SU635711A1 - Способ получени углеродного фрикционного издели - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО ФРИКЦИОННОГО ИЗДЕЛИЯ, включающий гидроперемешивание графити- рованного волокна на основе полиакри- лонитрила со св зующим, например пеком, сушку полученной композиции, прессование заготовки,, оожиг, пропитку пеком,, повторный обжиг и последующее уплотнение пиролитическим углеродом , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  срока работы издели  и прочности на разрыв, углеродную ткань пропитывают водной суспензией пека, подвергают ее термоокислительной обработке на воздухе при 140-180°С и прессуют заготовку из чередующихс  слоев пропитанной ткани со сло ми высущенной композиции графитированных волокон с пеком.2.Способ по п. 1, отличающий с   тем, что заготовка содержит, вес,%:Углеродна  ткань 15-45 Графитированное волокно25-40 Пек Остальное3.Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что в качестве углеродной ткани используют графитиро- ванную ткань на основе вискозы.СПо^00СП •VI

Description

Изобретение относитс  к области композиционных углеродных материало и может быть использовано при получении фрикционных изделий, например дл  изготовлени  тормозных дисков Известен способ пoлsдJeни  углеро дистых фрикционных изделий из компо зиционных углеродных материалов, включающий укладку пропитанной св зующим ткани, прессование и карбонизацию Cl. Однако сроки работы таких изделий в услови х с повышенными нагруз ками резко снижаютс  из-за недостаточной межслоевой прочности дисков. Известен также способ получени  :углеродного фрикционного издели , включающий гидроперемешивание графитированного волокна на основе поли акрил онитрила со св зующим, например пеком,сушку полученной композиции, прессование заготовки, ее обжиг, про питку пеком, повторный обжиг и последующее уплотнение заготовки пиролитическим углеродом 2. Такой способ также не позвол ет получить фрикционные издели , обеспечивающие длительный срок работы издели  из-за недостаточной прочност дисков на разрыв. Решить же вопрос увеличени  прочности дисков за счет изменени  режимов гидроперемешивани  или вида волокна (в пределах, обеспечивающих длительную работоспособность фрикционного издели ), практически невозможно . Это обусловлено тем, что в процессе гидроперемешивани  происходит измельчение углеродного волокна -и длина его ограничена сравнитель но узким пределом 5-40 мм. Целью изобретени   вл етс  увеличение срока работы фрикционного издели  в услови х значительных динами ческих нагрузок и прочности на разрыв дисков без снижени  их межслоевой прочности. Это достигаетс  тем, что графитированное волокно на основе полиакрилонитрила подвергают гидроперемешива нию со св зующим, например пеком, су шат полученную композицию, параллель но углеродную ткань (графитированную на основе вискозы) пропитывают водной суспензией пека, подвергают ее термоокислительной обработке на воздухе при 140-l8b°C и затем прессуют заготовку из чередующихс  слоев пропитанной ткани со сло ми высушенной композиции графитированных волокон с пеком, заготовку обжигают, пропитывают пеком, повторно обжигают и затем уплотн ют пироуглеродом. Заготовка после прессовани  содержит , вес.%: Углеродна  ткань 15-45 Графитированное волокно25-40 ПекОстальное В качестве углеродной ткани целесообразно использовать ткань на основе вискозы. Совокупностьуказанных отличий обеспечивает срок работы фрикционного издели  в услови х повышенных ста тических и динамических нагрузок, например в авиационных тормозах, за счет увеличени  прочности изделий на разрыв без снижени  ее межслоевой прочности, так как энерги  сопротивлени  . началу распространени  трещин в углеродном материале, содержащем ткань, значительно выше аналогичной величины дл  композиций, армированных дискретными волокнами. П р и,м е р. Диски изготавливают из графитированной вискозной ткани, графитированного волокна и каменноугольного пека. Используемые материаsm имеют следующие характеристики: ткань марки ТГЙ-2М (ТУ-48-2019/72 ) с пределом прочности на разрыв кгс/5 см, на основе-БО, по утку - 10; волокно марки ВМЯ-кЗ на основе полиакрилнитрила длиной 5-40 мм с температурой обработки , предел прочности при разрыве 185 КГС/MN., модуль упругости 50,2x10 кгс/мм ; плотность 2,02 г/см; пек каменноугольный среднетемпературный с tpooM 65°С (гост 1038-65). Графитированные полиакрилнитрильные филаменты подвергают гидроперемешиванию в нутч-фильтре, снабженном пропеллерной мешалкой с 2000 об/с и с соотношением волокна и воды It30 в течение 10-15 мин. Воду удал ют с помощью вакуумного насоса и массу высушивают при 70-80°С в течение 2-3 ч на воздухе. Графитированную вискозную ткань, предварительно сшитую в виде ленты, пропускают через ванну с воднопековой суспензией (соотношение воды и пека при этом составл ет 1:6 вес.ч) . Пропитанную пековой суспензией ткань термообрабатываюг на воздухе при 140°С в течение 30 мин. Затем загружают пресс-форму путем последовательной укладки 26 слоев углеродной ткани , пропитанной пеком, со сло ми высушенной композиции графитированных волокон с пеком {весом 10-40 г) толщиной 0,5-5 мм. После загрузкипровод т прессование заготовок в виде колец Фнар, 320 мм Фвн. 160x20 мм при 140°С с выдержкой 5 мин на 1 мм толщины издели  при удельном давлении 200250 кгс/см2. Обжиг заготовок осуще1ствл ют в нейтральной среде углеродной засыпки до температуры 1200 С со средней скоростью подъема температуры 20с и последующей выдержкой при конечной

