RU2414370C1 - Friction article - Google Patents

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to machine building, namely, to friction assembly units and parts incorporated with automotive equipment, various machinery and units. Friction article comprises polymer friction element glued to metal substrate with rough surface on the side friction element is glued onto. Height of substrate rough surface irregularities and glue layer thickness are selected from relationship

where R_z is said height of irregularities and L is glue layer thickness.

EFFECT: improved operating performances due to better adhesion of friction element to metal substrate resulted from optimised irregularity height-to-glue layer thickness ratio.

Description

Заявляемое изобретение относится к машиностроению, а именно к фрикционным изделиям, содержащим полимерный композиционный фрикционный элемент, совмещенный с металлическим каркасом, и эксплуатирующимся во фрикционных узлах автотракторной техники, различных машин и оборудования (колодки дисковых и барабанных тормозов автомобилей, тракторов и др.).The claimed invention relates to mechanical engineering, namely to friction products containing a polymer composite friction element combined with a metal frame, and operated in friction units of automotive vehicles, various machines and equipment (disc and drum brake pads of cars, tractors, etc.).

Аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, включающее металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент, при этом между металлическим каркасом и полимерным композиционным фрикционным элементом размещен клеевой слой, фиксирующий элемент к каркасу (см. патент SU №1277491, МПК B22F 7/04, 1994 г.). Существенные признаки аналога «металлический каркас, полимерный композиционный фрикционный элемент, клеевой слой» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.An analogue of the claimed invention is a friction product comprising a metal frame and a polymer composite friction element, while between the metal frame and the polymer composite friction element there is an adhesive layer fixing the element to the frame (see patent SU No. 1277491, IPC B22F 7/04, 1994 .). The essential features of the analogue "metal frame, polymer composite friction element, adhesive layer" coincide with the essential features of the claimed invention.

Недостатком аналога является возможность отрыва фрикционного элемента от металлического каркаса при ударных нагрузках в процессе эксплуатации изделия в случае недостаточной адгезии клеевого слоя к металлу каркаса.The disadvantage of the analogue is the possibility of separation of the friction element from the metal frame during shock loads during operation of the product in case of insufficient adhesion of the adhesive layer to the metal of the frame.

Прототипом заявляемого изобретения является фрикционное изделие (колодка дискового тормоза), включающее полимерный композиционный фрикционный элемент, зафиксированный клеевым слоем на металлическом каркасе, поверхность которого со стороны фрикционного элемента выполнена шероховатой с рельефом, образованным непересекающимися линиями впадин и выступов, чередующихся в направлении продольной оси колодки (см. патент RU №2086444, МПК F16D 69/04, 1997 г.). Существенные признаки прототипа «полимерный композиционный фрикционный элемент, клеевой слой, металлический каркас, поверхность которого со стороны фрикционного элемента выполнена шероховатой» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.The prototype of the claimed invention is a friction product (disk brake shoe), comprising a polymer composite friction element, fixed with an adhesive layer on a metal frame, the surface of which is frictionless on the side of the friction element with a relief formed by disjoint lines of depressions and protrusions alternating in the direction of the longitudinal axis of the shoe ( see patent RU No. 2086444, IPC F16D 69/04, 1997). The essential features of the prototype "polymer composite friction element, adhesive layer, metal frame, the surface of which on the friction element side is roughened" coincide with the essential features of the claimed invention.

Недостатком прототипа также является возможность отрыва фрикционного элемента от металлического каркаса при ударных нагрузках в процессе эксплуатации изделия в случае недостаточной адгезии клеевого слоя к металлу каркаса из-за отсутствия оптимального соотношения между высотой неровностей профиля шероховатости и толщиной клеевого слоя.The disadvantage of the prototype is the possibility of tearing the friction element from the metal frame during shock loads during operation of the product in case of insufficient adhesion of the adhesive layer to the metal of the frame due to the lack of an optimal ratio between the height of the roughness of the roughness profile and the thickness of the adhesive layer.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение эксплуатационных характеристик изделия путем снижения возможности отрыва фрикционного элемента от металлического каркаса при ударных нагрузках в процессе эксплуатации изделия за счет оптимизации соотношения высоты неровностей и толщины клеевого слоя.The task to which the invention is directed is to improve the operational characteristics of the product by reducing the possibility of separation of the friction element from the metal frame during shock loads during operation of the product by optimizing the ratio of the height of the bumps and the thickness of the adhesive layer.

Для достижения указанного технического результата во фрикционном изделии, включающем полимерный композиционный фрикционный элемент, зафиксированный клеевым слоем на металлическом каркасе, поверхность которого со стороны фрикционного элемента выполнена шероховатой, высота неровностей профиля шероховатой поверхности и толщина клеевого слоя выбраны из соотношения

To achieve the specified technical result in a friction product, including a polymer composite friction element, fixed with an adhesive layer on a metal frame, the surface of which is rough on the side of the friction element, the height of the roughness profile of the rough surface and the thickness of the adhesive layer are selected from the ratio

где R_z - высота неровностей профиля рельефа шероховатой поверхности; L - толщина клеевого слоя.where R _z is the height of the roughness of the profile of the relief of the rough surface; L is the thickness of the adhesive layer.

