фрикционное и антифрикционное материаловедение

Кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования
ФРИКЦИОННОЕ И
АНТИФРИКЦИОННОЕ
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Курс профессора МАЛЫШЕВА В.Н.
Кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Пластмассы подразделяются на две большие группы: термопластичные и термореактивные
К термопластичным относятся пластмассы с линейной или разветвленной структурой полимеров, свойства
которых обратимо изменяются при многократном нагревании и охлаждении. К термореактивным относятся
полимеры, в которых при термическом воздействии возникают реакции химического связывания цепных
молекул друг с другом с образованием сетчатого строения.
37
Кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ПОЛИАМИДЫ
К ним относятся такие известные марки, как капрон, П68, П6, П12 и др.
Обладают низким коэффициентом трения (по стали без смазки – 0,1 -0,2, со
смазкой маслом – 0,05-0,1) и высокой износостойкостью при температуре от -40
до +80 С. Для повышения механических свойств полиамиды армируют
волокнистыми и другими материалами, а для улучшения антифрикционных
свойств в них вводят различные твердосмазочные графитоподобные
компоненты.
Ароматические полиамиды применяются для изготовления деталей узлов трения как в чистом виде, так
и в виде композиционных материалов, наполненных фторопластом, графитом, дисульфидом молибдена
и другими твердыми смазочными материалами. Детали из ароматических полиамидов отличаются
высокой прочностью и теплостойкостью, их изготовляют методами компрессионного и литьевого
прессования. Выпускаемый промышленностью ароматический полиамид фенилон стоек против многих
химических веществ, масел, бензина. Детали из фенилона можно эксплуатировать при температурах от
-50 до +200 ºС. Наполнение фенилона твердыми смазочными материалами значительно улучшает его
триботехнические свойства.
Фенилон используют для изготовления подшипников скольжения, подпятников, уплотнений, зубчатых
колес, сепараторов шарикоподшипников, деталей клапанов, кулачков и т.д.
38
Кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ФТОРОПЛАСТЫ
В приборо- и машиностроении для изготовления деталей узлов трения широко
применяют фторопласты и композиционные материалы на основе фторопластов
Характеристики материалов на основе фторопласта
ТеплоИнтенсивТвердост
Коэффицие
проводнос
ность
Состав,
Плотнос
ь
нт
Марка
Прочность
ть,
изнашиван
%
ть
НВ,
трения,
материала
sв, МПа
r, кг/м3
Ср,
ия,
2
кг/мм
ƒ
Вт/(м×к)
Jh ×109
2,18÷2,2
Ф-4
14,0÷35,0 30÷40
0,2
0,04
80÷100
1
Ф4К20
Ф-4, 80 Кокс, 2
0,06
0,75÷1,0
Ф4М15
Ф-4, 85 MoS2,15
Ф-4, 85
СтеклоФ4С15
волокно рубл.
15
Ф-4, 80 Кокс,
15
Ф4К15М5
MoS2, 5
Ф-4, Ситал,
MoS2 Ф-4,
АМИП-15М
никель,
ФН-202
Нитрид бора,
MoS2
Ф-4, 82
Углеродное
КРИОЛОН-3
волокно, 5
MoS2, 3
Ф-4, бронза,
КВН-3
PbO,кокс, MoS2
2,25
13,5
50
—
0,07
0,5÷1,8
2,20
11-14
50÷60
—
0,08÷0,09
1,7÷2,0
2,19
14
40
—
0,08÷0,09
1,7÷2,0
2,25
2,40
10÷14
11÷18
46÷80
40÷70
0,35
0,30
0,1÷0,12
0,12÷0,15
1,8÷2,1
28÷32
2,21
22÷25
55÷60
0,36
0,08÷0,1
0,5÷0,7
На
фторопласты
практически
не
действуют
кислоты,
окислители,
щелочи, растворители. При температуре
выше 350°С фторопласты реагируют с
некоторыми металлами и окислами.
Коэффициент трения фторопластов,
особенно
фторопласта-4
(0,03÷0,05)
находится
на
уровне
значений
коэффициента трения металлических
пар в гидродинамическом режиме
скольжения.
