Способ изготовления фрикционного изделия с металлическим каркасом

 

Способ относится к машиностроению, а именно к способам изготовления полимерных композиционных фрикционных изделий с металлическим каркасом. Способ включает в себя смешение исходных компонентов, формование, термическую и механическую обработку изделия, а также механическое воздействие, направленное по касательной к плоскости каркаса, при этом напряжение механического воздействия выбирают в пределах упругого последействия полимерного фрикционного композита, а длительность механического воздействия меньшей периода релаксации полимерного фрикционного композита. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик фрикционных изделий путем снижения возможности пластического последействия слоя композита, контактирующего с металлическим каркасом, за счет изменения деформированного состояния этого слоя.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам изготовления полимерных композиционных фрикционных изделий с металлическим каркасом (например, колодок дисковых тормозов), применяющихся в различных тормозных и фрикционных механизмах.

Аналогом заявляемого изобретения является способ изготовления фрикционного изделия, включающий смешение, формование, термическую и механическую обработку изделия (Шанин Н. П. и др. Производство асбестовых технических изделий. - Л. : Химия, 1963, с. 40-152). Существенные признаки аналога "смешение, формование, термическая и механическая обработка изделия" совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является, в случае формования изделий с металлическим каркасом, возникновение деформированного состояния слоя фрикционного полимерного композита, контактирующего с металлическим каркасом, за счет напряжения, возникающего в результате неодинаковой усадки вследствие различных коэффициентов теплового расширения полимерного композита и металла. Это состояние может привести к пластическому последействию слоя композита, контактирующего с металлическим каркасом, что снижает стойкость изделия к термическим нагрузкам.

Прототипом изобретения является способ изготовления фрикционного изделия, включающий смешение, формование, термическую и механическую обработку изделия (см. Смирнова Е.В. и др. Сырье для производства асбестовых технических изделий.- М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1978, с. 4). Существенные признаки прототипа "смешение, формование, термическая и механическая обработка" совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа также является, в случае формования изделий с металлическим каркасом, деформированное состояние слоя фрикционного полимерного композита, контактирующего с металлическим каркасом за счет напряжения, возникающего в результате неодинаковой усадки вследствие различных коэффициентов теплового расширения полимерного композита и металла. Это может привести к пластическому последействию слоя композита, контактирующего с металлическим каркасом, что снижает стойкость изделия к термическим нагрузкам.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является улучшение эксплуатационных характеристик фрикционных изделий с металлическим каркасом (повышение стойкости к термическим нагрузкам) путем снижения возможности пластического последействия слоя композита, контактирующего с металлическим каркасом, за счет изменения деформированного состояния этого слоя.

Для достижения указанного технического результата в способе изготовления фрикционного изделия с металлическим каркасом, включающим смешение исходных компонентов, формование, термическую, механическую обработку изделия после механической обработки, изделие подвергают механическому воздействию, направленному по касательной к плоскости каркаса, при этом напряжении механического воздействия выбирают в пределах упругого последействия полимерного фрикционного композита, а длительность механического воздействия меньше периода релаксации полимерного фрикционного композита.

Существенные признаки заявляемого способа "изделие после механической обработки подвергают механическому воздействию касательно плоскости каркаса, при этом напряжение механического воздействия выбирают в пределах упругого последействия полимерного фрикционного композита, а длительность механического воздействия меньше периода релаксации полимерного фрикционного композита" являются отличительными от признаков прототипа.

Заявляемый способ может осуществляться, например, следующим образом. Исходные компоненты, включающие полимерное связующее и наполнители (в том числе, при необходимости, волокнистые), смешиваются, например, в смесителе. В качестве полимерного связующего могут использоваться, например, каучуки, вулканизуемые в процессе формования и термообработки, термореактивные смолы, фенолформальдегидные смолы, их смеси с каучуками и др. В качестве наполнителей могут использоваться различные минеральные и металлические порошки, дисперсные фрикционные добавки и др., а также, при необходимости, асбест, стекловолокна, минеральные и химические волокна, металлические волокна, их смеси и др. Далее формуют изделие, например, в пресс-форме, при этом осуществляют совмещение полимерного фрикционного композита с металлическим каркасом. Возможно также и предварительное брикетирование, включающее, при необходимости, совмещение брикета с металлическим каркасом.

Однако это совмещение может осуществляться и непосредственно в пресс-форме. Далее изделие подвергают термической обработке, например, непосредственно в нагретой пресс-форме, или в специальных печах, термостатах и др. , и механической обработке, например шлифовке, прорезанию паза и др. Затем изделие подвергают механическому воздействию, например следующим образом: каркас изделия фиксируют, например упором, и подвергают полимерный фрикционный элемент (накладку) нагрузке, направленной по касательной к каркасу "на сдвиг" полимерного композиционного фрикционного элемента (напряжение относительно каркаса). Возможны и другие варианты осуществления механического воздействия, например нагрузку прикладывают к металлическому каркасу, а упором фиксируют фрикционный элемент.

Конкретным примером отличительного признака заявляемого способа является, для случая изготовления колодок дисковых тормозов легковых автомобилей ВАЗ из безасбестовой (асбестовой) полимерной композиции на смоляном (каучуко-смоляном) связующем, механическое воздействие с усилием 600-1000 кг/см² и временем воздействия 1-2 с.

Механическое воздействие, касательно плоскости каркаса, и с временем воздействия, меньшем периода релаксации полимерного фрикционного композита, на контактирующий с металлическим каркасом слой полимерного композита, находящееся в пределах упругого последействия полимерного фрикционного композита, способствует последующей релаксации напряжений и изменению деформированного состояния слоя без возникновения ползучести материала композита. В результате повышается выносливость слоя полимерного композита, контактирующего с металлическим каркасом, к термическим воздействиям.

Формула изобретения

Способ изготовления фрикционного изделия с металлическим каркасом, включающий смешение исходных компонентов, формование, термическую и механическую обработку изделия, отличающийся тем, что после механической обработки изделие подвергают механическому воздействию, направленному по касательной к плоскости каркаса, при этом напряжение механического воздействия выбирают в пределах упругого последействия полимерного фрикционного композита, а длительность механического воздействия меньшей периода релаксации полимерного фрикционного композита.