Способ получения углеродного фрикционного изделия

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 06,06.77 (21) 2492718/23-05 (11 М.КП.З с присоединением заявки Мо С 08 ) 5/14С 01 В 31/04 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 230882. Бюллетень Мо 31 Дата оПубликования описания 23,08.82 53) УДК 661. 666.2 (088. 8) В, В. Кулаков, В. П. Юдин, А. И. Павлова, А. М, Златкис, В. А. Пасынков и А, А. Бобринский(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 с последующей термообработкой при 70-80 С, пропитку углеродной ткани водной суспенэией пека с последующей термообработкой при 140-180 оС, прессование заготовки, обжиг, пропитку пеном, повторный обжиг и последующее уплотнение пиролитическим углеродом. ОдНако известным способом не представляется возможным повысить фиэикомеханические характеристики эа счет полного,использованиядлины 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 фрикционныххарактеристик, физико-механических свойств и сокращения времениизготовления изделия.Поставленная цель достигается тем,что на углеродную ткань наросят порошок пека толщиной 1,5-2 мм с последующей термообработкой при 140-160 С,и дискретные графитированные волокнаи порошок пека порционно осаждают нафильтре с помощью воздушного потока,создаваемого насосом высокого давления, с последующей термообработкой 15 при 90-110 оС, а также исключением операции пропитки обожженной заготовкипироуглеродом. Заготовка после прессования содер О жит, вес.В:Углеродная ткань 15-45Графитированноеволокно 25-40 Пек Остальное Принципиальная разнйца известногои 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 обееепечива 952887ется частичное внедрение дискретныхволокон в слои ткани,Определенная ооиентация углеродного волокна в воздушных потоках иобеспечивает выполнение вышеуказанныхцелей изобретения. При этом коэффициент трения углеродной. Фрикционной композиции в значительной степени опре-,деляется ориентацией волокон по отношению к поверхности трения. При перпендиНулярном направлении к поверхнооОти трения он достигает, как правило,максимальных величин. Йзнос фрикци-.онных элементов при таком способеориентации углеродных волокон практически не увеличивается. Заданнаяориентация дискретного волокна припорционном его осаждении на Фильтрев плоскостях перпендикулярных. поверхности фильтра, способствуетвнедрению волокна в слои ткани принаборе пресс-пакета, что препятству"ет расслоению изделий при их эксплуатации.В случае внедрения высокомодульных дискретных волокон в слои углеродной ткани, обладающей более низким модулем, на поверхностях тренияфрикционной пары участвуют в работедва вида армирующего наполнителя,различающиеся модулем упругости, чтотакже обеспечивает более высокий козффициент трения, так как высокомодульные компоненты способны внедряться в низкомодульную матрицу на болЬшую глубину. Внедрение графитированных углеродных волокон, обладающих 35высокой теплопроводностью, в слоиткани способствует более равномерному распределению тепла во всем объ-еме Фрикционного изделия, что весьмаважно при работе тормозов, где в пер вый момент торможения огромное количество тепла аккумулируется на поверхности трения и приводит к значительному их окислению.П р и м е р 1. Пресс-композицию 45изготавливают из графитированной вискозной ткани, графитированного волокна и каменноугольного пека.Используемые материалы имеют следующие характеристики.Тканьмарки ТГНМ ТУ 48-20-19-72с пределом прочности на разрыв пооснове 50 кгс/см, по утку 10 кгс/см,2Волокно марки ВПРС на основеполиакрилонитрила длиной 5-40 мм с,температурой обработки 30000 С; пре-55дел прочности при разрыве 185 кг/мм;модуль упругости 50,10 кгс/ммплотность 202 г /смГрафитированные полиакрилонитрильныеволокна, нарезанные на длину6920-30 мм, и порошок пека порционноосаждают на Фильтре необходимых раз-.меров с помощью воздушного потока,создаваемого насосом высокого давления, и затем термообрабатывают при 65 температуре 90-110 С. Соотношение волокна и пека при этом составляет соответственно 70 и 30 вес.%.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, П р и м е р 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 полу- ченные прессованные заготовки подвергают обжигу в нейтральной среде угле- родной засыпки до 1200 С 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 190- 220 С с выдержкой при остаточном даваленни 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.П р и м е р 3. Осуществляют аналогично примеру 1, но заготовку прессуют при содержании компонентов, вес. Ъ:Углеродная ткань 40Графитированное волокно 30Пек Остальноефрикционные 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 иудйльной мощности торможения 30 кгм/С спиВ таблице представлена характеристика углеродных фрикционных изделий.Как видно из таблицы, фрикционный материал, изготовленный по предлагаемому способу, обладает повышеннойпрочностью при растяжении и сдвиге и обеспечивает увеличение стабильности коэффициента трения тормоза. Кроме того, предлагаемый способ позволяетзначительно снизить время изготовления пресс-композиции.952887 Способ получения фрикционной пресс-композиции Величина коэффициентатрения Стабильностькоэффициента трения, Ъ л прочкгс/мм окн ин Послсмешения ход Присдвиге 2-6,7 3,0-4,1 7 0,3,4 15-20 7,7 5,0 82 30-40 10,0 4,2 85 15-20 . 10,0 5,0 85 205 40-5 0-30 орм зобретения об получения углеродного Фрико изделия, включающий пропитретного графитированного полиитрильного волокна пеком с поей термообработкой, пропитку ной ткани пеком с последующей, работкой, укладку чередующихпитанной ткани и пропитаных волокон, прессование,тку пеком и повторный о т л и ч а ю щ и й с я тем,овышения коэффициентаьности фрикционныхФизико-механических 25 2 ивсоющ в про кретн пропи Источники инятые во внимани1. Авторское свидзаявке Р 2328873С 01 В 31/04; формации,при экспертизеетельство СССР23-26,976 (прототип). п5 целью п стабил ристик, к Составитель В Чистякова едактор Н. Егорова Техред М. Гергель Корректор Г. Огар,открытийушская наб., д. 4/ Филиал ППП "Патент", г д, ул ектна Спос ционног ку диск акрилон следующ углерод термооб ся слое ных дис обжиг, обжиг, что, с трения, характе Времяиэготоленияфрикционнопресскомпозиции ойств и сокращения време ния иэделий, на углеродн носят порошок пека толщи мм с последующей термооб и 140-160 С и дискретные ванные волокна и порошок онно осаждают на Фильтре здушного потока, соэдава сом высокого давления, с ей термообрабсткой при 9 и изготов ю ткань ой 1,5- аботкой графитипека порс помощью емого на- последуС.