RU2114338C1

RU2114338C1 - Friction article

Info

Publication number: RU2114338C1
Application number: RU96122435/28A
Authority: RU
Inventors: Н.А. Крайнова; В.Б. Голкин; М.З. Левит; Г.П. Касаткин; В.Л. Травин; В.М. Семенов; Д.М. Игнатьев; Е.Г. Пивень; Г.И. Кузнецова
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 1998-06-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; friction mechanisms. SUBSTANCE: friction article primarily asbestos-free has polymeric binder, dispersed fillers and fibrous reinforcing (or single fibrous reinforcing) elements subjected preliminarily to local destructive effect resulting in deformation and defects of fiber structure at places of destructive effect. EFFECT: higher plasticity of friction article surface layer, improved friction-wear characteristics o article.

Description

Изобретение относится к фрикционным изделиям, предназначенным для эксплуатации в различных фрикционных механизмах (тормозных узлах машин и оборудования, муфтах сцеплений и др.), преимущественно содержащим высокопрочные армирующие волокна, заменяющие асбест. The invention relates to friction products intended for use in various friction mechanisms (brake assemblies of machines and equipment, clutches, etc.), mainly containing high-strength reinforcing fibers that replace asbestos.

Наиболее близким к изобретению является фрикционное изделие, включающее полимерное связующее, волокнистые армирующие и дисперсные наполнители (Смирнова Е.В. и др. Сырье для производства асбестовых технических изделий - М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1978, с. 6 - 9; 43 - 50). Существенные признаки прототипа (полимерное связующее, волокнистые армирующие и дисперсные наполнители) совпадают с существенными признаками предлагаемого изобретения. Closest to the invention is a friction product, including a polymer binder, fiber reinforcing and dispersed fillers (Smirnova E.V. et al. Raw materials for the production of asbestos technical products - M .: TSNIITENeftekhim, 1978, pp. 6 - 9; 43 - 50) . The essential features of the prototype (polymer binder, fiber reinforcing and dispersed fillers) coincide with the essential features of the present invention.

Недостатком прототипа является, особенно в случае использования обладающих высоким армирующим эффектом достаточно длинных армирующих наполнителей (волокон), снижение возможности создания при фрикционном контакте в процессе эксплуатации у поверхности трения изделия положительного перепада механических свойств по глубине и образования поверхностного пластичного слоя, противостоящего передеформированию, что способствует повышенному "схватыванию" пары трения, глубинному вырыванию армирующих волокон и других наполнителей и, как следствие, ухудшению фрикционно-износных свойств фрикционного изделия. The disadvantage of the prototype is, especially in the case of using sufficiently reinforcing effect long enough reinforcing fillers (fibers), reducing the possibility of creating a friction contact during operation near the friction surface of the product a positive difference in mechanical properties in depth and the formation of a surface plastic layer that resists over-deformation, which contributes to increased “seizure” of a friction pair, deep pulling out of reinforcing fibers and other fillers and, as a result tvie, worsening friction & wear properties of friction products.

Задача изобретения - повышение пластичности поверхностного слоя фрикционного изделия у поверхности трения при фрикционном контакте в процессе эксплуатации, что способствует снижению местных удельных давлений, уменьшению поверхностных температур и хорошей прирабатываемости, т.е. улучшению фрикционно-износных характеристик фрикционного изделия, особенно в случае использования высокопрочных армирующих волокон. The objective of the invention is to increase the ductility of the surface layer of the friction product at the friction surface during friction contact during operation, which helps to reduce local specific pressures, lower surface temperatures and good break-in, i.e. improving friction-wear characteristics of the friction product, especially in the case of using high-strength reinforcing fibers.

Для этого во фрикционном изделии, включающем полимерное связующее, волокнистые армирующие (или единственный волокнистый армирующий) и дисперсные наполнители, волокнистые армирующие (или единственный волокнистый армирующий) наполнители, подвергнутые предварительно деструктивному воздействию с образованием деформаций и дефектов структуры волокна в местах деструктивного воздействия. For this, in a friction product, including a polymeric binder, fibrous reinforcing (or a single fibrous reinforcing) and dispersed fillers, fibrous reinforcing (or a single fibrous reinforcing) fillers subjected to preliminary destructive action with the formation of deformations and structural defects of the fiber in places of destructive impact.

Существенные признаки предлагаемого изобретения - волокнистые армирующие (или единственный волокнистый армирующий) наполнители предварительно подвергнуты деструктивному воздействию - являются отличительными от признаков прототипа. The essential features of the present invention — fibrous reinforcing (or a single fibrous reinforcing) fillers previously subjected to destructive effects — are distinctive from the features of the prototype.

