композиционный фрикционный полимерный материал

Формула изобретения

Композиционный фрикционный полимерный материал на основе фенолформальдегидной смолы, содержащий асбест, каолин, графит, отличающийся тем, что дополнительно содержит стеарат цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

фенолформальдегидная смола	25-33
стеарат цинка	0,6-1,2
каолин	15-23
графит	8-19
асбест	остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к композиционным фрикционным неметаллическим материалам на основе полимеров, а именно к материалам на основе фенолформальдегидной смолы, и может быть использовано при изготовлении амортизаторов, муфт сцепления, тормозных узлов и т.п.

Известны фрикционные полимерные материалы, состоящие из асбестового волокна, порошкообразного фрикционно-способного наполнителя неорганического происхождения, углеродного наполнителя, полимерного связующего [1].

Однако известные фрикционные полимерные материалы непригодны для работы в паре с контртелом, изготовленным из сплава алюминия, из-за недопустимо высокого износа контртела.

Наиболее близким по технической сущности является материал, в котором содержится (% по массе): асбеста - 15-60; порошкового наполнителя неорганического происхождения (в том числе графита) - 20-60; фенолформальдегидной смолы - 15-30 [2].

Однако использование этого материала в паре со сплавами алюминия также приводит к недопустимому износу контртела.

Изобретение решает задачу расширения ассортимента фрикционных полимерных материалов, способных активно работать в паре с контртелом - алюминиевым сплавом.

Технический результат заключается в повышении износостойкости как композиции, так и контртела при сохранении требуемых значений коэффициента трения во фрикционной паре.

Технический результат достигается тем, что композиционный фрикционный полимерный материал, получаемый методом механического смешивания компонентов, последующей сушки и грануляции на основе фенолформальдегидной смолы, содержащий асбест, каолин, графит, причем новизна заключается в том, что дополнительно композиционный материал содержит стеарат цинка при следующем соотношении компонентов масс.%:

- фенолформальдегидная смола - 25-33;

- стеарат цинка - 0,6-1,2;

- каолин - 15-23;

- графит - 8-19;

- асбест - остальное.

Для получения фрикционных изделий заданной формы материал прессуют при температуре 130°-150°С в пресс-формах при удельном давлении 20-100 МПа.

В качестве пластификатора и антиадгезива используется соль стеариновой кислоты - стеарат цинка.

Границы содержания стеарата цинка определены опытным путем, исходя из необходимости обеспечить требуемые антиадгезионные и антизадирные свойства материала. При содержании стеарата цинка менее 0,6% наблюдается прилипание заготовки к оснастке при прессовании, что затрудняет ее извлечение, кроме того, имеет место повышенный износ контртела из алюминиевого сплава при трении. Содержание стеарата цинка более 1,2% приводит к образованию микродефектов в виде вздутий и трещин.

В качестве порошкового наполнителя неорганического происхождения используется каолин. Нижняя и верхняя границы содержания каолина обусловлены необходимостью достижения заданного коэффициента трения в пределах 0,3-0,4 и твердости композиции в пределах 28-34 НВ.

Поскольку графит в рассматриваемой композиции играет роль твердой смазки, его верхнее и нижнее содержание определяется требованием обеспечения заданного коэффициента трения фрикционного материала по контртелу из алюминиевого сплава.

Асбестовые волокна вводятся для обеспечения совместно с порошковым наполнителем и графитом заданного коэффициента трения, а также для постоянной очистки поверхности трения, что обеспечивает стабильность коэффициента трения. Введение волокон асбеста также повышает прочность фрикционного материала и предотвращает его выкрашивание при эксплуатации.

Пример 1. Были изготовлены опытные образцы материалов с граничными значениями количества компонентов (рецептуры № 1 и № 2) и средним значением количества компонентов (рецептура № 3).

Таблица 1
№ п/п		Содержание компонентов, масс.%
		№ 1	№ 2	№ 3
1.	Фенолформальдегидная смола	25	33	28
2.	Стеарат цинка Zn(C18H 35O2)2	0,6	1,2	0,9
3.	Каолин	15	23	18,7
4.	Графит	8	19	10,3
5.	Асбестовые волокна	51,4	23,8	42,1

Пример 2. В таблице 2 приведены свойства материала после горячего прессования при температуре 130°С.

Таблица 2
№ рецептуры	Твердость НВ, МПа	Коэффициент трения по сплаву алюминия В 95	Пористость, %	Износ, мкм на 50 м
				Фрикционного материала	Контртела (сплав алюминия В 95)
№ 1	29	0,38	Менее 2-х	3,5	2,0
№ 2	32	0,32	Менее 2-х	7	3,5
№ 3	30	0,38	Менее 2-х	5	2,0
Нормативные значения	28-34	0,3-0,4	Менее 2-х	8,0	4,0

Как следует из таблиц № 1 и № 2, при содержании компонентов в заявляемых пределах, свойства композиционного материала находятся в пределах нормативных величин. Таким образом, патентуемые границы содержания компонентов следует считать обоснованными.

Источники информации

1. Полимеры в узлах трения машин и приборов. Справочник. Под ред. А.В. Чичинадзе. М: Машиностроение, 1980.

2. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А.В. Чичинадзе, Э.М. Берлинер, Э.Д. Браун и др. Под общ. ред. А.В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 2003 - 576 с.