RU2160750C2 - Friction composition - Google Patents

Abstract

FIELD: various fields of machine building. SUBSTANCE: described is friction composition comprising thermoreactive binder containing phenol-formaldehyde resin and rubber, fibrous filer, inert inorganic filler and inorganic powdery friction and wear modifiers. Fibrous filler is scaly metallic material crystallized at cooling rate of greater than 10³ C/s with length-width- thickness ratio as 1-200:1-60:1 or combination thereof with mineral and glass fibers, ratios of components being as follows, wt %: thermoreactive binder, 15.0-25.0; inert inorganic filers, 10.0-30.0; scaly metallic material or combination thereof with mineral and glass fibers, 15.0-45.0. Inorganic powdery friction and wear modifiers, the balance up to 100. Composition comprises no carcinogenic asbestos and permits preparing triboindustrial products having stable friction coefficient within wide range of temperatures and high heat resistance that meet standard requirements for braking efficiency and higher wear resistance. EFFECT: improved properties of the friction composition. 1 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к производству фрикционных материалов, предназначенных для изготовления деталей тормозов различных транспортных средств, механизмов и оборудования, в частности к материалам фрикционных накладок, тормозных колодок и дисков сцепления муфт, и может быть использовано в любых отраслях машиностроения. The invention relates to the production of friction materials intended for the manufacture of brake parts of various vehicles, mechanisms and equipment, in particular to materials of friction linings, brake pads and clutch discs, and can be used in any engineering industry.

Известен фрикционный материал (авторское свидетельство СССР N 1114340, C 08 L 61/10, C 08 J 5/14, 1984) на органической основе, включающий фенольную смолу, волокнистый наполнитель, металлосодержащее соединение, органический модификатор, фрикционный модификатор и неорганический модификатор. В качестве волокнистого наполнителя фрикционный материал содержит асбест или смесь стеклянных и минеральных волокон, в качестве металлосодержащего соединения - вещество из группы: цинк, бронза, медь, железо, окислы этих металлов и окись алюминия или их смесь, а в качестве органического модификатора - вещество из группы: порошок семян анакардии, каучук, натуральный латекс, меласса, асфальт или их смесь, в качестве неорганического модификатора - вещество группы: бариты, мел, тальк, трепел, криолит, волластонит или их смесь, и частицы или порошок угля и/или графита, в качестве фрикционного модификатора. Компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:
Фенольная смола - 8 - 14
Волокнистый наполнитель - 25 - 34
Металлосодержащее соединение - 4 - 22
Органический модификатор - 1 - 7
Фрикционный модификатор - 18 - 34
Неорганический модификатор - Остальное
Недостатком указанной композиции является наличие в ней канцерогенного асбеста, низкая адгезия стеклянных и минеральных волокон, низкая механическая прочность из-за хрупкости волокон базальтового и стекловолокна, низкая износостойкость композиции при повышенных температурах и нестабильный коэффициент трения в интервале температур 100 - 500^oC.Known friction material (USSR author's certificate N 1114340, C 08 L 61/10, C 08 J 5/14, 1984) on an organic basis, including phenolic resin, fiber filler, metal-containing compound, organic modifier, friction modifier and inorganic modifier. As a fibrous filler, the friction material contains asbestos or a mixture of glass and mineral fibers, as a metal-containing compound is a substance from the group: zinc, bronze, copper, iron, oxides of these metals and aluminum oxide or a mixture thereof, and as an organic modifier, a substance from groups: cashew seed powder, rubber, natural latex, molasses, asphalt or a mixture thereof, as an inorganic modifier - substance of the group: barite, chalk, talc, tripoli, cryolite, wollastonite or a mixture thereof, and particles or powder carbon and / or graphite as friction modifier. The components are taken in the following ratio, wt.%:
Phenolic resin - 8 - 14
Fibrous filler - 25 - 34
Metal-containing compound - 4 - 22
Organic Modifier - 1 - 7
Friction Modifier - 18 - 34
Inorganic Modifier - Else
The disadvantage of this composition is the presence of carcinogenic asbestos in it, low adhesion of glass and mineral fibers, low mechanical strength due to the fragility of basalt and glass fiber fibers, low wear resistance of the composition at elevated temperatures and an unstable friction coefficient in the temperature range 100 - 500 ^o C.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является композиция для получения фрикционного материала (авторское свидетельство СССР N 890983, C 08 L 9/02, C 08 L 61/06, 1981), включающая термореактивное связующее, содержащее фенолформальдегидную смолу и бутадиен-нитрильный каучук в соотношении 1,2 - 2,5 : 1, волокнистый наполнитель, инертный неорганический наполнитель и неорганические порошкообразные модификаторы трения и износа. В качестве волокнистого наполнителя композиция содержит стальное волокно длиной 1 - 5 мм. Компоненты берутся в следующем соотношении: об.%:
Термореактивное связующее - 20,94 - 41,89
Стальное волокно - 10,00 - 15,00
Инертный неорганический наполнитель - 12,42 - 25,96
Неорганические модификаторы трения и износа - Остальное
Стальное волокно, применяемое в указанной композиции как волокнистый наполнитель, используется либо в виде стружки, снятой на токарном станке, либо в виде "шерсти", получаемой соскабливанием со стальной проволоки резцами.Closest to the proposed technical solution is a composition for producing friction material (USSR author's certificate N 890983, C 08 L 9/02, C 08 L 61/06, 1981), including a thermosetting binder containing phenol-formaldehyde resin and nitrile butadiene rubber in the ratio 1,2 - 2,5: 1, fibrous filler, inert inorganic filler and inorganic powdery friction and wear modifiers. As a fibrous filler, the composition comprises steel fiber 1 to 5 mm long. The components are taken in the following ratio: vol.%:
Thermosetting Binder - 20.94 - 41.89
Steel fiber - 10.00 - 15.00
Inert inorganic filler - 12.42 - 25.96
Inorganic Friction and Wear Modifiers - Else
The steel fiber used in the composition as a fiber filler is used either in the form of chips removed on a lathe, or in the form of "wool" obtained by scraping from steel wire with cutters.