Фрикционное изделие представляет собой наполненный полимерный композит, включающий, как правило, полимерное связующее на основе каучуков, смол, их смесей и т.д., дисперсные (порошкообразные) наполнители или их смеси, например сурик железный, барит, каолин, углеродные наполнители, пластификаторы и др.) и волокнистые армирующие наполнители (или единственный волокнистый армирующий наполнитель), представляющие собой высокопрочные волокна, например высокомодульные волокна, волокна из ароматических полиамидов (фенилон, кевлар, оксалон) и др., или их смеси между собой или с другими, в том числе и не высокопрочными волокнами, или единственный вид волокон. Волокна предварительно подвергаются деструктивному воздействию, например химическому, термическому, механическому и др., вызывающему образование местных деформаций и дефектов структуры волокна, например уменьшение толщины отдельных участков волокна, образование эрозий на волокнах, раздавливание отдельных участков волокна, образование надрывов и т.д. В результате волокна имеют меньшую механическую прочность в местах, подвергнутых деструктивному воздействию, и разрываются в местах дефектов и деформаций при меньших усилиях по отношению к остальным участкам волокна. The friction product is a filled polymer composite, which includes, as a rule, a polymer binder based on rubbers, resins, their mixtures, etc., dispersed (powder) fillers or their mixtures, for example, iron oxide, barite, kaolin, carbon fillers, plasticizers etc.) and fibrous reinforcing fillers (or the only fibrous reinforcing filler), which are high-strength fibers, for example, high-modulus fibers, fibers of aromatic polyamides (phenylone, Kevlar, oxalon), etc., and and mixtures thereof with each other or with others, including high-strength fibers and not, or only type fibers. The fibers are preliminarily subjected to destructive effects, for example, chemical, thermal, mechanical, etc., causing the formation of local deformations and structural defects of the fiber, for example, reducing the thickness of individual sections of the fiber, the formation of erosion on the fibers, crushing of individual sections of the fiber, the formation of tears, etc. As a result, the fibers have lower mechanical strength in places subjected to destructive effects, and break in places of defects and deformations with less effort in relation to the rest of the fiber.

Предлагаемое изделие может изготавливаться известными методами, например формованием из полимерной пресс-композиции. При изготовлении композици армирующие волокнистые наполнители (или единственный наполнитель) предварительно подвергают деструктурирующему воздействию, например посредством обработки волокна химическими веществами, вызывающими эрозии на поверхности волокон; также может использоваться раздавливание или вальцевание волокон, растягивающее воздействие, жесткое воздействие металлических элементов и др. Возможно использование волокнистых наполнителей, содержащих волокна с дефектами, приобретенными при производстве волокон (брачные волокна) или в других производственных процессах (отходы производства). The proposed product can be manufactured by known methods, for example by molding from a polymer press composition. In the manufacture of the composition, reinforcing fibrous fillers (or a single filler) are preliminarily subjected to a destructive effect, for example, by treating the fiber with chemicals that cause erosion on the surface of the fibers; crushing or rolling of fibers, tensile effects, hard effects of metal elements, etc. can also be used. Fiber fillers containing fibers with defects acquired in the manufacture of fibers (marriage fibers) or in other production processes (production waste) can be used.

Конкретным примером предлагаемого изделия является полимерное композиционное фрикционное изделие, использующее в качестве армирующего волокнистого компонента распушенные (подвергнутые воздействию режущих элементов в механическом измельчителе) отходы тканей из полиарамидных волокон в количестве 2 - 20 мас.%. A specific example of the proposed product is a polymer composite friction product that uses fluffy (exposed to cutting elements in a mechanical grinder) tissue waste from polyaramide fibers in an amount of 2 to 20 wt.% As a reinforcing fiber component.

Изготовление фрикционного изделия с использованием армирующих наполнителей, имеющих дефекты по длине волокна, способствует, особенно в случае высокопрочных волокон-заменителей асбеста, сохранению имеющего гетерогенную структуру пластичного поверхностного слоя на поверхности трения за счет увеличения возможности удаления вместе с продуктами износа отдельных участков армирующих волокон при разрушении (разрыве) волокон в местах дефектов. Использование достаточно длинных армирующих волокон без механических дефектов может привести к увеличенному выходу на поверхность трения армирующих волокон по мере износа полимерного связующего и удаления полимера и порошкообразных наполнителей как продуктов износа. В результате удержания волокон в массе фрикционного изделия на поверхности трения могут оставаться достаточно длинные участки волокон. Это способствует образованию твердого поверхностного слоя, создающего отрицательный градиент механических свойств по глубине, что не обеспечивает удовлетворительных фрикционных свойств. Одновременно при значительных фрикционных нагрузках возможен, особенно в случае высокопрочных волокон, и полный вырыв волокна с образованием эрозий глубинных слоев фрикционного изделия. Наличие дефектов на волокнах сохраняет прочность остальных участков волокна (между дефектами), что обеспечивает армирующие свойства наполнителя с одновременной возможностью удаления отдельных частей волокон с продуктами износа. Это сохраняет пластичный слой и снижет возможность глубинных вырывов волокна. The manufacture of a friction product using reinforcing fillers having defects along the length of the fiber contributes, especially in the case of high-strength asbestos substitute fibers, to the preservation of a heterogeneous structure of the plastic surface layer on the friction surface by increasing the possibility of removal of individual sections of reinforcing fibers along with wear products upon failure (rupture) of fibers at the places of defects. The use of sufficiently long reinforcing fibers without mechanical defects can lead to an increased exit to the friction surface of the reinforcing fibers as the polymer binder wears and polymer and powder fillers are removed as wear products. As a result of the retention of the fibers in the mass of the friction product, sufficiently long sections of fibers can remain on the friction surface. This contributes to the formation of a solid surface layer that creates a negative gradient of mechanical properties in depth, which does not provide satisfactory frictional properties. At the same time, with significant frictional loads, it is possible, especially in the case of high-strength fibers, to completely break out the fiber with the formation of erosion of the deep layers of the friction product. The presence of defects on the fibers retains the strength of the remaining sections of the fiber (between defects), which provides reinforcing properties of the filler with the simultaneous possibility of removing individual parts of the fibers with wear products. This preserves the plastic layer and reduces the possibility of deep fiber breakouts.

В результате удается улучшить фрикционно-износные характеристики фрикционного изделия. As a result, it is possible to improve the friction-wear characteristics of the friction product.

Claims

Friction product, mainly asbestos-free, including a polymeric binder, fiber reinforcing or single fiber reinforcing and dispersed fillers, characterized in that they use fiber reinforcing or single fiber reinforcing fillers, previously subjected to local destructive effects, with the formation of deformations and structural defects of the fiber in places of destructive impact .