Способ получения углеродного фрикционного изделия

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО ФРИКЦИОННОГО ИЗДЕЛИЯ, включающий гидроперемешивание графитированного волокна на основе полиакрилонитрила со связующим, например пеком, сушку полученной композиции, прессование заготовки,, оожиг, пропитку пеком,, повторный обжиг и последующее уплотнение пиролитическим углеродом , отличающийся тем, что, с целью увеличения срока работы изделия и прочности на разрыв, углеродную ткань пропитывают водной суспензией пека, подвергают ее термоокислительной обработке на воздухе при 140-180°С и прессуют заготовку из чередующихся слоев пропитанной ткани со слоями высущенной композиции графитированных волокон с пеком.2.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что заготовка содержит, вес,%:Углеродная ткань 15-45 Графитированное волокно25-40 Пек Остальное3.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что в качестве углеродной ткани используют графитированную ткань на основе вискозы.СПо^00СП •VI

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„635711

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M ABTOPGHOlVtY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 2328873/23-26 (22) 27. 02.76 (46) .15.11.83. Бюл. Р 42 (72) В.В. Кулаков, В.П. Юдин, A.È. Павлова, А.М. Златкис, Г.Н. Багров, И.И. Зверев, Й.И. Хазанов и A.Â. Суворов (53) 661.666.2 (088.8) (56) 1. Патент США Р 3552533, кл. 192-107, опублик. 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 504698, кл. F D 1973. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕ—

РОДНОГО ФРИКЦИОННОГО ИЗДЕЛИЯ, включающий гидроперемешивание графитированного волокна на основе полиакрилонитрила со связуюшим, например пехом, сушку полученной композиции, прессование заготовки,. обжиг, пропит.ку пеком,. повторный обжиг и последующее уплотнение пиролитическим углеЗ(50 С 01 В 31/04; В 32 В 31/14

//F 16 D 69/00 родом, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока работы изделия и прочности на разрыв, углеродную ткань пропитывают водной суспенэией пека, подвергают ее термоокислительной обработке на воздухе при 140-180 С и прессуют заготовку иэ чередующихся слоев пропитанной ткани со слоями высушенной композиции графитированных волокон с пеком.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что заготовка содержит, вес,Ъ:

Углеродная ткань 15-45

Графитированное волокно 25-40

Пек Остальное

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве углеродной ткани используют графитированную ткань на основе вискозы.

635711

15-45

Изобретение относится к области композиционных углеродных материалон и может быть использовано при получении фрикционных иэделий, например для изготовления тормозных дисков.

Известен способ получения углеродистых фрикционных иэделий из композиционных углеродных материалов, включающий укладку пропитанной связующим ткани, прессование и карбониэацию (13.

Однако сроки работы таких изделий в условиях с повышенными нагрузками резко снижаются из-за недостаточной межслоевой прочности дисков.

Известен также способ получения

:углеродного фрикционного изделия, включающий гидроперемешивание графитированного волокна на основе полиакрилонитрила со связующим, например пеком,сушку полученной композиции, прессование заготовки, ее обжиг, пропитку пеком, повторный обжиг и последующее уплотнение заготовки пиролитическим углеродом (2).

Такой способ также не позволяет получить фрикционные иэделия, обеспечивающие длительный срок работы иэделия из-за недостаточной прочности дисков на разрыв. Решить же вопрос увеличения прочности дисков за счет изменения режимов гидроперемешивання или вида волокна (в пределах, обеспечивающих длительную работоспособность фрикционного иэделия), практически невозможно. Это обусловлено тем, что в процессе гидроперемешивания происходит иэмельчение углеродного волокна и длина его ограничена сравнительно узким пределом 5-40 мм.

Целью изобретения является увели- 4р чение срока работы фрикционного изделия в условиях значительных динамических нагрузок и прочности на разрыв дисков беэ снижения их межслоеной прочности. 45

Это достигается тем, что графитированное волокно на основе полиакрилонитрила подвергают гидроперемешиванию со сняэующим, например пеком, сушат полученную композицию, параллельно углеродную ткань (графитированную на основе вискозы) пропитывают водной суспенэией пека, подвергают ее термоокислительной обработке на воздухе при 140-180 С и затем прессуют заготовку из чередующихся слоев про- 55 питанной ткани со слоями высушенной композиции графитиронанных волокон с пехом, заготовку обжигают, пропитывают пеком, повторно обжигают и затем уплотняют пироуглеродом. 60

Заготовка после прессования содержит, нес.Ъ:

Углеродная ткань

Графитированное волокно 25-40 65

Пек Остальное

В качестве углеродной ткани целесообразно использовать ткань на основе вискозы.

