Углеродная композиция для получения фрикционного материала

 

Ф

15ссоою;

О П И C -"À- Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ (i0 504698

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.04.73 (21) 1906752/23-26 с присоединением заявки Ме (51) М, Кл. С 01 В 31/04

Г 16Р 69/00

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 28.02.76. Бюллетень М 8

Дата опубликования описания 04.05.76 (53) УДК 661.666.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. H Багров, А. М. Златкис, В. В. Кулаков, A. И. Павлова, А. Н. Новикова, Г. С. Суровцев, С. С. Коконин, И. И. Хазанов, В. С. Савченко и В. П. Юдин (71) Заявитель (54) УГЛЕРОДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФРИКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Компози- Компози- Композиция 1 ция П ция III

Прокаленный кокс

Графит

Каменноугольный пек

5 5

5 5

30 25

25

ГосУдаРственный комитет (23) Приорите г

Изобретение относится к углеродным композициям, используемым для изготовления фрикционных материалов, предназначенных для работы в тяжелонагруженных тормозных устройствах, например в авиационных тормозах.

Известна углеродная композиция для получения фрикционного материала, включающая карбонизованные целлюлозные волокна, фенольную смолу и карбид кремния. Материал, полученный из такой композиции имеет относительно низкую плотность и энергоемкость, что приводит к необходимости увеличения объемов тормозных систем для предотвращения возникновения при эксплуатации тормоза недопустимо высоких температур.

Известна также углеродная композиция для получения фрикционного материала, содержащая, вес. о/о..

Порошок графита 20 — 60

Прокаленный кокс 20 — 40

Каменноугольный пек 20 — 30

Карбид кремния 5 — 12

Недостатком данного материала является низкая износостойкость в тяжелонагруженных тормозных устройствах, Целью изобретения является повышение износостойкости фрикционного материала.

Это достигается тем, что композиция дополнительно содержит графитированное полиакрилонитрильное волокно при следующем содержании компонентов, вес. %..

Прокаленный кокс 5 — 25

Графит 5 — 10

Каменноугольный пек 25 — 30

Карбид кремния 5 — 10

Графитированное полиакрило10 нитрильное волокно 30 — 60

Целесообразно использовать графитированные полиакрилонитрильные волокна (филаменты) длиной 5 — 40 мм, так как введение в композицию более коротких волокон приводит к резкому ухудшению физико-механических и эксплуатационных характеристик фрикционного материала. При увеличении длины волокон свыше 40 мм ухудшаются формуемость и однородность композиции.

20 Пример. Для получения фрикционного материала готовят три композиции при следующем содержании ингредиентов, вес, % ..

504698

Карбид кремния

Графитированное полиакрилонитрильное волокно 30

55 60

Физико-механические характеристики фрикциоииого материала без покрытия пироуглеродом с покрытием пироуглеродом

Стабильность коэффициеита трения, Стабильность коэффициента трения, %

Температура при трении, ОС

Материал

Плот- Линейный

Линейный

Коэффициентт трения

Плотность, г/смз износ, мкм/торм. износ, мкм/торм. ность, г/смв

Известный

5,6

0,28

900

1,35

4,7

1,40

55 на основе углеродного волокиа, смолы и карбида кремиия

10,2

0,40

1,70 иа основе нефтяного кокса, графита, смолы и карбида кремния

Предлагаемая композиция:

590

1,71

11,8

57

0,45

0,35

0,30

1,6

0,25

6,0

650

1,85

1,70

1,66

1,5

0,19

5,4

1,83

1,68

1,63

74

Исходные ингредиенты имеют следующие характеристики, Прокаленный кокс — марка

КНПС ГОСТ 3278-62, подвергнутый размолу на вибромельницах с размером частиц не более 160 мкм. Графит — графитированный бой, являющийся смесью отходов искусственных графитов (МПГ-6 и МПГ-8) с размером частиц не более 90 мкм.

