Способ получения углеродного фрикционного изделия

Способ получения углеродного фрикционного изделия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик р»952887 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.06.77 (21) 2492718/23-05 ($1) М. Кд.з с присоединением заявки Мо

С 08 J 5/14

С 01 В 31/04

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230882. Бюллетень ¹ 31

Дата оПубликования описания 23.08.82 (531УДК 661 666

° 2 (088. 8) В. В. Кулаков, В. П. Юдин, A. И. Павлова, A. М. Златкис, В. A. Пасынков и А. A. Бобринский (72) Авторы изобретения с (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО

ФРИКЦИОННОГО ИЗДЕЛИЯ

Изобретение относится к способам получения фрикционных изделий, например тормозных дисков.

Наиболее близким к предлагаемому .является способ получения углеродного фрикционного изделия, включающий пропитку гидроперемешиванием дискретного графитированного волокна пеком c последующей термообработкой при 70-80 С, пропитку углеродной ткани водной суспенэией пека с последующей термообработкой при 140-180 С, прессование заготовки, обжиг, пропитку пеном, повторный обжиг и последующее уплотнение пиролитическим углеродом.

Однако известным способом не представляется возможным повысить физикомеханические характеристики эа счет полного,использования длины волокнистого наполнителя, так как в процессе гидроперемешивания происходит его измельчение. Вследствие возможности попадания в шихту инородных включений в виде коксовой засыпки, графита и т.д. создается нестабильность фрикционных характеристик. Кроме того, известный способ характеризуется довольно длительным процессом изготовления изделий (11 .

Цель изобретения — повышение коэффициента трения, стабильность фрикционных характеристик, физико-механических свойств и сокращения времени изготовления изделия.

Поставленная цель достигается тем, что на углеродную ткань наносят порошок пека толщиной 1,5-2 мм с последу ющей термообработкой при 140-160 С, и дискретные графитированные волокна и порошок пека порционно осаждают на фильтре с помощью воздушного. потока, создаваемого насосом высокого давления, с последующей термообработкой при 90-110 С а также исключением операции пропитки обожженной заготовки пироуглеродом.

Заготовка после прессования содер20 жит °

Углеродная ткань 15-4„5

Графитированное волокно 25-40

Пек Остальное

Принципиальная разнйца известного и предлагаемого способа заключается в том, что воздушный поток, захватывая волокна, разделяет их на отдельные филаменты регулируемой длины и ориентирует таким образом, что в процессе набора пресс-пакета обеспечива-

952887 ется частичное внедрение дискретных волокон в слои ткани.

Определенная ориентация углеродного волокна в воздушных потоках и обеспечивает выполнение вышеуказанных целей изобретения. При этом коэффици- 5 ент трения углеродной фрикционной композиции в значительной степени опре-, деляется ориентацией волокон по отношению к поверхности трения. При перпендиНулярном направлении к поверхноо40 ти трения он достигает, как правило, максимальных величин. Йзнос фрикци-. онных элементов при таком способе ориентации углеродных волокон практически не увеличивается. Заданная ориентация дискретного волокна при порционном его осаждении на фильтре в плоскостях перпендикулярных. поверхности фильтра, способствует внедрению волокна в слои ткани при наборе пресс-пакета, что препятствует расслоению изделий при их эксплуатации.

В случае внедрения высокомодульных дискретных волокон в слои углеродной ткани, обладающей более низким модулем, на поверхностях трения фрикционной пары участвуют в работе два вида армирующего наполнителя, различающиеся модулем упругости, что также обеспечивает более высокий ко- 30 зффициент трения, так как высокомодульные компоненты способны внедряться в низкомодульную матрицу на болЬшую глубину. Внедрение графитированных углеродных волокон, обладающих 35 высокой теплопроводностью, в слои ткани способствует более равномерному распределению тепла во всем обЪ- еме фрикционного изделия, что весьма важно при работе тормозов, где в пер-40 вый момент торможения огромное коли чество тепла аккумулируется на поверхности трения и приводит к значительному их окислению.

П Р и м е Р 1. ПРесс-композицию 45 изготавливают из графитированной вискозной ткани, графитированного волокна и каменноугольного пека.

Используемые материалы имеют следующие характеристики.

Ткань марки ТГН-2М ТУ 48-20-19-72 с пределом прочности на разрыв по основе 50 кгс/см, по утку 10 кгс/см, 2

Волокно марки ВПР-19С на основе полиакрилонитрила длиной 5-40 мм с . температурой обработки 3000 >С; пре- < 55 дел прочности при разрыве 185 кгс/мм; модуль упругости 50,2 10 кгс/мм плотность 2 02 г /см>.