Совокупность указанных отличий обеспечивает срок работы фрикционного изделия в условиях повышенных статических и динамических нагрузок, например в авиационных тормозах, эа счет увеличения прочности изделий на разрыв беэ снижения ее межслоевой прочности, так как энергия сопротивления . началу распространения трещин в углеродном материале, содержащем ткань, значительно выше аналогичной неличины для композиций, армированных дискретными волокнами.

П р и,м е р. Диски изготавливают из графитированной вискозной ткани, графитированного волокна и каменноугольного пека. Используемые материалы имеют следующие характеристики: ткань марки ТГЯ-2И (ТУ-48-2019/72) с пределом прочности на разрыв, кгс/5 см, на основе-50, по утку - 10; волокно марки ВИН-C íà основе полиакрилнитрила длиной 5-40 мм с температурой обработки 3000 С, прео дел прочности при разрыве 185 кгс/ Z, модуль упругости 50,2х10 з кгс/мм2; плотность 2,02 г/смэ; пек каменноугольный среднетемпературный c + с, „„,= 65 С {гост

1038-65) .

Графитированные полиакрилнитрильные филаменты подвергают гидроперемешиванию н нутч-фильтре, снабженном пропеллерной мешалкой с 2000 об/с и с соотношением волокна и воды

li30 в течение 10-15 мин. Воду удаляют с помощью вакуумного насоса и массу высушивают при 70-80 С в течение 2-3 ч на воздухе.

Графитированную вискозную ткань, предварительно сшитую н виде ленты, пропускают через ванну с воднопеконой суспензией (соотношение воды и пека при этом составляет 1:6 вес.ч) . Пропитанную пековой суспензией ткань термообрабатывают на воздухе гри

140 С в течение 30 мин. Затем загружают пресс-форму путем последовательной укладки 26 слоев углеродной тка« ни, пропитанной пеком, со слоями высушенной композиции графитированных волокон с пеком (несом 10-40 г) толщиной 0,5-5 мм.

После загрузки-проводят прессонание заготовок в виде колец Ф с,р.

320 мм Ф „160х20 мм при 140 C с выдержкой 5 мин на 1 мм толщины изделия при удельном давлении 200250 кгс/см2.

Обжиг заготовок осуществляют в нейтральной среде углеродной засыпки до температуры 1200 С со средней скоростью под ема температуры 20ОC и последующей выдержкой при конечной

635711

„80 мм рт.ст. и расходе газа 1,8 л мин в течение 90 ч.

Для получения сравнительных данных изготовляют различные составы композиций, для которых определяют физико-механические показатели.

Фрикционные испытания проводят на инерционном стенде при начальной скорости торможения 20 м/с, моменте инерции маховых масс 4,15 кг см с

10 запасе кинетической энергии 3200 кгм и удельной мощности торможения

30 кгм/с. см .

В таблице представлены данные по характеристикам углеродных фрикцион15 Hrm иэдел"й °

Содержание в диске волокнистого наполнителя, вес.З

Способ

Физико-механические характеристики

Линейный износ мкм/ тормо.— жение

Количеств торможени до разрушения дисков

Коэффициент трения

Предел проч ности при разрыве (перпендику лярно к слоям), кгс/cM 2

Ткань

Дискретное волокно

Известный (13 60

480

110

0,25

280

0,3

Известный 2

120

0,3

Предлагаемый состав

1,6 0 32

560

320

45

0,84

675

460

0,45

420

4,2

280

0,30

40.

Как видно из таблицы, фрикционный материал, изготовленный по пред- 45 лагаемому способу, обеспечивает увеличение ресурса работы тормоза более, чем в 3 раза. Кроме того, увеличеРедактор О. Юркова Техред Ж.Кастелевич

Корректор В. БУтЯга

Заказ 10797/2 Тираж 471 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Филиал ППП Патент,г. Ужгород, ул. Проектная, 4 температуре в течение 40 ч. После обжига заготовки подвЕргают пропитке пеком в автоклаве при температуре

190-220 С с выдержкой при остаточном давлении 100 мм рт.ст. в течение

30 мин и последующем поднятии давления до б атм в течение 3 ч.

Пропитанные пеком заготовки повторно обжигают при указанных режимах и подвергают механической обработке для получения готовых иэделий в виде тормозных дисков. Для повышения надежности в работе фрикционных дисков их покрывают пленкой пироуглерода при обработке в среде метана при 950-980ОС,остаточном давлении

Примечание. Остальное — связующее

/ ние прочности дисков значительно повышает надежность в работе тормозных систем. Фрикционный материал, изготовленный по предлагаемому способу получил название ТЕРМАР-ТД .