SU1114340A3

SU1114340A3 - Фрикционный материал

Info

Publication number: SU1114340A3
Application number: SU792775405A
Authority: SU
Inventors: В.Клейн Брюс; Дж.Джако Майкл
Original assignee: Дзе Бендикс Корпорейшн (Фирма)
Priority date: 1978-06-02
Filing date: 1979-06-01
Publication date: 1984-09-15
Also published as: SE431989B; AR222487A1; CA1129574A; SE7904730L; US4175070A; AU4727679A; AU527045B2; YU118579A; IT1121756B; GB2022110B; YU39693B; MX150661A; DE2922251A1; FR2427514A1; ES8702460A1; JPS5527380A; FR2427514B1; IT7923206A0; BR7903530A; GB2022110A

Abstract

ФРИКЦИОР1НЫЙ МАТЕРИАЛ на органической основе, включающий фенольную смолу, волокнистый наполнитель , металлосодержащее соединение, органический модификатор, фрикционный модификатор и неорганический мЬдификатор, отличающий-с тем, что, с целью повьш1ени коэффициента трени и износостойкости, он в качестве волокнистого наполнител содержит асбест или смесь стекл нных и минеральных волокон, в качестве металлосодержагдего соедине -V .. / ; НИН - вещество из группы: цинк, бронза, медь, железо, окислы этих металлов и окись алюмини или их смесь, в качестве органического модификатора - вещество из группы: пЬрошок сем н анакардии, каучук, натуральньй латекс, меласса, асфальт или их смесь, в качестве неорганического модификатора - вещество из группы:бариты, мел, тальк, трепел, криолит, волластонит или их смесь и в качестве фрикционного модификатора - частицы или порошок угл и/или графита при следующем соотношении компонентов, мас.%: § 8-14 Фенольна смола Волокнистый наО ) 25-34 полнитель Металл ос од ержа4-22 щее соединение Органический мо1-7 дификатор Фрикционный мо18-34 дификатор Неорганический Остальное модификатор 4 00 4i

