Способ получения углеродного фрикционного изделия

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 1191 (11 И С 01 В 31/041 В 3 //р 16 Р 69/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Н АВТО СВИДЕТЕЛЬСТВУ родом, что, с ты иэ углер суспе мооки при 14 вес,ЪУглеродГрафитилокноПек3. Спосй с яной тканую тка ная тканьрованное во-45 25-40альноечаю- угле- фитирооэы. Ост тли естве по п. 1, ом, что в ка используют на основе р в ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Патент США Р 3552533,кл, 192-107, опублик. 1971.2. Авторское свидетельство СССРВ 504698, кл. Г 16 Р 69/00, 1973.(54) (57) 1, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕ -РОДНОГО ФРИКЦИОННОГО ИЗДЕЛИЯ, включающий гидроперемешивание графитированного волокна на основе полиакрилонитрила со связующим, например пехом, сушку полученной композиции,прессование заготовки,. обжиг, пропитку пеком,. повторный обжиг и последующее уплотнение пиролитическим углео т целделия одную нэией слите0-18 иэ чередую ткани со с ции графит2. Спос щ и й с я жит ющийс ятем, ения срока рабости на разрыв, опитывают водной двергают ее теработке на воздухе ссуют заготовку ев пропитанной ушенной композиволокон с пеком.1, отличаю заготовка содерлич аю увеличи прочноткань прпека, поьной обрС и преихся слооями высрованныхб по п.ем, что10 15-45 Изобретение относится к области композиционных углеродных материалон и может быть использовано при получении Фрикционных иэделий, например для изготовления тормозных дисков.Известен способ получения углеродистых фрикционных иэделий из композиционных углеродных материалов, включающий укладку пропитанной связующим ткани, прессование и карбониэацию (.13.Однако сроки работы таких изделий в условиях с повышенными нагрузками резко снижаются из-за недостаточной межслоевой прочности дисков.Известен также способ получения 15 :углеродного Фрикционного изделия, включающий гидроперемешивание граФитированного волокна на основе полиакрилонитрила со связующим, например пеком,сушку полученной композиции, прессование заготовки, ее обжиг, пропитку пеком, повторный обжиг и последующее уплотнение заготовки пиролитическим углеродом 2.Такой способ также не позволяет получить фрикционные иэделия, обеспечивающие длительный срок работы иэделия из-за недостаточной прочности дисков на разрыв.Решить же вопрос увеличения прочности дисков за счет изменения режи" мов гидроперемешивання или вида волокна (в пределах, обеспечивающих длительную работоспособность Фрикционного иэделия), практически невозможно. Это обусловлено тем, что 35 в процессе гидроперемешивания происходит иэмельчение углеродного волокна и длина его ограничена сравнительно узким пределом 5-40 мм.Целью изобретения является увели чение срока работы фрикционного изделия в условиях значительных динамических нагрузок и прочности на разрыв дисков беэ снижения их межслоеной прочности. 45Это достигается тем, что графитированное волокно на основе полиакрилонитрила подвергают гидроперемешиванию со сняэующим, например пеком, супараллельно углеродную ткань (графитированную на основе вискозы) пропитывают водной суспенэией пека, подвергают ее термоокислительной обработке на воздухе при 140-180 С и затем прессуют заготовку из чередующихся слоев про питанной ткани со слоями высушенной композиции графитиронанных волокон с пехом, заготовку обжигают, пропитывают пеком, повторно обжигают и затем уплотняют пироуглеродом. 60Заготовка после прессования содержит, вес.%:Углеродная тканьГрафитированноеволокно 25-40 65 Пек ОстальноеВ качестве углеродной ткани целесообразно использовать ткань на основе вискозы.