BRPI0412645B1

BRPI0412645B1 - Artigo compósito e método de formação do mesmo

Info

Publication number: BRPI0412645B1
Application number: BRPI0412645-9A
Authority: BR
Inventors: Callum Johnson David
Original assignee: Dunlop Aerospace Limited
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2018-02-14
Also published as: EP1646802B1; ES2317001T5; ATE414232T1; ES2317001T3; DE602004017738D1; WO2005008097A2; CA2531799C; BRPI0412645A; EP1646802A2; EP1646802B2; WO2005008097A3; CA2531799A1; CN100526670C; CN1823234A

Abstract

"artigo compósito, método de formação do mesmo e conjunto de roda e freio de aeronave". um artigo compósito (21) para uso em uma gaxeta térmica de freio de aeronave, o artigo compreendendo uma camada de núcleo (22) que tem uma porção de face e uma camada de desgaste (23) afixada à porção de face, onde a camada de desgaste (23) tem um peso específico mais baixo do que o da camada de núcleo (22). a camada de núcleo (22) pode ser fabricada a partir de c-c comprimido ou a partir de c-c impregnado com boro e/ou silício. a camada de desgaste (23) pode ser fabricada a partir de c-c.

Description

(54) Título: ARTIGO COMPÓSITO E MÉTODO DE FORMAÇÃO DO MESMO (51) Int.CI.: C04B 35/83; C04B 35/563; C04B 35/565; C04B 41/50; F16D 69/02 (30) Prioridade Unionista: 15/07/2003 GB 0316530.5, 25/09/2003 US 10/671.358 (73) Titular(es): DUNLOP AEROSPACE LIMITED (72) Inventor(es): DAVID CALLUM JOHNSON

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ARTIGO COMPÓSITO E MÉTODO DE FORMAÇÃO DO MESMO

Esta invenção se refere a um artigo compósito, o qual exibe baixo desgaste e o qual tem uma alta capacidade térmica. De modo particular, mas não exclusivamente, a invenção se refere a um disco de atrito de carbono para uso em, digamos, um freio de aeronave.

Por razões de experiência econômica, os programas de aeronave de hoje em dia são crescentemente direcionados pela necessidade de redução de peso. Tais reduções de peso permitem que um aumento na carga útil seja realizado e/ou uma redução no combustível requerido para se voar a aeronave, ambas considerações importantes em tempos de margens de lucro decrescentes ou espremidas e maior ciência ambiental.

Os discos de freio compósitos de carbono-carbono se tornaram estabelecidos como o material de escolha de sistemas de freio de disco múltiplo de aeronave, onde seu custo relativamente alto é justificado por um peso relativamente mais baixo, se comparado com a alternativa metálica. O alto calor específico de carbono permite que quantidades de energia grandes sejam absorvidas por uma massa baixa de gaxeta térmica de freio durante uma frenagem.

Desenvolvimentos anteriores em discos de freio de C-C descobriram que alguns materiais com baixas propriedades de desgaste careciam da resistência estrutural necessária para a transferência de torque no freio. Uma solução para este problema é proposta na Patente U.S. N° 3.712.427 e Patente U.S. N° 3.956.548, onde faces de desgaste à base de carbono de desgaste baixo foram afixadas por meios mecânicos ou

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2/17 ligação a um material de núcleo à base de carbono.

O alto custo de C-C seguindo-se a sua introdução como um material de atrito de freio de aeronave produziu um desejo de discos serem adequados para renovação e reutilização, sem a necessidade de uma substituição completa. A Patente U.S. N° 3.800.392 e a Patente U.S. N° 5.558.186 propõem sistemas em que as faces de desgaste poderiam ser removidas de um disco portador no final da sua vida em serviço e substituídas por um material virgem. A

Patente U.S. N° 4.982.818 mostra um sistema em que o núcleo de um disco gasto é dividido em dois e cada metade é aderida a um núcleo virgem para a provisão de um novo disco de atrito.

