RU2757880C2 - Sintered powder friction material for friction discs of gearbox coupling of electric point machine - Google Patents

Sintered powder friction material for friction discs of gearbox coupling of electric point machine Download PDF

Info

Publication number
RU2757880C2
RU2757880C2 RU2019120904A RU2019120904A RU2757880C2 RU 2757880 C2 RU2757880 C2 RU 2757880C2 RU 2019120904 A RU2019120904 A RU 2019120904A RU 2019120904 A RU2019120904 A RU 2019120904A RU 2757880 C2 RU2757880 C2 RU 2757880C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
powder
friction
iron
electric point
point machine
Prior art date
Application number
RU2019120904A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019120904A (en
RU2019120904A3 (en
Inventor
Андрей Валерьевич Лешок
Александр Федорович Ильющенко
Александр Николаевич Роговой
Максим Владимирович Лазарчик
Original Assignee
Государственное научное учреждение "Институт порошковой металлургии имени академика О.В. Романа"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное научное учреждение "Институт порошковой металлургии имени академика О.В. Романа" filed Critical Государственное научное учреждение "Институт порошковой металлургии имени академика О.В. Романа"
Priority to RU2019120904A priority Critical patent/RU2757880C2/en
Publication of RU2019120904A publication Critical patent/RU2019120904A/en
Publication of RU2019120904A3 publication Critical patent/RU2019120904A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2757880C2 publication Critical patent/RU2757880C2/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/16Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0207Using a mixture of prealloyed powders or a master alloy
    • C22C33/0228Using a mixture of prealloyed powders or a master alloy comprising other non-metallic compounds or more than 5% of graphite
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00Friction clutches
    • F16D13/22Friction clutches with axially-movable clutching members
    • F16D13/38Friction clutches with axially-movable clutching members with flat clutching surfaces, e.g. discs
    • F16D13/52Clutches with multiple lamellae ; Clutches in which three or more axially moveable members are fixed alternately to the shafts to be coupled and are pressed from one side towards an axially-located member

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

FIELD: powder metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to powder metallurgy, in particular to friction materials operating under conditions of dry friction for friction discs of a gearbox coupling of an electric point machine. Sintered powder friction material for friction discs of the gearbox coupling of the electric point machine based on iron contains components at the following ratio, wt. fraction %: chromium-doped iron powder (PC-30) 5-8, graphite powder 4-6, bronze powder 9-12, lead powder 13-17, iron powder is for the rest.
EFFECT: material is provided that has high stability of a friction coefficient, as well as low wear when changing temperature and humidity of environment during operation of the electric point machine.
1 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к фрикционным материалам, работающим в условиях сухого трения, для фрикционных дисков муфты редуктора стрелочного электропривода.The invention relates to powder metallurgy, in particular, to friction materials operating under dry friction conditions for the friction discs of the clutch of the switch gear reducer of the electric switch.

Отличительной особенностью работы фрикционного материала в составе редуктора стрелочного электропривода, является обеспечение требуемых значений тока фрикции при заданном усилии на рабочем шибере. Требуемое значение тока фрикции при изменении усилия, вне зависимости от температуры и влажности должно составлять:A distinctive feature of the operation of the friction material as part of the switch gear reducer is the provision of the required values of the friction current at a given force on the working gate. The required value of the friction current with a change in force, regardless of temperature and humidity, should be:

1000Н - 2,7…2,9А1000N - 2.7 ... 2.9A

2000Н - 3,8…4,0А2000N - 3.8 ... 4.0A

3000Н - 4,7…5,1А3000N - 4.7 ... 5.1A

4000Н - 5,7…6,1А4000N - 5.7 ... 6.1A

5000Н - 6,8…7,2А5000N - 6.8 ... 7.2A

6000Н - 7,6…8,1А.6000N - 7.6 ... 8.1A.

