способ изготовления фрикционного изделия

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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