Совокупность указанных отличийобеспечивает срок работы Фрикционного изделия в условиях повышенных статических и динамических нагрузок,например в авиационных тормозах, эасчет увеличения прочности изделий наразрыв беэ снижения ее межслоевойпрочности, так как энергия сопротивления . началу распространения трещинв углеродном материале, содержащемткань, значительно выше аналогичнойнеличины для композиций, армированных дискретными волокнами.П р и,м е р. Диски изготавливаютиз графитированной вискозной ткани,графитированного волокна и каменноугольного пека. Используемые материалы имеют следующие характеристики;ткань марки ТГНИ (ТУ-2019/72) с пределом прочности на разрыв,кгс/5 см, на основе, по утку " 10;волокно марки ВИН-С на основеполиакрилнитрила длиной 5-40 мм стемпературой обработки 3000 С, преодел прочности при разрыве 185 кгс/мм,модуль упругости 50,2 х 10 з кгс/мм 2;плотность 2,02 г/смз;пек каменноугольный среднетемпературный сразм,= 65 С (гост1038-65),Графитированные полиакрилнитрильные филаменты подвергают гидроперемешиванию н нутч-фильтре, снабженном пропеллерной мешалкой с 2000 об/си с соотношением волокна и воды130 в течение 10-15 мин. Воду удаляют с помощью вакуумного насоса имассу высушивают при 70-80 С в течение 2-3 ч на воздухе.Графитированную вискозную ткань,предварительно сшитую н виде ленты,пропускают через ванну с воднопеконойсуспензией (соотношение воды и пекапри этом составляет 1:6 вес.ч) . Пропитанную пековой суспензией тканьтермообрабатывают на воздухе гри140 С в течение 30 мин. Затем загружают пресс-форму путем последовательной укладки 26 слоев углеродной ткани, пропитанной пеком, со слоями высушенной композиции графитированныхволокон с пеком (несом 10-40 г) толщиной 0,5-5 мм.После загрузки проводят прессонание заготовок в виде колец фнар.320 мм ф 160 х 20 мм при 140 С свыдержкой 5 мин на 1 мм толщины изделия при удельном давлении 200250 кгс/см 2.Обжиг заготовок осуществляют внейтральной среде углеродной засыпки до температуры 1200 С со среднейскоростью подъема температуры 20 ОС ипоследующей выдержкой при конечной635711 Содержание в дискеволокнистого наполнителя , вес.З Способ Линейныйизносмкм/тормо. -жение Количеств торможени до разрушения дисков Коэффициент Предел прочности приразрыве% е - связующе Как видно из табли ный материал, изготовл лагаемому способу, обе личение ресурса работы чем в 3 раза. Кроме цы, фрикционнный по пред" 45 печивает уветормоза более, ого, увеличеедактор О. Юркова Техред Ж.Кастелевич Корректор В тя 97/2 Тираж 471ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений113035, Москва, Ж,Подписноеомитета СССРоткрытийРаушская набд. 4 Заказ 1 илиал ППП Патентф,г. Ужгород, ул. Проектная температуре в течение 40 ч. После обжига заготовки подвЕргают пропитке пеком в автоклаве при температуре 190-220 фС с выдержкой при остаточном давлении 100 мм рт.ст. в течение 30 мин и последующем поднятии давления до б атм в течение 3 ч.Пропитанные пеком заготовки повторно обжигают при указанных режимах и подвергают механической обработке для получения готовых иэделий в виде тормозных дисков. Для повышения надежности в работе фрикционных дисков их покрывают пленкой пироуглерода при обработке в среде метана при 950-9800 С,остаточном давлении,80 мм рт.ст. и расходе газа 1,8 лминв течение 90 ч.Для получения сравнительных данных изготовляют различные составыкомпозиций, для которых определяют 5 физико-механические показатели.Фрикционные испытания проводят наинерционном стенде при начальной скорости торможения 20 м/с, моментеинерции маховых масс 4,15 кг см с2 10 запасе кинетической энергии 3200 кгми удельной мощности торможения30 кгм/с см 2.В таблице представлены данные похарактеристикам углеродных фрикцион"ных изделий. физико-механические характеристики ние прочности дисков значительно повышает надежность в работе тормозных систем. Фрикционный материал,изготовленный по предлагаемому способу получил название ТЕРМАР-ТДфф