Способ изготовления фрикционных изделий
METHOD OF PRODUCING FRICTIONAL ARTICLES

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству фрикционных дисков припеканием свободнонасыпанного слоя порошкового материала к стальной основе.
Известен способ изготовления фрикционных дисков, включающий в себя холодное прессование порошковой шихты в матрице заданной формы с одновременным формованием каналов и пазов за счет использования пуансона, с контактной поверхностью, выполненной по форме этого рельефа. Припекание фрикционной накладки осуществляется к стальной несущей основе, покрытой слоем электролитической меди толщиной 10-20 мкм, под давлением при температуре 735-750°С [патент РФ №2114719].
Недостатком данного способа является большой процент брака из-за поломки фрикционных накладок при транспортировке и сборке; смещение фрикционной накладки относительно оси стальной несущей основы, требуя при этом последующей механической обработки спеченных дисков; низкое качество припекания накладок к стальной основе из-за невозможности увеличения нагрузки при спекании, так как ее увеличение приводит к смятию выступов маслоотводящих каналов и пазов.
Известен способ изготовления фрикционных дисков, включающий обработку поверхности стальной несущей основы водным флюсом, его сушку, последующее нанесение слоя припыла смеси порошков меди и олова, прессование фрикционной накладки и ее напекание под давлением. Реализация процесса осуществляется при высокой температуре 700°С в течение 4 часов при давлении 2,94 МПа и наличии восстановительной атмосферы (водорода) [а.с. СССР №944786, МПК7 B22F 7/04, 1982, бюл. №27].
Недостатком данного способа является недостаточная адгезионная прочность соединения, низкая производительность процесса из-за отсутствия возможности автоматизации, использования дорогостоящего порошка олова, высокий процент брака в процессе прессования и сборки фрикционных накладок, смещения оси фрикционной накладки относительно оси стальной несущей основы, необходимости процесса сушки активного флюса.
В качестве прототипа выбран способ изготовления фрикционных дисков припеканием свободнонасыпанной порошковой шихты фрикционного материала к стальной несущей основе, которая предварительно обработана водным флюсом, и нанесен промежуточный подслой порошка. Уплотнение материала осуществляется пуансонами в холодном состоянии с требуемой системой маслоотводящих каналов и пазов, далее осуществляется спекание под давлением [патент РБ №13412]
Однако данный способ имеет недостаток: невозможность получения глубины маслооводящих каналов и пазов более 0,5 толщины фрикционной накладки, переуплотнение фрикционного материала под каналами и пазами, приводящее к снижению прочности соединения, необходимость сушки водного раствора флюса.
Технической задачей изобретения является снижение давления уплотнения фрикционного материала, повышение прочности крепления фрикционной накладки к стальной основе, совмещение процесса спекания и формирования системы маслоотводящих каналов и пазов, получение глубины каналов и пазов до 0,65-0,9 толщины фрикционной накладки, использование более дешевой защитно-восстановительной атмосферы эндогаза, отсутствие необходимости процесса прессования фрикционных накладок и их трудоемкой сборки, снижение процента брака, сокращение технологического цикла производства.
2
Решение технической задачи заключается в предварительном припекании свободнонасыпанного фрикционного слоя на стальную несущую основу, последующем формовании системы маслоотводящих каналов и пазов в холодном состоянии и спекании под нагрузкой, при этом формирование системы маслоотводящих каналов и пазов осуществляется при спекании при приложении давления 20-25 кг/см. Возможен вариант изобретения, когда глубина маслоотводящих каналов и пазов на фрикционном диске может составлять до 0,65-0,9 толщины фрикционной накладки.
2
2
Спекание при приложении давления менее 20 кг/см способно привести к снижению прочности крепления фрикционного слоя к стальной основе, разупрочнению самого фрикционного материала. Повышение давления более 25 кг/см приводит к уменьшению пористости фрикционного материала, что уменьшает триботехнические характеристики фрикционного материала.
Существенное влияние на ресурс работы фрикционного диска оказывает глубина канавки, при этом чем она больше, тем больше ресурс работы. Однако превышение глубины канавки более 0,9 толщины фрикционного слоя способно привести к обнажению стальной основы, а как следствие, снижению прочности соединения фрикционного накладки со стальной основой.
Использование в качестве защитно-восстановительной атмосферы эндогаза не оказывает влияния на триботехнические свойства фрикционного диска, при этом его стоимость меньше стоимости производства водорода.
Способ осуществляется следующим образом: на стальную несущую основу методом свободной насыпки формуется фрикционная шихта, осуществляется ее припекание без приложения давления. Аналогичная операция осуществляется для второй стороны фрикционного диска. Полученную заготовку фрикционного диска помещают между прокладками из жаропрочного материала с системой маслоотводящих каналов и пазов на поверхности. Полученный пакет помещают в печь, осуществляют спекание при приложении давления в среде защитно-восстановительной атмосферы. В процессе спекания осуществляется пластическое течение фрикционного материала с формированием требуемой глубины маслоотводящих каналов и пазов.
2
Пример: производили изготовление диска фрикционного из металлокерамического фрикционного материала МК-5 следующего химического состава: олово - 8-10%, свинец - 8-10%, железо - 3-4%, графит - 7-8%, медь - остальное, по следующему процессу: на покрытую гальваническим способом стальную основу из стали 65Г, 85Ш методом свободной насыпки наносили фрикционную шихту. Припекание слоя осуществляли в среде защитно-восстановительной атмосферы при температуре 750-760°С в течение 45-50 мин, затем операцию повторяли для второй стороны. Заготовку фрикционного диска с припеченным фрикционным слоем перекладывали промежуточными прокладками из жаропрочной стали (Х20Н80) с системой маслоотводящих каналов и пазов. Последующее спекание осуществляли с приложением давления 20-25 кгс/см в среде защитной атмосферы в течение 4-5 часов.
Осуществленный технологический процесс позволил снизить себестоимость фрикционного диска на 10-12%, увеличить производительность процесса до 15%.