RU2001057C1 - Composite for friction material manufacturing - Google Patents

Abstract

Использование: изготовление фрикционных элементов муфт и тормозов сухого трени  кузнечно-прессовых машин Сущность изобретени : композици  дл  изготовлени  фрикционного материала содержит (в ч) бутадиеновый каучук 100; серную вулканизующую группу 9,1 - 26,3; барит 113,6-221.1; оксид алюмини  13,6 - 52,6; графит 13,6 - 42,1. а в качестве волокнистого наполнител  - минеральную вату 682 - 105.3; углеродное волокно 4.6 - 42,1 и полиамидное волокно 22,7 - 63,2 Новый фрикционный материал имеет высокие прочностные показатели, хорошие фрикционно-из- носные свойства, что обеспечивает продолжительную до 20 лет работу кузнечно-прессовых машин при циклических торцевых нагрузках на фрикционный элемент. Новый материал позволил снизить создаваемый шум при ударном включении муфты и тормоза на частотах выше 500 Гц 3 табл.Usage: manufacture of friction elements for clutch and brake dry friction of forging machines. SUMMARY OF THE INVENTION: A composition for manufacturing friction material contains (in h) butadiene rubber 100; sulfuric vulcanizing group 9.1 - 26.3; barite 113.6-221.1; alumina 13.6 - 52.6; graphite 13.6 - 42.1. and as a fibrous filler - mineral wool 682 - 105.3; carbon fiber 4.6 - 42.1 and polyamide fiber 22.7 - 63.2 The new friction material has high strength characteristics, good frictional and wear properties, which ensures forging up to 20 years the operation of forging machines with cyclic end loads on friction element. The new material made it possible to reduce the noise generated during shock engagement of the clutch and brake at frequencies above 500 Hz 3 tables.

Description

Изобретение относитс  к фрикционным издели м, а именно к материалам фрикционных элементов муфт и тормозов сухого трени  кузнечно-прессовых машин.FIELD OF THE INVENTION This invention relates to friction products, in particular to materials of friction elements of clutches and dry friction brakes of forging machines.

Аналогом насто щего изобретени   вл етс  фрикционный материал, содержащий комбинированную полимерную матрицу не основе эластомера и фенольной смолы, и наполнители: сажу, глину, графит, сульфат свинца, волластонит, оксид меди, а также волокнистый наполнитель: полиамидные волокна в виде пульпы или пр жи и штапельное стекловолокно.An analogue of the present invention is a friction material containing a combined polymer matrix not based on elastomer and phenolic resin, and fillers: carbon black, clay, graphite, lead sulfate, wollastonite, copper oxide, and fibrous filler: polyamide fibers in the form of pulp or yarn and staple fiberglass.

Фрикционный материал по аналогу имеет высокую прочность на раст жение и истирание, но при больших торцевых циклических нагрузках фрикционный элемент быстро разрушаетс .The friction material, by analogy, has a high tensile and abrasion resistance, but at high end cyclic loads, the friction element quickly collapses.

Другим аналогом нового материала  вл етс  фрикционный материал, содержащий комбинированную полимерную матрицу на основе термоотверждаемого эластомера и фенольной смолы, и наполнители: барит, углерод, глину, оксиды металлов , орех кешью, частицы каучука, волокнистый наполнитель: полиакрилонит- рильные волокна, арамидные волокна, стекловолокно и проволоку.Another analogue of the new material is a friction material containing a combined polymer matrix based on a thermoset elastomer and phenolic resin, and fillers: barite, carbon, clay, metal oxides, cashew nuts, rubber particles, fibrous filler: polyacrylonitrile fibers, aramid fibers, fiberglass and wire.

Фрикционный материал по аналогу имеет хорошую износостойкость, однако его прочностные показатели недостаточно высокие и при больших торцевых циклических нагрузках фрикционный элемент разрушаетс .The friction material, by analogy, has good wear resistance, however, its strength characteristics are not high enough and at high end cyclic loads, the friction element breaks.

Аналогом насто щего изобретени   вл етс  также фрикционный материал, содержащий полимерную матрицу на основе фенольной смолы и наполнители: барит, карбонат кальци , частицы резины, пыль ореха кешью, графит, дисульфид молибдена , волокнистый наполнитель: арамидные волокна и/или арамидную волокнистую массу, металлические порошки из стали, меди , латуни и нержавеющей стали.An analogue of the present invention is also a friction material comprising a phenolic resin polymer matrix and fillers: barite, calcium carbonate, rubber particles, cashew nut dust, graphite, molybdenum disulfide, fibrous filler: aramid fibers and / or aramid pulp, metallic powders made of steel, copper, brass and stainless steel.