Стальное волокно, получаемое известными способами, обладает существенным недостатком - снижение адгезионных свойств из-за остатков масляной эмульсии, применяемой при его изготовлении. При эксплуатации это приводит к образованию микротрещин и, как следствие, к разрушению изделий. Существенным недостатком изделий, получаемых из указанной композиции, является образование повышенного шума при работе тормозного узла. Steel fiber obtained by known methods has a significant drawback - a decrease in adhesive properties due to residues of the oil emulsion used in its manufacture. During operation, this leads to the formation of microcracks and, as a consequence, to the destruction of products. A significant drawback of products obtained from the specified composition is the formation of increased noise during operation of the brake unit.

Кроме этого, увеличивается износ материала за счет образования поверхностных микротрещин. In addition, the wear of the material increases due to the formation of surface microcracks.

Триботехнические изделия, получаемые из указанного фрикционного материала, обладают следующими недостатками:
- пониженный коэффициент трения;
- повышенный износ при высоких скоростях движения и температурах;
- недостаточная коррозионная стойкость;
- пониженная прочность.Tribotechnical products obtained from the specified friction material have the following disadvantages:
- reduced coefficient of friction;
- increased wear at high speeds and temperatures;
- insufficient corrosion resistance;
- reduced strength.

Таким образом, компоненты, входящие в состав прототипа и определяющие физико-механические показатели фрикционного материала, не позволяют устранить указанные недостатки и получить композицию, обладающую стабильными фрикционно-износными свойствами. Thus, the components that make up the prototype and determine the physico-mechanical properties of the friction material do not allow to eliminate these drawbacks and to obtain a composition with stable friction-wear properties.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания фрикционной композиции, не содержащей канцерогенного асбеста, с использованием традиционной технологии путем модификации состава волокнистого наполнителя, что позволит повысить износостойкость, стабилизировать коэффициент трения в широком интервале температур, стабилизировать теплостойкость материала из данной композиции, увеличить величины тормозных моментов. The basis of the present invention is the task of creating a friction composition that does not contain carcinogenic asbestos, using traditional technology by modifying the composition of the fibrous filler, which will increase the wear resistance, stabilize the friction coefficient over a wide temperature range, stabilize the heat resistance of the material from this composition, increase the braking moments.