Существенные признаки заявляемого изобретения «высота неровностей профиля шероховатой поверхности и толщина клеевого слоя выбраны из соотношения

The essential features of the claimed invention “the height of the roughness profile of the rough surface and the thickness of the adhesive layer are selected from the ratio

где R_z - высота неровностей профиля рельефа шероховатой поверхности; L - толщина клеевого слоя» являются отличительными от признаков прототипа.where R _z is the height of the roughness of the profile of the relief of the rough surface; L is the thickness of the adhesive layer "are distinctive from the features of the prototype.

Фрикционное изделие содержит металлический каркас, к которому присоединен (например, приформован) фрикционный элемент, выполненный из полимерного композита (композитов). В качестве полимерной основы (матрицы) композита могут использоваться отвержденные смолы, вулканизованные каучуки или их смеси. В качестве наполнителей могут использоваться волокнистые материалы (минеральные волокна, стальные волокна, полиарамидные волокна и др. или их смеси). Также в состав наполнителей могут входить дисперсные материалы (технический углерод, барит и др. или их смеси). На поверхности металлического каркаса, к которой прикреплен (например, приформован) фрикционный элемент, предварительно размещен клеевой слой (например, перед приформовыванием). При этом указанная поверхность выполнена шероховатой, например, за счет специальной абразивной обработки. Шероховатость поверхности при этом характеризуется высотой неровностей профиля (R_z - среднее значение абсолютных размеров пяти наибольших выступов профиля и пяти наибольших впадин в пределах базовой длины). Высота неровностей и толщина клеевого слоя L соотносятся в пределах от 0,15 до

The friction product contains a metal frame to which is attached (for example, molded) a friction element made of a polymer composite (s). Cured resins, vulcanized rubbers or mixtures thereof can be used as the polymer base (matrix) of the composite. Fibrous materials (mineral fibers, steel fibers, polyaramide fibers, etc., or mixtures thereof) can be used as fillers. Also, particulate materials (carbon black, barite, etc., or mixtures thereof) may be included in the composition of the fillers. On the surface of the metal frame to which the friction element is attached (for example, molded), an adhesive layer is preliminarily placed (for example, before molding). Moreover, this surface is made rough, for example, due to special abrasive treatment. The surface roughness in this case is characterized by the height of the profile irregularities (R _z is the average value of the absolute sizes of the five largest projections of the profile and the five largest depressions within the base length). The height of the bumps and the thickness of the adhesive layer L are in the range from 0.15 to

Изготавливаться фрикционное изделие может известными методами, например приформовыванием к металлическому каркасу формовочной смеси. При этом поверхность металлического каркаса предварительно подвергается абразивной обработке и покрывается полимерной клеевой композицией, например путем обработки раствором полимера с наполнителем (или покрытия только полимером, раствор которого используется без наполнителя).The friction product can be manufactured by known methods, for example, molding to a metal frame of a molding mixture. In this case, the surface of the metal frame is preliminarily subjected to abrasive treatment and coated with a polymer adhesive composition, for example, by treatment with a polymer solution with a filler (or coating only with a polymer whose solution is used without filler).

Конкретным примером заявляемого изделия является колодка дискового тормоза легковых автомобилей, содержащая плоский металлический каркас и фрикционный элемент. Металлический каркас со стороны фрикционного элемента шероховатый, высота неровностей от 5 до 15 мкм. Клеевой слой имеет толщину от 5 до 30 мкм.A specific example of the claimed product is a disc brake pad for passenger cars containing a flat metal frame and a friction element. The metal frame on the side of the friction element is rough, the height of the bumps is from 5 to 15 microns. The adhesive layer has a thickness of 5 to 30 microns.

Заявленное соотношение параметров клеевого слоя и шероховатой поверхности каркаса обеспечивает высокую прочность соединения каркаса с фрикционным элементом. При выходе соотношения за заявленные пределы прочность соединения снижается, поскольку при заданной шероховатости появляется или недостаточный слой клея, что снижает адгезию, или избыточный слой клея (разрушение происходит по клеевому слою, имеющему меньшую ударную прочность, чем полимерный фрикционный композит).The claimed ratio of the parameters of the adhesive layer and the rough surface of the frame provides a high strength connection of the frame with the friction element. When the ratio goes beyond the stated limits, the bond strength decreases, because for a given roughness either an insufficient adhesive layer appears, which reduces adhesion, or an excess adhesive layer (destruction occurs along an adhesive layer having a lower impact strength than the polymer friction composite).

Claims (1)

Фрикционное изделие, включающее полимерный фрикционный элемент, зафиксированный клеевым слоем на металлическом каркасе, поверхность которого со стороны фрикционного элемента выполнена шероховатой, отличающееся тем, что высота неровностей профиля шероховатой поверхности каркаса и толщина клеевого слоя выбраны из соотношения:

где R_z - высота неровностей профиля рельефа шероховатой поверхности; L - толщина клеевого слоя. The friction product, including a polymer friction element, fixed with an adhesive layer on a metal frame, the surface of which from the side of the friction element is roughened, characterized in that the height of the roughness profile of the rough surface of the frame and the thickness of the adhesive layer are selected from the ratio:

where R _z is the height of the roughness of the profile of the relief of the rough surface; L is the thickness of the adhesive layer.