Фрикционные материал по аналогу имеет хорошие фрикционно-износные свойства , однако низкие физико-механические свойства, что приводит к быстрому разрушению фрикционного элемента при торцевых циклических нагрузках.The friction material, by analogy, has good friction-wear properties, but low physical and mechanical properties, which leads to the rapid destruction of the friction element under end cyclic loads.

Прототипом насто щего изобретени   вл етс  фрикционный материал, содержащий полимерную матрицу на основе каучука и наполнители: окись алюмини , барит, графит , а в качестве волокнистого наполнител  - асбест.A prototype of the present invention is a friction material comprising a rubber-based polymer matrix and fillers: alumina, barite, graphite, and asbestos as a filler.

Материал по прототипу обладает недостаточно хорошими фрикционно-износны- ми свойствами, имеет невысокую прочность на срез и фрикционный элемент разрушаетс  при больших торцевых нагрузках при многократном включении тормоза.The material according to the prototype does not have good friction-wear properties, has a low shear strength and the friction element breaks at high end loads when the brake is applied repeatedly.

Цель - создание материала дл  фрикционных элементов муфт и тормозов кузнечно- прессовых машин, обеспечивающих продолжительную работу машин при значительных циклических торцевых нагрузках на фрикционный элемент (до 50 включений в 1 мин). Дл  этого фрикционный материал дол- жен иметь высокие прочностные показатели (удельна  ударна  работа, прочность на срез и сжатие), высокий и стабильный коэффициент трени  и малый износ. Кроме того, фрикционные элементы не должны изда- 6 вать шум (писк) при включении муфты и тормоза.The goal is to create a material for the friction elements of couplings and brakes of forging machines, ensuring continuous operation of the machines with significant cyclic end-face loads on the friction element (up to 50 starts in 1 min). For this, the friction material must have high strength characteristics (specific impact work, shear and compressive strength), high and stable friction coefficient, and low wear. In addition, friction elements must not emit noise (squeak) when the clutch and brake are applied.

Дл  достижени  указанного технического результата композици  дл  изготовлени  фрикционного материала содержит 0 бутадиеновый каучук, серную вулканизующую группу, барий, графит, оксид алюмини , и в качестве волокнистого наполнител  - минеральную вату, углеродное волокно и полиамидное волокно, при следующем со- 5 отношении компонентов, мае,ч.: Бутадиеновый каучук 100 Серна  вулканизующа  группа9.1-26.3 Барит113,6-221,1 0 Оксид алюмини  13,6-52.6 Графит 13,6-42.1 Минеральна  вата 68,2-105,3 Углеродное волокно 4,6-42,1 5 Полиамидное волокно 22,7-63.2. Новый материал готов т в резиносме- сителе закрытого типа в одну стадию. В резиносмеситель загружают каучук, вулка- 0 низующую группу и наполнители и. перемешивают в течение 20-25 мин при включенном охлаждении. Рецептурный состав исходных смесей представлен в табл. 1. Затем смесь измельчают на дезинтеграторе дл  допол- 5 нительной гомогенизации. Из готовой смеси в холодной пресс-форме формуют заготовки под давлением 20-25 МПа. Затем заготовку перенос т в пресс-форму дл  гор чего формовани , при температуре 0 170 ± 10°С и давлении 40.0 МПа форму ют издели , выдержива  в пресс-форме из расчета 1,0-1,5 мин на 1 мм толщины издели . В процессе гор чего формовани  происходит взаимодействие каучука с вулканиэую- 5 щей группой и образуетс  трехмерна  пространственна  структура полимерной матрицы.To achieve the technical result, the composition for the production of friction material contains 0 butadiene rubber, sulfuric vulcanizing group, barium, graphite, alumina, and mineral fiber, carbon fiber and polyamide fiber as the filler, in the following 5 component ratio, May , h .: Butadiene rubber 100 Chamois vulcanizing group 9.1-26.3 Barite 113.6-221.1 0 Alumina 13.6-52.6 Graphite 13.6-42.1 Mineral wool 68.2-105.3 Carbon fiber 4.6- 42.1 5 Polyamide fiber 22.7-63.2. New material is prepared in a closed-type rubber mixer in one step. Rubber, vulcanizing group and fillers and are loaded into the rubber mixer. mix for 20-25 minutes with cooling turned on. The recipe composition of the starting mixtures are presented in table. 1. The mixture is then pulverized on a disintegrator for further homogenization. From the finished mixture in a cold mold is formed into blanks under a pressure of 20-25 MPa. Then, the preform is transferred to the hot-forming mold, at a temperature of 0 170 ± 10 ° C and a pressure of 40.0 MPa, the articles are formed, keeping in the mold at the rate of 1.0-1.5 min per 1 mm of the thickness of the product. During hot molding, rubber interacts with a volcanic 5 group and a three-dimensional spatial structure of the polymer matrix is formed.