Графитированные полиакрилонитрильные волокна, нарезанные на длину

69

20-30 мм, и порошок пека порционно осаждают на фильтре необходимых размеров с помощью воздушного потока,. создаваемого насосом высокого давления, и затем термообрабатывают при 6S температуре 90-110 >С. Соотношение волокна и пека при этом составляет соответственно 70 и 30 sec.%.

Графитированную вискозную ткань пропускают через бункер с порошкообразным пеком, при этом на поверхности ткани осаждается слой порошка пека толщиной 1,5-2 мм. Ткань с нанесенным на ее йоверхности пеком термообрабатывается на воздухе при ,140-160 С в течение 15 мин. Пек, расплавляясь, пропитывает ткань по всей толщине. Затем загружают пресс-. форму путем последовательной укладки

26 слоев углеродной ткани, пропитанной пеком, и слоев графитированных волокон с пеком.

После загрузки проводят прессование заготовок в виде колец с выдержкой 5 мин на 1 мм толщины иэделия при удельном давлении 150-200. кг/см †.

2, Пример 2. Осущеотвляют аналогично примеру 1, но при помощи воздушного потока перемешивают графитированные полиакрилонитрильные волокна исходной длины 40-50 мм.

Для получения сравнительных характеристик Фрикционных материалов полученные прессованные заготовки подвергают обжигу в нейтральной среде углеродной засыпки до 1200 >C со средней скоростью подъема температуры

20 град/ч и последующей выдержкой при конечной температуре в течение 40 ч.

После обжига заготовки подвергают пропитке пеком в автоклаве при 190220 С с выдержкой при остаточном дава ленни 100 мм рт.ст. в течение 30 мин с последующим поднятием давления до

6 атм в течение 3 ч.

Пропитанные пехом заготовки повторно обжигают при укаэанных режимах и подвергают механической обработке для получения готовых изделий в виде тормозных дисков.

Пример 3. Осуществляют аналогично примеру 1, но заготовку прессуют при содержании компонентов, вес.%:

Углеродная ткань 40

Графитированное волокно 30

Пек Остальное

Фрикционные испытания проводят на инерционном стенде при начальной скорости торможения 20 м/с, моменте инерции маховых масс 4,15 кг см с, запасе кинетической энергии 3200 кгм и удйльной мощности торможения 30 кгм/с см;

В таблице представлена характеристика углеродных фрикционных изделий. Как видно из таблицы, фрикционный материал, изготовленный по предлагаемому способу, обладает повышенной прочностью при растяжении и сдвиге и обеспечивает увеличение стабильности. коэффициента трения тормоза. Кроме того, предлагаемый способ позволяет значительно снизить время изготовления пресс-композиции.

952887

Способ получения фрикционной пресс-композиции

Величина коэффициента трения

Стабильность коэффициента трения, Ъ л прочкгс/мм ина волокна, Посл смеше ния ходе

При сдвиге

20-30 5-10 . 4,2-6,7 3,0-4,1 75

0,25-0,32

Известный

Предлагаемый по примеру

7,7 5,0 82

10,0 4,2 85

0,45

15-20

30-40

15-20

20-30

40-50

20-30

О, 4 5

10 0 5 О 85

0,45

Формула изобретения

Способ получения углеродного Фрикционного изделия, включающий пропит- 25 ку дискретного графитированного полиакрилонитрильного волокна пеком с последующей термообработкой, пропитку углеродной ткани пеком с последующей, термообработкой, укладку чередующих- 3Q ся слоев пропитанной ткани и пропитанных дискретных волокон, прессование, обжиг, пропитку пеком и повторный обжиг, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента трения, стабильности фрикционных характеристик, физико-механических

Составитель В.. Чистякова

Редактор Н. Егорова Техред М. Гергель Корректор Г. Огар

Заказ 6204/39 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и,открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Время иэготов ления фрикционной пресскомпо» зиции свойств и сокращения времени изготовления иэделий, на углерадную ткань наносят порошок пека толщиной 1,52 мм с последующей термообработкой при 140-160 С и дискретные графитированные волокна и порошок пека порционно осаждают на Фильтре с помощью воздушного потока, создаваемого насосом высокого давления, с последующей термообрабсткой при 90-110 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2328873/23-26, кл. С 01 В 31/04; 1976 (прототип).