Введение различных наполнителей (кокс,
графит,
дисульфид
молибдена,
металлические порошки, стекловолокно,
углеродное волокно) в количестве 15÷45%
по массе позволяет значительно повысить
прочность и износостойкость (в 10÷100
раз и более).
39
Кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Поликарбонаты пригодны для работы в условиях низких и сверхнизких температур, в
среде газообразного и жидкого азота, водорода и гелия при температуре до -253
ºС.
Они обладают высокой ударной прочностью и стабильностью размеров деталей, малой ползучестью, однако плохо
сопротивляются циклическим воздействиям нагрузки и имеют низкую усталостную прочность.
Промышленность выпускает поликарбонат - дифлон, наполненный 25% по массе стекловолокном (дифлон СТН) и
наполненный фторопластом (дифлон ДАК 8).
Материалы на основе поликарбонатов
ПОЛИКАРБОНАТЫ
Результаты испытаний поликарбоната ДАК-8
Скорост
Материа Давлен Контактн
Интенсивь
Коэфф
л
ие
ое
ность
Контакт
скольж ициент
ная пара контрте среды, давление
изнашива
ения, трения
ла
Па
, МПа
ния, 10-6
м/с
Дисксталь
10
0,3
0,11
2,54
0,5
сфера
ШХ15
10
0,3
0,12
123
10
0,3
0,08
13,0
10
0,3
43,8
Сталь
10
1,0
0,14
0,029
Палец12Х18Н1
0,5
диск
10
1,0
0,12
0,110
0Т
10
2,0
0,15
0,37
10
2,0
0,11
Торцова
10
1,0
0,04
0,27
Сталь
я
10
1,0
0,07
50
12Х18Н1
0,5
Диск10
2,0
0,06
67,6
0Т
диск
10
2,0
0,05
87,8
Марка
материала
ДАК-8
Основные
компоненты
Поликарбонат,
фторопласт-4
Эстеран-29 Поликарбонат,
МоS2
Эстеран-35 Поликарбонат,
МоS2
Эстеран-51 Поликарбонат,
МоS2
ДАК-12-3BN Поликарбонат,
BN
ДАК-УП5Д Поликарбонат,
графит
Плотнос Прочнос Ударная Твердо Предельна
Метод
ть,
ть, МПа вязкость сть НВ, я рабочая переработки
г/см3
,
кг/мм2 температу
2
кДж/м
ра, °С
1,23
50÷55
105
87
115
1,30
-
6
200
110
1,41
52
30÷70
140
110
1,25
60
100÷200
100
110
1,20
55
-
90
110
1,25
90
-
-
-
Литье под
давлением
Прессовани
е
Литье под
давлением
Литье под
давлением
Литье под
давлением
Литье под
давлением
Для снижения коэффициента трения и повышения износостойкости в
поликарбонат вводят специальные наполнители и твердые смазки.
Введение дисульфида молибдена, графита или 15-20% фторопласта - 4
снижает коэффициент трения в 2-3 раза.
40
Кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ПОЛИОЛЕФИНЫ
Расширяется применение полиолефинов (полиэтилен низкого и высокого
давления, полипропилен) в качестве антифрикционных материалов как в
чистом виде, так и в композициях с наполнителями.
Характеристики ПЭНД
Модуль
ОтносиУдар- Твердост
Интенсивн
упругости
Плотно Прочно
Теплопров
Коэфтельное
ная вязь
ость
сть,
сть,
одность,
фициент
при
удлинени
кость,
НВ,
изнашиван
3
растяжени
кг/м
МПа
Вт/(м×К)
трения
е, %
кДж/м3 кг/мм2
ия, ×10-9
и, Мпа
0,95 24÷42 50÷12000 650÷750 2÷120
49÷60 0,42÷0,44
1,75
0,1÷0,15
СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ ПОЛИЭТИЛЕН (СВМПЭ)
СВМПЭ отличается, по сравнению с другими
полимерами,
высокой
прочностью,
стойкостью к ударам и растрескиванию,
высокими антифрикционными свойствами,
близкими к свойствам фторопласта и
полиамида, низким коэффициентом трения,
равным коэффициенту трения фторопласта и
полиамида,
способностью
сохранять
механические свойства в широком интервале
температур: от -269 до +120 С
Термопластичный
полиэтилен
используется
в
качестве
полимерной
основы
композиционных
самосмазывающихся материалов благодаря своей
низкой адгезионной способности, достаточно высокой
механической прочности, химической инертности и
хорошей технологичности. Наибольшее применение
получил полиэтилен низкого давления (ПЭНД),
имеющий
более
упорядоченную
структуру
макромолекул,
более
высокие
степень
кристалличности (75-85%), плотность, механическую
прочность, модуль упругости при изгибе и
теплостойкость.