A massa de gaxeta térmica de freio mínima, isto é, a massa rejeitada na qual a gaxeta térmica de freio deve ser removida (massa de rejeição de freio) freqüentemente é determinada pela energia a ser absorvida durante o evento de frenagem mais exigente, a Decolagem de Rejeição (RTO). A massa requerida de uma nova gaxeta térmica é determinada pelo cálculo da massa de rejeição requerida mais uma faixa admissível para material desgastável que é uma função da taxa de desgaste por parada e número de paradas que é requerido que o freio realize durante sua vida em serviço.

Embora uma gaxeta térmica de freio de C-C ofereça uma redução de peso significativa se comparada com a alternativa metálica, o peso específico relativamente baixo de C-C (tipicamente na região de 1,6 a 1,85 g/cm³) significa que a gaxeta térmica de freio de C-C ocupa um volume grande que deve ser suportado e acomodado no chassi de freio e nas estruturas de roda circundantes.

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No passado, os discos de freio de C-C foram infiltrados com silício fundido e tratados termicamente para reação de pelo menos parte do silício com o carbono da matriz, para a formação de carbureto de silício, o que melhora as propriedades de atrito do disco assim formado. Tais materiais são conhecidos por terem um peso específico mais alto do que o C-C do disco 'de base', o peso específico do material com silício estando tipicamente na faixa de 1,9 a 2,2 g/cm³. Contudo, a taxa de desgaste desses discos de freio com silício de modo típico é significativamente mais alta do que aquela do disco de C-C correspondente, desse modo requerendo uma gaxeta térmica mais longa de peso específico mais alto e, desse modo, se aumentando o peso geral da roda e do freio.

A Patente U.S. N° 6042935 mostra um elemento de atrito formado a partir de um corpo de núcleo e um corpo de atrito (face de desgaste) ligado a ele. O corpo de atrito é formado de um carbono poroso reforçado com fibra de carbono, cujos poros pelo menos parcialmente são preenchidos com carbureto de silício ou silício. O corpo de núcleo, de modo similar, pode ser impregnado com silício, o corpo de atrito, desse modo, tendo um peso específico o qual é mais alto do que ou igual àquele do corpo de núcleo. Uma camada de junção contendo carbureto de silício pode ser usada para ligação dos dois em conjunto.

A US 2003/0057040 A1, de modo similar, mostra um elemento no qual uma camada de atrito é ligada a um suporte, a assim denominada peça básica sendo carbonizada e pirolisada e, então, infiltrada com silício para a provisão de uma camada de atrito com um excesso de 65% de carbureto

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4/17 de silício, a camada de atrito, desse modo, tendo um peso específico mais alto do que a camada de núcleo ou suporte.

A Patente U.S. N° 6221475 mostra um elemento de atrito que tem uma face de atrito. O elemento tem, pelo menos na região da face de atrito, uma primeira fase que compreende carbono pirolítico, uma segunda fase refratária e uma fase de carbureto de silício, para a provisão de uma face de atrito tendo um peso específico mais alto do que o núcleo.

É um objetivo desta invenção prover um artigo 10 compósito o qual exibe uma capacidade melhorada para absorção de energia e/ou uma taxa de desgaste baixa em uso, quando em encaixe com atrito com um outro artigo compósito da invenção ou um outro artigo.

É um objetivo particular, mas não exclusivo, da 15 invenção prover um artigo compósito o qual é adequado para uso como um disco de atrito em um freio de aeronave, o disco tendo um ou ambos de uma capacidade melhorada para absorção de energia e uma baixa taxa de desgaste para minimização do peso de uma gaxeta térmica e/ou para redução do comprimento de uma gaxeta térmica assim formada. É postulado que pela redução do comprimento da gaxeta térmica o comprimento de um chassi de freio circundante e outros componentes de roda será reduzido, concomitantemente se reduzindo o peso da aeronave.

Em um primeiro aspecto, a invenção provê um artigo compósito, por exemplo, um disco de freio para uma gaxeta térmica de freio de aeronave, o, digamos, disco compreendendo uma camada de núcleo que tem uma porção de face e uma camada de desgaste afixada à porção de face, onde a camada de desgaste para um peso específico menor do

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5/17 que a camada de núcleo.

Um segundo aspecto da invenção provê um artigo compósito, por exemplo, um disco de freio para uma gaxeta térmica de freio de aeronave, o artigo compósito compreendendo uma camada de núcleo formada a partir de um compósito de C-C impregnado com um carbureto refratário, a camada de núcleo tendo uma porção de face à qual é afixada a uma camada de desgaste de C-C.

