Результат интеллектуальной деятельности: Способ изготовления фрикционных изделий

Изобретение относится к изготовлению фрикционных изделий. Способ включает нанесение и предварительное спекание свободно насыпанного слоя фрикционного материала со стальной несущей основой.

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° 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 фрикционного изделия, включающий нанесение и предварительное припекание свободнонасыпанного слоя фрикционного материала на стальную несущую основу и спекание под нагрузкой в защитной атмосфере, с технологическими прокладками из жаропрочного материала которые также являются и формообразующими с системой маслоотводящих каналов и пазов на поверхности. [Патент РФ №2653385]

Однако данный способ имеет недостаток: дороговизна изготовления формообразующих технологических прокладок, высокая себестоимость изделия, технические сложности при изготовлении данным методом фрикционных дисков большого диаметра (более 400 мм).

Технической задачей изобретения является снижение стоимости единицы изделия, при сохранении трибологических характеристик фрикционного диска.

Решение технической задачи заключается в нанесении и предварительном припекании свободнонасыпанного слоя фрикционного материала на стальную несущую основу, спекании. При этом до спекания припеченный слой фрикционного материала доуплотняют путем прессования диска с усилием до 2,5 т/см², специальным штамповым инструментом с нанесенным формообразующим профилем маслосьемных канавок и пазов.

Фрикционный материал доуплотняют например в проходной электропечи при температуре 840°С, с дальнейшим прессованием и спеканием под нагрузкой в защитной атмосфере. Далее фрикционные диски чеканят на прессе формообразующими пуансонами с усилием до 2,5 т/см², и собирают в пакеты чередуя фрикционный диск и технологическую прокладку из нержавеющей стали. Дальнейшее спекание для формирования окончательной микроструктуры материала проходит любым известным способом, например в колпаковой электропечи при температуре 840°С при давлении (0,2-0,5) кг/см² в среде эндогаза.

Использование в качестве защитно-восстановительной атмосферы эндогаза не оказывает влияния на триботехнические свойства фрикционного диска, при этом его стоимость меньше стоимости производства водорода, что также сказывается на себестоимости продукции.

Пример: производили изготовление диска фрикционного из металлокерамического фрикционного материала при следующем соотношении компонентов (массовые доли %): олово от 5 до 15, порошок шунгита от 8 до 18, титан от 1 до 7, остальное - медь, 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 840-850°С в течение 30-40 мин, затем операцию повторяли для второй стороны. Заготовку фрикционного диска с припеченным фрикционным слоем доуплотняли на прессе с усилием до 2,5 т/см². Последующее спекание осуществляли при температуре 840°С при давлении (0,2-0,5) кг/см² в среде эндогаза.

Осуществленный технологический процесс позволил снизить себестоимость фрикционного диска на 10-15%, увеличить производительность процесса до 10%.