Состав спеченного фрикционного материала на основе меди Российский патент 2023 года по МПК B22F7/04 C22C1/05 C22C9/02 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к фрикционным материалам, предназначенным для работы в узлах трения машин и механизмов в условиях жидкостного трения.

Известен фрикционный материал содержащий (массовая доля %): цинк 6-8, железо 0.1-0.2, свинец 2-4, графит 3-7, вермикулит 8-12, хром 4-6, сурьма 0.05-0.1, кремний 2-3, медь - остальное. Недостатком данного материала является низкий коэффициент трения и недостаточный коэффициент стабильности момента сил трения (отношение среднего момента трения к максимальному моменту трения), наличие порошка свинца, который признан экологически вредным [RU 2324756].

Известен состав фрикционного материала содержащий (массовая доля %): олово - 5-8, графит - 5-7, стальной порошок ПХ-30 - 15-20, медь - остальное [BY №21862]. К недостаткам данного материала можно отнести высокую стоимость порошка ПХ-30 и порошка меди, недостаточно высокое значение коэффициента трения.

В качестве прототипа выбран материал, имеющий следующий состав (массовая доля %): олово - 4-7, графит 9-12, порошок железа - 35-40, медь - остальное [RU 2709418]. К недостаткам данного материала можно отнести невысокое значение коэффициента трения, а также коэффициента теплопроводности.

Технической задачей изобретения является увеличение коэффициента трения, повышение стабильности момента сил трения, повышение коэффициента теплопроводности фрикционного материала, повышение стойкости фрикционного материала к формированию задира в процессе буксования.

Решение технической задачи заключается в том, что известный состав спеченного фрикционного материала на основе меди, содержащий медь, олово, графит, порошок железа, нитрид алюминия, дополнительно содержит порошок оловянистой бронзы сферической формы размером 30-70 мкм, микротвердостью 80-150 МПа, легированной никелем и/или железом, и/или бериллием, и/или кремнием, и/или алюминием от 1 до 15%, при следующем соотношении компонентов (массовые доли %): олово - 4-7, графит 9-12, порошок железа - 10-12, нитрид алюминия - 1-3, легированная оловянистая бронза 10-15; медь - остальное.

Легированный никелем, и/или железом, и/или бериллием, и/или кремнием, и/или алюминием от 1 до 15% порошок оловянистой бронзы микротвердостью 80-150 МПа позволяет повысить механическую прочность металлического каркаса фрикционного материала, значение коэффициента трения, его стабильность. Легирование сферической оловянистой бронзы, увеличивает стойкость к формированию задира фрикционного материала в процессе буксования.

Порошок оловянистой бронзы, частично заменяющий порошок железа, имеющий значительно более высокую теплопроводность, позволяет повысить теплопроводность фрикционного материала в целом, тем самым увеличить его износостойкость.

Сферическая форма порошка оловянистой бронзы размером 30-70 мкм позволяет повысить степень укладки порошка, обеспечивая более равномерную плотность фрикционного материала на этапе его закрепления к стальной основе.

Результаты испытаний предлагаемого и известного материала, проведенные на инерционном стенде ИМ-58 при скорости скольжения 11 м/с, давлении на фрикционный материал 5 МПа в масляной среде при использовании диска стального из материала сталь 45 приведены в таблице.

Пример

Исходные порошковые материалы (массовая доля %): медь (основа) - 57, олово - 6, графит - 10, железный порошок – 10, нитрид алюминия - 2, порошок оловянистой бронзы -15, смешивают в смесителе в течение 50-60 минут. Полученный порошковый фрикционный материал с помощью специальной технологической оснастки наносят на стальную основу, производят его напекание при температуре 720-740°С в среде защитной атмосферы. Напеченный фрикционный материал уплотняется усилием 2 т/см² на прессе с одновременным выдавливанием маслоотводящих каналов и пазов. Окончательное спекание осуществляют при температуре 780°С в течение двух часов, под нагрузкой 0,1 кН в защитной атмосфере.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к фрикционным материалам, предназначенным для работы в узлах трения машин и механизмов в условиях наличия смазки. Спеченный фрикционный материал содержит медь, олово, графит, железо, нитрид алюминия, оловянистую бронзу, легированную никелем и/или железом, и/или бериллием, и/или кремнием, и/или алюминием, полученную из порошков сферической формы размером 30-70 мкм, микротвердостью 80-150 МПа, при этом материал содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: олово 4-7, графит 9-12, железо 10-12, нитрид алюминия 1-3, легированная оловянистая бронза 10-15, медь - остальное. Обеспечивается увеличение коэффициента трения, повышение стабильности момента сил трения, повышение коэффициента теплопроводности фрикционного материала, повышение стойкости фрикционного материала к формированию задира в процессе буксования. 1 табл., 1 пр.

Спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащий медь, олово, графит, железо, нитрид алюминия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оловянистую бронзу, легированную никелем, и/или железом, и/или бериллием, и/или кремнием, и/или алюминием, полученную из порошков сферической формы размером 30-70 мкм, микротвердостью 80-150 МПа, при этом материал содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: олово 4-7, графит 9-12, железо 10-12, нитрид алюминия 1-3, легированная оловянистая бронза 10-15, медь – остальное.