Базальтофенопласты фрикционного назначения тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.16 ВАК РФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РФ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. К.Э. ЦИОЛКОВСКОГО

Для служебного пользования Экз. * $ На правах рукописи УДК 621.894 - 036.632'32'21

РЕЗНИЧЕНКО ГЕННАДИЙ МИХАЙЛОВИЧ БАЗАЛЬТОФБНОПЛАСТЫ ФРИКЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность 02.00.16 - Химия и технология композиционных материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1994 г.

Работа выполнена в Московском государственном авиационном технологическом университете им. К.Э. Циолковского

Научный руководитель: Засл. работник науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Тростянская Е.Б.

Официальные оппоненты: Доктор технических наук,

профессор Лапшин С.А. Кандидат технических наук, доцент Михасенок О.Я.

Ведущая организация указана в решении специализированного Совета

Защита диссертации состоится " " в " " час. на заседании специализированного Совета К 063.56.07 в Московском государственном авиационном технологическом университете им. К.Э. Циолковского по адресу: Москва,Ульяновская ул.,д.13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского авиационного технологического университета им. К.Э. Циолковского.

Автореферат разослан 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета К 063.56.07

к.т.н..доцент Кулик С.Г.

. ОВЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ' РАБОТЫ

Актуальность работ». Фрикционные полимерные композиционные материалы /ФДКМ/,широко пригоняемые в слохтах и дорогостоящих тормозных и фрикционных устройствах различных типов машин.относятся к важнейшим конструкционным материалам машиностроения.

Ответственность за безопасность дтзнпения транспортных сред-:тз и необходимость обеспечения эффективной,надехной и безотказ-?ой работы тормозных устройств предъявляет 'высокие требования к :оганпческой прочности ФЯКМ.их устойчивости при ударных,вябраця-п'лтх я температурных нагрузках,к длительному сохранении порво-¡ачалышх триботехнических параметров.

С изменением условий эксплуатации я требований к Ф1ГО! воз-лкает необходимость в изменении их состава,вамейлям кемпопеп-о:г которого являются упрочняющие волокна.

Длительное время неизмоп.чш упрочняющим компонентом <КШ лузнлл. природные асбестовые водопна.Однако.асбестовыо волокна продукты их истирания признаны канцерогенными и долиш быть злшненц другими волокнами, отвечащяна одповрсмояпо возрастаниям хгрузхам в узлах трения я изменившимся условиям деформирования местах скользящего грнбокоятакткого взаимодействия.Желательно гготаглзвать ФПКМ. аз долевого недефацптного сырья н на траднцп-шо применяемом оборудовали;:,достигая при этом триботехничеекзх ¡чоств,характерных для асбофонояластов.

. Опубликованные сведения о новых безасбестовых 'ШКМ разрезай а выбор их состава не обосновал подробным изучение?* жх ойстз.В большинство случаоз предлагается замена асбсстегшх во-кол-волокнами другой природы с сохранением состава техноло-п изготовления,принятых в асбестосодер-тадих материалах,хотя вест.чо,что „механизм разрусония и таплояроводкость асбестового геста принципиально оглзчни от предлагаемых альтернативных син-глческлх.волокон.

Отсутствзе систематических исследования зависимости свойств С! от его состава л причин,приводящих к потере его рг.ботоспо-¡яоети лри различных условиях нагрухздия. л трендя.затрудяяег гэяалразлетгятД нпучло-сбосповаппый подход :: создания базагбес-!ых ФПКМ оптимального состава,выбору режимов формования изделий них я условий их эксплуатация.

Б предлагаемой работе сделака попытка заполнять перечислен-пробелы в разработке составов я технологии изготовления без-

асбестовых 5ПКЫ.

Работа вилолнена в соответствии с заданиями: 072.02.08 по постановления ТОП' СССР от 1985 г. и программой фундаментальных исследований АН СССР "Повышение надежности систем ыадшна-человек-среда".М1535-2126-203 ст 23.01.91 г.

Це.ть работа - научно обосновать выбор' состава безасбестового- СОКМ на основа феноло-формальдегидяой смолы и базальтового волокна,не уступающего ао технологичности и эксплуатационным качествам фракционным асбофенопластам,исследовать влияние основных лошолентов, способов и условий юс модификации и сочетания на технологические .физикс-механические и триботехкячоские свойства базальт офонопластов и выбрать оптимальный состав и рогзгщы переработка - фрикционных базальтофенэаластов /Ф1Ш/ для производства тормозных накладок барабанного и дискового узлов трепля.

Для достижения этой цели в работе необходимо рапить задачи:

- произвести анализ литературных данных о закономерностях трения., а изнашивания гомогенных и гетерогенных /композиционных/ полимерных, материалов и определить .основные факторы,опролвлявдЕе.оцти-нальноо сочетание их коэффициента трения к параметров износа;

- проанализировать имезздиеся в литературе данные' о составе и свойствах безасбестовкх ФПКМ а сформулировать основные требования, к их.компонентам -.связующему.упрочняззшм.тецлорегуллрупциа и фрикционным наполнителям; • ..

- Екбрать в качество объектов исследования базалътофенопласты, обосновать выбор типов основных компонентов,методы и условия их ' модификации и.сочетания; . '--.. . •• .. -.выбрать способ эластсфикации феноло-фориальдегндкого пачзукще-го,выявить влияние типа и количества зластафикатора на структуру, треарностойкость, деформационные в тработехнические свойства от-перзденного феноло-фориальдегидпого связущего /резита/;

- исследовать вляяяго тина,количества к аппретирования базальтовых волокон на триботехыичоскЕо к технологические свойства фрикционных базальтофенопластов /ФШ1/;

- выбрать теплорегулируквдне,фрикционные и антифрикционные наполнители и исследовать влияние их природы н поверхностной обработки на свойства ФБШ;

- разработать технологию производства ФБФП и технологию прессования натурных изделий из них,провести комплексное исследование их эксплуатационных качеств.

Научная новизна полтчринпх разудугг-тов:

- на основе алялзза современных ьэделышх прелатазленяЛ о факторах, оарвделяпцих тренде л износ гомогенных -и гетерогенных /двухфазных/ материалов,сформулированы требования к осноз.чым кожопен-там ФПНМ,способам их сочетания и модгфякации, которые необходимо учитывать прл созцапиз безасбестових фрккдяопиых '.¡атергалов;

- предложен л слсгемлтяческя иеследозан способ эластз^лаци;.' фе-:!оло-формагьде:'ЛД!Юй смолы с мое ь а статистаческого и бдохсололя-.;оров ажрялокатрлла и бутадиена с яо:Гцовымл карОоксальнк.'лл грул-;а'сл; объяснен мэханязм элзстифлкавди а ого влпшпю на деформа-шонтго.термодоструктяшше и фракционные свойства отверэдочного ¡вязуд*ого з зоне тречня;

• с учетом ирзнципчального отлзчия в механизма разруптакя прл рения асбестового волокна от других мзногалыгах волокон предлэ-спо прл создана;? безасбостовнх попользовать улътратонкио азальтовно волокна с характериствчеснгм отнозгнаом но менее ООО /дна\:отрсм 1-3 глсм.дллной 1-3 }•:.</ в ссчстанж! с злястяч-слоем аппрета,эласт-фщярованной полпморноЗ матрице"; с впео-оЛ локальной пластичностью л углеродными волохнаги в качестве зло о лестюто узрочнягэдего н тсплоотвозягдего хо.чяюнента; уставоалаи оффожг повазоияя скорости отверхдопия феиояо-фор-

1ль50 годной рбООЛЬПО;! смоли и снлхен'ля оз устойчивости и тог.'.'.О-

•лс.тлтольпо! дестрзтдаа вследствие адсорбционной я каталзтячос-

апгазноста порошка модн.вштзлойо енлг.енлз зтого эффекта врз [протяроваила порозка;

ус.-аиозлако влпянло л объяснен мзхапазм яойстзля поверхностно,"! работ;::: углеродного волехна емгеьа фурллозого спирта я кадза-■по?. кпелоти на эффективность трзнпя л дзнсза фрикционных ба-льто^спслластоз;

га счет оптл:ягззцкл пегорхясстаоЛ сбрабст:::: укрочиявди, •гелл»-золя:;::х ;t З-рящгюия&с назолпятолаЙ я ах сочетания достигнуто ¡ягленяе текучести отв-зрлдагг-хся ¡Трпхцнспяых базальтофспоплас-з прл обдеЗ стелена наполнения до 80 - 85 S; ;а CCSIOE.Q с врег.тзяннх лшдстзэленпй о .';зхан:>з.мэ процессоз.про-:агпзх з зеке трзпяя iiuC.'-хонтртело, дано объяснение рэзульта-1 сгетештгчзсках сспстандЛ йрякционшсс базальтофзкоплазтов ■одом рационального цикла пспктанлЛ /РГ01/.