Коэффициент трени  и линейный износ материалов оценивали по результатам лабораторных испытаний, проведенных намашине И-32 при скорости трени  7,0-7,5 м/с; температуре 100-120°С; удельной нагрузке 27 н/см2 и посто нном моментетрени  11,8 Н м за 2 ч непрерывного тренип.Coefficient of friction and linear wear of materials were evaluated according to the results of laboratory tests conducted by the I-32 machine at friction speed of 7.0-7.5 m / s; temperature 100-120 ° C; specific load 27 n / cm2 and a constant momentum of 11.8 N m for 2 hours of continuous training.

Физико-механические показатели определ ли о соответствии с ГОСТ 9454-78, 4651-82 и 17302-71.Physicomechanical indicators were determined according to GOST 9454-78, 4651-82 and 17302-71.

Проведены стендовые испытани  вкладышей из материала по примерам 3 и 6 и из известного материала. Интенсивность линейного изнашивани  в муфте определ ли при давлении на поверхность вкладыша 1,02-1,48 МПа и температуре 60г70°С; интенсивность линейного изнашивани  в тормозе при давлении 0,29-0,435 МПа и температуре 80-140°С. Интенсивность линейного изнашивани  определ ли по формулеBench tests of inserts made of material according to examples 3 and 6 and of known material were carried out. The linear wear rate in the coupling was determined at a pressure on the liner surface of 1.02-1.48 MPa and a temperature of 60 g70 ° C; linear wear rate in the brake at a pressure of 0.29-0.435 MPa and a temperature of 80-140 ° C. The linear wear rate was determined by the formula

ил silt

Ул St

ЛУДLUD

где Уп средний линейный износ по толщине вкладыша муфты или тормоза стенда за одно его включение, мкм;where UP is the average linear wear across the thickness of the liner of the clutch or brake stand for one of its inclusion, microns;

Ауд. - средн   удельна  работа трени  на единице трущейс  поверхности вкладыша за одно включение муфты или тормоза, кДж/м2.Aud. - the average specific friction work per unit of rubbing surface of the liner for one clutch or brake engagement, kJ / m2.

Коэффициент трени  пары вкладыш - контртело в тормозе определ ли при 17- 90°С и удельном давлении 0,2-0,6 МПа. Материал контртела чугун СЧ25.The coefficient of friction of the liner – counterbody pair in the brake was determined at 17–90 ° С and specific pressure 0.2–0.6 MPa. Counterbody material SCH25 cast iron.

Измерение шумовых характеристик проводилось с помощью шумомера ШШВ-1 и микрофона М101 по методике ОСТ 2Н-89- 7-81.The noise characteristics were measured using a ShShV-1 sound level meter and a M101 microphone according to the OST 2N-89-7-81 method.

При использовании в муфтах и тормозах кузнечно-прессовых машин фрикционных элементов из предлагаемого фрикционного материала отмечено снижение создаваемо5 го шума при ударном включении муфты и тормоза на частотах выше 500 Гц до 8000 Гц. Средние уровни как звукового давлени , так и звуковой мощности зафиксированные при испытани х на стенде в актавных полосах,When using friction elements from the proposed friction material in clutches and brakes of forge-and-press machines, a decrease in the generated noise is noted when the clutch and brake are shocked at frequencies above 500 Hz to 8000 Hz. The average levels of both sound pressure and sound power recorded during tests on the bench in active bands,

0 начина  с 500 до 8000 Гц, ниже на 2-10 дБ в сравнении с подобными показател ми при использовании фрикционных элементов по прототипу.0 starts from 500 to 8000 Hz, lower by 2-10 dB in comparison with similar indicators when using the friction elements of the prototype.

