Фрикционные материалы

материалы, применяемые для изготовления деталей, работающих в условиях трения скольжения, и имеющие большой коэффициент трения. Они характеризуются высокой фрикционной теплостойкостью (т. е. способностью сохранять коэффициент трения и износоустойчивость в широком диапазоне температур), низкой способностью к адгезии (т.к. они не должны при трении схватываться, т. е. как бы «прилипать» друг к другу), высокой теплопроводностью и теплоёмкостью, хорошей устойчивостью против теплового удара, возникающего в результате интенсивного выделения тепла в процессе трения. К Ф. м. предъявляются также требования по коррозионной стойкости, прирабатываемости, технологичности, экономичности.

К металлическим Ф. м. относятся чугуны и стали некоторых марок. Для ж.-д. тормозных колодок, например, широко используется серый чугун. Чугуны не склонны к короблению, но при температурах свыше 400—600°С их коэффициент трения резко снижается (это ограничивает температурные условия использования чугунов). Для фрикционных муфт гусеничных машин применяются пары трения из сталей 40, 45, 65Г и др. Существенный недостаток стальных пар трения — склонность к короблению и схватыванию при перегревах. В качестве Ф. м. металлы постепенно заменяются пластмассами.

Неметаллические Ф. м. изготовляются главным образом на асбестовой основе; связующим веществом служат каучуки, смолы и т.п. Пластмассовые материалы на каучуковом связующем имеют относительно высокий и устойчивый коэффициент трения до 220—250°С; они применяются для накладок автомобильных тормозов и колец сцеплений. Пластмассовые материалы на смоляном связующем имеют более высокую износоустойчивость, но несколько меньший коэффициент трения. Один из лучших материалов этой группы — ретинакс, в состав которого входят фенолоформальдегидная смола, барит, асбест и др. компоненты; он предназначен для использования в тормозных узлах с тяжёлым режимом эксплуатации, где температура на поверхности трения может достигать 1000°С (авиационные тормоза).

Спечённые Ф. м. (см. Спечённые материалы) получили распространение в тяжелонагруженных тормозных устройствах и фрикционных муфтах, что определяется их высокими износоустойчивостью, коэффициентом трения, теплостойкостью, теплопроводностью и некоторыми др. свойствами. Проявлению хороших эксплуатационных свойств спечённых материалов в тяжёлых условиях работы способствуют входящие в их состав компоненты, одни из которых обеспечивают высокие износостойкость и коэффициент трения (карбиды и окислы металлов и т.д.), а другие — стабильность фрикционных свойств и отсутствие схватывания (графит, асбест барит, дисульфид молибдена и т.д.). Эти материалы служат для изготовления дисков, секторов, колодок методом спекания предварительно спрессованных заготовок из порошковых смесей. Для повышения прочности спечённых Ф. м. их изготовляют на стальной основе, соединение (сварка) с которой обычно достигается в процессе спекания. Наиболее широко применяются спечённые материалы на медной и железной основе. Ф. м. на медной основе, содержащие олово, графит, свинец и др. компоненты, при работе в масле имеют коэффициент трения от 0,08 до 0,12; а при сухом трении — от 0,17 до 0,25. Температурный предел их применения 300°С. Ф. м. на железной основе обладают по сравнению с материалами на медной основе большей прочностью, выдерживают большие удельные нагрузки и значительно более высокую температуру. Коэффициент трения для условий работы тормозов в зависимости от состава материала 0,2—0,4. В состав материала обычно входят медь, никель, хром, барит, асбест, графит, карбиды металлов и др. компоненты. Такие материалы допускают повышение температуры на поверхности трения до 1200°С, что особенно важно в тормозных устройствах.

Лит.: Крагельский И. В., Трение и износ, 2 изд., М., 1968; Зельцерман И. М., Каминский Д. М., Онопко А, Д., Фрикционные муфты и тормоза гусеничных машин, М., 1965: Мигунов В. П., Современные фрикционные металлокерамические материалы и перспективы их использования в машиностроении, в сборнике: Оптимальное использование фрикционных материалов в узлах трения машин, М., 1973.

В. П. Мигунов.

ФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ - имеют большой коэффициент трения и высокое сопротивление износу (напр., некоторые виды пластмасс, чугунов, металлокерамики). Используются в тормозных устройствах.

, обладают высоким и стабильным коэф. трения и высокой износостойкостью; применяются для изготовления тормозных узлов, муфт сцепления и др. устройств, в к-рых используется сила трения.