Др^И7еская,.значкмост^работы: олучоны полимерные трлбокомпозиты - бззальтафеноплзоты для

различных услдвий эксплуатации,нй уступающие по своим качествам и технологичности традиционным асбополимерным материалам.Новизна разработок защищена двумя авторскими свидетельствами на изобретения и патентом Россе/. ; —

- разработана технология их получения и переработки с использованием серийного оборудования и оснастки без существенного изменения традиционной технологии;

- с помощью рационального цикла испытаний /РЦИ/ оптимизированы составы композитов и режимы формования изделий триботехничоского назначения.Показана принципиальная возможность прогнозирования работоспособности фрикционных материалов и изделий из них на основании комплексных трибоиспытаний.

Автор защищает:

1. Научно-обоснованний подход к выбору состава и технологии изготовления ФПКМ на основе анализа механизмов трения и износа гомогенных и гетерогенных /двухфазных/ модельных систем,накосленного опыта по созданию композиционных материалов как систем -наполнитель-граничный слой-связулпее и рабочих поверхностей,отвечающих виду механотермичесхого контактного взаимодействия.

2. Составы.фрикционных базалътофенопластов на основе волокнистого гкбридного наполнителя в виде ультратонких упрочняющих базальтовых волокон и углеродных,выполнявших одновременно функцию тер-моотводящего компонента,и связущего - эластифицированной резоль-кой смолы,полученной диспергированлем в ее спиртовом растворе низкомолехулярных эластомеров - сополимера бутадиена и акрилонит-рила в присутствии блоксополимера - полибутаду.ен-иолиакрилонит-рал,выполняющего функцию эмульгатора.

3. Способы а условия поверхностной модификации каздого типа наполнителя с учетом его назначения в материале.

4. Результаты экспериментальных лабораторных исследований и натурных испытаний триботехнических,физико-механических я теплофя-зических свойств фрикционных базалътофенопластов.

Апробация работы. Основные результаты исследований были до-логены и обсуядены на Российской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии машиностроения" 1992 и 1993 гг., Москва к семинаре в МДЯТП им. ф.Э.Дзержинского "Новое в производстве 7. применении фено- и амянопластов",1989 г. .Москва.

Разработанные новые изделия из фрикционных базальтофено- • пластов были экспонированы на 5 международных /в ФРГ,Китае,Финляндии .Швеции .Югославии/ и 5 межотраслевых выставках.

индии .Швеции .Югославия/ я 5 межотраслевых выставках.

.. Публикапиг. По теме диссертации опубликовано 5 тезисов докладов,? статей.1 научно-технический отчет.получено 2 авторских свидетельства на изобретение и один патент Россия.Список основных работ приводен ниже.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,4 г лав, заключения и основных выводов к библиография и?. 24 Ч наименований.Содержание излохепо на страницах машинописного текста,включает 22 таблицы и 50 расункез.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

х Обоснование выбора состава безасбестового фрикционного материала из анализа литературных данных.

В первых двух разделах главы дан анализ меха), мов л законо-«ерностей трения и износа гомогенных и тотерофазннх.в первую очо->едь фракционных полимерных композиционных материалов /ЖКМ/ с •очки зрения установления количественной взаимосвязи основных шсторов, определяющих эта процессы - природы материалов и условий заимодействия.

В даобом фрикционном взаимодействии решающая роль принадлежит оно мехаяотермячоского контактного взаимодействия или позерхпос-ноыу рабочему слою между фрикционным материалом и контртэлом. бьем тел хотя и играет существенную роль в теплообмене,по ой ме-ээ значим с точка зрения определения фрикционно-изпсснцх харак-5ристкк.С точки зрения адгезионно-деформационной модели тренио я зное ФПХМ обусловлены (многократным воздействием поверхности коа-зтела на единичные неровности поверхности фрикционного ¡¿аториа-1.Под влиянием циклического нагрухеняя происходят отделения час-д износа от шгген контакта и отрыв мякрообъомов материала в по-рхностном слое по усталостному и абразивному /посредством от-аивазия или срезания / механизмам и в результате деструкции марзана .вплоть до абляции.Весь объем материала воспринимает сочв-ние сдвягаг-их и сжимающих напряжений при значительном градяен-тешюратуры по толянне.

В этих условиях расчет фрикздонло-изкоеннх характеристик назвала чрезвычайно затруднен. Мгновешю возникапцая высокая тем-затура поверхностного слоя изменяет его состав,свойства и меха-1М взаимодействия с контртелом.На поверхности ФПКМ возникает 1нка связующего с отличными от объема свойствами.Ира этом изме-

ияется также число точек фактического контакта,а следовательно, величина силы трения.Для упрощения анализа процессов в поверхностном слои адгезионная и деформационная составллтцие коэффициента трепин рассматривают независимо лруг от друга,а интегралъ-иуп составляющую силы трогая /коэффициента трспкя/ определяют по закоиу суммы.Обобщение аналитических зависимостей позволило выявить основные факторы,опредедяшне трение и износ фракционных маторяг.лоЕ в заданных условиях эксплуатации.

Номинальное контактное даллекле Ра влияет па износ ФПХМ по степенному закону.С повышением коэффициента троняя $ значение интенсивности линейного изнашивания!^ резко возрастает так.т.3 по степенному закону.причем показатель степени является параметром фрикционной усталости материала.

С ростом модуля упругости материала Е значение Хк^ увеличивается при условии,что максимальное саимапцее напряжение на площади фактического касания постоянно.

ЗначениеХк| уменьшается с возрастанием твердости материала Н при пластическом контакте,по при этом пластическая деформация не долзг.на превышать критического значения £Кр .вклге которого возрастает доля абразивной составлявшей износа .

Износостойкость ФПКМ прямо пропорциональна относительной глубине внедрения единичной неровности /макронеровностей/,пред-ставляюцей собой отношение глубины внедрения к радиусу закругления еДИНИЧНСЙ неровности /Исто«/Я/.

По.тамо контактного давления,шероховатости поверхности и схемы трен.ш решающее влияние на износ- ФПКМ оказывает температура поверхности,определяющая механизм износа - усталостный /неабразивный/ и энергетический /абразивный/.Величину износа различных материалов можно сопоставлять только с учетом характера износа.

Основными факторами.которые ответственны за переход от усталостного к абразивному износу.язляются:

- увеличение нагрузки или снижение площади контакта;

- увеличение скорости деформирования или скорости скольжения;

- увеличение .утла наклона млкронеровностей к направлению скольжения;

- уменьшение критической величины коэффициента интенсивности напряжений при растяжении К1С материала как в исходном состоянии, так и в процессе трения.

Умоиьиение параметра К1С поверхностных слоев материала приводит к уменьшению стойкости к абразивчому износу.Зарождение тре-

щгга в слабых местах особенно интенсивно происходят в момент приработки на стадии неравномерного распределения контактных давлений л высоких местных температур и увеличивает склонность материала к трещипообразованию и абразивному из'носу.