É adicionalmente provido um método de formação de um 10 artigo compósito, por exemplo, um disco de freio para uma gaxeta térmica de freio de aeronave, o método compreendendo a formação de uma camada de núcleo a partir de um material de peso específico relativamente mais alto, a camada de núcleo tendo uma porção de face, e a formação de uma camada de desgaste a partir de um material de peso específico relativamente mais baixo e a afixação da camada de desgaste à porção de face da camada de núcleo.

Um quarto aspecto da invenção provê um método de formação de um artigo compósito, por exemplo, um disco de freio para uma gaxeta térmica de freio de aeronave, o método compreendendo a formação de uma camada de núcleo de C-C com uma porção de face, a densificação da camada de núcleo por impregnação de líquido; a formação de uma camada de desgaste de C-C e a afixação da camada de desgaste à porção de face da camada de núcleo.

Preferencialmente, a camada de desgaste tem um peso específico de 1,55 a 1,85 g/cm³. Preferencialmente, a camada de núcleo tem um peso específico na faixa de 1,85 a 2,95 g/cm³, mais preferencialmente na faixa de 2,0 a 2,3 g/cm³.

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A camada de núcleo pode ser densificada pela impregnação com silício e/ou boro, preferencialmente silício e/ou boro líquidos, os quais, em uma modalidade mais preferida, formam um carbureto de silício e/ou boro refratário através de uma reação com uma matriz de carbono que compreende pelo menos parte da camada de núcleo.

A camada de desgaste pode ser formada a partir de um C-C de desgaste baixo, tal como aquele mostrado na Patente Britânica GB 2.356.642B (mantida em nome do requerente atual), na qual a camada de desgaste é formada a partir de fibras de carbono as quais se estendem radialmente a partir da periferia interna da camada de desgaste em direção ou para sua periferia externa.

Um outro aspecto da invenção provê um conjunto de roda e freio de aeronave que compreende discos de freio, um ou mais dos discos de freio tendo uma camada de núcleo de peso específico maior do que 1,85 g/cm³ e pelo menos uma camada de desgaste afixada ao núcleo de peso específico de 1,85 g/cm³ ou mais baixo.

Preferencialmente, a camada de desgaste é formada de

C-C de desgaste baixo.

De modo que a invenção possa ser mais plenamente compreendida, ela será descrita, agora, a título de exemplo apenas e com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

a Figura 1 é uma ilustração de uma seção transversal através de um disco de freio de C-C da técnica anterior, mostrando regiões de carbono desgastável;

a Figura 2 é uma ilustração de uma seção transversal através de um disco da invenção mostrando as faces de desgaste de C-C ligadas a um núcleo;

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7/17 a Figura 3 é uma ilustração de uma seção transversal através de um disco da invenção mostrando as faces de desgaste de C-C gastas até a espessura de rejeição.

Com referência à Figura 1, uma vista em corte de um 5 disco de freio da técnica anterior para um freio de disco múltiplo de aeronave é mostrada. Aqui, um disco de freio de rotor de C-C 11 é mostrado com chavetas de acionamento (não mostradas) na periferia externa do mesmo, para encaixe em uma roda de aeronave (não mostrada). O disco de freio 11 tem duas superfícies de desgaste 12, uma em cada face principal do disco 11 para encaixe com atrito com discos localizados em um dos lados das mesmas, quando instaladas em um conjunto de freio. Conforme o disco 11 se desgasta durante o uso, as superfícies de desgaste 12 progredirão através da espessura do material subjacente 13 até a posição 14 ser atingida, em cujo ponto o disco 11 está plenamente gasto e será substituído.