Указанный технический результат достигается тем, что фрикционная композиция, включающая термореактивное связующее, содержащее фенолформальдегидную смолу и каучук, волокнистый наполнитель, инертные неорганические наполнители и неорганические порошкообразные модификаторы трения и износа, согласно изобретению в качестве волокнистого наполнителя содержит закристаллизованный со скоростью охлаждения свыше 10^{3 o}C/с чешуйчатый металлический материал с соотношением размеров длина - толщина - ширина 1 - 200 : 1 - 60 : 1 или его комбинацию с минеральными и стекловолокнами при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Термореактивное связующее - 15,0 - 25,0
Инертные неорганические наполнители - 10,0 - 30,0
Чешуйчатый металлический материал или его комбинация с минеральными и стекловолокнами - 15,0 - 45,0
Неорганические порошкообразные модификации трения и износа - Остальное до 100,0
Чешуйчатый металлический материал получают аналогично изобретению (авторское свидетельство СССР N 1516228, B 22 F 9/08, B 05 B 7/00, 1989) методом центробежного распыления струи расплава металла. От распыливающего устройства диспергированные капли жидкого металла попадают на охлаждаемую рабочую поверхность кристаллизатора, заполненного с микронеровностями высотой 1 - 20 мкм. В момент касания капли жидкого металла рабочей поверхности кристаллизатора происходит растекание капли, которая, повторяя рельеф поверхности кристаллизатора, приобретает форму микрочешуек.The specified technical result is achieved in that the friction composition comprising a thermosetting binder containing phenol-formaldehyde resin and rubber, a fibrous filler, inert inorganic fillers and inorganic powdery friction and wear modifiers according to the invention contains crystallized with a cooling filler with a cooling rate of more than 10 ^{3 o} C / s flake metal material with a ratio of length - thickness - width 1 - 200: 1 - 60: 1 or its combination with mineral n and fiberglass in the following ratio of components, wt.%:
Thermosetting Binder - 15.0 - 25.0
Inert inorganic fillers - 10.0 - 30.0
Scaly metal material or its combination with mineral and fiberglass - 15.0 - 45.0
Inorganic Powder Modifications of Friction and Wear - Else up to 100.0
Scaly metal material is obtained analogously to the invention (USSR author's certificate N 1516228, B 22 F 9/08, B 05 B 7/00, 1989) by centrifugal spraying of a metal melt jet. From a spraying device, dispersed drops of liquid metal fall onto a cooled working surface of a mold filled with microroughnesses with a height of 1 - 20 microns. At the moment a liquid metal drop touches the working surface of the mold, the droplet spreads, which, repeating the relief of the mold surface, takes the form of microscales.

В процессе растекания капли жидкого металла происходит его охлаждение со скоростью свыше 10^{3 o}C/с, что приводит к образованию сверхмелкокристаллической (квазиаморфной) структуры, которую нельзя получить при обычном охлаждении металла.During the spreading of a drop of liquid metal, it is cooled at a rate of more than 10 ^{3 o} C / s, which leads to the formation of an ultrafine crystalline (quasi-amorphous) structure, which cannot be obtained with ordinary metal cooling.

Сверхмелкозернистая (квазиаморфная) структура чешуйчатого металлического материала, имеющая более развитую поверхность, чем у традиционных заменителей асбеста (стальные волокна, синтетические волокна), обеспечивает высокую механическую прочность фрикционным композициям. The ultrafine-grained (quasi-amorphous) structure of scaly metallic material, which has a more developed surface than that of traditional asbestos substitutes (steel fibers, synthetic fibers), provides high mechanical strength to friction compositions.

Конфигурация получаемых частиц, не имея правильной цилиндрической формы, напоминает микрочешуйки, что обусловило название получаемого материала. The configuration of the resulting particles, without having the correct cylindrical shape, resembles microscales, which led to the name of the resulting material.