Следует также отметить, что СВМПЭ
относится к термопластам, т.е. он не
подвержен деструкции при высокой
температуре, и в процессе трения
размягчается, переходит в вязко-текучее
состояние, выступая на поверхности
трения в роли твердой смазки. Кроме
того,
он
существенно
дешевле
фторопласта.
41
Кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ПОЛИИМИДЫ
Это теплостойкие термореактивные полимеры, применяющиеся в качестве
связующего при изготовлении композиционных антифрикционных материалов. На
основе полиимидов выпускают композиты, наполненные дисульфидом молибдена
и графитом.
Характеристики материалов на основе полиимида
Характеристики материалов на основе полиимида
Марка
материала
ПА 6-1-203
ЛАМ-1
Состав
ПА, графит
ПА, графит,
алюминевая
пудра
Плотно Прочност Удельная
сть,
ь
вязкость
r, кг/м3 sв, МПа КС, кДж/м3
Твердост Предельная
ь
рабочая
НВ,
температура
кг/мм2
, ºС
1,15
60÷72
18÷50
130
-60 ÷ 165
1,18
53
20
200
-60 ÷ 165
1,03
1,13
1,12
49
70
55
3-7
4
50÷80
85
110
—
-60 ÷ 165
- 40 ÷ 80
до 120
ПА,
стекловолокно,
MoS2
1,35
125
20÷50
—
до 120
1,30
55
40÷50
130
до 100
1,16
47
35÷51
95
до 100
1,16
50÷60
50÷80
—
до 120
—
—
30
80
-50 ÷ 200
САМ-3
САМ-5
ПНС610-Т10
МАСЛЯНИТ
КСПЭ
ПА, добавки
ПА, графит,
добавки
ПА, тальк
ПА,
стекловолокно,
полиэтилен,
медь
Полиар-2
Тесан-38
ПМ-67-ДИ-3
ПМ-69-ДМ-3
ПМ-67-Г10
ПМ-69-Г5
ПА12-11-13
ПА, MoS2
ПА66ПЭ
ПА, полиэтилен
ПА610-1-103
ПА, графит
ПА610-1
Марка
материала
ПАМ 15-67
ПАМ 15-69
ПАМ 50-67
ПАМ 50-69
Состав
материала
Ударная
Предельная
Плотнос Прочнос
Твердос
вязкость
рабочая
ть r,
ть,
ть НВ,
КС,
температур
3
2
г/см
sв, МПа
кг/мм
кДж/м2
а, °С
1,3
—
50
140
-196 ÷300
1,3
—
30
140
-196 ÷ 250
1,43
90÷130
20÷70 210÷310 -196 ÷ 250
1,45
85÷120
30÷50 210÷280
до 250
ПМ-67, МоS2
ПМ-69, МоS2
ПМ-67, МоS2
ПМ-67, МоS2
ПМ-67,
1,45
графит
ПМ-69,
1,47
графит
ПМ-67,
1,42
графит
ПМ-69,
1,42
графит
ПМ-7, графит,
1,62
нитрид бора
ПМ-69, графит,
1,5÷1,6
нитрид бора
70÷98
8÷30
230÷330
до 250
70÷90
20÷40
220÷330
до 250
80÷100
16÷30
300
-196 ÷ 250
65÷80
7,8
330
-196 ÷ 250
44÷45
1,5÷5,0
270÷300
-196 ÷ 250
30÷38
5,0
300
-196 ÷ 250
Подшипники, изготовленные из наполненного полиимида с
хаотично
ориентированными
графитированными
волокнами,
надежно работают при давлении до 28,5 МПа и имеют
износостойкость при 50 и 315 ºС соответственно в 7 и 1,5 раза
большую, чем в случае ориентации графитовых волокон вдоль
направления скольжения.