Снижение степени деформации микронеровноетей контакта или скорости сколкхенля по мчкронсровностям поверхности трения уменьшает вероятность перехода от ноабразивлого ¡с более интенсивному и опасному абразивному лзг.осу.что характерно,например,для материалов слоистого строения и полимеров в вязко-текучем состояния.

Параметр!«-^ растет с уменьшением способности материала к аккумуляции энергии.С повышенном нагрузки до критических значений величинах'^ остается постоянной,если одновременно возрастает критическая плотность энергии вследствие уменьшения глубин:} ах-тгвпого воздействия с::лн трения па материал и .гогадззадгч до-юр-мг.."::;: в как мошко более топко;.! поверхностном рябо- м слое при сохранении' заданного интервала условий внесшего трепля.

С.тедоваголько,«орокос деформация в очаги ^спального контакта твердых тол и уменьшение отрицательного влияния повышенной пдас?:гчас::с" до|<о>.'ЗГ£;:я способствует более высокому ууовнэ непо-дьзевакля прочности маторяала.что успешно реализуется в геторо-фаойих с?р7к?урах.1!ал:1чиэ па поверхности твердого тел,ч тонкой агента цгкзв Ърочкох'о материала является необходимым условием для лскалнзацн;: деформации в повергзоегких слоях и для зашиты поверхности о? 'чрезмерного разрушения.Локализация сопротивления сдвигу мого'г бнть достигнута смазочной прослойкой,едсорбцкомва« пластд-фщзрозапием пли лекальным повшюшгсж температурц при достаточно больших скоростях скольгепия.

Лдгезяонная""бостаздятая коэффлглектз трепля £ еушоствеппо "аг?:;":*? от гизлио-химических изменений поверхности трепля,тег."а как деформационная - не зависит от пих.Возрастание обгзого по— эф^сЕпсзта троняя до требуемых значеньЗ ваеспего грския 0,3 -О,-55 происходит.главным образом,за счет 77(.Величинав наибольшей степени зависит от отношения дяакетра дксЕсрсггэ: (Т.рдгщиоя-шгх частиц к высоте г-тнг.рознстулсв поверхности контр?ела к п тол-~.лно фрнкциеддого рабочею слоя,степени езкэнгя яоптактшг де-феркасгЯ ьа счет певппения плошачи пх фактического контакта /пятен касания/ я локализации сдвиговых напряжений з граничном с доз.

Износостойкость а фракционность гетерофазного материала имеют сложную зависимость от внешних факторов.Наибольшее влияние па

цях оказывает дефсриативпость и треинностойкость полимерного связующего, форма и размер армирующих и функциональных налолчнтелей, ах положение по отношение к контртелу /направлению скольжения/.

Для повышения абразивостойкости полимерная компонента много' фазного материала должка обладать способность« к пластической деформации л высоким значениям работы разрушения,В тоже время для повышения усталостной износостойкости и локализации деформаций в тонком поверхностном слое материала,необходимо ограничить упруго-пластические или вязко-упругие объемные деформация полимерной матрицы,что достигается увеличением ов твердости и/или предела текучести и присутствием в ней наполнителей.

Успеаная работа фрикционной пары обеспечивается поверхностный слоем,обладающим требуемыми пластичностью,прнрабатываемостью я теплопроводностью.Таким слоем могут быть "жидкие" смазки,однако их присутствие снижает прочность материала,особенно необходимую в условиях абразивного изнашивания.Более целесообразно з этой случае минимизировать отношение параметров Н1/г/&^ при выбранном объемном содержании волокон ,где&1С - критическое значение энергетического параметра трэаиностойкоста,соответствующее страгивали*) трещины с места.

Для гетерофааннх материалов справедливо основное положение теории усталостного износа гомогенных тел,т.е."С?* ,где Т и 6", соответственно,тангенциальные в нормальные напряжепия в зона контакта.

Модель изнашивания НИИ на основе упрочняющих непрерывных • волокон предполагает,что процесс начинается с истончены нитей /стадия усталостного или адгезионного изнашивания/,затеи разрыв этих нитей с образованием в местах разрыва мнкропор к последующее вышелушивание волокон из матрицы /стадия абразивного изнашивания/. Факторами, влияющими на описанный механизм изнашивания являются: нагрузка,длина пути скольжения,деформация /Е,вызываемая силамг трешя.межслойная сдвиговая прочность

Те же факторы справедливы и для кзнакившшя пластиков,армированных короткими волокнами,но с учетом пластичности поверхностного слоя,определяемой 8Кр.-Увеличение значений параметров , Х$и Е,способствующих снижению сдвиговых напряжений на границе раздела волокно-матрица,приводит к уменьшению абразивной составляющей общего износа.

Износ. ПКМ,аршрованных_непрерывными волокнами .связан в ос-

новвом с интенсивностью разрыва волокон,а армировапных короткими волокнами - с механизмом отслаивания.В последнем случае интенсив-кость изнашивания определяется скоростями зарождения микропор н прорастания млкротреаян /факторУ^ / как в объеме матрицы,так и на границе раздела волокно-иатрица.При адгезионном износе решающую роль играет длительная прочность унрочнякщях волокон с их объемное содержание. Адгезионная износостойкость увеличивается,если уненьяаются жесткость матрицы л диаметр волокна при одном я том хо У| .В общем случае гптенсавпость адгезионного износа определяется величиной ко;шлекспого параметра Ус /Е2-£Кр при преимущественно адгезионном трения.При преимущественно абразивном тренкя она будо^ определяться величиной Ус /З.К.8Кр или Сочетание низкого коэффициента трения армиругцах волокон с тор-:.т.чоако1[ стабильность;:» лолжорного связующего способствует с::л-хсеттю абразивной составляющей общего износа.Таким образом,для снижения абразивной составляющей износа <ШЮ,1 предпочтительно использовать волокна с вязким »еханазмоа разрувошш к возмоапо бо-лоа низким коэффициентом трогая с контртолом.Аналогичный эффект .•лежат бить достигнут уменьшением величины контактного давления волокон с коптртолом сниженном я изменением условий эксплуатации от пре'глут.оствошю абразивных на преимущественно усталостгшо.

Лбраэивность наполнителе,'! способствует уводнчон"в сорохопа-тостя '1ТПСЛ и металлического контртола и изменяет вид механотер-мичесгсого контактного взаимодействия".

ОбетЛ износ <КПЩ в спроком спзктро нагрузок а скоростей еко-л№э:ш У$ определяется следук.?.;.та параметрам свойств материала -II § » степень вероятности образования абразизьих продуктов ¡¡знги^'.гани.': пр;? з;и:а!шпх условиях трения.С цгадьп неимения из-носссто.Чкозти ?1ПК'Л необходимо мангклзврозать огпегояз!? гаргл'отро'» И47при выбранном С узодпчепиег! 14параметры 2,Н (ц татгго увэ.*:пч:1кшгся,а параметры К^ ила аогут л::с-о увеличиваться, либо умзньпгаться в зависимости от прочности сцеплоккя волегено -матр'-тцг.'"С^, .Об-цая интенсивность изнашивания качяпао? уволэтияа-гься с ростом ^/с, если измельченные волокна на поверхности трения яачи.чахзт действовать кат: твердые абраззкпю частицы.

Чтобы предотвратить выхраззвапго волокон яз катркщ: яяг раз--тупелио' сацоЛ матрицы,необходимо снизить крятлчеспуо длину золо-:оп и предотвратить трезяносбразованяе в грапнчяом с волокном :лое матрицы.Критическая длина волокон снижается с уменьшением 1иаметра и повышением прочности при сдвиге на границе волокно -

смоляная пленка.Следовательно,ультратонкиз волокна п высокая прочность сцепления матрицы с поверхностью волокон повшкет устойчивость ФПКМ против выкрашивания.

Хотя сила трения пропорциональна Vs к Е материала,существует 'ограничение в изменении величин E.Vj.t.k. В уменьшается с повышение« температуры при Vg выле некоторого критического значения.Значение V^ определяет велзчкну Е и,следовательно,сылу трения,которая увеличивается с ростовVj .Когда Vj становится слишком высоки« /как правило 40 вес.£/,£Кр уиеныааатся и сила трения,достигая максимального значения,начинает падать.

При дискретности скользядет-о контакта и неоднородности деформирования различных компонентов материала в зонах фактического контакта в условиях внешних сьякавднх нагрузок напряженное состояли* при трения на отдельных участках неравномерно и задача подбор; рациональной структуры фрикционного материала становится сдз более слохной.

В последних двух разделах литературного обзора рассмотрены составы и свойства традициогганх асбестосодертаянх и описанных безасбостовнх ФПКМ к проанализирована требования к основным ах компонента« - сшзуюеьг/,ргрочнязадам,теплсрсгулир}Т1ДЕ«,фр2гсц!10н-ным я антифрикционным наполнителям.

Анализ литературных данных,подвященних механизма« и закономерностям трения и износа гомогенных к готерсфазкпх материалов, состава;,» суэдствуадкх ФИШ к рола их отдельных компонентов, свахе-тельствует о чрезвычайной; сложности проблеи,вознякаицах при соз- ■ дашги,перорабатко к працопзпка полимерных трибокошюзатов.К пас-тояясму .времена отсутствуют систематическке исследования по выбору ,цод£фнкацдЕ я выявлению влияния типа и количества компонентов,способа е условий их сочетания,характера их распределения и взааыодойствня на технологические п эксплуатацкоянне свойства костозвццй.Выбрав в качестве сзязувдего полимерных трибокомпози-тоь фзнояо-фориалъдегЕднуэ саолг/ рззольг.ого типа л виде раствора и в качестве замены асбестовых волокон,как абразпвпо-унрсчняюдей основы фонотркбокоалозкто'в, базальтовую вату,мы решили на примере базалътофенопластов провести систематические исследования влияния свойств основных компонентов,способов и условий пх модификация и сочетания на технологические,в первую очередь реологические,и эксллуагациогрше.в том числе фрикционные,свойства отверя-д&щахся полакерных трибокошозитов.При этом мы исходили из то-' го,что замена асбестового волокна .расве длящегося на щкрофяб-

риалы,на моноллтнио минеральные волокла типа базальтового с принципиально «шгм механизмом разрушения при тропин а иной теплопро-водностьэ,требует принципиального изменения рецептуры трябоком-позата.способа и условий ого приготовления и переработки,ЫОДИфИ-кации и сочетания компонентов.Основными задача/я при этом стали:

- повышение троадностоЯкостг стверхдоппоП резолъной смоли /резита/ без резкого возрастания ее исходной вязкости и снижения теплостойкости в отв'зрадонном состоянии;

- нахогдокио способа и условий получения базальтовых волокон о ааданшгя соотношением длины я диаметра;

- выбор тсплорогул/.рухп;;« л фрикционных компонентов,компонсиру»-т:х дачону асбестовых волокон па базальтовые;

- иодм^-'л&доя яоперхпостя иапслнитолвй аппретами с цель» повмго-ияя прочности ах связи с фаиот^формальдоталпоЯ сиолоЯ,с!«и:е:ая нАпргчоняЛ 5 граничном слое и предотвращения избирательной сорбции ¡¡.оадонвпток спяэунпого паполнятолт.иа.

Подучат«» яра этом результаты позволят научно-обоснованно подойти к ъийоуу рецептура фрикцпошпк багалмгофонсндастоз заданного нлзиачоыая.тохиолог« их прпагикйсгаа у переработка и опта-алзнровать вх состав по дачным рвцаональяого цчкла полнтаяаЯ.

Глава Г!. Обьокты 'л истопи исслпдованз«'.

Объектами псслодоз.'игвЗ по разработка бооасблстовых трабокоа-лозятоа сггл'.<.хз:

1. В качеств« ао.глмераого овизухгвдго: саиртогуй раствор фояо-ло-^орг.-ш.деглднсЛ смоли мрхя ЛКМ. »зксуязкям лрэдогзсрхзояппя смоля /г'к:-;гол/ а их смеси с эглсп^лгатсгдал - годе?«« кпучукп-ма ~:.улг. СК:!-СЗ-1\ и С!<51-ЗСлТ?А,я о?вораа?П:ПЛ сшла /резит/.

2. 3 хщссп-о озяэтглого улротлпахэго язгохяястого яаподняте-XI: базаль-гок;» волокна д'.!:\:.«гтро:ч г/коло 1 - 3 п

с? 0,1 до 3 «•/.получпнглга :::« ваты мархг НУТЗ.

3 качество дополнительного упрочняющего волокнистого папол-кзмл* использозал* руйлгянз углеродные голодна из отходов про-лгголстм /"путллгки'"/ ^гутоз УЕН,которые одновременно вшшлшлл ¡ункцпз тепле регулирующего компонента.

3. В качестве антифрикционной 2 фракционных добавок: порошки графита марки ГЛС-1 и глинозема марки Г-1 пли баритового концэп-грата класса А марки ХБ-1,соответственно.

4. В качество топлорэгулируючих металлических наполнителей: юрозок электролитической меди марки П.МС-2,стружка бронзовая

марки БрС-30,струхка латунная мрки Л-63,алшинисво-жвлезная бронза в виде волокон марки БрА!-9-4.

5. В качестве ;\снретов для модификации поверхности наполнителей использозали блоксополимер полидиметилсилоксана и полиокси-этилена /марки КЭП-2/ - для базальтовых волокон и порошковых наполнителей,и смесь фурилового спирта с малеиновой кислотой - для углеродных волокон.

Физико-механлческио,реологические и теплофизичзскве свойства материалов определяли на соответствуппом оборудовании по стандартным методикам.

Оценка коэффициента трения и износостойкости.работоспособности и качества материалов при разработке базадьтофенопластоз фрикционного назначения проводили согласно методике вационально-

" . ,„„, м акчз*микс>н ИАРФмМИД „

го цикла испытаний /РЦл/,предложенной дщваимватрпитпнити Чи-чинадзе А.В. и д.т.н. Брауном Э.Д..сотрудниками института машиноведения им. А.А.Благонравова РАН и вкльчашвдй три последовательных этапа: на машинах трения ИХ5-58,СИАМ-1-в8 /1 и 2 этапы для модельных образцов/,натурные стендовые /в лаборатории тормозных систем НАМИ для дисковых тормозных колодок/ к ускоренные дорожные испытания /для барабанных тормозных накладок автомобиля "Волга" ГАЗ - 24/.

Параметры микрогеометрпк поверхности контртела измеряли с помощью профилографа-профилометра /модель 250 "Калибр"/.

Параметру упруто-пластаческого деформирования поверхностного слоя резита определяли способом микровдавливаняя сферического алмазного наконечника АСПК-З /радиус 1,2 мм/ с автоматической записью диаграммы иагрухенио - разгружение при нагрузке на индеп-тор 4СН и скорости нагрухения 5Н/с.

Трециностойкость отверзденной матрицы определяли методом по-датлпЕости с использованием образцов в виде пластик,полученных прямым прессованием при давлении 25 Ша и температуре 160°С,размером 54x40x6 мм с длиной треадн - 15,18,21,24,27 и 30 мм.Растя-яе1ше осуществляли с помощью разрывной машины "Инстрон" с постоянной скоростью нагрухения 1 мм/мин /монотонное нагругепие/.

Термостойкость связующего определяли методом ТбА,прибор МОИ /Венгрия/.

Распределение и размер частиц .каучука в феколо-формальдегид-ной смоле определяла оптическим методом на просвет с помощь» микроскопа МБИ-6 при увеличении 900х.

Релаксационные переходы в резите определяли по температурным

зависимостям диэлектрических потерь с цомощы» моста переменного тогса Р5016.

Определение остаточных напряжений в прессованных стержнях ненаполненного фенопласта прямоугольного сечения /размер образцов 60x15x5 m_V проводили по методу замера деформаций прибором 1ЭДД-1 до и после удаления тонких /да 200 мхм/ слоев материала.Остаточ-к;:е напряжения рассчитывали с помощью ЭВМ.

