НАО ФРИКЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ, НЕ СОДЕРЖАЩЕЕ МЕДИ
NAO COPPER-FREE FRICTION ITEM

Заявляемое изобретение относится к фрикционным изделиям из неасбестовых органических нестальных материалов, не содержащих меди, а именно к содержащим и не содержащим металлический каркас тормозным колодкам и накладкам автомобилей, тракторов, мототехники, колодкам рельсового транспорта, накладкам сцеплений и муфт, различным фрикционным устройствам и т.д.
Аналогом и прототипом заявляемого изобретения является фрикционное изделие (тормозная колодка) из не содержащего металлической меди НАО фрикционного материала, включающая металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент (см. Л.Смитс и др. Снижение цены и повышение эксплуатационных свойств за счет преобразования полуметаллических накладок дискового тормоза в неасбестовые органические (НАО) накладки. Труды 6-го международного симпозиума по фрикционным материалам ЯРОФРИ-2006, Ярославль, сентябрь 2006 г., с.86÷92). Существенные признаки аналога и прототипа «полимерный композиционный фрикционный элемент» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.
Недостатком аналога и прототипа является снижение износостойкости и эксплуатационных характеристик фрикционного элемента, а также дребезжания и вибрации при значительных нагревах полимерного фрикционного материала в процессе эксплуатации, например, при интенсивных торможениях, из-за налипания материала на поверхность металлического контртела вследствие адгезионного переноса частиц полимерного фрикционного материала.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности и улучшение эксплуатационных характеристик фрикционных изделий при эксплуатации путем снижения размера частиц переноса и соответствующего снижения размера частиц износа, за счет введения в состав полимерного композиционного материала частиц, препятствующих накоплению частиц переноса на поверхности металлического контртела и их агломерации в достаточно крупные частицы износа (объем которых обычно в 125 раз больше объема частиц переноса).
Для достижения указанного технического результата в не содержащем меди НАО фрикционном изделии, включающем полимерный композиционный фрикционный элемент, в состав которого введены дисперсные частицы, в состав полимерного композиционного фрикционного элемента дополнительно введены абразивные дисперсные частицы, линейные размеры которых выбраны из соотношения:
, где А - линейный размер абразивных частиц; В - линейный размер частиц переноса.
Существенные признаки заявляемого изобретения «в состав полимерного композиционного фрикционного элемента дополнительно введены абразивные дисперсные частицы, линейные размеры которых выбраны из соотношения:
, где А - линейный размер абразивных частиц; В - линейный размер частиц переноса» являются отличительными от признаков прототипа.
Фрикционное изделие включает полимерный композиционный фрикционный элемент, который при необходимости может быть армирован, например, путем фиксации на металлическом каркасе. Полимерный композиционный фрикционный элемент выполнен из полимерного композита на основе полимерной матрицы с различными наполнителями, включая волокнистые и дисперсные. Полимерный композит также включает дисперсный абразивный наполнитель (или наполнители), например абразивный микропорошок. При этом полимерный фрикционный композит не содержит частиц меди или ее сплавов, а также частиц стали и железа. Объем частиц износа для таких композитов обычно составляет около 125 размеров частиц переноса В, которые аккумулируются на контртеле в результате адгезионного переноса. Линейные размеры частиц переноса при этом примерно в 50 раз меньше размера частиц в равновесном состоянии в результате аккумуляции, то есть размера частиц износа. Абразивные частицы А, введенные в состав полимерного фрикционного композита, имеют линейные размеры до 10 раз больше, чем частицы переноса В.
Соотношение между размерами этих частиц
, где А - размеры частиц переноса; В - размеры абразивных частиц.
Изготавливаться заявляемое фрикционное изделие может известным способом, например формованием из полимерной композиции, содержащей соответствующие порошки.
Конкретным примером заявляемого изобретения является колодка дискового тормоза автомобиля, включающая металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент. Полимерный композит, из которого изготовлен фрикционный элемент, содержит от 2 до 5 мас.% частиц микрошлифпорошка электрокорунда с размером зерна от 1 до 10 мкм (в среднем 4,5±0,8 мкм).
Отсутствие во фрикционном элементе частиц меди не позволяет образовать на поверхности контртела сервовитную пленку в результате избирательного переноса. Обычно такая пленка формирует на поверхности трибоконтакта третье тело, в котором происходит разрыв фрикционных связей, что существенно снижает скорость изнашивания и препятствует налипанию на поверхность контртела фрикционного материала. Такие налипания изменяют коэффициент трения и вызывают колебания тормозного момента. При толщине налипаний более 10 мкм возникает так называемое «горячее» дребезжание. Частицы стали (стального волокна) и железа также препятствуют адгезионному переносу. Отсутствие в композите частиц стали и железа (требование Северо-Американского рынка), а также частиц меди и ее сплавов (требование Европейского рынка), компенсируется введением абразивных частиц заявляемого размера, которые способствуют удалению частиц адгезионного переноса без ухудшения износостойкости и фрикционных характеристик изделия. При этом удается избежать налипания частиц переноса, что улучшает эксплуатационные характеристики изделия.