Description

11 Изобретение относитс к фрикционным материалам на органической основе, в частности, используемым в качестве фрикционной облицовки в тормозах, уфтах и других аналитичных издели х, Композиции органических фрикционных материалов, используемые дл облицовки муфт и тормозов транспортных средств, должны вьиерживать высокие рабочие температуры и динамические нагрузки, возникающие многократно . Во избежание ухудшени рабочих характеристик и физического разрушени при таких услови х работы облицовка обьтчно усиливаетс асбесто выми волокнами, произвольно диспергированными в смол ной матрице. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату вл етс фрикционный материал } на органической основе включающий, вес.%: фенольна смола 12-20, стекловолокно 30-60, модификатор , выбранный из р да: карбонат, гидроокись кальци , бари , алюмини 2-8, материал с высокой стеклопроводностью (Fe, Си, А1, Ко) 5-20, эластомер 2-5, наполнитель (барит, 3102) 5-15, фрикционный модификатор 5-15. Однако такой фрикционный материал обладает не достаточно высоким коэффициентом трени и износостойкостью Целью изобретени вл етс повыше ние коэффициента трени и износостой кости фрикционного материала. Поставленна цель достигаетс TeMj что фрикционный материал на органической основе, включающий феноль ную смолу, волокнистый наполнитель, металлосодержащее соединение, органи ческий модификатор, фрикционный моди фикатор и неорганический модификатор в качестве волокнистого наполнител содержит асбест или смесь стекл нных и минеральных волокон, в качестве ме талл ос од ержащих соединений - вещество Из группы: цинк, бронза, медь, железо, окислы этих металлов и окись алюмини или их смесь, в качестве . органического модификатора - вещество из группы: порошок сем н анакарди каучук, натуральный латекс, меласса, асфальт, или их смесь в качестве неорганического модификатора - вещество из группы. Бариты, мел, тальк, трепел, крИолит, волластонит или их смесь и в качестве фрикционного модификатора - частицы или порошок угл и/или графита при следующем соотношении компонентов, мас.%: Фенольна смол.а Волокнистый наполнитель25-34 Металлосодержащее соединение4-22 Органический модификатор1-7 Фрик11ионный модификатор 18-34 Неорганический модификатор Остальное Составл ющие смеси материала А (по прототипу) и смесей материалов A-N в соответствии с изобретением обрабатывались с получением фрикционных облицовок следующим способом . Смешивали асбестовое волокно, цинковый порошок. Органические модифика:торы (две части порошка сем н анакардии и одна часть каучуковых обломков ) , неорганический модификатор (бариты) и сухую фенольную смолу до.тех пор, пока не быпа получена гомогенна смесь, которую поместили в форму и спрессовали в брикет. После этого ёрикет перенесли на пресс и сжалц при давлении около 350 кг/см а температуру брикета подн ли примерно до 135°С. При этой температуре фенольна смола, растеклась по смеси, и получилась матрица, охватывающа другие составл ющие в смешанном .состо нии. Затем брикет перенесли в отвердительную печь, имеющую температуру около 260 С, дл дальнейшего схватывани фенольной смолы. Поверхность трени отвержденного брикета затем отшлифовали до определенного размера, соответствующегоразмеру тормозной колодки. Эта тормозна колодка сопр галась со скобно-роторным узлом тормоза транспортного средства. Скобно-роторный узел быгт установлен на инерционном динамометре. С помощью инерционного динамометра испытывали рабочие характеристики и износ в зависимости от температуры при этом обраща внимание на изменение трени при длительном использовании , характерном дл монолитных роторных тормозов и дл тормозов таких типов, которые испо.пьзуютс в 3 11 неболь П1х автомобил х. Тормоз диамет ром 44 мм, используемый на автомобиле модели 1977 Volkwagen Rabbit, сопр галс с дисковыми колодками с помощью 23 см, имеющими эффективный диаметр 9,60 см. Использовалась шина с радиусом качени 26,6 см.и ,с Нагрузкой на колесо. 390 кг. Проводили испытани эффективности перед полировкой (при скорост х 50, 80 и 110 км/ч и отрицательных ускорени х 3, 4, 5 и 6 м/с2 от начальной температуры ротора ), 100 полировочных торможений (64-0 кс/ч при отрицательном торможении 4,5 м/с от . начальной температуры ротора 100°С) эффективность после полировки 50 остановок при 200°С, 50 остановок при 300°С, эффективность после 400°С, 50 остановок при 500°С, эффек тивность после 500°С, 50 остановок повторной полировки при температуре 100 Си конечна эффективность. Вследствие хороших температурных характеристик угл и/или графита по сравнению с органическими фрикци онными модификаторами заменили , часть асбеста, содержащегос в соста ва А, на 23 вес.% угл , в результате чего получилс состав В (см.табл.1) Кроме того, составе В отсутствуют органические модификаторы состава А а содержание металлов (медного порошка ) и процентное содержание баритов увеличено. Состав В составлен и обработан с получением тормозной колодки из фрикционного материала та . же, как исостав А. Тормозную колодк . из состава В установили в скобе тормоза , и проводили испытани с помощью инерционного динамометра. Добавление угольного материала значитель ,10 уменьшило высокотемпературный износ состава А в диапазоне температур 300-500°С. Тормозна , колодка, изготовленна из состава В, дает шум, и поэтому состав В модифицируют, добавл кауч ковые обломки, а содержание фенольной Смолы уменьшают, в результате чего получают состав С. Затем состав С обрабатывают, получа тормозную колодку, которую устанавливают в ско бе тормоза инерционного динамометра Хот коэффициент трени и скорост износа дл составов В и С улучшены по сравнению с составом А, содержащийс в них асбест загр зн ет производство . Составы В и С должны быть модифицированы путем замены с -екло- и минеральным волокном асбеста. Все прошедшие испытани составы были изготовлены из стекловолокна (Е - стекло), и минерального волокна, обладающих следующими характеристиками . Стекловолокно содержало, вес.%: двуокись кремни окись алюмини 15,5j окись кальци 17,0; окись магни 4,5; окись бора 3,5 и окись натри 1,0. Диаметр волокна может колебатьс в пределах 25010000 мкм. Поверхность волокна быпа обработана силанизирутощим реактивом с целью улучшени адгезии смолы к волокну. Минеральное волокно содержало , вес.%: двуокись кремни 42,0; окись алюмини 8,0; окись кальци 35,0; окись магни 8,0 и другие окислы 7,0. Диаметр волокна может колебатьс в пределах 1-15 мкм, а длина волокна может быть 40-100 мкм. Поверхность волокна обработали силанйзирующим реактивом с целью улучшени адгезии смолы к волокну. Состав В модифицировали заменой асбеста, содержащегос в нем, на равное в объемных процентах количество стекл нного волокна и минерального волокна, в результате чего получилс состав D, из которого механической обработкой получили тормозную колодку и испытлли на инерционном динамометре. Состав D работал лучше в высокотемпературном рабочем диапазоне выше 200°С, чем исходный состав А с асбестом , при этом скорость износа бьша такой же, как дл состава В с асбестом. Состав С модифицировали аналогично , путем замены асбеста, содержащегос в нем, на равное в объемных процентах количество стекловолокна и минерального волокна. Из состава Е путем механической обработки изготовили тормозную колодку, которую испытали на инерционном динамометре . Изучение ротора, использованного при испытани х составов D и Е, показало , что разрушение и задирание ротора, обычное во всех известных составах, содержащих стекловолокно, отсутствовали. Поскольку состав Е имел более низкую общую скорость износа, чем состав D, его выбрали в качестве 5.. 1 исходного материала дл модификации с целью установлени различных пределов дл семейства высокоуглеродис тьгх не содержащих асбеста материало Вследстчие доступности и дешевиз ны железных частиц или порошка с медными частицами в смеси Е произвели замену железным порошком, получив состав F, из которого путем механической обработки изготовили тормозную колодку и испытали на инерционном динамометре. Частицы же леза в составе F стабилизировали коэффициент трени по всему предлагаемому рабочему диапазону фрикцион ного материала, однако скорость износа не соответствует скорости состава Е при температ.уре выше 400 С несмотр на то, что скорость износа значительно уменьшена по сравнению с материалом с асбестом в рабочем диапазоне 300-400°С. При некоторых услови х фрикционные материалы, содержащие большое количество металлических частиц или порошка, такого как железный и медный, в составах D, Е и F создают шум во врем пользовани тормозами. Поскольку графит и/или уголь облада ют способностью поглощени шума, ис пытывали эффект изменени содержани угл и/или графита в составах Е и F с целью уменьшени шума, создаваемого во вр-ем пользовани тормозами .. В св зи с этим количество угольн частиц в составе F было увеличено, количество баритов уменьшено, в результате чего получен состав G, из которого путем механической обработ ки получены тормозные колодки, кото рые испытали на инерционном динамометре . Состав G повышенное трение при 200°С с небольшим уменьшением трени при 500°С. Скорость и носа состава G практически та же, ч у состава F. С целью разработки фрикционного материала дл больших нагрузок, име щего максимальное сопротивление на износ, как показано составом Е при 500 С, далее были получены составы содержащие частицы из меди или на основе меди, а не железные частицы. Состав Н получен из состава Е заменой угольных частиц в смеси Е на равные рсоличества натурального или синтетического графита. .Из сост ва Н путем механической обработки получены тормозные колодки, которые испытали на инерционном динамометре. Коэффициент трени состава Н практически совпадает с коэф(1)ициентом трени состава Е, а скорость износа немного уменьшена, но приемлема дл тормозных колодок большинства транспортных средств. Дп уменьшени скорости износа состава; Н все частицы или порошок угл и/или графита, содержащиес в нем, изготавливали исключительно из крупных частиц синтетического графита дл получени состава 0. Из состава Э путем механической обработки получены тормозные колодки, которые испытали на инерционном динамометре . Как видно из сравнени характеристик составов Е и 3 коэффициент трени и скорость износа состава эквивалентны составу Е. Однако шум, вызванный колодками, содержащими металл, может быть ослаблен до допустимогб уровн путем добавлени частиц или гторошка графита. Дл оценки вли ни металлического порошка или частиц на исходное семейство фрикционных материалов с высоким содержанием углерода и не содержащих.асбест состава Е создан состав J, в котором отсутствует металлический порошок или частицы, а содержание баритов увеличено до 18 вес.% от общего количества состава . Из состава J путем механической обработки получены тормозные колодки , которые испытали на инерционном динамометре. Коэффициент трени состава J аналогичен не содержащему асбеста составу Е, а скорость износа при 500°С хуже, чем скорость износа составов Е и А. Таким образом, состав 3 не выдерживает, больших нагрузок . в цел х увеличени коэффициента трени состава Е заменили часть угл и/или графита в нем порошком сем н анакардии дл полз 1ени состава К, из которого путем его механической обработки изготовлены тормозные колодки и испытаны на инерционном динамометре. Коэффициент трени сое- , тава К улучшен по сравнению с составом А и такой же, как у состава Е, однако скорость износа состава К улучшена только по сравнению с составом А,