Чешуйчатый металлический материал, получаемый указанным способом, имеет значительный разброс величины получаемых частиц обусловленный тем, что, с одной стороны, часть жидких капель, не кристаллизуясь на поверхность, дробится на более мелкие, т.е. происходит вторичная диспергация, с другой стороны, происходит механическое зацепление закристаллизовавшейся частицы, на которую продолжают поступать жидкие капли металла, образуя более крупные частицы. И, кроме того, поскольку невозможно получить абсолютно одинаковую высоту микронеровностей рабочей поверхности кристаллизатора и соответственно волокна с одинаково правильными геометрическими размерами изготоваливаемой партии материала, целесообразно указывать соотношение размеров длина - ширина - толщина как 1-200 : 1-60 : 1 в относительных величинах. The scaly metal material obtained by this method has a significant variation in the size of the resulting particles due to the fact that, on the one hand, part of the liquid droplets, not crystallizing to the surface, are crushed into smaller ones, i.e. secondary dispersion occurs, on the other hand, there is a mechanical engagement of the crystallized particle, which continues to receive liquid metal droplets, forming larger particles. And, in addition, since it is impossible to get exactly the same microroughness height of the working surface of the mold and, accordingly, fibers with the same geometric dimensions of the manufactured batch of material, it is advisable to indicate the ratio of dimensions length - width - thickness as 1-200: 1-60: 1 in relative values.

Указанное соотношение геометрических размеров и квазиаморфная структура чешуйчатого материала, получаемая вследствие охлаждения расплава металла со скоростью свыше 10^{3 o}C/с, позволяет отнести его к категории волокнистых наполнителей (Словарь-справочник по трению, износу и смазке деталей машин. Киев. Наукова думка, 1990. Авт. Зозуля В.Д., Шведов Е.Л., Ровинский Д.Я., Браун Э.Д. УДК 03: 621.891 + 621.89).The indicated ratio of geometric dimensions and the quasi-amorphous structure of the scaly material, obtained as a result of cooling the molten metal at a rate of more than 10 ^{3 o} C / s, allows it to be classified as fibrous fillers (Glossary-reference book on friction, wear and lubrication of machine parts. Kiev. Naukova Dumka, 1990. Authors Zozulya V.D., Shvedov E.L., Rovinsky D.Ya., Brown E.D. UDC 03: 621.891 + 621.89).

"Волокна - нити, длина которых существенно больше диаметра. Волокна длиной 1 мм и менее относят к волокнистым порошкам. Волокна разделяют на дискретные и непрерывные волокна (по геометрии); металлические и неметаллические - стекловолокна, углеродные; армирующие волокна (по назначению)..." (Композиционные материалы. Справочник. / В.В. Васильев, В.Д. Протасов, В.В. Болотин и др. - М.: Машиностроение, 1990, с. 39). "Fibers are yarns whose length is significantly longer than the diameter. Fibers 1 mm or less in length are classified as fibrous powders. Fibers are divided into discrete and continuous fibers (in geometry); metallic and non-metallic - fiberglass, carbon; reinforcing fibers (as intended) .. . "(Composite materials. Handbook. / VV Vasiliev, VD Protasov, VV Bolotin et al. - M.: Mechanical Engineering, 1990, p. 39).

"В качестве арматуры в композитах применяются волокна различной природы, представленные в разнообразных формах. Форма волокнистых армирующих элементов определяется природной волокон, способом их получения и дальнейшей ... переработкой, а также процессами получения композитов и изделий из них. Волокнистые армирующие элементы - это, как правило, непрерывные волокна, а также короткие волокна в виде порошков, штапельных нитей и т.д." (JSBN5-217-01113-0, с. 14). “Fiber of various nature, presented in various forms, is used as reinforcement in composites. The shape of fibrous reinforcing elements is determined by the natural fibers, the method of their production and further ... processing, as well as the processes for producing composites and products from them. Fiber reinforcing elements are, typically continuous fibers, as well as short fibers in the form of powders, staple yarns, etc. " (JSBN5-217-01113-0, p. 14).

В зависимости от требований, предъявляемых к физико-механическим свойствам триботехнических изделий и к себестоимости выпускаемой продукции, для получения чешуйчатого металлического материала могут быть использованы сталь, алюминий, вольфрам, титан, медь, цинк, другие металлы и их сплавы. Depending on the requirements for the physicomechanical properties of tribotechnical products and the cost of production, steel, aluminum, tungsten, titanium, copper, zinc, and other metals and their alloys can be used to obtain a scaly metal material.

