RU2498125C1

RU2498125C1 - Friction item

Info

Publication number: RU2498125C1
Application number: RU2012110689/11A
Authority: RU
Inventors: Михаил Захарович Левит; Евгений Григорьевич Пивень
Original assignee: Открытое акционерное общество "Термостойкие изделия и инженерные разработки" (ОАО "ТИИР")
Priority date: 2012-03-20
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2013-11-10
Also published as: RU2012110689A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: friction item includes a polymer composite friction element. The composition of the polymer composite friction element includes disperse particles and particles from the material able of oxidation under high temperature and formation of abrasive particles.

EFFECT: improving reliability and performance characteristics of friction items in the course of operation.

Description

Предлагаемое изобретение относится к различным фрикционным изделиям, а именно к содержащим и не содержащим металлический каркас тормозным колодкам и накладкам автомобилей, тракторов, мототехники, колодкам рельсового транспорта, накладкам сцеплений и муфт, различным фрикционным устройствам и т.д.The present invention relates to various friction products, namely, brake pads and overlays of automobiles, tractors, motor vehicles, rail vehicles, clutch and clutch linings, various friction devices, containing and not containing a metal frame

Аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие (тормозная колодка), включающая металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент, в состав которого введены дисперсные абразивные частицы, например микропорошок корунда (см. Б.А. Ширяев. Производство тормозных колодок из композиционных материалов для железнодорожных вагонов. М., «Химия», 1982, с.6). Существенные признаки аналога «полимерный композиционный фрикционный элемент, дисперсные абразивные частицы» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.An analogue of the claimed invention is a friction product (brake shoe) comprising a metal frame and a polymer composite friction element, which contains dispersed abrasive particles, for example, corundum micropowder (see B. A. Shiryaev. Production of brake shoes from composite materials for railway cars. M., "Chemistry", 1982, p.6). The essential features of the analogue "polymer composite friction element, dispersed abrasive particles" coincide with the essential features of the claimed invention.

Недостатком аналога является снижение фрикционных характеристик фрикционного элемента при значительных нагревах тонкого поверхностного слоя полимерного фрикционного материала в процессе эксплуатации, например при интенсивных торможениях.A disadvantage of the analogue is a decrease in the frictional characteristics of the friction element during significant heating of a thin surface layer of polymer friction material during operation, for example, during intensive braking.

Прототипом заявляемого изобретения является фрикционное изделие (тормозная колодка), включающая металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент, в состав которого введены различные дисперсные частицы (см. патент РФ №2364770, МПК F16D 69/02, 2007 г.). Существенные признаки прототипа «полимерный композиционный фрикционный элемент, дисперсные частицы» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.The prototype of the claimed invention is a friction product (brake shoe), including a metal frame and a polymer composite friction element, which includes various dispersed particles (see RF patent No. 2364770, IPC F16D 69/02, 2007). The essential features of the prototype "polymer composite friction element, dispersed particles" coincide with the essential features of the claimed invention.

Недостатком прототипа также является падение фрикционных характеристик фрикционного элемента в результате значительного нагрева тонкого поверхностного слоя полимерного композита при трибоконтакте, особенно в случае интенсивного торможения.The disadvantage of the prototype is also a drop in the frictional characteristics of the friction element as a result of significant heating of a thin surface layer of the polymer composite during tribocontact, especially in the case of intense braking.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности и улучшение эксплуатационных характеристик фрикционных изделий при эксплуатации путем стабилизации фрикционных характеристик фрикционного элемента при нагревах в процессе эксплуатации за счет увеличения количества участвующих в трибоконтакте абразивных частиц при значительных (более 400°С) нагревах поверхности фрикционного элемента.The task to which the invention is directed is to increase the reliability and improve the operational characteristics of friction products during operation by stabilizing the friction characteristics of the friction element during heating during operation by increasing the number of abrasive particles involved in tribocontact with significant (more than 400 ° C) surface heating friction element.

Для достижения указанного технического результата во фрикционном изделии, включающем полимерный композиционный фрикционный элемент, в состав которого введены дисперсные частицы, в состав полимерного композиционного фрикционного элемента дополнительно введены дисперсные частицы из материала, способного при повышенной температуре окисляться с образованием абразивных частиц.To achieve the specified technical result in a friction product, including a polymer composite friction element, in which dispersed particles are introduced, dispersed particles from a material capable of oxidizing at an elevated temperature to form abrasive particles are additionally introduced into the polymer composite friction element.