7f

Дл установлени оптимального процентного содержани частиц или порошка угл и/или графита в составе Е исключили бариты и соответственно увеличили содержание угольных частиц, в результате чего был получен состав L. Из состава U путем механической обработки бьши получены тормозные колодки, которые испытали на инерционном динамометре. Скорость износа состава L эквивалентна скорости износа состава Е при температуре до 400 С.

Поскольку скорость износа при высокой температуре состава Е практически стабильна в диапазоне 200АОО°С , состав Е можно модифицировать путем уменьшени содержани минерального волокна при дальнейшем увеличении содержани угольньк частиц и при сохранении посто нным содержани в объемных процентах остальных составл ющихj в результате чего бып получен состав М. Из состава М путем механической обработки была получена дискова - тормозна колодка, которую испытали на инерционном динамометре . Коэффициент трени состава М выше, чем коэффициент трени исходного состава Е во всем диапазоне температур, а скорость износа в. диапазоне температур ЮО-АОО С

43ДО8- I

практически эквивалентна скорости износа состава LПоскольку кусочки или частицы медных сплавов более доступны и деше5 вы, чем частицы меди или медных окислов, в составе Е использовали частицы медного сплава, в результате чего бып получен состав N. Из состава N путем механической обработки получены тормозные колодки, которые испытали на инерционном динамометре; Коэффициент трени этого состава практически идентичен коэффициенту трени состава Е, а скорость изно- са хуже по всему диапазону температур . . , - .