В таблице 1 приведены примеры рецептур фрикционных композиций, содержащие традиционно применяемые ингредиенты, которые были использованы для изготовления накладок тормозных. Возможно использование предложенных рецептур для изготовления широкого спектра триботехнических изделий. Заявляемая фрикционная композиция изготавливается на основе термореактивного связующего, включающего каучук и фенолформальдегидную смолу новолачного или резольного типа. Приведены примеры рецептур с использованием бутадиен-нитрильного каучука СКН-26АСМ, СКН-26 (ТУ-38.103495-91), бутадиенового каучука СКБ-40р, СКБ-40в, СКБ-50в (ТУ-38.303.04-08-93) или СКД-ср I, II гр. (ТУ 381032-84-85) и фенолформальдегидной смолы СФП-011Л, СФП-015В (ОСТ 6-05-441-78) или СФ-381, СФ-342 (ГОСТ 18694-80). В состав предлагаемой фрикционной композиции могут быть включены сера техническая (ГОСТ 127-76), 2-меркаптобензтиазол (ГОСТ 739-74) и тераметилтиурамдисульфид (ГОСТ 740-76). Возможно использование других марок каучука и фенолформальдегидной смолы. Table 1 shows examples of formulations of friction compositions containing traditionally used ingredients that were used to make brake linings. It is possible to use the proposed formulations for the manufacture of a wide range of tribotechnical products. The inventive friction composition is made on the basis of a thermosetting binder, including rubber and phenol-formaldehyde resin novolac or rezol type. Examples of formulations using nitrile butadiene rubber SKN-26ASM, SKN-26 (TU-38.103495-91), butadiene rubber SKB-40r, SKB-40v, SKB-50v (TU-38.303.04-08-93) or SKD Wed I, II gr. (TU 381032-84-85) and phenol-formaldehyde resin SFP-011L, SFP-015V (OST 6-05-441-78) or SF-381, SF-342 (GOST 18694-80). The composition of the proposed friction composition may include technical sulfur (GOST 127-76), 2-mercaptobenzthiazole (GOST 739-74) and teramethylthiuramdisulfide (GOST 740-76). Other grades of rubber and phenol-formaldehyde resin may be used.

Предлагаемая фрикционная композиция в качестве инертных неорганических наполнителей содержит баритовый концентрат (ГОСТ 4682-84), сурик железный (ГОСТ 8135-74) и глинозем Г-ОО (ГОСТ 6912-87). В качестве неорганических порошкообразных модификаторов трения и износа фрикционная композиция содержит угольную пыль (ГОСТ 7478-75), графит скрытокристаллический ГЛС (ГОСТ 5420-74) или графит кристаллический ГЛ (ГОСТ 5279-74) и трехсернистую сурьму (ТУ-48-142-80). The proposed friction composition as inert inorganic fillers contains barite concentrate (GOST 4682-84), red iron ore (GOST 8135-74) and alumina G-OO (GOST 6912-87). As inorganic powdery friction and wear modifiers, the friction composition contains coal dust (GOST 7478-75), cryptocrystalline graphite GLS (GOST 5420-74) or crystalline GL graphite (GOST 5279-74) and trisulfur antimony (TU-48-142-80 )

Согласно предлагаемому изобретению в состав фрикционной композиции в качестве волокнистого наполнителя включают закристаллизованный со скоростью охлаждения свыше 10^{3 o}C/с чешуйчатый металлический материал или его комбинацию с минеральными и стекловолокнами.According to the invention, the composition of the friction composition includes a flaky metallic material crystallized with a cooling rate of more than 10 ^{3 °} C / s or a combination thereof with mineral and glass fibers as a fibrous filler.

В приведенных примерах использован материал, изготовленный из стали Ст 08 кп (ГОСТ 1050-88) с размерами волокон (мм) длина - ширина - толщина = 8 - 2,5 - 0,08 и из латуни Л 68 (ГОСТ 15527-70) с размерами волокон (мм) длина - ширина - толщина = 1 - 0,4 - 0,1, а в комбинации с чешуйчатым металлическим материалом использованы стекловолокно (ТУ-611-240-77) и базальтовое волокно БСТВ (ТУ 21-23-247-88). In the above examples, material made of steel St 08 kp (GOST 1050-88) with fiber sizes (mm) length - width - thickness = 8 - 2.5 - 0.08 and brass L 68 (GOST 15527-70) was used with fiber sizes (mm) length - width - thickness = 1 - 0.4 - 0.1, and in combination with scaly metal material used fiberglass (TU-611-240-77) and basalt fiber BSTV (TU 21-23- 247-88).

