el cuerpo base y la capa de fricción, incluso con solicitaciones extremas.

Esta misión será resuelta por un aro de fricción con las características de la reivindicación 1. Las reivindicaciones secundarias muestran desarrollos preferidos del invento.

El aro de fricción acorde con el invento para una junta de aro de fricción con las características de la reivindicación 1 presenta la ventaja de que presenta una capa de diamante en una superficie de fricción y con ello presenta una larga vida útil y propiedades de marcha en seco especialmente extraordinarias. En él la fabricación de la capa de diamante es muy económica porque la capa de diamante presenta un espesor menor o igual a 4 µm y se consigue una extraordinaria unión entre la capa de diamante y un cuerpo base. Con esto se puede evitar especialmente la problemática presente en el estado de la técnica de una separación de la capa de diamante del cuerpo base, especialmente con partes del cuerpo base, bajo cargas altas, por ejemplo altas cargas mecánicas sobre las juntas de aro de fricción. De acuerdo con el invento esto se consigue por que el cuerpo base no presenta ninguna grieta o solo presenta grietas que presentan una extensión longitudinal que es menor o igual que 5 µm. De acuerdo con el invento se confirmó que en el caso de que no existan grietas o solo existan grietas muy pequeñas en la superficie y en el cuerpo base, en cada punto puede quedar asegurada una unión suficiente entre el cuerpo base y la capa de diamante. Cuando la griete es muy grande, en la zona de las grietas hay defectos de manera que en esas zonas, especialmente bajo solicitaciones altas, especialmente solicitaciones mecánicas muy altas, se puede llegar a la separación de la capa de diamante con partes del cuerpo base y finalmente a la destrucción del aro de fricción. La extensión longitudinal de las grietas de menor o igual que 5 µm está definida de acuerdo con el invento, por una recta que corte dos puntos de la grieta, en cada punto de corte posible con la grieta presenta entre los puntos de corte una longitud menor o igual que 5 µm. Los limites acordes con el invento de 5 µm para la longitud de la grieta son válidos para grietas en la superficie y para grietas en el cuerpo base, las cuales por ejemplo, partiendo de la superficie se extienden al interior del cuerpo base. De acuerdo con el invento, con esto un cuerpo base no presenta tanto en una superficie en la que se ha aplicado una capa de diamante, como también en el propio cuerpo base, ninguna grieta o solo grietas con una extensión máxima longitudinal <= 5 µm. Para por ejemplo, en una superficie del cuerpo base obtener un tamaño de grieta como el anteriormente definido se lleva a cabo un mecanizado fino de la superficie, por ejemplo un proceso de pulido. Con ello es posible, de acuerdo con el invento, prever un aro de fricción con pequeñas grietas, que sea económico de fabricar y que el aro de fricción presente extraordinarios tiempos de vida y propiedades de marcha en seco. La capa de diamante puede ser depositada sobre el cuerpo base libre de grietas o presenta solo pequeñas grietas, preferentemente mediante un proceso CVD. Con ello se abre un potencial de aplicación económicamente muy grande puesto que prácticamente todo tipo de aros de fricción pueden ser recubiertos económicamente con diamante. Un aro de fricción acorde con el invento presenta un coeficiente de rozamiento muy bajo y presenta una unión estable entre capa de diamante y cuerpo base. Se prefiere un espesor de la capa de diamante menor de 4 µm, preferentemente menor de 3 µm, especialmente preferido menor de 2 µm y especialmente preferido el espesor de la capa de diamante es menor de 1µm. También se prefiere una longitud de grieta menor de 3 µm y especialmente preferido menor de 1 µm o que no exista en absoluto ninguna grieta.

Además se prefiere una profundidad de la grieta partiendo de la superficie en perpendicular a la superficie menor o igual a 3 µm.

Además se prefiere el espesor de la capa de diamante como minimo de 0, 5 µm. Con esto se asegura que la capa de diamante ofrece una protección suficiente contra medios agresivos o corrosivos con los cuales podrían llegar a estar en contacto los aros de fricción.