Составы композиций А-1 дл фрикдаонного материала в соответствии с , изобретением приведены в табл. 1.

Значени максимального износа описываемого фрикционного материала . в сравнении с максимальным износом фрикционного материала по прототипу (композици А) приведены в табл.. 2.

Значени коэффициента трени отщсЫваемого фрикционного материала в сравнении с коэффициентом трени известного материала (композици А ) приведены в табл. 3.

Как видно из табл. 2 и 3, фрикционный материал в соответствии с изобретением имеет повьшенные коэф фициент трени и износостойкость.

14 15 15 16 Стекловолокно Минеральное во14 15 16 16 локно Металлические частицы или 5 21 22 19 20 +17 17 порошок; Органические 20 О 40 443 модификаторы

Т а б л и да 1 15 15 16 15 15 15 15. 15 15 17 15 16 15 10 18 18 4 20 21 19 22 4 447443 Компоненты . A Неорганические модификаторы12 Частицы или порошок угл и/или графита О ФенольНа смола13 П р и м е ч а н и . Температура, ZII 100 О..,1270 2000,7620 3001,1470 4001,4224 500- 1,7780 1000,3540 . Температура, н 100 0,2032 0,1524 0,1524 .0,1524 200 0,0508 0,0762 0,0762 0,1016

1114340 .

10 Продолжение табл.: Состав фрикционного материала BC D Е F G Н I J К L М N 17 17 16 14 15 8 18 18.24 17 7 15 8 23 24 23 24 25 31 22 22 26 18 29 24 34 14 8 14 8 89 8 8 9888 8 е: В составах B-F и H-N по крайней мере 7% бариты, в составе Н равные количества синтетического и природного графита; в составе К по крайней мере 4% порошок сем н анакардии; в составе J окись алюмини . Максимальный износ, мм, состава II jIIIIEIIIIIiril 0,2540 0,1270 0,1016 0,1778 0,1270 0,1524 0,2794 . -, ,02540 0762 0,02540,07620,02540,07620,0762 0,20320,1016 0,05080,17780,05080,12700,1016 0,50800,1016 0,07620,22860 12700,17780,1270 0,93980,1270 0,17780,25400,25400,76200,7112 0,25400,1270, 0,15240,10160,07620,44020,2286 - в ., Максимальный износ, мм, состава - Г Т Т 1--т--- I J к L М N Таблица 2 Продолжение табл..2 0,1270 0,2286 0,2032 0,0762 0,0762 0,0762

3000,15240,10160,12700,17780,1270

4000,25400,17780,15240,22860,1778

5000,30480,22860,939.80,48260,6350

1000,15240,10160,15240,12700,2032

0,36

0,35 0,52 0,24 0,15 0,46 0,26 0,37 0,46 0,32 0,35 0,34

0,12700,1524

0,15240,0762

0,53340,9144

0,22860,3048

ТаблицаЗ

0,31

0,32

0,33

,35

0,38

0,35 0,45 0,40 0,51

0,50 0,51 ,51 0,40 0,45 0,40

0,41 0,38 ,42

0,32 0,35 0,36 0,38 0,34 ,32 0,28 0,30 0,30 0,27

0,28 , ,29 0,34

0,20 0,27 0,23 0,29 , 28

Продолжение табл. 3

Claims

ФРИКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ на органической основе, включающий фенольную смолу, волокнистый наполнитель, металлосодержащее соединение, органический модификатор, фрикционный модификатор и неорганический модификатор, отличающийс я тем, что, с целью повышения коэффициента трения и износостойкости, он в качестве волокнистого наполнителя содержит асбест или смесь стеклянных и минеральных волокон, в качестве металлосодержащего соедине- ния - вещество из группы: цинк, бронза, медь, железо, окислы этих металлов и окись алюминия или их смесь, в качестве органического модификатора - вещество из группы: порошок семян анакардии, каучук, натуральный латекс, меласса, асфальт или их смесь, в качестве неорганического модификатора - вещество из группы: бариты, мел, тальк, трепел, криолит, волластонит или их смесь и в качестве фрикционного модификатора - частицы или порошок угля и/или графита при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фенольная смола Волокнистый наполнитель Металлосодержащее соединение Органический модификатор Фрикционный модификатор Неорганический модификатор

8-14

25-34

4-22

1-7

18-34

Остальное <о t—

1114340 А смесь и в качестве фрикционного модификатора - частицы или порошок угля и/или графита при следующем соотношении компонентов, мас.%: