Результат интеллектуальной деятельности: ФРИКЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ

Предлагаемое изобретение 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 заявляемого изобретения 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 заявляемого изобретения.

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 заявляемого изобретения 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 заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа также является падение фрикционных характеристик фрикционного элемента в результате значительного нагрева тонкого поверхностного слоя полимерного композита при трибоконтакте, особенно в случае интенсивного торможения.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности и улучшение эксплуатационных характеристик фрикционных изделий при эксплуатации путем стабилизации фрикционных характеристик фрикционного элемента при нагревах в процессе эксплуатации за счет увеличения количества участвующих в трибоконтакте абразивных частиц при значительных (более 400°С) нагревах поверхности фрикционного элемента.

Для достижения указанного технического результата во фрикционном изделии, включающем полимерный композиционный фрикционный элемент, в состав которого введены дисперсные частицы, в состав полимерного композиционного фрикционного элемента дополнительно введены дисперсные частицы из материала, способного при повышенной температуре окисляться с образованием абразивных частиц.

Существенные признаки заявляемого изобретения «в состав полимерного композиционного фрикционного элемента дополнительно введены дисперсные частицы из материала, способного при повышенной температуре окисляться с образованием абразивных частиц» 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 может включать дисперсный абразивный наполнитель или наполнители. В качестве одного из дисперсных наполнителей композит содержит порошок из малокремнистого, среднекремнистого или высококремнистого ферросилиция (силицида железа).

Изготавливаться заявляемое фрикционное изделие может известным способом, например формованием из полимерной композиции, содержащей соответствующий порошок.

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 0,1% масс, до 5% масс, частиц из малокремнистого ферросилиция (содержание Si от 9% до 15%). Размер частиц не более 0,3÷0,5 мм.

Наличие во фрикционном элементе частиц ферросилиция, являющегося ферросплавом, обеспечивает необходимые фрикционные свойства изделия при низких температурах как за счет абразивности этих частиц, так и за счет других абразивных дисперсных наполнителей (если они имеются). При повышении в процессе эксплуатации температуры участвующего в трибоконтакте поверхностного (рабочего) слоя изделия до 400°С и более, содержащийся в ферросилиции кремний окисляется в SiO₂. При этом образуются мелкие и мельчайшие (вплоть до наноразмерных) абразивные частицы кремнезема (кварцита), увеличивающие абразивные свойства рабочей поверхности полимерного композиционного фрикционного элемента. За счет образования дополнительных абразивных частиц компенсируется температурное снижение фрикционных характеристик фрикционного изделия. При снижении температуры дополнительно образовавшиеся абразивные частицы частично или полностью уносятся с рабочей поверхности с продуктами износа полимерного композиционного фрикционного элемента. В результате при изменениях температуры рабочей поверхности фрикционного изделия стабилизируются его фрикционные характеристики и повышается надежность изделия в процессе эксплуатации.