42
Кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ПОЛИФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ СМОЛЫ
Для повышения износостойкости и улучшения
антифрикционных
свойств
полиформальдегид
наполняют стекловолокном, фторопластом, сажей,
дисульфидом молибдена, графитом.
Это термореактивные полимеры, применяемые
для изготовления узлов трения в
машиностроении (шестерни, втулки, муфты
сцепления, сепараторы и др. Стойки к
органическим растворителям, растворам солей,
морской воды, щелочей, кислот.
Фенолформальдегидные полимеры (ФФП) широко применяют при создании антифрикционных
полимерных материалов вследствие их повышенной термической и химической стойкости и
износостойкости. Для улучшения триботехнических свойств вводят специальные наполнители
(графит, свинец, МоS2, оксиды алюминия, железа и меди, а также базальтовые, стеклянные и
углеродные волокна, технический углерод, асбест, различные волокна), что позволяет получить
самосмазывающиеся материалы с низким коэффициентом трения без смазки (0,04-0,06) и
интенсивностью изнашивания (10-9-10-11) для подшипников скольжения, уплотнений, направляющих,
работающих при повышенных температурах. Известны самосмазывающиеся материалы на основе ФФП
следующих марок: АТМ-1, АТМ-1Т, Вилан-9Б, Синтек-2, АМАН-24.
Материал марки АТМ-1 обладает высокими износостойкостью и теплопроводностью, но он
хрупок, и поэтому его применяют в узлах трения, не работающих при ударных нагрузках. Для
устранения этого недостатка используют волокнистые наполнители (углеродные и
органические волокна) или ткани, например, в материалах марки Синтек.
43
Кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ЭПОКСИДНЫЕ ПОЛИМЕРЫ
Материалы на эпоксидной основе
Марка
материал
а
АМС-1
АМС-3
АМС-5М
ЭДМА 10
Э10Н5
Основные
компоненты
Эпоксикремний органич. смола,
кокс, нитрид
бора
Эпоксикремний –
органич. смола,
электродный
графит,
кристаллический
графит
Эпоксикремний органич. смола,
углеродная ткань
Эпоксидная
смола,
наполнитель
Эпоксидная
смола,
графит, никель
Номина
ПреСкор
Коэф
льное
Интенси
ость
Плот дел
контактв-ность
сколь
фици
ность проч
изное
, ност
жени
ент
давленашива3
я,
трен
кг/м и
ния, 10-8
ние,
МПа
м/с
ия
МПа
1,77
—
5,0
0,5
0,1
0,08
широко применяют при изготовлении деталей узлов трения.
Они обладают хорошей адгезией к металлам и другим
материалам, высокой механической прочностью, малыми
усадкой и водопоглощением, вибро- и щелочеустойчивостью,
хорошими электроизоляционными свойствами.
Наиболее широкое применение получили композиционные материалы марок
АМС-1, АМС-3, АМС-5М, отличающиеся высокой механической прочностью,
износостойкостью, термостойкостью и низким коэффициентом трения. Из
этих материалов изготовляют поршневые кольца компрессоров, работающих
без смазки, торцевые уплотнения, подшипники скольжения для узлов
сухого трения нормальной влажностью при повышенных температурах,
лопатки воздушных ротационных насосов.
jm, мг/(см2×ч)
1,79
—
5,0
0,5
0,22
µ
0.10
2
10
0,20
0,15
5
1,23
—
2,0
0,5
0,05
2
0,11
0
1.90 8,0
1,35 9.5
2,0
0,65
0.06
1,0
2.0
1,2
0,23
0,35
0,5
1,0 1,5
0,10
0,05
2,0 2,5 3,0 Р, МПа
0
а)
0,5
1,0 1,5
2,0 2,5 3,0 Р, МПа
б)
Зависимость скорости изнашивания (а) и коэффициента трения (б)
от номинального контактного давления для материалов: 1- АМС -1, 2 -АМС-3
44
Кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования
ФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Фрикционные материалы при работе в сцеплениях должны надежно обеспечить передачу движения от
того или иного двигателя к исполнительному механизму. В тормозных устройствах фрикционные
материалы должны превращать кинетическую энергию движущихся масс в теплоту при сохранении их
работоспособности для последующих многократных циклов торможения.