Um conjunto de freio conhecido na técnica tipicamente tem discos de rotor de C-C chavetados em e girando com a roda e intercalados entre discos de estator de C-C chavetados em um tubo de torque o qual é montado em uma perna de engrenagem de apoio axialmente em torno do eixo. O conjunto de discos de estator e rotor é conhecido como “gaxeta térmica”. As faces de atrito dos discos se tornam encaixadas com atrito quando a carga de pressão de freio é aplicada pelos pistões atuadores no alojamento de pistão de freio. Os pistões atuadores podem ser atuados de forma hidráulica ou elétrica por sistemas de controle de freio. Conforme os discos de atrito de freio se desgastam nas superfícies de encaixe com atrito, a espessura da gaxeta

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8/17 térmica é reduzida, a redução na espessura normalmente sendo mostrada por um mecanismo indicador de desgaste. Quando a gaxeta térmica atinge sua espessura plenamente gasta, a gaxeta térmica é removida e substituída por discos novos. O comprimento da gaxeta térmica em sua condição plenamente gasta é conhecido como o comprimento de gaxeta térmica de rejeição.

A Figura 2 é uma vista em corte através de um disco de freio 21 da invenção. O peso específico do material de núcleo 22 é mais alto do que 1,85 g/cm³ (isto é, o peso específico normalmente conhecido na técnica para discos de freio de aeronave de C-C). Isto é obtido pela formação de um núcleo comprimido de C-C ou pela formação de um núcleo de C-C usual e pela impregnação do mesmo com silício e/ou boro fundidos. Subseqüentemente à ou durante a impregnação, o elemento silício e/ou boro reage com o material de matriz de carbono para a formação de carbureto de silício e/ou boro. O silício fundido é infiltrado no núcleo de C-C a uma temperatura de cerca de 1420°C em uma atmosfera inerte, após a desgaseificação do núcleo de C-C sob um vácuo de 0,1 kPa. O Si que é impregnado no C-C pode ser transformado, então, no todo ou em parte, em Carbureto de Silício (SiC) por uma reação com o material de matriz de carbono no C-C pelo aquecimento para temperaturas de cerca de 1800°C. Um material de núcleo como esse tipicamente terá um peso específico na faixa de 2,0 a 2,3 g/cm³, dependendo das propriedades do C-C inicial. Se o C-C de partida tiver um peso específico de 1,65 g/cm³ e uma porosidade aberta de 20%, o peso específico após a siliconização tipicamente será um mínimo de 2,1 g/cm³ com 95% de conversão de Si em

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SiC.

As faces de desgaste 23, as quais têm uma superfície de desgaste 24 para encaixe com atrito, são afixadas ao núcleo 22 por meios de ligação em uma interface 25 entre elas. As faces de desgaste 23 podem ser ligadas ao núcleo 22 por meios mecânicos, tais como rebites e similares, por agentes de ligação química, tal como uma liga de brasagem de alta temperatura, por exemplo, Nicrobraz 30, suprida pela Wall Colmonoy, por ligação de difusão envolvendo colocar a face de desgaste de C-C em contato íntimo com o núcleo de C-C de alto peso específico ou um núcleo rico em Si e/ou Boro, preferencialmente com uma pressão aplicada para se manter o contato íntimo, e aquecimento para temperaturas elevadas além de 1300°C, para se causar uma ligação entre a face de desgaste de C-C e um núcleo, sem contaminação da face de desgaste com silício e/ou boro. A ligação pode ser criada pela aplicação de uma camada de um elemento de formação de carbureto, tal como Si ou boro, na interface do núcleo e da face de desgaste, o núcleo e a face de desgaste, então, sendo mantidos em contato íntimo durante um aquecimento em uma atmosfera controlada e/ou um vácuo para uma temperatura suficiente para o elemento de formação de carbureto para fusão e reação com a superfície da face de desgaste e o núcleo, para a formação de uma camada de carbureto. A temperatura para este processo é além de 1400°C, quando o silício é usado, e de mais de 2200°C, quando o boro é usado. Alternativamente, as faces de desgaste 23 e o núcleo 22 podem ser colocados em contato íntimo e ligados em conjunto pela infiltração com um gás contendo carbono que pode ser decomposto e pela subseqüente

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10/17 carbonização do mesmo. O gás contendo carbono que pode ser decomposto poderia ser um gás de hidrocarboneto, tal como metano, propano, butano ou similar, e poderia ser infiltrado na interface entre o núcleo e a face de desgaste sob condições de vácuo e/ou atmosfera inerte, o gás de hidrocarboneto sendo craqueado para depositar carbono na interface sob condições conhecidas na técnica de temperatura e atmosfera, tipicamente sendo da ordem de um vácuo de 0,1 kPa a 1000°C. Um processo de ligação como esse mostrou ser mais efetivo quando uma camada de feltro de carbono é inserida na interface entre a face de desgaste e o núcleo.

