Фрикционный материал

Известен полимерный фрикционный материал, включающий фенолоформальдегидную смолу, гексаметилентетрамин, смесь волокнистых наполнителей, содержащую базальтовое волокно, асбест и модификаторы трения - оксид алюминия и фосфоритную муку 1.Указанный материал имеет нестабильный коэффициент трения, невысокую механическую прочность, низкую износостойкость и высокое содержание асбеста.Известен фрикционный материал, содержащий фенолоформальдегидную смолу, смесь волокнистых наполнителей, состоящую из базальтового и стеклянного волокна в соотнощении (4-10) (1-2), фрикционные модификаторы (оксид железа и графит), трибромбензойную кислоту и кремнефтористый основной алюминий 2.Основными недостатками этого материала являются невысокие прочностные свойства, низкий и нестабильный коэффициент трения.Известна фрикционная композиция, содержащая смесь резольной и новолачной смол,волокнистый минеральный наполнитель, графит, баритовый концентрат, модификатор трения - технический углерод и различные целевые добавки 3.Недостатками известного материала являются больщая разница между значениями коэффициентов статического и динамического трения, невысокие прочностные свойства,что ограничивает его применение в динамически нагруженных узлах трения, низкая термомеханическая прочность и износостойкость. Кроме того, в состав фрикционного материала входит экологически вредное вещество - трехсернистая сурьма, запрещенная рядом международных организаций к использованию в триботехнических материалах.Задачей изобретения является повыщение прочности, износостойкости и снижения разницы между коэффициентами статического и динамического трения.Поставленная задача рещается тем, что фрикционный материал, содержащий фенолформальдегидное связующее, баритовый концентрат, графит, модификатор трения, стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна, отличается тем, что в качестве фенолформальдегидного связующего содержит смесь резольной и новолачной фенолформальдегиднь 1 х смол, взятых в массовом соотнощении 1 (О,2-1,0), в качестве модификатора трения - смесь каолина, технического углерода и диоксида кремния, содержит смесь стеклоровинга и базальтового волокна при их массовом соотнощении 1 (О,1-1,О) и дополнительно содержит тальк при следующем соотнощении компонентов, мас.фенолоформальдегидное связующее 28-34 баритовый концентрат 20-35 графит 7-18 модификатор трения 7-15 стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтовогоВведение в композицию стеклоровинга или смеси стеклоровинга и базальтового волокна способствует увеличению прочности материала при статических и динамических нагрузках. Экспериментально установлено, что соотнощение стеклоровинга и базальтового волокон 1 (О,1-1,О) является оптимальным для данного состава материала, позволяющим достигнуть максимальную износостойкость и стабильность коэффициента трения при высокой механической прочности материала.Смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол увеличивает прочность материала при динамических нагрузках, термомеханическую прочность, а также способствует снижению разницы между значениями коэффициентами статического и динамического трения. Пределы содержания смол обусловлены эффективным сочетанием прочности и стабильности коэффициента трения.Модификатор трения, состоящий из смеси каолина, технического углерода и диоксида кремния, в сочетании с баритовым концентратом, стабилизирует коэффициент сухого трения при нестационарных режимах трения в условиях быстро изменяющейся скорости и нагрузки, при этом снижению коэффициента трения препятствует диоксид кремния.Введение талька способствует повышению износостойкости материала и обеспечивает высокую стабильность коэффициента трения, особенно при знакопеременных нагрузках.Технология изготовления материала на основе выбранных компонентов заключается в следующем. В двухлопастной смеситель периодического действия загружаются порошкообразные, включая фенолоформальдегидные смолы, и перемешиваются в течение 3-5 минут. Затем в процессе перемешивания в смеситель вводятся армирующие волокна и технологическая жидкость, например ацетон, в количестве не превышающем 1 от массы загруженного материала. Смесь тщательно перемешивается в течение 20-30 минут до получения однородной массы.Полученную массу сушат при температуре 60-80 С до влажности 1,5-2,0 . Однородность композиционного материала обеспечивается за счет размягчения связующего в процессе смешения компонент, вследствие повышения температуры смеси и воздействия технологической среды.Из полученного однородного материала изготавливают стандартные образцы и изделия методом прямого прессования при температуре 185 1 5 С и давлении 50-55 МПа. Время выдержки в пресс-форме под давлением - 1 мин на 1 мм толщины образца.В табл. 1 указаны составы материалов конкретного выполнения.В табл. 2 представлены фрикционно-износные и прочностные характеристики приведенных выше материалов.В качестве прототипа испытан состав, приведенный в примере 1 3.Разрушающее напряжение при сжатии определяли по ГОСТ 4651-82 на машине 213-10,ударную вязкость - по ГОСТ 4647-80 на маятниковом копре КМ-0,5. Фрикционные испь 1 тания проводили на стандартной машине трения СМЦ-1 по схеме вал-частичный вкладыш при скорости скольжения 0,5-2,5 м/с, удельных нагрузках 0,5-2,0 МПа.Образцы контртела изготавливали из стали 45 (ГОСТ 1050-74) твердости НКС 45-50.Коэффициент статического трения определяли по скачку силы трения в момент пуска машины трения с установленным образцом под нагрузкой. Коэффициент динамического трения определяли при установившемся стационарном режиме трения. Термомеханическую прочность материала определяли при испытаниях нагретых до 553 К образцов, изготовленных из различных составов материалов, в соответствии с требованиями ГОСТ 4651-82. В качестве показателя термомеханической прочности использовали разрушающее напряжение при сжатии.Как следует из представленных данных, предлагаемый фрикционный материал соответствует требованиям экологической безопасности и обладает более высокими фрикционно-износнь 1 ми и прочностными свойствами в сравнении с известными материалами. Получен новый технический эффект, заключающийся в повышении разрушающего напряжения при сжатии в 2,5-3,9 раза, ударной вязкости - в 1,9-2,6 раза. Интенсивность изнашивания у предлагаемой композиции в среднем в 2,0-2,3 раз ниже, а разница между коэффициентами статического и динамического трения в 3 раза меньше, чем у прототипа. Экспериментально установлено, что прочность при нагревании до 553 К материала, изготовленного из композиции по прототипу, снижается на 7-9 . При тех же условиях термомеханическая прочность заявляемого состава не изменяется.Составы материалов 1-Х, содержащие отдельные или запредельные предлагаемые компоненты, имеют значительно более низкие показатели, чем материалы, содержащие заявляемый состав.Таким образом, использование предлагаемого материала позволит улучшить эксплуатационные параметры фрикционных изделий, особенно при использовании его в фрикционных демпфирующих устройствах, например в гасителях колебаний тепловозов.Не Контрольные составы Заявляемый состав П/П Компоненты(ТУ РБ 300052047.033-2002) Смесь стекло овинга И базальтовогоМодификатор трения смесь каолинаУглеродистый материал- печная сажа - - - - - - - - - 10 - - - - - ПРИМСЧЗНИ содержание КОМПОНЕНТ ДаНО В мас.Питатель ул уш Х Х 1 ХП ХШ Хту Ху Х/1Разрушающее напряжение при сжатии, МПа Ударная вязкость, кДж/м 2Прототип Патент КН 2101305(скорость кольЖения 2 м/с и удельная нагрузка 1,0 МПа) Средняя разница между статическим и динамическим коэффициентами трения отн.ед.