Известны фрикционные материалы на основе меди (основа), легированной оловом, цинком, алюминием, титаном, твердыми смазками (графит, дисульфид молибдена, свинец) и фрикционными добавками (оксиды, карбиды, нитриды металлов) [Федорченко, И.М. Современные фрикционные материалы, [Текст] / И.М. Федорченко, В.М. Крячек, И.И. Панаиоти, / К. Наукова думка, 1975. - 209 с.].Known friction materials based on copper (base) alloyed with tin, zinc, aluminum, titanium, solid lubricants (graphite, molybdenum disulfide, lead) and friction additives (oxides, carbides, metal nitrides) [Fedorchenko, I.M. Modern friction materials, [Text] / I.М. Fedorchenko, V.M. Kryachek, I.I. Panaioti, / K. Naukova Dumka, 1975. - 209 p.].

Известен фрикционный материал содержащий (массовая доля %): медь 5,0-7,0; графит 4,0-5,0; асбест 2,0-3,0; карбид кремния 4,0-6,0; сернокислое железо 5,0-6,0; кобальт 3,0-4,0; фосфорный шлак 3,0-4,0; железо остальное. Недостатком данного материала является низкий коэффициент трения и недостаточный коэффициент стабильности момента сил трения (отношение среднего момента трения к максимальному моменту трения), наличие порошка асбеста, который признан экологически вредным, дорогостоящий порошок кобальта [Патент РФ №2360994 от 10.07.2009 г. Бюл. №19.].Known friction material containing (mass fraction%): copper 5.0-7.0; graphite 4.0-5.0; asbestos 2.0-3.0; silicon carbide 4.0-6.0; iron sulfate 5.0-6.0; cobalt 3.0-4.0; phosphorus slag 3.0-4.0; the rest of the iron. The disadvantage of this material is the low coefficient of friction and insufficient stability coefficient of the frictional moment (the ratio of the average frictional moment to the maximum frictional moment), the presence of asbestos powder, which is recognized as environmentally harmful, expensive cobalt powder [RF Patent No. 2360994 of 10.07.2009, Bul. No. 19.].

В качестве прототипа выбран спеченный порошковый фрикционный материал на основе меди, имеющий следующий состав (массовая доля %): олово 5-9, титан 4-9, железо 6-8, графит 4-7, свинец 3-6, ильменит 6-10, медь остальное (основа). К недостаткам данного материала можно отнести нестабильность коэффициента трения и неравномерный износ при изменении температуры и влажности окружающей среды в процессе эксплуатации, необходимости использования дорогостоящего порошков титана и меди, повышающих стоимость фрикционного диска [Патент РФ№2599070 от 06.04.2015 г.].As a prototype, a sintered powder friction material based on copper was chosen, having the following composition (mass fraction%): tin 5-9, titanium 4-9, iron 6-8, graphite 4-7, lead 3-6, ilmenite 6-10 , copper rest (base). The disadvantages of this material include instability of the friction coefficient and uneven wear when the temperature and humidity of the environment change during operation, the need to use expensive titanium and copper powders, which increase the cost of the friction disk [RF Patent No. 2599070 dated 06.04.2015].

Технической задачей изобретения является разработка материала имеющего высокую стабильность коэффициента трения, а так же не высокий износ при изменении температуры и влажности окружающей среды в процессе эксплуатации стрелочного электропривода.The technical objective of the invention is to develop a material having a high stability of the coefficient of friction, as well as not high wear when the temperature and humidity of the environment change during the operation of the switch electric drive.

Решение технической задачи заключается в том, что в известный спеченный порошковый фрикционный материал для фрикционных дисков муфты редуктора стрелочного электропривода на основе железа содержащий свинец, графит, железо дополнительно содержит порошки железа легированного хромом (ПХ-30) и бронзы при следующем соотношении компонентов (массовые доли %): порошок железа легированный хромом (ПХ-30) - 5-8%, порошок графита - 4-6%, порошок бронзы - 9-12%, порошок свинца - 13-17%, порошок железа - остальное (основа).The solution to the technical problem lies in the fact that in the well-known sintered powder friction material for the friction discs of the clutch of the switch gear reducer based on iron containing lead, graphite, iron additionally contains powders of iron doped with chromium (PX-30) and bronze with the following ratio of components (mass fractions %): iron powder doped with chromium (PX-30) - 5-8%, graphite powder - 4-6%, bronze powder - 9-12%, lead powder - 13-17%, iron powder - the rest (base).