температуре в течение 40 ч. После обжига заготовки подвергают пропитке пеком в автоклаве при температуре 190-220 С с выдержкой при остаточном давлении 100 мм рт.ст. в течение 30 мин и последующем подн тии давлени  до 6 атм в течение 3ч,

Пропитанные пеком заготовки повтор о обжигают при указанных режимах и подвергают механической обработке дл  получени  готовых изделий в виде тоЕ юзных дисков. Дл  повышени  надежности в работе фрикционных дисков их покрывают пленкой пироуглерода при обработке в среде метана при 950-980°С,остаточном давлении

,80 мм рт.ст. и расходе газа 1,8 лТми в течение 90 ч.

Дл  получени  сравнительных данных изготовл ют различные составы композиций, дл  которых определ ют физико-механические показатели.

Фрикционные испытани  провод т на инерционном стенде при начальной скорости торможени  20 м/с, моменте инерции маховых масс 4,15 кг см с , запасе кинетической энергии 3200 кгм и удельной мощности торможени  30 кгм/с-см.

В таблице представлены данные по характеристикам углеродных фрикционных изделий.

Известный ll

60 Известный t23

60

Примечание. Остальное - св зующее Как видно из таблицы, фрикционный материал, изготовленный по пред- 45 лагаемому способу, обеспечивает увеличен1иё ресурса работы тормоза более, чем в 3 раза. Кроме того, увеличе480

5 0,3

0,25 280 0,3 ние прочности дисков значительно повышает надежность в работе тормозных систем. Фрикционный материал, изготовленный по предлагаемому способу получил название ТЕРМАР-ТД,

Claims (2)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО ФРИКЦИОННОГО ИЗДЕЛИЯ, включающий гидроперемешивание графитированного волокна на основе полиакрилонитрила со связующим, например пеком, сушку полученной композиции, прессование заготовки,, о&жиг, пропитку пеком,, повторный обжиг и последующее уплотнение пиролитическим угле- родом, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока работы изделия и прочности на разрыв, углеродную ткань пропитывают водной суспензией пека, подвергают ее термоокислительной обработке на воздухе при 140-180°С и прессуют заготовку из чередующихся слоев пропитанной ткани со слоями высушенной композиции графитированных волокон с пеком.

2. Способ поп. 1, отличающий с я тем, что заготовка содержит, вес,%:

Углеродная ткань 15-45 Графитированное во- локно 25-40 Пек Остальное о 3. Способ по п. 1, отлич ага-.® щ и й с я тем, что в качестве угле- 1#

родной ткани используют графитированную ткань на основе вискозы.

и ,„635711