Наличие указанного отличительного признака, использование чешуйчатого металлического материала при изготовлении фрикционной композиции в количестве 15 - 45 мас.% как компонента, выдерживающего значительные тепловые нагрузки (качество, обусловленное технологией его получения), обеспечивает высокую теплопроводность и гарантирует быстрый теплоотвод с поверхности трения и, как следствие, предохраняет от термодеструкции каучуковое полимерное связующее. The presence of the indicated distinguishing feature, the use of scaly metal material in the manufacture of the friction composition in an amount of 15 - 45 wt.% As a component that can withstand significant heat loads (quality due to the technology of its production), provides high thermal conductivity and guarantees fast heat removal from the friction surface and, as consequence, protects the rubber polymer binder from thermal degradation.

Развитая поверхность чешуйчатого металлического материала в сочетании с фенолформальдегидной смолой обеспечивает прочное сцепление наполнителей с каучуковым связующим и способствует образованию прочного монолита, обладающего высокой прочностью и незначительным износом. The developed surface of the scaly metallic material in combination with phenol-formaldehyde resin provides strong adhesion of the fillers to the rubber binder and promotes the formation of a durable monolith with high strength and low wear.

Применение комбинированного каучукосмоляного связующего и его смесь с вулканизующей группой в сочетании с чешуйчатым металлическим материалом обеспечивает высокую теплостойкость, стабильность коэффициента трения в интервале температур 300 - 500^oC.The use of a combined rubber-resin binder and its mixture with a vulcanizing group in combination with a scaly metal material provides high heat resistance, the stability of the friction coefficient in the temperature range 300 - 500 ^o C.

Использование в составе фрикционной композиции комбинации минеральных (в данном случае базальтового) и стекловолокон в сочетании с чешуйчатым металлическим материалом, полученным с высокой скоростью охлаждения, обладающим идеально чистой, без следов масел и эмульсий поверхностью, повышает адгезию волокнистого наполнителя, обеспечивает высокую механическую прочность, сохранение фрикционной теплостойкости и устранение локального перегрева при торможении. The use of a combination of mineral (in this case, basalt) and glass fibers in combination with a flaky metal material obtained with a high cooling rate, having a perfectly clean surface without traces of oils and emulsions, increases the adhesion of the fibrous filler, provides high mechanical strength, preservation frictional heat resistance and elimination of local overheating during braking.

Кроме того, известно, что физико-механические свойства фрикционных материалов зависят от взаимодействия термореактивного связующего с волокнистыми наполнителями. Очень важным при этом является наличие в составе наполнителей волокон разных размеров. Наличие отличительного признака - использование чешуйчатого металлического материала с указанным соотношением размеров - обеспечивает создание единой целостной структуры фрикционного материала, которая способствует одновременной работе волокон наполнителя при деформации. Таким образом, высокая механическая прочность чешуйчатого металлического материала и его развитая поверхность максимально приближают его к асбесту и дают возможность создавать фрикционные композиции без использования канцерогенного асбеста. In addition, it is known that the physicomechanical properties of friction materials depend on the interaction of a thermosetting binder with fibrous fillers. In this case, the presence of fibers of different sizes in the composition of the fillers is very important. The presence of a distinctive feature - the use of scaly metal material with the specified size ratio - ensures the creation of a single integral structure of the friction material, which contributes to the simultaneous operation of the filler fibers during deformation. Thus, the high mechanical strength of the scaly metal material and its developed surface bring it as close to asbestos as much as possible and make it possible to create friction compositions without the use of carcinogenic asbestos.

