Композиционный фрикционный полимерный материал
Изобретение относится к композиционным фрикционным неметаллическим материалам на основе полимеров, а именно к материалам на основе фенолформальдегидной смолы, и может быть использовано при изготовлении амортизаторов, муфт сцепления, тормозных узлов и т.п. Композиционный фрикционный полимерный материал содержит, мас.%: фенолформальдегидную смолу 25-33; стеарат цинка - 0,6-1,2; каолин - 15-23; графит - 8-19; асбест - остальное. Технический результат - повышение износостойкости как композиции, так и контртела при сохранении требуемых значений коэффициента трения во фрикционной паре. 2 табл., 2 пр.
Изобретение относится к композиционным фрикционным неметаллическим материалам на основе полимеров, а именно к материалам на основе фенолформальдегидной смолы, и может быть использовано при изготовлении амортизаторов, муфт сцепления, тормозных узлов и т.п.
Известны фрикционные полимерные материалы, состоящие из асбестового волокна, порошкообразного фрикционно-способного наполнителя неорганического происхождения, углеродного наполнителя, полимерного связующего [1].
Однако известные фрикционные полимерные материалы непригодны для работы в паре с контртелом, изготовленным из сплава алюминия, из-за недопустимо высокого износа контртела.
Наиболее близким по технической сущности является материал, в котором содержится (% по массе): асбеста - 15-60; порошкового наполнителя неорганического происхождения (в том числе графита) - 20-60; фенолформальдегидной смолы - 15-30 [2].
Однако использование этого материала в паре со сплавами алюминия также приводит к недопустимому износу контртела.
Изобретение решает задачу расширения ассортимента фрикционных полимерных материалов, способных активно работать в паре с контртелом - алюминиевым сплавом.
Технический результат заключается в повышении износостойкости как композиции, так и контртела при сохранении требуемых значений коэффициента трения во фрикционной паре.
Технический результат достигается тем, что композиционный фрикционный полимерный материал, получаемый методом механического смешивания компонентов, последующей сушки и грануляции на основе фенолформальдегидной смолы, содержащий асбест, каолин, графит, причем новизна заключается в том, что дополнительно композиционный материал содержит стеарат цинка при следующем соотношении компонентов масс.%:
- фенолформальдегидная смола - 25-33;
- стеарат цинка - 0,6-1,2;
- каолин - 15-23;
- графит - 8-19;
- асбест - остальное.
Для получения фрикционных изделий заданной формы материал прессуют при температуре 130°-150°С в пресс-формах при удельном давлении 20-100 МПа.
В качестве пластификатора и антиадгезива используется соль стеариновой кислоты - стеарат цинка.
Границы содержания стеарата цинка определены опытным путем, исходя из необходимости обеспечить требуемые антиадгезионные и антизадирные свойства материала. При содержании стеарата цинка менее 0,6% наблюдается прилипание заготовки к оснастке при прессовании, что затрудняет ее извлечение, кроме того, имеет место повышенный износ контртела из алюминиевого сплава при трении. Содержание стеарата цинка более 1,2% приводит к образованию микродефектов в виде вздутий и трещин.
В качестве порошкового наполнителя неорганического происхождения используется каолин. Нижняя и верхняя границы содержания каолина обусловлены необходимостью достижения заданного коэффициента трения в пределах 0,3-0,4 и твердости композиции в пределах 28-34 НВ.
Поскольку графит в рассматриваемой композиции играет роль твердой смазки, его верхнее и нижнее содержание определяется требованием обеспечения заданного коэффициента трения фрикционного материала по контртелу из алюминиевого сплава.
Асбестовые волокна вводятся для обеспечения совместно с порошковым наполнителем и графитом заданного коэффициента трения, а также для постоянной очистки поверхности трения, что обеспечивает стабильность коэффициента трения. Введение волокон асбеста также повышает прочность фрикционного материала и предотвращает его выкрашивание при эксплуатации.
Пример 1. Были изготовлены опытные образцы материалов с граничными значениями количества компонентов (рецептуры №1 и №2) и средним значением количества компонентов (рецептура №3).
| Таблица 1 | ||||
| № п/п | Содержание компонентов, масс.% | |||
| №1 | №2 | №3 | ||
| 1. | Фенолформальдегидная смола | 25 | 33 | 28 |
| 2. | Стеарат цинка Zn(C18H35O2)2 | 0,6 | 1,2 | 0,9 |
| 3. | Каолин | 15 | 23 | 18,7 |
| 4. | Графит | 8 | 19 | 10,3 |
| 5. | Асбестовые волокна | 51,4 | 23,8 | 42,1 |
Пример 2. В таблице 2 приведены свойства материала после горячего прессования при температуре 130°С.
| Таблица 2 | |||||
| № рецептуры | Твердость НВ, МПа | Коэффициент трения по сплаву алюминия В 95 | Пористость, % | Износ, мкм на 50 м | |
| Фрикционного материала | Контртела (сплав алюминия В 95) | ||||
| №1 | 29 | 0,38 | Менее 2-х | 3,5 | 2,0 |
| №2 | 32 | 0,32 | Менее 2-х | 7 | 3,5 |
| №3 | 30 | 0,38 | Менее 2-х | 5 | 2,0 |
| Нормативные значения | 28-34 | 0,3-0,4 | Менее 2-х | ≤8,0 | ≤4,0 |
Как следует из таблиц №1 и №2, при содержании компонентов в заявляемых пределах, свойства композиционного материала находятся в пределах нормативных величин. Таким образом, патентуемые границы содержания компонентов следует считать обоснованными.
Источники информации
1. Полимеры в узлах трения машин и приборов. Справочник. Под ред. А.В. Чичинадзе. М: Машиностроение, 1980.
2. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А.В. Чичинадзе, Э.М. Берлинер, Э.Д. Браун и др. Под общ. ред. А.В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 2003 - 576 с.
Композиционный фрикционный полимерный материал на основе фенолформальдегидной смолы, содержащий асбест, каолин, графит, отличающийся тем, что дополнительно содержит стеарат цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| фенолформальдегидная смола | 25-33 |
| стеарат цинка | 0,6-1,2 |
| каолин | 15-23 |
| графит | 8-19 |
| асбест | остальное |
