Состав для получения спеченного фрикционного материала на основе железа для муфты сцепления
COMPOSITION FOR PRODUCING SINTERED IRON-BASED FRICTION MATERIAL FOR CLUTCH

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к фрикционным материалам, работающим в условиях наличия смазки, для фрикционных дисков муфт сцепления.
Известен состав фрикционного материала на основе меди, содержащий (вес. %): цинк 7-16; железо 0,1-6; вермикулит 6-27, медь - остальное [SU 589271]. Недостатком фрикционного материала является необходимость использования в технологии производства фрикционных изделий, на операции спекания, термического оборудования, работающего в вакууме. Это обуславливается тем, что при спекании в других средах, цинк выгорает, требуемый состав латуни не формируется.
Известен состав фрикционного материала на основе железа, содержащий (вес. %): медь 4-15; сернокислый никель 2-8; графит 4-10; ситалл 2-10; свинец 2-8; железо - основа [SU 503927]. Недостатком фрикционного материала является высокая стоимость сернокислого никеля, многообразием марок ситалла, отличающихся свойствами, что делает нестабильным коэффициент трения и износ.
В качестве прототипа выбран спеченный фрикционный материал на основе железа, имеющий следующий состав (массовая доля %): олово 5-9, титан 4-9, железо 6-8, графит 4-7, свинец 3-6, ильменит 6-10, медь остальное (основа) [RU 2599070]. К недостаткам данного материала можно отнести низкое значение коэффициента трения формируемой после спекания бронзы, нестабильностью значения коэффициента трения и неравномерным износ из-за присутствия в составе материала твердого керамического порошка ильменита. Кроме того, фрикционный материал имеет высокую стоимость, из-за металлической матрицы на основе дорогостоящего порошка меди.
Технической задачей изобретения является разработка состава фрикционного материала, имеющего высокий коэффициент трения, износостойкость, повышение стабильности момента сил трения, повышение стойкости фрикционного материала к формированию задира в процессе буксования.
Решение технической задачи заключается в том, что известный состав спеченного порошкового фрикционного материала на основе железа для муфты сцепления, содержащий свинец, графит, железо, медь, олово, титан, содержит порошки следующих компонентов (мас.%): свинец 9-11; олово 1-3; медь 2-4; графит 8-10; титан 3-5; железо - остальное.
Экспериментальным путем установлено, что повышение стойкости фрикционного материала к формированию задира в процессе буксования обеспечивается за счет использования железной матрицы (67-77 мас.%), увеличенного количества порошка свинца (9-11 мас.%). Увеличение порошка свинца выше 11% приводит к проявлению антифрикционных свойств, существенно снижающие коэффициент трения, тогда как при количестве менее 9%, задиростойкость материала снижается.
Повышение износостойкости фрикционного материала достигается за счет формируемой в процессе спекания бронзы, из исходных порошков меди (2-4%) и олова (1-3%), а также за счет уменьшение содержания порошка титана (3-5%), который после спекания имеет композиционную структуру. Структура представляет собой твердый поверхностный слой и мягкую сердцевину, размер слоев определяется температурой и временем процесса спекания.
Увеличение содержания олова более 3% и меди более 4% приводит к разупрочнению железной матрицы, вызывая рост износа. В случае меньшего количества олова и меди эффект повышения износостойкости не достигается.
Порошок графита выступает в роли противозадирной и антифрикционной добавки. Увеличение содержания графита более 10% приводит к разупрочнению фрикционного материала, так как графит не взаимодействует не с одним из компонентов. При содержании графита менее 8% установлено существенное снижение задиростойкости фрикционного материала.
2
Испытания фрикционного материала осуществляются на инерционном стенде, имитирующем процесс торможения, с использованием фрикционных дисков, при следующих режимах: скорость скольжения - 10 м/с; давление - 4,0 МПа; количество подаваемой смазки - 1,0 л/мин; момент инерции маховых масс - 0,7 кг м.
Результаты испытаний предлагаемого и известного материалов приведены в таблице.
Пример:
2
Исходные порошковый материалы (массовая доля %): свинец 9; олово 3; медь 4; графит 10; титан 3; железо - основа смешивают в смесителе в течение 50-60 минут. Полученный порошковый фрикционный материал засыпают в пресс-форму и прессуют при давлении 3,3-3,4 т/см. Прессованную фрикционную накладку устанавливают на стальную основу, помещают в печь и производят спекание при температуре 880-930°С, при приложении давления 2,9-5,0 кг/см в течение 1,0-1,5 часа.
Осуществленный технологический процесс с использованием разработанного фрикционного материал на основе железа позволил снизить себестоимость фрикционного диска до 10%.