К специфическим условиям работы фрикционных материалов относятся:
q - широкий диапазон скоростей скольжения (до 50 м/с и более) и
нагрузок (до десятков тонн);
q - высокий уровень нагрева трущихся поверхностей вследствие трения
без смазки;
q - трение в нестационарных условиях при многократных нагревах и
охлаждениях;
q - различная продолжительность контактирования трущихся
поверхностей.
При таких режимах работы фрикционная трибосистема должна обладать способностью тормозить в заданных
условиях; коэффициент трения должен быть в пределах 0,2-0,5. Наименьший коэффициент трения назначается из
условий создания необходимой силы трения; наибольший определяется ограничением по самозаклиниванию.
Коэффициент трения изменяется в зависимости от многих параметров (скорости, нагрузки, температуры) и
определяется также видом материалов трущихся поверхностей. В автомобильных тормозах и на железнодорожном
транспорте расчетный коэффициент трения принят равным 0,35 и 0,2, а в авиационных тормозах 0,25-0,5.
45
Кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования
ФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Разработаны и применяются фрикционные материалы для различных режимов работы:
Ø - весьма легких (температура на поверхностях трения до 100оС);
Тепловой
Ø - легких (до 250оС);
режим
Материалы
о
работы
Ø - средних (до 600 С);
Ø - тяжелых и сверхтяжелых (до 1000оС и выше).
Для легких условий эксплуатации в качестве
фрикционных материалов находят применение стали,
чугуны и бронзы.
Однако для них характерны
нестабильные значения
коэффициента
трения
(зависящие от скорости скольжения и температуры) и
склонность к схватыванию, особенно при повышенных
температурах.
Для фрикционных устройств, работающих при условиях
эксплуатации
средней
тяжести,
применяют
асбофрикционные материалы и спеченные материалы
на основе бронз.
Для тяжелых и сверхтяжелых условий эксплуатации
применяют спеченные материалы на железной основе,
а в последние годы - углеродные материалы. При
выборе
материала учитывают также способность
прирабатываться и сопротивление изнашиванию
Диапазон
рабочих
температур, оС
Коэфф.
трения
Jпов.
Jоб.
f
Легкий без
смазочных
материалов
Полимерные на каучуковом связующем,
порошковые на основе Cu и Al, кожа,
модифицированная древесина в паре со сталью
60 - 200
< 120
0,30 0,35
Средний без
смазочных
материалов
Полимерные на комбинированном связующем,
порошковые на основе Сu и Fe в паре со сталью
при ра£1,0 МПа
< 400
< 250
0,25 0,30
Тяжелый без
смазочных
материалов
Порошковые на железной основе, композиционные,
углеграфитовые, полимерные на смоляном
связующем в паре со сталью, чугуном при ра£6,0
МПа
< 1200
< 600
0,20 0,25
15002000
< 800
0,25 0,35
< 100
< 100
< 0,12
Весьма тяжелый
Углеродные материалы при ра ³6,0 МПа,
жаростойкие сплавы типа ЭИ696, молибденовые
сплавы типа ВМ-2
Легкие и
средние со
смазочными
материалами
Порошковые на основе Cu и Al, полимерные на
смоляном связующем в паре со сталью, чугуном
при ра£ 3,5 МПа
Тяжелые со
смазочными
материалами
Порошковые на железной основе в паре со сталью,
чугуном, титановыми сплавами при ра£ 7,0 МПа
< 120
< 100
< 0,10
Тяжелые
специальные
без смазочных
материалов
Порошковые на железной основе, сталь, чугун по
стали при ра£ 7,0 МПа
< 1200
< 900
0,10 0,15
46
Кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования
ФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Фрикционные материалы разделяются на две группы: Характеристика некоторых фрикционных материалов на
1) металлические;
основе Fe
Износ (мкм) на
2) неметаллические
одно торможение
Состав некоторых фрикционных материалов на основе Fe
Материал
ФМК-8
ФМК-11
МКВ-50А
СМК-80
Fe
Cu
45
64
64
48
15
10
23
Массовая доля, %
Ni C(графит SiO2 Асбест
)
25
7
0
9
3
3
0
8
0
3
0
0
0
0
Материал
r,
НВ,
т/м3
МПа
sв
sсмятия
l0,
при v=20м/c.