Según otra configuración preferida del presente invento la superficie del cuerpo base está libre de poros o presenta preferiblemente solo poros con un diámetro de poro medio menor o igual de 0, 4 mm, preferiblemente menor o igual de 0, 3 mm, especialmente preferido menor o igual de 0, 2 mm.

También se prefiere que los poros estén separados unos de otros dependiendo del diámetro medio de poro multiplicado por el factor 100. Es decir, si el diámetro medio de poro es de 0, 4 mm, una separación de este poro a un poro vecino, partiendo de cada borde de los poros, es de como minimo 40 mm. De acuerdo con el invento, bajo diámetro medio de poros se entiende aquel diámetro al cual corresponde una longitud máxima de una recta entre dos puntos de borde a través del poro, puesto que los poros habitualmente no tienen forma circular.

De acuerdo con otra configuración preferida del invento, un tamaño de cristal de la capa de diamante depositada como diamantes cristalinos está entre 0, 2 y 5 µm, especialmente entre 0, 2 a 4 µm, preferiblemente 0, 2 a 3 µm, preferentemente 0, 2, a 0, 25, mas preferentemente de 0, 2 a 1 µm.

También se prefiere una rugosidad R3 de la superficie del cuerpo base menor o igual de 0, 2 µm, especialmente menor o igual de 0, 15 µm y especialmente preferido menor o igual de 0, 1 µm.

Preferentemente un porcentaje SP3 en la capa de diamante es mayor o igual de 97%.

Según otra configuración preferida del invento el... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Aro de fricción para una junta de aro de fricción, comprendiendo:

- un cuerpo base (2) con una capa de diamante (3) aplicada sobre el cuerpo base (2) la cual está 5 diseñada como capa de fricción, -en donde la capa de diamante (3) presenta un espesor (D) el cual es menor o igual de 4 µm, especialmente menor o igual de 3 µm, especialmente menor o igual de 2 µm, especialmente preferido aproximadamente 1 µm, caracterizado por que el cuerpo base (2) no presenta ninguna grieta o presenta solo grietas que presentan una extensión longitudinal (L) máxima en una superficie del cuerpo base (2) o en el cuerpo base (2) que es menor o igual de 5 µm.

2. Aro de fricción según la reivindicación 1, caracterizado por que las grietas (4) en el cuerpo base (2) presentan una profundidad de grieta (T) menor o igual de 3 µm.

3. Aro de fricción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la capa de diamante

(3) presenta un espesor de como minimo 0, 5 µm.

4. Aro de fricción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la superficie del cuerpo base (2) está libre de poros o porque la superficie presenta solamente poros con un diámetro medio de poro menor o igual de 0, 4 mm, especialmente menor o igual de 0, 3 mm, especialmente preferido menor

o igual de 0, 2 mm, y/o porque los poros (5) presentan una separación entre ellos que es como minimo 100 veces el diámetro de poro.

5. Aro de fricción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que un tamaño de cristal de los diamantes de la capa de diamantes (3) está entre 0, 2 y 5 µm, especialmente entre 0, 2 y 4 µm, preferentemente entre 0, 2 y 3 µm, preferido entre 0, 2 y 2, 5 µm y especialmente entre 0, 2 y 1 µm.

6. Aro de fricción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la capa de diamante

(3) presenta una rugosidad (R3) menor o igual a 0, 2 µm, especialmente menor o igual a 0, 15 µm, 25 especialmente menor o igual a 0, 1 µm.

7. Aro de fricción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la capa de diamante

(3) presenta un porcentaje en SP3 mayor o igual al 97%.

8. Aro de fricción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el cuerpo base (2) presenta una dureza Vickers mayor o igual de 1400 HV.

9. Aro de fricción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que una densidad de defectos de la capa de diamante (3) es menor o igual de 200x10-9, siendo la densidad de defectos la relación entre la superficie defectuosa respecto de la superficie recubierta libre de defectos de la superficie exterior.

10. Aro de fricción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el cuerpo base (2)

está fabricado de un material con carburo, especialmente de un carburo de Silicio (SiC) o un carburo de wolframio (WC) .

11. Aro de fricción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la superficie de la capa de diamante (3) corresponde con una superficie del cuerpo base (2) con una desviación máxima del ±0, 2 µm.