Ф. м. сохраняют высокий коэф. трения (0,2-0,6) и миним. уровень износа (линейная интенсивность изнашивания I= h/L= 10^-7, где h - толщина истертого слоя, L- путь трения) в условиях большого диапазона скоростей скольжения, нагрузок и т-р. Характеризуются также высокой мех. прочностью, низкой склонностью к схватыванию, задиру и заеданию, хорошей и быстрой прирабатываемостью, высоким сопротивлением тепловой усталости и устойчивостью против теплового удара, возникающего в результате интенсивного выделения тепла при трении.

Различают Ф. м. для весьма легких (т-ра на пов-сти трения ниже 100 ⁰C и т-ра в объеме тела не выше 50 ⁰C), легких (соотв. 250 и 150 ⁰ С), средних (600 и 350 ⁰C), тяжелых (1000 и 600 ⁰C) и сверхтяжелых (более 1000 и более 600 ⁰C) условий эксплуатации (рис.); работают в условиях сухого трения и в присут. смазочных жидкостей.

К металлическим Ф. м. относят чугуны и стали разл. марок. Их используют гл. обр. в незаменяемых или редко заменяемых элементах тормозных и фрикц. устройств в качестве т. наз. контртел (силовые диски, барабаны, шайбы и т. п.), срок службы к-рых соизмерим со сроком службы всего тормозного механизма. При легких условиях эксплуатации металлич. Ф. м. применяют также в качестве ответных деталей (тел); наиб. распространены такие сочетания материалов, как сталь - сталь, чугун - сталь, бронза - сталь. Осн. недостатки этих Ф. м.- нестабильность коэф. трения при резком изменении т-ры, склонность к схватыванию трущихся пов-стей; они постепенно заменяются неметаллич. Ф. м.

Неметаллические Ф. м. изготовляют гл. обр. с использованием базальтовых, углеродных, кевларовых, реже асбестовых и др. высокомодульных волокон; связующее -каучуки, смолы и их сочетания; наполнители - кремнезем, сурик, барит, медная, латунная, бронзовая проволока или стружка, MoS₂ и др. Из-за применения полимерного связующего такие Ф. м. часто наз. полимерными. Один из лучших материалов этой группы - ретинакс, получаемый горячим прессованием в виде брикетов из асбеста, молотого барита, латуни и феноло-формальдегидной смолы; работает при т-ре на пов-сти трения выше 600 ⁰C.

Спеченные порошковые Ф. м. получают, как правило, на медной или железной основе. В качестве наполнителей и добавок используют материалы, обеспечивающие стабильность коэф. трения (карбиды и оксиды металлов), отсутствие схватывания (графит, асбест, MoS₂, CuS, ZnS), повышение сопротивления скольжению (Al₂O₃, SiO₂, ВС, SiC, муллит и др.), улучшение теплового режима (цветные металлы и сплавы Sn, Pb, Zn, Al). Повышение прочности соединения наполнителей и добавок с металлом-основой достигается непосредственно в процессе спекания.

Наиб. тепло- и износостойкими Ф. м. для тяжелых и сверхтяжелых условий являются композиционные Ф. м. на основе термостойких смол с применением графита и разл. волокон, гл. обр. углеродных (см. Композиционные материалы). Отличит. особенность таких Ф. м.- способность работать в паре как с металлич. контртелами, так и в одноименном сочетании, напр. многодисковые авиационные тормоза изготовляют из одноименной углеродной пары трения, известной в России под назв. "термар".

Лит.: Федорченко И. М., КрячекВ. М., Панаиоти И. И., Современные фрикционные материалы, К., 1975; Полимеры в узлах трения машин и приборов. Справочник, под ред. А. В. Чичинадзе, M., 1988; Справочник по триботехнике, под ред. M. Хебды, А. В. Чичинадзе, т. 3, M., 1992.

А. В. Чичинадзе.

фрикцио́нные материа́лы

имеют большой коэффициент трения и высокое сопротивление износу (например, некоторые виды пластмасс, чугунов, металлокерамики). Используются в тормозных устройствах.

* * *

ФРИКЦИО́ННЫЕ МАТЕРИА́ЛЫ, имеют большой коэффициент трения и высокое сопротивление износу (напр., некоторые виды пластмасс, чугунов, металлокерамики). Используются в тормозных устройствах.