Обработку экспериментальных датшх проводили с применением методов математической статистики.

Глава 3. Модификация основных компонентов базальтофеноплас-тов и исследования их влияния на свойства исходных и отвертден-нзгх композиций.

3 первом раздело это? главы исследовали возможности.условия и эффективность эласткфлкация феколо-формальдегядной смолы /исходной - резола,продотверхденной при сушке - рззитола и отверз-яшшой - резита/.

Теплостойкость резита возрастает с повышением температур« отворждеьтя и достигает 250 - 230°С,но одновременно возрастает я эго хрупкость.Чтоб;; понизить хрупкость резита,сохранив его твердость и теплостойкость,в работе предложено его эластифнцировагтпе, три у.:;борз способа и условий которого учитывалась необходимость 13бегать резкого повышения вязкости резолыгоЛ смолы и добиться эавясмэртгого диспергирования элзстк^-.каторз на стадиях форме в а-гал образцов и отверпдоппя резодькой смола z прогп-ого взаимодей-¡гв.и.т дисперсии с матрицей.Зтого удалось достигнуть днелергирова-ггем.с наделением ультразвука,4 - 5 масс.ч. сополимера бутадиена : ак?х.".с7:::7рида <?_ «юлепудярзто'З кассой до 5CCD и ::арйс:-:силь:гшми юпкегма гругпамд Дгдгшгй каутуз СКН-2<3-1А/ в еппргошем растзо-■о разола.УстсПчнг.осгь омуль сии лсс'тиг::ута пр нмадаипем б.юдсояо-

г:олзбутагнек-2од:гг^ггпдс:г2г;--дл /м.^лехуляршал масса сшоло 500 я тадхэ с "кеззшмп карйспсгхькымз группами/ в к¿лесшзе мудьгагора и мех-азнего слоя.Наиболее устойчивая эмульсия дсс-згается при соотношении соаос.кэра к блешеопоя'.мера 5:1.Г.памстр астзк "пучукд^шолоблетсл в пределах 2-4 ski.

Трсдиностойкость э.псг2$ицарзваяного резита в в идо образцов зубчатой формы проверяя: в условиях трения при нагрузке 1а к скорости сколыения до 0,о4 м/с.Наличие более пластичных шорхностпых слоев способствует уменьшению интенсивности образо-Лйя я количества развитее трещин на контактных поверхностях,бо-

дао модланпому разрыву тонких вабочжх слоев,ирилегапавх к поверхности трания.при кх разрастания в глубину в впрвну.Енстрспротека-паио процессы образована треадн /при меньшей скорости скольже-адя - 0,13 м/с / в случае иеэласткфицировянного резкта ухудшают 'его работоспособность и надежность.В этих условиях площадь фактического контакта неопределенна в невоспрокзподкма а,соответственно, нестабильно тронке при циклическом характере нагрева к охлаждения образцов.

При этом установлено,что присутствие эластнфккатора снижает скорость отверадо1шя резольпоЯ смоли.В наименьшей степень это ьлияниа проявляется в присутствии блоксополимора /рис.х/.По-иадп-

4 ОП __ мч

: Т----Рис.1. Влияние массового содеряа- ■

ния С„ сополимера /1/,блоксополи-мзта ¡2/ и скоси сополамера с блоясополЕмором п соотношении 5:1 /масс.ч.//3/ на текучесть по Ро-шигу НЭНЗЛОЛНвННОЯ резольной о моли /резитола/.

15 Ск,масо.ч.

кому,в процессе отвераденяя прогсхоцит частичная »тарификация звеньев фенола сополимером.Присутствие эласткфнкатора благопркят-ио сказывается на текучести резольной смолы,что позволяет снизить давление формования в 1,5 раза.

С повышением содержания эласткфикатора возрастает пластичность поверхностных слоев эластифицироьанпого розита /рис.2 ц табл. 1/.В присутствие блоксополиыара пластичность поверхностных слоев резнта возрастает в значительно моньшоЯ степени,чем в присутствии только статистического сополимера.Изменяя соотношение статистического сополимера к блсксополимору можно в заметной степени регулировать но только протяженность зоны локальных пластических деформаций ь поверхностных слоях резита,повышая сопротивляемость материала износу и росту трещин,но и характер роста трещин и повысить в 1,76 раза,&^с в 5 раз.Присутствие фенолышх звеньев в структуре эластифицированного резита защищает частицы питрильного каучука от окисления,поэтому материал способен длительно выдерживать температуру в 300°С.

. А.ИХИ 45 |

30

15

плг

// 2*

1 __ 3 ~~ 2

рГ >•! '

Гяс. 2. Влияние кассового содержания Ск сополккора /1 - 1'/, блоксополимора /2-2'/ н смвся сополимера с блсксополимсрсч в соотнопапяи 5:1 /3-3'/ в резите на политики упругого /1*—22-3•/ и пластического/}пл> /1-2-3/ доформлровакпд при млкроздаплкванки сфзрпчаск0т"0 алмазного кндентора.

10

15 Ск,каоо.ч.

Таблица 1.

Показателя пластичности поверхностного слоя резита различного состава

Тип я количество зласткфикатора / .чглсс.ч./ Показатель пластичности Лнд/^ Степень влияния эластяфч-катора

- 0,014 -

5 10 15 0,035 0,0-13 0,0-18 2,50 3,07 3.43

£ «.о ¡его полимер: 5 10 1 15 0,015 0,016 0,018 1,07 1,14 1,29

! Сч^оь сополимера я | Сло<сополимера: 1 5 10 | >15 0,028 0,036 0,044 2.0 2.57 3,10

Примечание: с/ - диаметр Отпечатка сферического «адаптера.'

Абразивная составляют изнашивания пластифицированного ре-, апта снижается в широком диапазоне температур /вплоть до 280°С/ благодаря присутствию пластичного,но прочного слоя на рабочей поверхности трения /согласно 1 этапу РЦИ при нагрузке Ра=0,7 Ша на малых скоростях стационарного трения до 0,64 м/с / я механизм его изнашивания изменяется с преимущественно абразивного на усталостный.Это приводит к возрастанию износостойкости,трещиностойкости и работоспособности резита,мало изменяя его деформационную устойчивость и коэффициент трения с повышением температуры фрикционного разогрева.

Второй раздел главы 3 посвящен выявлению эффективности замены асбестовых волоков ца ультратонкие- базальтовые волокна с различный характеристическим отношением в поверхностной обработкой. Получены ксапозкшга с варькруогаш таш сЕязувааго .типом и харак-уором обработка основного армаружего Еодоааа /базальтового и асбестового для сравзешйя/ прз ссисранекга т;:па в кояачаства другах комаоиоигоз г.ак в «радйциоаних фракционных &айофсаошастах,вз которых прессовала образцы для Ессдй&оъзйай.Сскозгай коуяозентн сочетала сдодухкам образом:

1 - кеаласгЕфицированная сшла к ЕеаапроткроЕайЕоэ волокно;

2 - смола,властЕфацара^анная бдоксоаолйМдрсгл.к воанаретароваяноо

волокно;

3 - смола,адас^'ифкццровашт ехагксипюскин ооползагарог1,а аеап-

претароашшоо волокно;

4 ~ сиога»эгас?;:5авароааайая <5доксопокшез>оа,и авпротаровшшое

зоггхко;

5 - емоаа,здайТ1фн»|й>вак1т статистическим сстогмзрэм.Е алпро-тярозйяаое здхэхао;

6 - сзго^.э^сткфодрованкая смесью сжг^стсчзского соашакзра к

б^гксопсгаогора а соотаовенги 5:1 /иасо.ч./,к сзпротироваетое

згаогжо»

йаееозоэ содержание ёазаяьтезах волокон в когяозгцка ьо всох случаях составляет 50^,связухцего - 25^,теплорегус:ру1ках комао-контоз - 22д,'йз них - 20% п-ороака изяз и 2% сороаха графита.фрик-иаоквсй добавки гипнозем - 3 иасс.^л^о соош»с?цу«т традвдиоЕ-гы« соо^-гсаам ^ббевоеоаерзаацос трабокежозюгоз: ¿Ю - ва сигналом связуюда« ц Ж? - на каучукозоЗ основа.

