Способ изготовления фрикционного изделия

Изобретение относится к изготовлению фрикционных изделий, предназначенных для эксплуатации в различных механизмах, в частности тормозных узлах и муфтах. Изделие формуют из материала с полимерным связующим и наполнителями. Со стороны рабочей поверхности изделия проводят термическую обработку при температуре, превышающей максимальную температуру эксплуатации изделия на 20-40%, в течение 10-90 сек. Первоначальный поверхностный слой, полученный на фрикционном изделии, обладает стабильным коэффициентом трения. 2 табл.

 

Изобретение относится к фрикционным изделиям, предназначенным для эксплуатации в различных механизмах (тормозных узлах машин и оборудования, муфтах и др.).

Аналогом заявляемого изобретения является способ обработки накладки дискового тормоза, включающий формование фрикционной накладки из материала с полимерным связующим и термическую обработку со стороны накладки, т.е. со стороны рабочей поверхности изделия (см. а.с. №127749, кл. В22F 7/04, 1992 г.).

Существенные признаки "формование изделия из материала с полимерным связующим и термическую обработку со стороны рабочей поверхности" совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является высокая шероховатость поверхности фрикционного изделия, образованная преимущественно твердыми элементами волокон волокнистых армирующих компонентов, а также элементами частиц наполнителей. В результате в начальный период торможения в точках фактического контакта возникают высокие температуры, в результате которых происходит быстрый износ как фрикционного изделия, так и металлического контртела, что соответственно ухудшают эксплуатационные свойства фрикционного изделия.

Прототипом заявляемого изобретения является способ изготовления фрикционного изделия, включающий формование изделия из материала с полимерным связующим и термическую обработку изделия (см. патент №211513, B22F 7/04, С08G 5/14, 1998 г.).

Существенные признаки прототипа "формование изделия из материала с полимерным связующим и термическая обработка изделия" совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Применение наиболее близкого аналога повышает износостойкость изделия, но не создает первоначальный поверхностный слой, позволяющий исключить падение коэффициента трения в процессе приработки колодки при первом интенсивном торможении, что может привести к разрушению колодки и созданию аварийной ситуации на дороге.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание на рабочей поверхности фрикционного изделия первоначального поверхностного слоя с устойчивым коэффициентом трения в процессе приработки колодки при первом интенсивном торможении, что исключает разрушение первоначального поверхностного слоя.

Для достижения указанного технического результата заявляемое изобретение включает формование фрикционного изделия из материала с полимерным связующим и наполнителями и термическую обработку изделия, которую осуществляют со стороны его рабочей поверхности в пределах, превышающих максимальную температуру эксплуатации изделия на 20-40% в течение 10-90 с.

Существенные признаки заявляемого изобретения "...термическую обработку осуществляют со стороны рабочей поверхности изделия в пределах, превышающих максимальную температуру эксплуатации изделия на 20-40% в течение 10-90 с" являются отличительными от признаков прототипа. Этим достигается создание первоначального поверхностного слоя с устойчивым коэффициентом трения при первом интенсивном торможении, так как предложенный температурный режим и короткое время 10-90 с позволяет исключить падение коэффициента трения поверхностного рабочего слоя, затем этот слой самовоссоздается при эксплуатации.

Заявляемый способ изготовления фрикционного изделия осуществляется следующим образом, например, формованием из полимерной композиции с последующей механической обработкой. Далее фрикционное изделие подвергают термическому воздействию. По предлагаемому способу термическую обработку изделия производят со стороны рабочей поверхности любыми известными средствами, например, путем контакта рабочей поверхности изделия с нагретой до температуры, превышающей максимальную температуру того или иного фрикционного изделия на 20-40% в течение 10-90 с. Например, если максимальная температура эксплуатации накладок дискового тормоза составляет от 400 до 500°С, то плита нагревается до температуры 600-620°С. Максимальная температура накладок барабанного тормоза составляет 350°С, в этом случае плита нагревается до температуры 420-450°С и т.д.

Пример 1 (контрольный по наиболее близкому аналогу). Фрикционное изделие - накладка дискового тормоза, изготовленная из пресс-композиции, содержащей связующее, волокнистые наполнители, фрикционные компоненты и модификаторы трения, которая готовится в резиносмесителе, измельчают в дробилке и формуют брикет и соединяют его с металлической опорой в пресс-форме, далее отверждают в пресс-форме, нагретой до 175°С при давлении 100 МПа, и затем осуществляют шлифовку. Максимальная температура эксплуатации от 400 до 500°С. Далее осуществляют одностороннее прокаливание со стороны рабочей поверхности при температуре 400°С в течение 20 мин.

Пример 2 (контрольный по наиболее близкому аналогу). Фрикционное изделие - накладка барабанного тормоза, изготовленная из пресс-композиции, содержащей связующее, волокнистые наполнители, вулканизирующую группу, фрикционные компоненты и технологические добавки, которая готовится в резиносмесителе, измельчается в молотковой дробилке и формуется в брикет в пресс-форме при температуре 195°С при давлении 25 МПа. При необходимости изделие подвергают довулканизации при температуре 200°С в печи. Максимальная температура эксплуатации накладок барабанного тормоза - 350°С. Далее осуществляют одностороннее прокаливание со стороны рабочей поверхности при температуре 350°С в течение 6 мин.

Пример 3 (предлагаемый способ). Фрикционное изделие - накладка дискового тормоза имеет такой же состав и изготавливают так же, как в примере 1. Максимальная температура эксплуатации от 400 до 500°С. Термическую обработку накладки производят по предлагаемому способу со стороны рабочей поверхности при температуре 610°С путем контакта закладки с металлической плитой с электронагревателями в течение 30 секунд.

Пример 4 (предлагаемый способ). Фрикционное изделие - накладка барабанного тормоза имеет такой же состав и изготавливают так же, как в примере 2. Максимальная температура эксплуатации накладок барабанного тормоза - 350°С. Термическую обработку накладки производят по предлагаемому способу со стороны рабочей поверхности при температуре 450°С путем контакта накладки с металлической плитой с электронагревателями в течение 20 секунд.

Фрикционные свойства изделий после термической обработки по известному способу (пример 1, 2) и по предлагаемому способу (примеры 3, 4) приведены в табл.1 по методикам ТУ или ГОСТа.

Данные табл.2 показывают, что термическая обработка по предлагаемому способу стабилизирует коэффициент трения, т.е. не дает резкого падения и возрастания коэффициента трения, таким образом достигается возможность создания первоначального поверхностного слоя со стабильным коэффициентом трения в процессе приработки накладки при первом интенсивном торможении, что исключает ее разрушение.

Таблица 1.
№ примера	Способ	Изделие	Температура рабоч. пов-ти	Время
1.	Известный	Накладка дискового тормоза	400°С	20 мин.
2.	Известный	Накладка барабанного тормоза	350°С	6 мин.
3.	Предлагаемый	Накладка дискового тормоза	610°С	30 секунд
4.	Предлагаемый	Накладка барабанного тормоза	450°С	20 секунд
Таблица 2.
№ примера	Способ	Средний коэффициент трения после термообработки	Интенсивность износа после термообработки
1.	Известный	0,47	0,35
2.	Известный	0,56	0,12
3.	Предлагаемый	0,58	0,23
4.	Предлагаемый	0,59	0,9

Способ изготовления фрикционного изделия, включающий формование изделия из материала с полимерным связующим и наполнителями и термическую обработку изделия, отличающийся тем, что термическую обработку изделия осуществляют со стороны его рабочей поверхности при температуре, превышающей максимальную температуру эксплуатации изделия на 20-40%, в течение 10-90 с.