Способ изготовления фрикционного изделия Российский патент 2021 года по МПК B22F7/04 B22F3/16 

Изобретение относится к изготовлению фрикционных изделий. Способ включает нанесение и предварительное напекание свободно насыпанного слоя фрикционного материала на стальную несущую основу, доуплотнение с формированием маслоотводящих каналов и пазов, повторное доуплотнение наружной и внутренней концентрической окружности фрикционного материала гладкими пуансонами, и окончательное спекание.

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 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).

В качестве прототипа выбран способ изготовления фрикционного изделия, включающий нанесение 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 маслосъемных канавок и пазов [Патент РФ №2709886].

Однако данный способ имеет недостаток, заключающийся в формировании по наружному и внутреннему диаметрам фрикционного материала участков с осыпанием фрикционного материала (выкрашиванием) (фиг. 1), который попадая в смазку, засоряет систему очистки, снижая давление в системе, что способно привести к пробуксовыванию фрикционного диска и выходу все узла в целом из строя.

Технической задачей изобретения является уменьшение выкрашивания, увеличение прочности припекания фрикционного материала по периферии фрикционной накладки, повышение теплоотдачи периферийных областей накладки фрикционного диска.

Поставленная задача достигается тем, что известен способ изготовления фрикционного изделия, при котором хотя бы с одной стороны наносят и предварительно припекают свободнонасыпанный слой фрикционного материала на стальную несущую основу, доуплотняют путем прессования диска с усилием до 2,5 т/см², спекают. При этом наружная и внутренняя концентрические окружности фрикционного материала, на расстоянии 0,5-1,0 его толщины доуплотняют гладкими пуансонами усилием кратным 1,4-2,3 усилия прессования диска (определяемого составом материала фрикционной накладки: на основе меди - 1,4-1,8; на основе железа - 1,8-2,3).

Экспериментальным путем установлено, что доуплотнение наружной и внутренней концентрической окружности фрикционного материала пуансонами с гладкой поверхностью, на расстоянии 0,5-1,0 его толщины позволяет исключить процесс выкрашивая материала, увеличить прочность припекания в 1,5-2,0 раза, значение коэффициента теплопроводности до 70%.

Изображение поясняется чертежами. Так, на фиг. 1 представлен фрикционный диск с нанесенным слоем фрикционного материала, имеющего осыпанием слоя наружной и внутренней концентрической окружности фрикционного материала (поз. 1, 2). На фиг. 2 приведено сечение фрикционного диска с фрикционным слоем (3), нанесенным на стальную основу (4), где наружная и внутренняя концентрические окружности фрикционного материала, на расстоянии а, составляющем 0,5-1,0 его толщины b, доуплотняют гладкими пуансонами усилием, кратным 1,4-2,3 усилия прессования диска (внутренняя концентрическая окружность на фиг. 2 не изображена).

Пример

Производили изготовление диска фрикционного из металлокерамического фрикционного материала на основе порошка меди при следующем соотношении компонентов (массовые доли %): олово 10, порошок шунгита 10, титан 5, остальное - медь, по следующему процессу: на покрытую гальваническим способом стальную основу, например, из стали 65Г, 85Ш методом свободной насыпки наносили слой фрикционного материала. Припекание слоя осуществляли в среде защитно-восстановительной атмосферы при температуре 840°С в течение 40 мин. Аналогичные операции нанесения слоя фрикционного материала и его напекания осуществляли для второй стороны фрикционного диска. Полученную заготовку фрикционного диска доуплотняли путем прессования специальным штамповым инструментом с нанесенным формообразующим профилем маслосъемных канавок и пазов усилием 2,5 т/см². После этого осуществлялось доуплотнение наружной и внутренней концентрической окружности фрикционного материала на расстоянии 0,8 его толщины пуансоном с гладкой поверхностью усилием 3,8 т/см². Спекание осуществляли при температуре 840°С при давлении (0,45) кг/см² в среде эндогаза, чередуя заготовки фрикционных дисков с технологическими прокладками из нержавеющей стали.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении фрикционных дисков. На стальную несущую основу по меньшей мере с одной стороны ее стороны методом свободной насыпки наносят слой фрикционного материала. Производят его припекание и доуплотнение полученной заготовки прессованием с усилием до 2,5 т/см². Затем осуществляют доуплотнение фрикционного материала на расстоянии от внешней окружности и от концентричной ей внутренней окружности, составляющем 0,5-1,0 толщины фрикционного материала. Указанное доуплотнение ведут пуансоном с гладкой поверхностью усилием, составляющим 1,4-2,3 от усилия прессования, после чего производят спекание. В результате обеспечивается уменьшение выкрашивания фрикционного материала по наружному и внутреннему диаметрам, повышение теплоотдачи периферийных областей фрикционного диска. 2 ил., 1 пр.

Способ изготовления фрикционного диска, включающий нанесение на стальную несущую основу по меньшей мере с одной стороны ее стороны методом свободной насыпки слоя фрикционного материала, его припекание, доуплотнение полученной заготовки фрикционного диска прессованием с усилием до 2,5 т/см², спекание, отличающийся тем, что после доуплотнения заготовки фрикционного диска осуществляют доуплотнение фрикционного материала на расстоянии от внешней окружности и от концентричной ей внутренней окружности, составляющем 0,5-1,0 толщины фрикционного материала, пуансоном с гладкой поверхностью усилием, составляющим 1,4-2,3 от усилия прессования.