Результата сравнительных испытаний триботехначэских свойств композиций приведены на рис.3.Во всех базальтафеподластах с рос-

0,5

0.4

0,3

о.а

-1

к

п —

*ю 1*7 \ 4

д

400

500

О 100 200 300 Рис.3. Влияние составов базальтофенопласта /1-5/ па

изменения коэффициента трения $ в рабочем диапазоне

температур фрикционного разогрева Т в сравнении с

фрикционной теплостойкостью серийных асбополимерных

материалов составов Ж) и 57 /обозначения в тексте/

•ом температуры снижается коэффициент трекия: в материале 1 - на \4% /наибольшее/,2 - 392,3 - 34^,4 - 425,5 - 23% а в - 14% /па-меньшее/.Из исследуемых материалов наиболее жестким является ма-ериал типа 1,он обладает наименьшей пластичностью повэрхнсстпо-о слоя.В композициях на основе модифицированного саязущего /тя-ы 2 - 6/ снижение коэффициента трзпия сдвинуто в сторону боль-юс значений температур. „ .„„

Отлично в структуре и деформируемости поверхностногб^прояв-яется и в характере изнашивания фрикционной пари.Поверхностный той материала 1 с повышением температуры не переходят в упруго-Еастическое состояние и роль абразивного изнашивания при трении :обйико значительна.Присутствие в материале зласткфикатора гсоко,молекулярного аппрета предотвращает иптенсивный рост третли объеме связукзего к на границе раздела волокно-связуквде и уме-.иает выдергивание волокон из матрицы трибокомяозита.

Обработка базальтовых волокон КЗП-2 примерно в 2 раза сшига-1 иптенсивпость линейного изнашивания,а коэффициент трепня ста-

бслаззруотой lia более ъисоком у ровно сра^иях значопнй.Длл с охра- " понял работоспособности материала при тсшлературо 300 - 350°С содержало аппрета но додано вровнилть 0,5 касс.ч. на 100 ыасс.ч, волокон,что и было учтено при аппретировали»? базальтовых волокок, праиеняоадк в составах 4-6.

Предотвратив разруаанас волохопоц /длина 1-3 ш/,и<шо до~ csiiViVftL более стабильного коэффициента трения как ь условиям стационарного,так и нестационарного Греция и в 2 рааа повысить эф$окткииос*ь гориохшия /оцениьайыуа длительностью торуохбкия при ностацпоаарпога "урония согласно 2 стану И {И/ ц упелидаг. и 2,5 раза износостойкость ко сравнению с иаториалсы,еодорхаз*« база-льтовна соло;;ца длиной ииао 1 км.Износ коягртола снишзтся а 1,5 раза.

В третье« раздало главы 3 оаисшш меслодошяая.таправлоннио -na выбор теплорегулирука'дх.фр'Акционннх и антифрикционных напоянк-услой,способов к услоиия их иоди^-йкацяй к сочетания при «оцодгэо-сакик в состава фрихшшцгшх оазалугофенопластов.

Для ьрлдз'зрогс.азг^л иога'типаогр ллалйяя высокой яоворхлоо*-nofí оигргка uovuxxwdczoro RauaoKowft.osodomio ы/соходиспорсцо-ä соатаь в свойства смэуадаго.ах мшретироткш эластичпоЗ иде^£о2,создагаоаой йаокооястыера« КЭЛ-2 ира ого прияоео до Ii,

Яра шорах ерэв&та' нодпого Корсика cnuxouuo ахтшгогхг ora

Г!0ЙЭРХ1!00УЯ ЯрИВОД'Д* К П01Я235ШСО ТОКУЧОСТВ ПО PûSÛiy ГфиСС-КО«- ■

ооаацаа: в î,û p.m э&здкз «одного wopesxa «л йроиао-

£уо cïpyiiQ* srsí iiiTj'uiiuù кголха .иходадь контакта которых со смолой штауслько iisiaxo .текучесть Hpecc-KÇxnoaxusrj уьоючлздвтея в 3,S píuia.

СкОрОЗГЬ CñüxiJpOSfiVAA »ВЯЗКОСТЬ it ДДЦÎSXMi02fJ. МШОГаХУЧеГО

соогояш! ciuayxeoî-o коупозйцнк uoxito päxyxspazntb сочйгалием двух зяш казвшших %'ssoa иегахлйчосхях «¿аолпдтйдс'Й с различиоЗ ахтаааоотьэ повох«поста,0*жгчапсь природой s формой ^агтк^оаа охаэзш? вддкнпо ча степень термалестружия jos иэди-

фадвразйкяого ,ток а кйуайнфйцярошшкого отворхкепЕого саззуикого.

Рйздзчпоо. зоздаЗсгййо двух тапов мйтаягичзекдх наполнителей на озоЛсгва ездзутаого окаак»аог стодь жэ загкоо в.тпязко па работоспособность. фрикциовыого рабочего слоя и интенсивность нзнала-зввййй oöjpacqoa и вадэязй xas э области откоситольпо шзхше /до S0°C/,к в области высоких /до 400°С/ теигоратур.Интенсивность взпкзаьалйя образцов из материала базальтофонолласта.содор-

Í 6°

о p-

&

Е-1 40 20

- 0

1 . 1,5 2,0 2,5 3 CTCI,Í

Рис„4, Зависимость текучести по Рахягу при температура: прессфсрмн 125°С /1-2/ и ,IS0°C /1'~1"-2*/ от начального содержания летучих С „ в пр-зсе-ксмпозп-цпкх базальтсфенопластоз, паполнешшх воаляретярозан-ним /1-1'/ н гшпретаровавтшм /1*'/ модным порозг.с.м я -металлической струхкой /2-2'//Давление 30 Mía/,

ицого код;шй порозок вместо бронзовйЗ струзза.вшм в сролнк-5 В 56 раза /при 50°С/ л в 2,0 раза /до 4С0°С/.

Прц низких я внсокязС температурах фракционного разогрева ;:с-'Дия /дисковых тормоз тип: накладок/ наиболее нестабильным по тор-•зко!1 эффективности является ма?ориа.и,содзрга:цгг1 молний пороясх. увздпчекисм огамавдеЗ нагрузки с 2 до 8 Mía ого тормозная зф-ктпвность.оцениваемая по язмзиспза величины коэффициента тре-я до 50°С при охлаэдояая тормоза поело первого и второго натре-пля в результате 25 контрольных торможений,возрастает в срод-'í. па 3% и 7%,с увеличением начальной скорости торможения с 40 120 км/я она падает ка 19¡J я 1А%\соответственно.Напротив,тор'-зпая эффективность материала изделия,содержащего бронзовуп ст-гку.возрастает .соответственно,ва 13£ я 18;' при возрастание кон-:?ного давленая,на 18^ и 27% с увеличением скорости торможения. гсловпях так называемого "нагретого тормоза" тормозная эффогс-¡нооть изделия,содержащего медный поролон,посла второго пагре-яя по сравнению с первым сникзется в среднем па 11$ я на сто-

дько же возрастает пра ого замене на бронзовую стружку.Разброс зпачзкий коэффициента трония выходит за область допустимых границ Езмэпения коэффициента трония для серийных асбосодертлядос материалов.

Снижение коэффициента трония поело первого и второго циклов торможений /нагреваний/ изделия из материала,содержащего порошок ыеди, начхнс.ется прл температурах фрикционного разогрова 200°С и ■ 250°С,соответственно.Напротив,в присутствии бронзовой стружки но кабладаотся заветного еннхопия коэффициента тропяя пра тох жо условиях погружения вплоть до 300°С к 350°С в объеме материала.