Существенные признаки заявляемого изобретения «в состав полимерного композиционного фрикционного элемента дополнительно введены дисперсные частицы из материала, способного при повышенной температуре окисляться с образованием абразивных частиц» являются отличительными от признаков прототипа.The essential features of the claimed invention “dispersed particles from a material capable of oxidizing at an elevated temperature to form abrasive particles are additionally introduced into the composition of the polymer composite friction element” are distinctive from the features of the prototype.

Фрикционное изделие включает полимерный композиционный фрикционный элемент, который, при необходимости, может быть армирован, например, путем фиксации на металлическом каркасе. Полимерный композиционный фрикционный элемент выполнен из полимерного композита на основе полимерной матрицы с различными наполнителями, включая волокнистые и дисперсные. Полимерный композит также может включать дисперсный абразивный наполнитель или наполнители. В качестве одного из дисперсных наполнителей композит содержит порошок из малокремнистого, среднекремнистого или высококремнистого ферросилиция (силицида железа).The friction product includes a polymer composite friction element, which, if necessary, can be reinforced, for example, by fixing on a metal frame. The polymer composite friction element is made of a polymer composite based on a polymer matrix with various fillers, including fibrous and dispersed ones. The polymer composite may also include particulate abrasive filler or fillers. As one of the dispersed fillers, the composite contains a powder of low-silicon, medium-silicon or high-silicon ferrosilicon (iron silicide).

Изготавливаться заявляемое фрикционное изделие может известным способом, например формованием из полимерной композиции, содержащей соответствующий порошок.The inventive friction product can be manufactured in a known manner, for example by molding from a polymer composition containing an appropriate powder.

Конкретным примером заявляемого изобретения является колодка дискового тормоза автомобиля, включающая металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент. Полимерный композит, из которого изготовлен фрикционный элемент, содержит от 0,1% масс, до 5% масс, частиц из малокремнистого ферросилиция (содержание Si от 9% до 15%). Размер частиц не более 0,3÷0,5 мм.A specific example of the claimed invention is a disc brake pad of a car, including a metal frame and a polymer composite friction element. The polymer composite of which the friction element is made contains from 0.1% to 5% by weight of particles of low-silicon ferrosilicon (Si content from 9% to 15%). Particle size not more than 0.3 ÷ 0.5 mm.

Наличие во фрикционном элементе частиц ферросилиция, являющегося ферросплавом, обеспечивает необходимые фрикционные свойства изделия при низких температурах как за счет абразивности этих частиц, так и за счет других абразивных дисперсных наполнителей (если они имеются). При повышении в процессе эксплуатации температуры участвующего в трибоконтакте поверхностного (рабочего) слоя изделия до 400°С и более, содержащийся в ферросилиции кремний окисляется в SiO₂. При этом образуются мелкие и мельчайшие (вплоть до наноразмерных) абразивные частицы кремнезема (кварцита), увеличивающие абразивные свойства рабочей поверхности полимерного композиционного фрикционного элемента. За счет образования дополнительных абразивных частиц компенсируется температурное снижение фрикционных характеристик фрикционного изделия. При снижении температуры дополнительно образовавшиеся абразивные частицы частично или полностью уносятся с рабочей поверхности с продуктами износа полимерного композиционного фрикционного элемента. В результате при изменениях температуры рабочей поверхности фрикционного изделия стабилизируются его фрикционные характеристики и повышается надежность изделия в процессе эксплуатации.The presence of ferrosilicon particles in the friction element, which is a ferroalloy, provides the necessary frictional properties of the product at low temperatures, both due to the abrasiveness of these particles and other abrasive dispersed fillers (if any). When the temperature during operation of the surface (working) layer of the product involved in tribocontact is increased to 400 ° C or more, the silicon contained in ferrosilicon is oxidized to SiO ₂ . At the same time, small and smallest (up to nanoscale) abrasive particles of silica (quartzite) are formed, which increase the abrasive properties of the working surface of the polymer composite friction element. Due to the formation of additional abrasive particles, the temperature decrease in the frictional characteristics of the friction product is compensated. When the temperature decreases, the additionally formed abrasive particles are partially or completely carried away from the working surface with the wear products of the polymer composite friction element. As a result, when the temperature of the working surface of the friction product changes, its frictional characteristics stabilize and the reliability of the product increases during operation.

Claims

Friction product, comprising a polymer composite friction element, in the composition of which dispersed particles are introduced, characterized in that the composition of the polymer friction element additionally contains particles of a material capable of oxidizing at elevated temperatures to form abrasive particles.