Каменноугольный пек — среднетемпературный (1рв,м. 65 С), ГОСТ 1038 — 65.

Карбид кремния — фракция минус 0,01 мм.

Графитированные волокна — фила менты длиной 5 — 40 мм, диаметром 7 9 мкм, термообработанные при 3000 С, на основе полиакрилонитрила. Предел прочности при разрыве графитированного волокна 185 кгс/мм, модуль упругости 50,2Х10з кгс/мм и плотность

2,02 г/смз

Каждую смесь подвергают гидроперемешиванию в путч-фильтре, снабженном пропеллерной мешалкой с 2000 об/сек и с соотношением компонентов и воды 1: 30 в течение 10—

15 мин. После чего воду удаляют с помощью вакуумотсоса и массу высушивают при 70—

80 С в течение 2 — 3 час на воздухе. Затем формуют заготовки в виде колец B вр, 320Х

Х Ввв. 160Х20 мм при 140 С с выдержкой

5 мин на 1 мм толщины и удельном давлении

200 — 250 кгс/см2. Обжиг заготовок проводят в нейтральной среде до температуры 1200 С со средней скоростью подъема температуры

20 С/час и последующей выдержкой при конечной температуре в течение 40 час. Обожженные заготовки подвергают пропитке пеком в автоклаве при 190 — 220 С с выдержкой при остаточном давлении не более 100 мм рт. ст. в течение 30 мин и последующем давлении до

6 атм в течение 3 час. Пропитанные пеком заготовки повторно обжигают при указанных режимах и подвергают механической обработ5 ке для получения готовых изделий в виде дисков.

Для повышения надежности работы фрикционных дисков, полученных из настоящей композиции, целесообразно покрывать их

10 пленкой пироуглерода при обработке в среде метана при температуре 950 †9 С, остаточном давлении 80 мм рт. ст. и расходе газа

1,8 л/мин в течение 90 час.

Полученный фрикционный материал испы15 тывают на инерционном стенде ИМ-58 при начальной скорости торможения 20 м/сек, моменте инерции маховых масс 4,15 кг см.секз, запасе кинетической энергии 3200 кгм и удельной мощности торможения 30 кгм/сек см2.

20 Для сравнения изготавливают образцы по способу, указанному в примере из известных углеродных композиций, и испытывают их в аналогичных условиях. Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице, 25 Как видно из данных таблицы фрикционный материал, изготовленный из предлагаемой композиции имеет значительно более высокую износостойкость (до 0,19 мкм/торм. вместо

4,7 мкм/торм.) в сравнении с фрикционными

30 материалами, изготовленными из известных углеродных композиций; стабильность коэффициента трения на 25 — 30% выше. Максимальная износостойкость фрикционного материала при хорошей стабильности коэффициен35 та трения наблюдается у композиции II, содержащей 55 вес. % графитированных волокон. Дальнейшее увеличение количества графитированных волокон в композиции (III) приводит к повышению износа фрикционной

40 пары и снижению стабильности коэффициента трения.

Формула изобретения

1. Углеродная композиция для получения фрикционного материала, например, для авиационных тормозов, включающая прокаленный кокс, графит, каменноугольный пек и карбид кремния, отличающаяся тем,чтос целью повышения изпосостойкости, композиция дополнительно содержит графитированное полиакрилонитрильное волокно при следующем соотношении компонентов, вес. Я>.

504698

30 — 60

2. Углеродная композиция по п. 1, отл и ч аю щ а я с я тем, что она содержит волокна дли10 ной 5 — 40 мм.

Прокаленный кокс

Графит

Каменноугольный пек

Карбид кремния

Графитированное полиакрилонитрильное волокно

5 — 25

5 — 10

25 — ЗО

5 — 10

Составитель Т. Ильинская

Редактор Т. Пилипенко Текред Е. Подурушпна 1(орректор Т. Добровольская

Заказ 914,6 Изд. Хи 1162 Тираж 630 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр Сапунова, 2