Применяемая в приведенных примерах изготовления фрикционных композиций угольная пыль, известная как компонент, способный поглощать тепловую энергию и повышать сопротивление сжатию, в сочетании с чешуйчатым металлическим материалом гарантирует высокую теплопроводность и быстрый теплоотвод, что повышает теплостойкость, исключая локальный перегрев триботехнических изделий при торможении. Coal dust used in the above examples of manufacturing friction compositions, known as a component capable of absorbing thermal energy and increasing compression resistance, in combination with scaly metal material guarantees high thermal conductivity and fast heat dissipation, which increases heat resistance, excluding local overheating of tribotechnical products during braking.

Использование в приведенных примерах графита позволяет снизить уровень шума при работе тормозного механизма, что очень важно при значительном наполнении композиции металлосодержащими компонентами. The use of graphite in the above examples can reduce the noise level during the operation of the brake mechanism, which is very important when the composition is filled with metal-containing components.

Наличие окислов алюминия и железа в составе глинозема и железного сурика не обеспечивает необходимую теплостойкость триботехническим изделиям, но обладают хорошим адгезионным взаимодействием с фенолформальдегидными смолами и каучуками. Введение же чешуйчатого металлического материала в состав рассмотренных фрикционных композиций устраняет указанный недостаток и усиливает положительные свойства указанных компонентов. The presence of aluminum and iron oxides in the composition of alumina and iron minium does not provide the necessary heat resistance to tribotechnical products, but they have good adhesive interaction with phenol-formaldehyde resins and rubbers. The introduction of a scaly metal material in the composition of the considered friction compositions eliminates this drawback and enhances the positive properties of these components.

Отсутствие дефектов на поверхности быстрокристаллизованного чешуйчатого материала повышает его прочность в 1,5 - 2 раза и микротвердость на 30 - 45% по сравнению с обычными стальными волокнами. The absence of defects on the surface of a rapidly crystallized scaly material increases its strength by a factor of 1.5–2 and the microhardness by 30–45% in comparison with ordinary steel fibers.

Благодаря указанным характеристикам, использование чешуйчатого металлического материала в сочетании с традиционно используемыми компонентами обеспечивает получение фрикционных композиций, имеющих стабильный коэффициент трения в широком интервале температур. Due to these characteristics, the use of flaky metal material in combination with traditionally used components provides friction compositions having a stable coefficient of friction over a wide temperature range.

Таким образом, наличие указанного отличительного признака в сочетании с известными компонентами позволяет получить фрикционный материал, не содержащий канцерогенного асбеста с улучшенными фрикционно-износными свойствами и имеющий длительную теплостойкость при температурах 300^oC и кратковременную фрикционную теплостойкость при температурах до 500^oC, а также стабильный коэффициент трения.Thus, the presence of this distinguishing feature in combination with known components allows to obtain a friction material that does not contain carcinogenic asbestos with improved friction and wear properties and has long-term heat resistance at temperatures of 300 ^o C and short-term frictional heat resistance at temperatures up to 500 ^o C, as well as stable coefficient of friction.

Изготовление безасбестовой фрикционной композиции производится сухим способом в роторных резиносмесителях закрытого типа. Компоненты фрикционной композиции подаются в камеру резиносмесителя после соответствующего контроля и подготовки. Продолжительность изготовления фрикционной композиции 15 - 20 мин. Давление воздуха в цилиндрах верхнего затвора в период смешения 5-6 ксг/см². Давление охлаждающей воды 2 - 3 ксг/см².The manufacture of asbestos-free friction composition is carried out by dry method in closed-type rotor rubber mixers. The components of the friction composition are fed into the chamber of the rubber mixer after appropriate monitoring and preparation. The duration of the manufacture of the friction composition 15 - 20 minutes The air pressure in the cylinders of the upper shutter during the mixing period of 5-6 kg / cm ² . The pressure of the cooling water is 2 - 3 xg / cm ² .

Тормозные накладки, изготовленные по предлагаемой рецептуре, прошли лабораторные и стендовые испытания. Фрикционно-износные характеристики, полученные в режиме стационарного трения, и физико-механические свойства предложенной композиции представлены в таблице 2. Как видно из таблицы 2, предлагаемая фрикционная композиция обладает высокими прочностными показателями, пониженным износом фрикционного материала, обеспечивает адекватные фрикционно-износные показатели триботехнических изделий. Brake linings made according to the proposed formulation have passed laboratory and bench tests. Friction-wear characteristics obtained in stationary friction, and the physico-mechanical properties of the proposed composition are presented in table 2. As can be seen from table 2, the proposed friction composition has high strength characteristics, reduced wear of the friction material, provides adequate friction-wear indicators of tribological products .