Низкому значению стабильности тормозш« свойств материала изделия,содорггащого медный порошок,соответствует и значительно бохоа высокая интенсивность линейного изнашивания,которая состав.-, ляот 33 шем/торм. ,в то время как в случае бронзовой струг its она равняется 12 м;ш/торм. /cmor.emto в 2,75 раза/-

Лощшоиде содор^ахия котадлдчеекдх паподнитслой.особонпо порошка медк,оказываемых негативное вдтгянне на свойства розкга и возрастание износа коатртода,а«г.1 графятових порошков,резко еппха-12UJC КОЭфф'ЛЦЯОКТ трепля композиции,но позволяет повысить тоадо-!!Р' "че,ч!!Ость базадьтефоноядаста до тробуомого уровня.Этого «охло достичь использованном коротких карбонкзовашшх углеродных волокон из отходов производства.Гибридное палолпогио базальтовыми а углородм»я волокнами повышает по только теплопроводность ¡латорн-шга.но к ого хостдость,прочность и трзбогохнкчоеико хсракгврястя-jck.

Дхя с«:и~й:шя высокой смолоог-псостд к хрупкости угдо-р -.mix во-jsoxcqb прадлогеко обрабатывать ах позорхзюйтх. соиолиморизацдой при 100°С фурядового спирта л калеяновой кислоviz до возрастная их ьсса к-. 1,5 - 2,Ъ%.Такая обработка угдородкого волокна енгхаот »ермоокисяательнув деструздш фокоапега при 14-тд часовой вадор-srd при 300°С в 1,7 раза.

При урашг базальтофейоалаота,содержащего 5-10 мдсс.ч. кар-бопизозапного волокна в 10Q иасс.ч. компоекцдд на требуемом уровне сохраняется показатель кооффавдокта уроная е его стабильность, а средняя пзтонсзвность ного иэнсаявапкя спадется в 1,73 раз l . <,'рн1:ц:-: о пдая г с п до с т о икс сть материала. при замене noposza графита карбонязованнпм вологлом возрастает на 125°С.поскольку в 1,8 раза возрастает теплопроводность к снижается напряженность в зопе троняя. .

Глава 4. Разработка технологии производства фрикционных ба-зальтофопопластов,формования натурных изделий яз них и комплексное исследование их свойств.

На заключительной стадии исследований били отобрали 5 композиций.от ли чпых по составу или по способу их изготовления с том, чтобы па таких изделиях,как барабашшо я дисковые тормозные накладки автомобилей "Волга" ГАЗ-24 и ВАЗ,проворить технологичность разработайте: фрикционных базальтофенопластов и сопоставимость трябомеханотормическях характеристик образцов с тема яе характеристиками натурных езделнй.

Исследуемые составы приводоны в таблице 2.Текучость по Расп-гу пресс-кокпозкций А,В,С,Д и К при давлении 30 Ша а температуре 165°С составляет,соответственно,5,10,25,30 я 50 мм.

В составах А я В низкие значения тэкучести вызваны присутствием больного количества порошка меди;в составе С порошок меди заменой стружкой моталда.Эффект аппретярованяя базальтовых волокон выявлен в составах В,С,Д я Е.Заметно возрасла текучесть материала при замене части мэталлячасхой струхкк пороиком моля,по подвергнутого аппретирования.Это привело к значительному улучае-шin технологических свойств состава Д.Особенно высокая текучесть j состава Е объясняется больпшм содержанием связущого п аппретированием поверхностей базальтовых волокон и поровка меди.

Состав Е кс-тно формовать в пзделдя различной формы и толадш и посла окончания формования при быстром нагревании в нем еяе сохраняется некоторая пластичность.Таким образом,состав Е удобен длч формования тормозных накладок барабанного типа .которые пуэспо закреплять па барабанной металлической колодке.

• Барабашшо накладки из предложенного состава прешли ускоренные проверочные дорояше испытания в узла трения автомобиля "Пол-fa".Работоспособность оценивалась по температуре на поверхности гретая а в объеме материала.Максимальная температура 390 — 400°С ia поверхности трения /в объеме 150 - 160°С/ соответствует кагс-¡имальным скоростям двиаензл автомобиля 30 - 120 км/ч.Их обоиII гзнос при контрольных тормозакиях не превышал значения износа пс-¡естосодерхащих материалов.

• Для более жестких условий эксплуатация быта предложены млто-оали составоз А,В,С ц Д.В более тяжелых условиях нагругепия ра-отает дисковые накладки.Их изготавливали при давлении 40 !,№., емпературе 170°С и продолжительности выдержки" в прессформо - 1,5 кн/км толщины.Сформованные изделия предложено дополнительно от-

Таблица 2.

Рецептуры фрикционного базальтофенопласта для изготовления тормозных накладок барабанного к дискового тормозов

№» п/п Основные компоненты материала Массовое содержание.масс.ч.» в рецептуре типа

Л В .С Д Е

1, СВЛЗУЩЕЗ: пе модифицированное модифицированное а 20 20 20 - - - 20 25

2. УПР0ЧНЯНД1Й ШЛОЙАШЛЬ: базальтовое волокно изанпреткрогапноо аппретированное 40 - - 40 40 40 45

3, ТНаЛОРЕГУЯГРУШИЗ 11АПШПШ1Ш: углеродное волокно сшпрагдрозанное coposos модя стручка бронзовая граф:? ( 1Ü 10 10 10 13 13 - 3й 13в - 13 10 ~ . - - _ 2

- L_—Л ФРИХЦИОККЯЕ ШОЛНИТЕЛИ: глпяозом барпт 3-3 3 о' 1 14 ' 14 14 14 14

Ир^-мочагло: а - содержит 5 мдсс.ч. 2 2 масс.ч. скоси ста-тистичоского сододнмгра и блокеонолимера /соотношений 5:1/ ка 100 гпсс-ч. смолы,соответственно, для состава Е к Л; б,в - аппретированные

{

Таблица 3.

Физико-мэганячоскге.тенлофазаческао л трзботехничоскио характеристик* фракционных базальтофенопластоз /в числителе/ я су-яествугсдзх асбофопопластоз для тормозных накладок барабанного :*. дискового узлов трения

Показателя свойств Тип накладки

/сроднив значения/ барабанная дисковая

Плотность, 103', кг/ц3 23

Твердость но Брииеллп, МПа 25 ?0

22-У С"

Продол прочности, МПа:

яри сдвиге 37 ^и.^'ЛТ 30 Т377

при сжатии ТПГЧ-7/ . 90 ТЗИ77

при г'згибе 40 50

при расточении 55 Г>0

11,7-14,3 22,9

Модуль упругости при изгибеДГр.МПа и1

Удельная ударная вязкость,кДт/к2 3.5 Р. 5

Поглощение за 24 часи,£:

1 води 0,03 0.04 Г^ЛЗ

масла 0,05 1,1 и?зи

бензина . 0, По 0.1 0.12 ол;г, и^го

Усадка тепловая, % М Ц7Г2

Удельная теплоемкость, кЛд/кг.°С Т,1

Теплопроводность, Вт/м.°С 0,7. 3,3

Коэффициент трения ОдЗо и^тггвг ■ 0,35 ЦЖНТЗО

Цзцоп, Ю'\ мм3/Н-м '¿-2,о 5 5 о

[ждать в термошкафу по следующему ступенчатому режиму: по 10 ..' я. при 160,170,180 я 190°С и 30 мин при 200°С.

Результаты стендовых испытаний,согласно 3 этапу РЦИ,в усло-ях дискового тормоза автомобиля ВАЗ-2101 убедительно доказыва-,что материал Д обладает наиболее высокими показателями трибо-гндческих свойств: средник коэффициент тренкя равен 0,35,раз-ос средних значений коэффициента трения при возрастаниях даале-я с 2 до 8 МПа - 17£,скорости до 120 км/ч - Ъ% и температуры икционного разогрева - 12%,в то вромя как в асбестосодержащих кладках разброс составляет,соответственно,17£,24# и 45*,Обдий нос тормозных накладок не превышает износа асбестосодержащих.

