Фрикционное изделие

Фрикционное изделие

Реферат

Заявляемое изобретение относится к машиностроению, а именно к фрикционным изделиям, содержащим полимерный композиционный фрикционный элемент, совмещенный с металлическим каркасом, и эксплуатирующимся во фрикционных узлах автотракторной техники, различных машин и оборудования (колодки дисковых и барабанных тормозов автомобилей, тракторов и др.).

Аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, включающее металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент, при этом между металлическим каркасом и полимерным композиционным фрикционным элементом размещен клеевой слой, фиксирующий элемент к каркасу (см. патент SU №1277491, МПК B22F 7/04, 1994 г.). Существенные признаки аналога «металлический каркас, полимерный композиционный фрикционный элемент, клеевой слой» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является возможность отрыва фрикционного элемента от металлического каркаса при ударных нагрузках в процессе эксплуатации изделия в случае недостаточной адгезии клеевого слоя к металлу каркаса.

Прототипом заявляемого изобретения является фрикционное изделие (колодка дискового тормоза), включающее полимерный композиционный фрикционный элемент, зафиксированный клеевым слоем на металлическом каркасе, поверхность которого со стороны фрикционного элемента выполнена шероховатой с рельефом, образованным непересекающимися линиями впадин и выступов, чередующихся в направлении продольной оси колодки (см. патент RU №2086444, МПК F16D 69/04, 1997 г.). Существенные признаки прототипа «полимерный композиционный фрикционный элемент, клеевой слой, металлический каркас, поверхность которого со стороны фрикционного элемента выполнена шероховатой» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа также является возможность отрыва фрикционного элемента от металлического каркаса при ударных нагрузках в процессе эксплуатации изделия в случае недостаточной адгезии клеевого слоя к металлу каркаса из-за отсутствия оптимального соотношения между высотой неровностей профиля шероховатости и толщиной клеевого слоя.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение эксплуатационных характеристик изделия путем снижения возможности отрыва фрикционного элемента от металлического каркаса при ударных нагрузках в процессе эксплуатации изделия за счет оптимизации соотношения высоты неровностей и толщины клеевого слоя.

Для достижения указанного технического результата во фрикционном изделии, включающем полимерный композиционный фрикционный элемент, зафиксированный клеевым слоем на металлическом каркасе, поверхность которого со стороны фрикционного элемента выполнена шероховатой, высота неровностей профиля шероховатой поверхности и толщина клеевого слоя выбраны из соотношения

где R_z - высота неровностей профиля рельефа шероховатой поверхности; L - толщина клеевого слоя.

Существенные признаки заявляемого изобретения «высота неровностей профиля шероховатой поверхности и толщина клеевого слоя выбраны из соотношения

где R_z - высота неровностей профиля рельефа шероховатой поверхности; L - толщина клеевого слоя» являются отличительными от признаков прототипа.

Фрикционное изделие содержит металлический каркас, к которому присоединен (например, приформован) фрикционный элемент, выполненный из полимерного композита (композитов). В качестве полимерной основы (матрицы) композита могут использоваться отвержденные смолы, вулканизованные каучуки или их смеси. В качестве наполнителей могут использоваться волокнистые материалы (минеральные волокна, стальные волокна, полиарамидные волокна и др. или их смеси). Также в состав наполнителей могут входить дисперсные материалы (технический углерод, барит и др. или их смеси). На поверхности металлического каркаса, к которой прикреплен (например, приформован) фрикционный элемент, предварительно размещен клеевой слой (например, перед приформовыванием). При этом указанная поверхность выполнена шероховатой, например, за счет специальной абразивной обработки. Шероховатость поверхности при этом характеризуется высотой неровностей профиля (R_z - среднее значение абсолютных размеров пяти наибольших выступов профиля и пяти наибольших впадин в пределах базовой длины). Высота неровностей и толщина клеевого слоя L соотносятся в пределах от 0,15 до

Изготавливаться фрикционное изделие может известными методами, например приформовыванием к металлическому каркасу формовочной смеси. При этом поверхность металлического каркаса предварительно подвергается абразивной обработке и покрывается полимерной клеевой композицией, например путем обработки раствором полимера с наполнителем (или покрытия только полимером, раствор которого используется без наполнителя).

Конкретным примером заявляемого изделия является колодка дискового тормоза легковых автомобилей, содержащая плоский металлический каркас и фрикционный элемент. Металлический каркас со стороны фрикционного элемента шероховатый, высота неровностей от 5 до 15 мкм. Клеевой слой имеет толщину от 5 до 30 мкм.

Заявленное соотношение параметров клеевого слоя и шероховатой поверхности каркаса обеспечивает высокую прочность соединения каркаса с фрикционным элементом. При выходе соотношения за заявленные пределы прочность соединения снижается, поскольку при заданной шероховатости появляется или недостаточный слой клея, что снижает адгезию, или избыточный слой клея (разрушение происходит по клеевому слою, имеющему меньшую ударную прочность, чем полимерный фрикционный композит).

Фрикционное изделие, включающее полимерный фрикционный элемент, зафиксированный клеевым слоем на металлическом каркасе, поверхность которого со стороны фрикционного элемента выполнена шероховатой, отличающееся тем, что высота неровностей профиля шероховатой поверхности каркаса и толщина клеевого слоя выбраны из соотношения: где R_z - высота неровностей профиля рельефа шероховатой поверхности; L - толщина клеевого слоя.