ОПЫТ РАЗРАБОТКИ ФРИКЦИОННЫХ БЕЗАСБЕСТОВЫХ
ВОЛОКНИСТОАРМИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ УЗЛОВ
ТРЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ
Злотников И.И., Пискунов С.В. (ИММС НАНБ, Гомель, Беларусь)
The dependence has been studied between properties of the material based on phenol formaldehyde resin and mechanical indices of reinforcing fibers. Properties of developed asbestos-free materials are described.
Необходимость повышения экологической чистоты автотранспортной техники ставит задачу создания новых безасбестовых фрикционных материалов для тормозных узлов и дисков сцепления. Одновременно необходимо значительное повышение фрикционно-износных и физико-механических свойств используемых материалов в связи с увеличением энергонагруженности машин и механизмов.
В работе изучена зависимость эксплуатационных свойств фрикционных материалов на основе фенолоформальдегидных смол от природы и характеристик армирующих волокон. Исследованы следующие органические и неорганические волокна: стеклянное, базальтовое, оксалоновое, углеродное, полигетероариленовое и другие. Были проведены испытания механических и фрикционных свойств исходных волокон и материалов, армированных этими волокнами. Механические и фрикционные свойства материалов определяли по стандартным методикам, фрикционные характеристики волокон определяли на специально изготовленной лабораторной установке по схеме “нить - вращающийся ролик”, ролик изготавливали из чугуна марки СЧ-25. Материалы получали путем пропитки рубленного волокна длиной 1-2 см спиртовым раствором фенолоформальдгидной смолы с добавкой соответствующих модификаторов и наполнителей, в качестве которых использовали порошки металлов (железо, медь, алюминий) и их окислов, каолин, барит, доломит, сухие смазки.
При исследовании свойств полученных материалов обнаружено, что между механическими свойствами волокон и механической прочностью материалов, армированных этими волокнами, нет выраженной корреляции. Это связано с тем, что механическая прочность материалов определяется в первую очередь адгезией волокна к связующему, а не максимальной прочностью волокна. Значительного повышения адгезии волокна к полимерному связующему удалось добиться использованием специально разработанного титаноорганического аппрета. Активные функциональные группы аппрета не только интенсифицируют процесс взаимодействия наполнителей со связующим, но и увеличивают степень объемного структурирования матрицы, что повышает также и фрикционную теплостойкость материала. В тоже время хорошо заметна корреляция между фрикционными характеристиками (в первую очередь коэффициентом трения) армирующих волокон и соответствующими свойствами материалов.
На основании проведенных исследований оптимизирован состав армирующих волокон и разработаны новые фрикционные материалы на основе фенолоформальдегидных смол. Разработанные материалы характеризуются следующими свойствами:
Разрушающее напряжение при сжатии, МПа 180-250
Разрушающее напряжение при изгибе, МПа 150-160
Твердость по Бринеллю, МПа 275-300
Интенсивность изнашивания при нагрузке 5 Мпа
и скорости скольжения 10 м/с, I. 108 0,5 - 1,4
Коэффициент трения при нагрузке 5 МПа и
скорости скольжения 10 м/с 0,48-0,50
Материалы прошли испытания в узлах трения автотранспортной техники и показали высокую работоспособность.