В таблицах 3 и 4 приведены результаты проведенных стендовых испытаний. Tables 3 and 4 show the results of bench tests.

Из приведенных в таблице 3 результатов испытаний видно, что прошедшие испытания тормозные накладки из предлагаемой композиции обеспечивают выполнение нормативных требований по эффективности торможения, предусмотренных правилами N 13 ЕЭК ООН. From the test results shown in table 3, it can be seen that the tested brake linings from the proposed composition ensure compliance with the regulatory requirements for braking performance provided for by UNECE Regulation No. 13.

Величины средних тормозных моментов, полученные при испытании накладок, изготовленных из предлагаемой композиции и установленных в тормозном механизме автомобиля МАЗ-64221, выше, чем у накладок, изготовленных из известной композиции. Данные приведены в таблице 4. The values of the average braking moments obtained when testing the linings made from the proposed composition and installed in the braking mechanism of the MAZ-64221 automobile are higher than that of the linings made from the known composition. The data are shown in table 4.

Усредненные силовые характеристики тормоза автомобиля МАЗ-64221 (см. чертеж) свидетельствуют, что средние величины тормозных моментов, получаемые в тормозе с накладками из предлагаемой фрикционной композиции (кривая 1 на чертеже), выше, чем из известной композиции (кривая 2 на чертеже), и располагаются в области 15-процентной зоны допускаемого разброса показателей эффективности торможения. The average power characteristics of the MAZ-64221 car brake (see drawing) indicate that the average values of the braking moments obtained in the brake with the lining of the proposed friction composition (curve 1 in the drawing) are higher than from the known composition (curve 2 in the drawing), and are located in the area of the 15 percent zone of permissible variation in braking performance indicators.

Предложенный состав фрикционной композиции позволяет получить триботехнические изделия, не содержащие концерогенного асбеста, обладающие стабильным коэффициентом трения и стабильной теплостойкостью, обеспечивающие нормативные требования по эффективности торможения, обладающие повышенной износостойкостью и повышенными величинами тормозных моментов. The proposed composition of the friction composition allows to obtain tribotechnical products that do not contain concertogenic asbestos, have a stable coefficient of friction and stable heat resistance, provide regulatory requirements for braking efficiency, have increased wear resistance and increased values of braking moments.

Claims (1)

Фрикционная композиция, включающая термореактивное связующее, содержащее фенолформальдегидную смолу и каучук, волокнистый наполнитель, инертные неорганические наполнители и неорганические порошкообразные модификаторы трения и износа, отличающаяся тем, что в качестве волокнистого наполнителя она содержит закристаллизованный со скоростью охлаждения свыше 10^{3 o}C/с чешуйчатый металлический материал с соотношением размеров длина - ширина - толщина как 1 - 200 : 1 - 60 : 1 или его комбинацию с минеральными и стекловолокнами при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Термореактивное связующее - 15,0 - 25,0
Инертные неорганические наполнители - 10,0 - 30,0
Чешуйчатый металлический материал или его комбинация с минеральными и стекловолокнами - 15,0 - 45,0
Неорганические порошкообразные модификаторы трения и износа - Остальное до 100вFriction composition comprising a thermosetting binder containing phenol-formaldehyde resin and rubber, a fibrous filler, inert inorganic fillers and inorganic powdery friction and wear modifiers, characterized in that it contains a scaly metallic metal crystallized with a cooling rate of more than 10 ^{3 o} C / s material with a ratio of dimensions length - width - thickness as 1 - 200: 1 - 60: 1 or its combination with mineral and fiberglass in the following ratio research component, wt.%:
Thermosetting Binder - 15.0 - 25.0
Inert inorganic fillers - 10.0 - 30.0
Scaly metal material or its combination with mineral and fiberglass - 15.0 - 45.0
Inorganic Powder Friction and Wear Modifiers - Else up to 100V

Images