Вт/(м.оС) фрикци-
МПа
Другие добавки, %
10Cr, 6W, 7Cu2S
6BaSO2
5FeSO4, 5SiC, 5B4C
6,5Mn, 6,5BN, 10B4C,
3,5SiC, 2,5MoS2
sсреза
онный
материал
контртело чугун
ФМК-8
6,0
600-900
90-100
70-90
450500
37 - 40
5-8
1-2
ФМК-11
6,0
800-1000
50-70
80-100
300350
19 - 46
16,0
2,0
МКВ-50А
5,0
800-1000
30-40
67-85
150210
18 - 27
6,0
5,5
СМК-80
5,7
800-1000
-
65-80
200250
21 - 29
1,25
4,0
Фрикционные спеченные материалы на основе меди находят широкое
использование при работе без смазки. Оловянистые бронзы обладают По способу изготовления фрикционные изделия
высоким коэффициентом трения и по сравнению с железными
подразделяют на
формованные, вальцованные,
материалами изнашиваются меньше вследствие меньшей способности
тканые и навитые.
схватываться с материалом контртела.
Сu
Sn
68-76
60-75
68-86
8-10
6-10
5-10
Массовая доля, %
Pb
Fe C(графи Асбест
т)
7-9
3-5
6-8
0
20
5
1-8
0
5-15
2
4-8
3
SiO2
Другие добавки, %
0
0
3
<6 MoS2, Ti, V, As
до 2 Ni
Более 80%
материалов производится методом
формования. Около 40% изделий из асбофрикционных
материалов (главным образом тормозные накладки)
изготовляют на каучуковом связующем,
25% - на
смоляном связующем, 35% - на комбинированном.
47
Кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования
ФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В тормозных устройствах автотранспорта, тракторов, нашли широкое применение асбофрикционные
материалы. Главным компонентом фрикционных полимерных материалов является хризотил-асбест,
применяемый в качестве теплостойкого материала.
Асбест обладает способностью очищать поверхность трения от загрязнений, что способствует высоким
значениям коэффициента трения (до 0,8).
В качестве армирующих компонентов, наряду с асбестом, используются шлаковая или минеральная вата,
а также стеклянные, базальтовые, углеродные и другие волокна.
Наполнителями являются окислы хрома и других
металлов, глинозем, каолин, мел и др.
Применяют также и углеродные наполнители:
измельченный кокс, графит, технический
углерод.
Для снижения температуры на поверхности
трения путем повышения теплопроводности
добавляют металлические наполнители в виде
порошков или стружки меди, латуни, цинка,
алюминия, железа и др.
Связующими в ФПМ являются каучуки и смолы. Наибольшее распространение находят синтетические
и натуральный каучуки, а также фенолформальдегидные и модифицированные смолы
48
Кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования
ФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Промышленность серийно выпускает более 100 наименований асбофрикционных материалов.
Наибольшей фрикционной
теплостойкостью
обладают материалы Ретинакс (ФК-24А и ФК-16Л),
представляющие асбосмоляные композиции с добавками латунной проволоки и содержащие 25%
фенолформальдегидной смолы, 40% асбеста, 35% барита, рубленую латунную проволоку и
пластификатор. В паре со сталью Ретинакс обеспечивает коэффициент трения 0,37-0,40. Первый из них
можно успешно применять в тормозах и муфтах при кратковременной поверхностной температуре до
700оС, второй - при температуре до 1100оС.
В связи с тем,
что асбест небезопасен для здоровья, ведутся
исследования, направленные на создание безасбестовых фрикционных
материалов. Замена асбеста в тормозных материалах довольно
сложна. Трудно подобрать материал,
обладающий комплексом
свойств, характерных для асбеста: высокими термостойкостью и
прочностью,
невысокой стоимостью и др. Одним из возможных
перспективных заменителей асбеста является
высокопрочное и
теплостойкое волокно Кевлар. Износостойкость фрикционных
накладок, содержащих Кевлар, может быть выше асбестовых при
сохранении стабильных фрикционных характеристик и при высоких
температурах (волокно не плавится).
В ряде
случаев
целесообразно применять углеродные волокна
(особенно в фрикционных материалах углерод-углерод).
Применение стальных волокон обеспечивает высокую тормозную
эффективность, но при этом имеет место повышенное изнашивание
контртела.
49