Экспериментальным путем установлено, что обеспечение стабильности коэффициента трения и снижение износа фрикционного материала при изменении климатических условий (температуры и влажности), обеспечивается при использовании железа, в качестве матрицы фрикционного материала.It has been experimentally established that ensuring the stability of the friction coefficient and reducing the wear of the friction material when changing climatic conditions (temperature and humidity) is ensured when using iron as a matrix of the friction material.

Введенный порошок железа легированного хромом (ПХ-30) выполняет функцию фрикционной добавки, способствует повышению коэффициента трения, обеспечению стабильного значения момента сил трения. Увеличение содержания порошка железа легированного хромом (ПХ-30) более 7% способствует повышению износа ответной детали пары трения - диска стального (конртела).The introduced powder of iron doped with chromium (PX-30) performs the function of a friction additive, contributes to an increase in the coefficient of friction, ensuring a stable value of the moment of friction forces. An increase in the content of iron powder doped with chromium (PX-30) over 7% increases the wear of the counterpart of the friction pair - a steel disk (countertel).

Бронзовый порошок снижает износ фрикционного материала, активно взаимодействия с железной основой и упрочняя ее. Так же, в роли антифрикционной добавки, снижающей износ выступает свинец. Сочетание порошка бронзы и свинца позволяет снизить температуру спекания фрикционного материала. Экспериментальным путем установлено, что оптимальным соотношением порошка свинца к порошку бронзы, обеспечивающим минимальный износ, как фрикционного материала, так и диска стального (конртела) является 1,5.Bronze powder reduces wear on the friction material by actively interacting with the iron base and strengthening it. Lead also acts as an anti-friction additive that reduces wear. The combination of bronze powder and lead can reduce the sintering temperature of the friction material. It has been experimentally established that the optimal ratio of lead powder to bronze powder, providing minimum wear of both the friction material and the steel disk (countertel) is 1.5.

Порошок графита выступает в роли противозадирной и антифрикционной добавки, превышении содержания которого приводит к разупрочнению фрикционного материала, а его снижение к повышению возможности задирообразования.Graphite powder acts as an anti-seize and antifriction additive, exceeding the content of which leads to weakening of the friction material, and its decrease leads to an increase in the possibility of scuffing.

Испытания фрикционного материала осуществляются на специальных стендах с использованием фрикционных дисков. Модельные испытания осуществлялись на стенде типа ИМ-58, при следующих режимах:Friction material tests are carried out on special stands using friction discs. Model tests were carried out on a test bench of the IM-58 type, under the following modes:

- начальное давление на фрикционный диск - от 0,6 МПа;- initial pressure on the friction disk - from 0.6 MPa;

- начальная скорость скольжения - 4,5 м/с.- initial sliding speed - 4.5 m / s.

Требуемые значения свойств фрикционного материала при работе в паре с диском стальным (контртелом) сталь 65Г ГОСТ14959-79 с твердостью 48…53HRC и шероховатостью рабочих поверхностей не выше Ra1,25 материала приведены ниже:The required values of the properties of the friction material when paired with a steel disc (counterbody) steel 65G GOST14959-79 with a hardness of 48 ... 53HRC and a roughness of the working surfaces not exceeding Ra1.25 of the material are given below:

- коэффициент трения динамический - 0,3-0,35;- dynamic coefficient of friction - 0.3-0.35;

- коэффициент трения статический - 0,4-0,45;- static coefficient of friction - 0.4-0.45;

- интенсивность износа - не более 40 мкм/км.- wear rate - no more than 40 microns / km.

Сравнительные и ресурсные испытания фрикционных материалов осуществлялись на специальном стенде с использованием редуктора стрелочного электропривода при использовании электродвигателя постоянного тока МСП-0,25, 160В.Comparative and service life tests of friction materials were carried out on a special stand using a switch gear reducer using a DC motor MSP-0.25, 160V.

В таблице 1 приведены результаты испытания разработанного состава фрикционного материала на стенде типа ИМ-58.Table 1 shows the results of testing the developed composition of the friction material on a test bench of the IM-58 type.

