ФРИКЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ

Заявляемая полезная модель относится к различным фрикционным изделиям, 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 заявляемой полезной модели является фрикционное изделие (тормозная колодка), включающая металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент, в состав которого введены дисперсные абразивные частицы, например, микропорошок корунда (см. Б.А.Ширяев. Производство тормозных колодок из композиционных материалов для железнодорожных вагонов. М., «Химия», 1982, с.6). Существенные признаки аналога «полимерный композиционный фрикционный элемент, дисперсные абразивные частицы» совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатком аналога является снижение фрикционных характеристик фрикционного элемента при значительных нагревах тонкого поверхностного слоя полимерного фрикционного материала в процессе эксплуатации, например, при интенсивных торможениях.
Прототипом заявляемой полезной модели является фрикционное изделие (тормозная колодка), включающая металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент, в состав которого введены различные дисперсные частицы (см. патент РФ №2364770, МПК F16D 69/02, 2007 г.). Существенные признаки прототипа «полимерный композиционный фрикционный элемент, дисперсные частицы» совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатком прототипа также является снижение фрикционных характеристик фрикционного элемента в результате значительного нагрева тонкого поверхностного слоя полимерного композита при трибоконтакте, особенно в случае интенсивного торможения.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности и улучшение эксплуатационных характеристик фрикционных изделий при эксплуатации путем стабилизации фрикционных характеристик фрикционного элемента при нагревах за счет введения в состав полимерного фрикционного композиционного элемента хрупких абразивных частиц.
Для достижения указанного технического результата во фрикционном изделии, включающем полимерный композиционный фрикционный элемент, в состав полимерного композиционного фрикционного элемента введено от 0,1 до 5% дисперсных частиц из ферросилиция с размерами частиц от 0,01 до 0,8 мм.
Существенные признаки заявляемой полезной модели «в состав полимерного композиционного фрикционного элемента введено от 0,1 до 5% дисперсных частиц из ферросилиция с размерами частиц от 0,01 до 0,8 мм» 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 различивши наполнителями, включая волокнистые и дисперсные. Полимерный композит также может включать дисперсный абразивный наполнитель или наполнители. В качестве одного из дисперсных наполнителей композит содержит порошок из малокремнистого, среднекремнистого или высококремнистого ферросилиция (силицида железа) с размером частиц от 0,01 до 0,8 мм в количестве от 0,1 до 5% масс.
Изготавливаться заявляемое фрикционное изделие может известным способом, например формованием из полимерной композиции, содержащей соответствующий порошок.
Конкретным примером заявляемой полезной модели является колодка дискового тормоза автомобиля, включающая металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент. Полимерный композит, из которого изготовлен фрикционный элемент, содержит 2,5% частиц из малокремнистого ферросилиция (содержание Si от 9 до 15%). Размер частиц 0,1÷0,2 мм.
2
Наличие во фрикционном элементе частиц ферросилиция, являющегося ферросплавом, обеспечивает необходимые фрикционные свойства изделия при низких температурах за счет абразивности этих частиц. В процессе эксплуатации изделия частицы ферросилиция, выходящие на поверхность трения, диспергируются благодаря хрупкости этого ферросплава. При повышении в процессе эксплуатации температуры участвующего в трибоконтакте поверхностного (рабочего) слоя изделия до 400°C и более, содержащийся в ферросилиции кремний окисляется в SiO. При этом образуются мелкие и мельчайшие (вплоть до наноразмерных) абразивные частицы кремнезема (кварцита), увеличивающие абразивные свойства рабочей поверхности полимерного композиционного фрикционного элемента. За счет частиц кремнезема и диспергирования частиц ферросилиция компенсируется температурное снижение фрикционных характеристик фрикционного изделия. В результате при изменениях температуры рабочей поверхности фрикционного изделия стабилизируются его фрикционные характеристики и повышается надежность изделия в процессе эксплуатации.