Результаты испытаний представлены вTest results are presented in

5 табл. 2 и 3.5 tab. 2 and 3.

Как видно из представленных данных, за вл емой фрикционный материал имеет высокие прочностные показатели, хорошие фрикционно-износные свойства, что обес0 печивает продолжительную до 20 лет работу кузнечно-прессовых машин при циклических торцевых нагрузках на фракционный элемент. Кроме того, использование в муфтах и тормозах фрикционных элементов изAs can be seen from the presented data, the claimed friction material has high strength indices, good frictional and wear properties, which ensures the operation of forging and pressing machines for up to 20 years under cyclic end loads on the fractional element. In addition, the use in clutches and brakes of friction elements from

5 за вл емого фрикционного материала позволило снизить создаваемый шум при ударном включении муфты и тормоза на частотах выше 500 Гц.5 of the claimed friction material made it possible to reduce the noise generated during shock engagement of the clutch and brake at frequencies above 500 Hz.

0(56) За вка ФРГ N«3230441, кл. С 08 J0 (56) Application of Germany N 3230441, cl. C 08 J

5/14,опубл. 1984.5/14, publ. 1984.

За вка ФРГ N 3338365. кл. С 09 К 3/14, опубл. 1984.Application for Germany N 3338365. cl. S 09 K 3/14, publ. 1984.

За вка ФРГ Nfc 3637022, кл. С 08 J 5/14, 5 опубл. 1986.German Application Nfc 3637022, class C 08 J 5/14, 5 publ. 1986.

Авторское свидетельство СССР N 219782, кл. С 08 L 9/00, 1965.USSR author's certificate N 219782, cl. C 08 L 9/00, 1965.

Т i6л ица1T i6l ica1

Продолжение табл. 1Continuation of the table. 1

Требовани  ТУ 38 414393-90 вкладыш фрикционный дл  гузнечио-прессовых машин, Коэффициент трени  по чугуну СЧ 15 по ГОСТ 1412-85 при испытании на лабораторной машине трени 0.43 - 0.60 Requirements TU 38 414393-90 friction liner for forging and pressing machines, friction coefficient for cast iron SCh 15 according to GOST 1412-85 when tested on a friction laboratory machine 0.43 - 0.60

Линейный износ по чугуну СЧ 15 ло ГОСТ 1412-85 при испытании на лабораторной машине трени , мм, не болееLinear wear on cast iron SCH 15 LO GOST 1412-85 when tested on a friction laboratory machine, mm, not more than

Предел прочности, МЛа (кгс/см ) не менее:Strength, MLa (kgf / cm) not less than:

-при сжатии-in compression

-при срезеwhen cutting

Наблюдаетс  разрушение поверхности вкладыша после испытаний The destruction of the surface of the liner after testing

ТаблицаTable

40(400) 20(200)40 (400) 20 (200)

ТаблицаЗTable3

Claims (1)

Формула изобретени отношении компонентов, мае.ч.:The formula of the invention in relation to components, m.h .: композици  дл  ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФРИКЦИОН-Бутадиеновый каучук 100composition for the manufacture of friction-butadiene rubber 100 ного МАТЕРИАЛА на основе бутадиеновогоСерна  вулканизующа  групкаучука , включающа  серную вулканизую-па 9.1 -26,3MATERIAL based on butadiene Sulfur vulcanizing group rubber, including sulfuric vulcanizing PA 9.1 -26.3 щую группу, барит, графит, оксид алюми- Барит 113,6-221,1barite, graphite, alumina-barite 113.6-221.1 ни  и волокнистый наполнитель,Оксид алюмини  13,6-52.6nor fibrous filler, Alumina 13.6-52.6 отличающа с  тем. что в качестве волокни-Графит 13,6-42,1different with that. that as fiber is graphite 13.6-42.1 стого наполнител  композици  содержитМинеральна  вата 68,2 - 105,3The bulk filler composition contains mineral wool 68.2 - 105.3 минеральную вату, углеродное волокно иУглеродное волокно 4,6-42,1mineral wool, carbon fiber and carbon fiber 4.6-42.1 полиамидное волокно при следующем со-Полиамидное волокно 22,7 - 63,2polyamide fiber in the next co-polyamide fiber 22.7 - 63.2