Figure 00000001
Figure 00000001

В таблице 2 приведены данные сравнительных испытаний разработанного состава фрикционного материала на специальном стенде с использованием редуктора стрелочного электропривода при использовании электродвигателя постоянного тока МСП-0,25, 160В.Table 2 shows the data of comparative tests of the developed composition of the friction material on a special stand using a switch gear reducer using a DC motor MSP-0.25, 160V.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Пример конкретного выполнения подтверждающий возможность осуществления заявленного изобретения:An example of a specific implementation confirming the possibility of implementing the claimed invention:

Исходные порошки (массовая доля %): порошок железа легированный хромом (ПХ-30) - 7%, порошок графита - 5%, порошок бронзы - 10%, порошок свинца - 15%, порошок железа - остальное (основа) смешивают в смесителе в течение 50-60 минут. Полученный порошковый фрикционный материал прессуется в специальной пресс-форме при давлении 4 т/см2. Сформованные фрикционные накладки крепятся к стальной основе, затем укладываются в печь и спекаются при температуре 910±20°C в среде защитно-восстановительного газа при приложении давления 1,0 МПа в течение 2,5-3,0 часов.Initial powders (mass fraction%): iron powder doped with chromium (PX-30) - 7%, graphite powder - 5%, bronze powder - 10%, lead powder - 15%, iron powder - the rest (base) is mixed in a mixer in within 50-60 minutes. The resulting powder friction material is pressed in a special mold at a pressure of 4 t / cm 2 . The formed friction linings are attached to the steel base, then placed in a furnace and sintered at a temperature of 910 ± 20 ° C in a protective-reducing gas environment with a pressure of 1.0 MPa for 2.5-3.0 hours.

Осуществленный технологический процесс с использованием разработанного фрикционного материал на основе железа позволил снизить себестоимость фрикционного диска до 10%.The implemented technological process using the developed friction material based on iron made it possible to reduce the cost of the friction disc by up to 10%.

Claims (2)

Спеченный порошковый фрикционный материал для фрикционных дисков муфты редуктора стрелочного электропривода на основе железа, содержащий свинец и графит, отличающийся тем, что дополнительно содержит порошок железа, легированного хромом (ПХ-30), и бронзы, при следующем соотношении компонентов, мас. доли %:Sintered powder friction material for friction discs of an iron-based switch gear reducer, containing lead and graphite, characterized in that it additionally contains a powder of iron doped with chromium (PX-30) and bronze, with the following ratio of components, wt. share%: порошок железа, легированного хромом (ПХ-30),iron powder doped with chromium (PX-30), 5-8 5-8 порошок графитаgraphite powder 4-64-6 порошок бронзыbronze powder 9-129-12 порошок свинцаlead powder 13-1713-17 порошок железаiron powder остальноеrest
RU2019120904A 2019-07-02 2019-07-02 Sintered powder friction material for friction discs of gearbox coupling of electric point machine RU2757880C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120904A RU2757880C2 (en) 2019-07-02 2019-07-02 Sintered powder friction material for friction discs of gearbox coupling of electric point machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120904A RU2757880C2 (en) 2019-07-02 2019-07-02 Sintered powder friction material for friction discs of gearbox coupling of electric point machine

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019120904A RU2019120904A (en) 2021-01-12
RU2019120904A3 RU2019120904A3 (en) 2021-09-10
RU2757880C2 true RU2757880C2 (en) 2021-10-22

Family

ID=74185193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019120904A RU2757880C2 (en) 2019-07-02 2019-07-02 Sintered powder friction material for friction discs of gearbox coupling of electric point machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2757880C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778482C1 (en) * 2021-12-24 2022-08-22 Государственное Научное Учреждение Институт Порошковой Металлургии Имени Академика О.В. Романа Powder material based on iron

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1018657B (en) * 1991-04-12 1992-10-14 冶金工业部钢铁研究总院 Heat-resistant antifriction self-lubricating material and its manufacturing method
JP2004169916A (en) * 2002-11-15 2004-06-17 Dr Ing H C F Porsche Ag Clutch, advantageously multiple disk clutch
RU2246377C1 (en) * 2003-12-24 2005-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ГОУВПО "ИГХТУ") Iron base powder antifriction material
RU2268440C1 (en) * 2005-02-03 2006-01-20 Анатолий Николаевич Жулин Antifriction powdery material
RU2639427C1 (en) * 2016-07-05 2017-12-21 Общество с ограниченной ответственностью "Информационные технологии" (ООО "ИнфоТех") Friction material composite for friction clutch of switch actuator
RU176377U1 (en) * 2016-07-05 2018-01-17 Общество с ограниченной ответственностью "Информационные технологии" (ООО "ИнфоТех") FRICTION ELEMENT FOR FRICTION CLUTCH OF ARROW ELECTRIC DRIVE