Результаты стендовых Испытаний и лабораторных исследований, оведенных на малогабаритных образцах,находятся в хорошем соог-тствия.

in основе типового технологического процесса с использовани-традиционной оснастки понлзпна принципиальная возможность фор-вания высокотеилопровошюго состава Д в монолитные изделия толпой до 30 - 35 мм /для нефтебуровых лебедок/.

Показатели ф;;гшко-механических,теплофазйческих и триботехня-~ких свойств предлагаемых фрикционных базальтофенопластов для •ставов барабанной и дисковой накладок обобщены в таблице 3 г не тупо-эт эксплуатационным качествам,характерным для традиционных-'Икционных асбофонопластов.

ВЫВОДЫ

1. На основе анализа современных модельных представлений о яторах,определяющих трение и износ гомогенных и гетерогенных вухфазних/ ма^ериачов,сформулированы требования к основным ком-нентам ФЕ.', способам их сочетания и модификации,которые пеобхо-мо учитывать при создании безасбестовнх фрикционных материалов,

2. Предложен и систематически исследован способ эластифика-и феноло-формальдегидной смолы смесьв статистического в блоксо-лимеров акралонитрила и бутадиена с концевыми карбоксильными типами; объяснен механизм эластификации и его влияние на дсфор-

\он;шо, тормодеструктивныэ и фрикционные свойства отверзденного

'щего в зоне трония.

ч. С учатом принципиального отличия в мехапизме разрушения асбестового волокна от других минеральных волокон пред' 'ра создании безасбестовых ФПКМ использовать ультратонкие \Ы9 волокна с характеристическим отношением не менее 1000

/диаметром 1-3 мкм,длиной 1-3 мм/ в сочетании с эластичным слоем аппрета,эластЕфицироьанной полимерной матрицей с высокой локальней пластичность» и углеродными волокнами в качестве боле' жесткого упрочняющего и теплоотзодящего компонента.

4. Установлен эффект позыиения скорости отверждения феноло-формальлегидной резольной смолы и снижения ее устойчивости к те; моокислитвльной деструкции вследствие адсорбционной и каталитической активности порошка меди,выявлено снижение этого эффекта при аппретировании порота.

5. Установлено влияние и объяснен механизм действия поверхностной обработки углеродного волокна смесью фурилового спирта и малеиновой кислоты на эффективность трения и износа фрикционных базальтофенопластов.

6. За счет оптимизации поверхностной обработки упрочнялцг.х, теплоотводящих и фрикционных наполнителей и их сочетания достигнуто повышение текучести отвортлалдихся фрикционных базальтофено пластов при обяей стапени наполнения до 80 - 85

7. На основе современных представлений о механизме процессов, протекавших в зоне трения ФШМ-коятртоло,дано объяснение результатов систематических испытаний фракционных базальтг.фепоплас-тов методом рационального цикла испытаний /РЦЯ/.

8. Получены полимерные трибокомпозлтн - базальтофенопласты для различных условий эксплуатации,но" уступаемо по своим качествам и технологичности традиционным асбополпкерннм материалам.Новизна разработок защищена двумя авторскими свидетельствами на 13обрегонкя и патентом России.

9. Разработала технология их получения и переработки с ис-юльзованием серийного оборудования я оснастки без существенного ¡змеиения традиционной технологии.

10. С помощь*) РЦИ оптимизированы составы композитов и posn.'-i юрмования изделий триботехняческого назначения.Показана иринци-иальная возможность прогнозирования работоспособности фрпкцноп-нх материалов а изделий из них на основании комплексных трибоис-ытаиий.

Ссйодное содерчанло диссертации опубликовано в слепугднх пе-ati.. работах:

1. Соколннская М.А.,Забава Л. К..Шадчика ЗЛ. ,?озк;1чекко Г.М. ;пол:>зог,ани° базальтовых наполнителей в изделиях фрнпяиочпого ^значения. -¡.докл. III Р3сссогз.научно--техп.коиф. по кемноз'!-

:иым полимерным материалам.-М. ,1987.- р. 60.

2. Тутаков 0.В.,Забава Л.К..Шадчина З.М.,Резниченко Г.М. льтопласты з народпоы хозяйстве. Тез.докл. 111 Всесот.н.-т.

по композиционным полимерным материалам.-М. ,1987.- С.70.

3. Резниченко Г.М. Пластики на основе феноло-фюрмальдегид-смолн,модифицированной жидкими каучука;®.- Межвузовский сб.: -мт технологии изготовления на деформирование и разрувепко трукцкй из композиционных материалов.- М.:МАТИ,1989,0.133 -

4. Тростянская Е.Б..Резниченко Г.М.,Шадчина З.М. Фенопласты дионного назначения. В кн.: Новое в производстве к применения |- и аызнодластов.- М.:ВДНТП,198Э,С. 82 - 84.

5. Чячинадзо A.B.,Браун Э.Д..Гинзбург А.Г..Соколинская U.A., ровский H.A..Резниченко Г.М..Гуськов A.A. Результаты дабора-:ых испытаний бозасбестовых фрикционных материалов для тормо-транспортных машш.- Сб.науч.трудов: Современные проблемы ия-:Ифакац.!И голезнодоро^кых перевозок.Вып.839,М.,1991,ч.1,С. 70-

G. Тростяпская. Е.Б.,Резниченко Г.И. .Шадчина З.М. Эластнфи-■папко фзполо-формальдоглжних одигомеров для повшшая ьязкссг-лзрудония // Смеси подборов: Тоз.докд. 11 Есесот.науч»ковф. .запь.ЮЮ, С. 130.. 7. Тростлнская S^B»JPö3Us14öhko Г.й. »Шадчина Модвфпка-фснолэ-чТор^-ггьдогддгпл: саса аздкамя каучукгцш.- Есасг-кассы* >,£8, С, 01 - S3.

0. Трэот.чпскап Е.Б. .Розпгчоюю Г.й.^адчзнй &Jf„ Бе. хбос-:э составы б производства пзделз?! фракционного назначения.-г.массы.- 10i/0,.vlC^ С. 74 - 75.

9. Тростяпсг.пя „Резниченко Г»М. .Шадчина З.У. Бовасбесто-п;;.ст;:к для узлов тредиа логястшс автомобилей.- Автомобил.прочность.- С. 29 - SO. '

10. Тройтяазхая 2.Б. »Розничоико Г.М. «Браун Э.Д.,Чачанадзо "

си JUI. ЛЬгосат А.К„-.Иеследованго трабодогпчеекпх сво-бэзасо'остэвах фрлкцнопн:-»* материалов для тормозов трансаорт-Проблемы ыазгаозтр.В ангоматимцаа.- 1991,52,0.28- 59. v. З'ростякская Е.Е.,Садчика 3.&..Резниченко Г.М.,Борлсов одинокая МЛ, Полимерная фракционная композиция. Авт.Свад. *ЗВ00,£С! CG3L61/10, С0835/14, СО8Х13/02 /ДСП/, "юстллогол Е.Б. „Резхичапко P.M. .Шадчина З.М. Полимерная

фрикционная композиция. Авт.Свид.СССР 51750198.МКИ С08Э5/14, " С08161/10.С08К13/04 /ДСП/.

13. Резничешю Г.М.Дростянская Е.Б. Технология изготовления безасбестовых тормозных накладок // Новые материалы и технологии машиностроения: Тез.докл.Российск. н.- т. ковф..- М.,1992,С. 37.

14. Трсстяяская Е.Б. .Резниченко Г.М. Влияние дисперсий гадких каучуков на трешдностойкость я деформздиотгае свойства резита // Новые материалы и технологии малжюстроотая: Тез.докл,Российск. н.- т. ковф. - М.,1993, С. 90.

15. Тростянркая З.Б. ,Резкяченко,Г.И. .Шэдчина З.М. и др. Полимерная фрикцпонпач композиция. Пологитольное оеаоние по заявке £92 - 014841,МКИ С0835/14,000161/10,С08К13/02.