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1018657B (en) * 1991-04-12 1992-10-14 冶金工业部钢铁研究总院 Heat-resistant antifriction self-lubricating material and its manufacturing method
JP2004169916A (en) * 2002-11-15 2004-06-17 Dr Ing H C F Porsche Ag Clutch, advantageously multiple disk clutch
RU2246377C1 (en) * 2003-12-24 2005-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ГОУВПО "ИГХТУ") Iron base powder antifriction material
RU2268440C1 (en) * 2005-02-03 2006-01-20 Анатолий Николаевич Жулин Antifriction powdery material
RU2639427C1 (en) * 2016-07-05 2017-12-21 Общество с ограниченной ответственностью "Информационные технологии" (ООО "ИнфоТех") Friction material composite for friction clutch of switch actuator
RU176377U1 (en) * 2016-07-05 2018-01-17 Общество с ограниченной ответственностью "Информационные технологии" (ООО "ИнфоТех") FRICTION ELEMENT FOR FRICTION CLUTCH OF ARROW ELECTRIC DRIVE

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778482C1 (en) * 2021-12-24 2022-08-22 Государственное Научное Учреждение Институт Порошковой Металлургии Имени Академика О.В. Романа Powder material based on iron
RU2789797C1 (en) * 2022-11-14 2023-02-10 Государственное Научное Учреждение Институт Порошковой Металлургии Имени Академика О.В. Романа Composition for producing sintered iron-based friction material for clutch
RU2800902C1 (en) * 2022-12-05 2023-07-31 Государственное Научное Учреждение Институт Порошковой Металлургии Имени Академика О.В. Романа Composition of sintered copper-based friction material

Also Published As

Publication number Publication date
RU2019120904A (en) 2021-01-12
RU2019120904A3 (en) 2021-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5378530B2 (en) Sliding bearing with improved wear resistance and method for manufacturing the same
CN105838485B (en) Lubricant composition and preparation method thereof
CN102383056A (en) Novel iron-based self-lubricating material and preparation method thereof
US8216338B2 (en) Bearing having improved consume resistivity and manufacturing method thereof
CN103757464A (en) Copper-based self-lubricating composite material and preparation method thereof
JP5096130B2 (en) Iron-based sintered alloy for sliding members
US9663844B2 (en) Sintered alloy superior in wear resistance
RU2709418C1 (en) Copper based sintered friction material
RU2757880C2 (en) Sintered powder friction material for friction discs of gearbox coupling of electric point machine
CN104878272A (en) Nickel aluminum/copper oxide high-temperature self-lubricating composite material and preparation method thereof
RU2666203C1 (en) Copper-based sintered friction material
CN107129852A (en) A kind of carbon steel shaping fluid composition and preparation method thereof
RU2627138C1 (en) Copper-based sintered friction material
CN107262724B (en) A kind of natural gas and gasoline dual fuel engine valve guide bushing material
KR20100088540A (en) Sintered oil-retaining bearing
CN107321974A (en) A kind of unleaded iron-based material for sliding bearing of high-strength antifriction and preparation method thereof
RU2789797C1 (en) Composition for producing sintered iron-based friction material for clutch
Srivyas et al. Tribological characterization of iron-based self-lubricating composite under dry sliding conditions
RU2798111C1 (en) Powder mixture for copper-based sintered friction material
RU2757878C1 (en) Composition of sintered frictional material based on copper
RU2634566C2 (en) Wear-resistant alloy for high-load friction units
RU2773772C1 (en) Composition of sintered friction material based on copper
RU2790560C1 (en) Composition of the sintered friction material based on copper with the addition of carbon obtained by pyrolysis
CN112567057A (en) Lead-free superhard self-lubricating copper alloy and manufacturing method thereof
CN114908271B (en) High-temperature-resistant copper alloy-based solid lubricating composite material and preparation method thereof