As faces de desgaste 23 têm uma espessura de material desgastável disponível cujo limite é mostrado na posição

26. Os discos de freio 21 são mostrados com duas faces de desgaste 23; contudo, será apreciado que alguns discos de freio poderiam ter apenas uma face de desgaste, em particular aqueles estatores nas extremidades da gaxeta térmica. As faces de desgaste 23 poderiam ser de um material de C-C (digamos de peso específico de 1,6 a 1,85 g/cm³) ou de um outro material tendo uma taxa de desgaste adequada e propriedades de atrito para aplicação com um disco de freio de aeronave.

A Figura 3 é uma vista em corte através de um disco de freio 21 da invenção, como mostrado na Figura 2, com as superfícies de desgaste 24 gastas até o limite de desgaste na posição 26.

Para se mostrar o benefício derivado dos discos de freio da invenção, é feita referência aos Exemplos a seguir. Em cada caso, os dados se referem a um freio de

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11/17 aeronave com uma gaxeta térmica de freio compreendendo 9 discos (4 rotores e 5 estatores) projetados para se adaptarem em uma roda de 482,6 mm, requerida para a absorção de uma energia de 63284,520 kJ durante uma Decolagem de Rejeição (RTO).

Exemplo 1 Freio em C-C (Técnica Anterior)

Taxa de desgaste de faces de desgaste de C-C 2 pm por pouso

Número de pousos requeridos durante a vida em 1500 serviço

Peso específico de C-C Comprimento de gaxeta térmica nova Comprimento de gaxeta térmica de rejeição Peso de gaxeta térmica

Exemplo 2 Freio da invenção

Taxa de desgaste de faces de desgaste de C-C

Número de pousos requeridos durante a vida em 1500 serviço

Peso específico de material de núcleo Peso específico de face de desgaste Comprimento de gaxeta térmica nova Comprimento de gaxeta térmica de rejeição Peso de gaxeta térmica

Uma redução no comprimento de gaxeta térmica de 10,719 mm é obtida, se comparado com o freio da técnica anterior em material de C-C para se adequar à mesma especificação de performance de freio. Esta redução de 10,719 mm no comprimento de gaxeta térmica permitirá economias de peso na roda e no conjunto de freio através de um tubo de torque de freio mais curto e mudanças no projeto de roda que podem

1,85 g/cm³287,376 mm

238,608 mm 47,99 kg pm

2,10 g/cm³1,85 g/cm³275,641 mm

227,889 mm 47,99 kg

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2,10 g/cm³1,85 g/cm³243,967 mm

227,889 mm 44,21 kg ser facilitadas pelo comprimento de freio mais curto.

Os benefícios podem ser mais melhorados usando-se faces de desgaste de desgaste mais baixo que podem não ser adequadas como um material de disco de freio, porque elas poderiam não se adequar às exigências de resistência para transferência de torque durante uma frenagem.

Exemplo 3 Freio da invenção

Taxa de desgaste de C-C (taxa de desgaste mais 1 pm baixa) por pouso

Número de pousos requeridos durante a vida em 1500 serviço

Uma redução no comprimento de gaxeta térmica de 43,409 mm é provida, se comparado com o freio da técnica anterior (Exemplo 1) em material de C-C para se adequar à mesma especificação de performance de freio. Uma redução de comprimento de gaxeta térmica é maior do que aquela provida pelo Exemplo 2, resultando em economias adicionais de peso na roda e nos conjuntos de freio.

Os discos da gaxeta térmica de freio no Exemplo 1 foram fabricados usando-se um reforço não tecido do tipo descrito na GB 2.012.671 compreendendo fibras contínuas e uma camada de fibras soltas perfuradas com agulhas nas fibras contínuas. Segmentos com fibras contínuas nas direções radial e tangencial foram cortados a partir do pano e depositados em uma forma em espiral em torno de um

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13/17 batoque central. Um ângulo de segmento de 48° foi usado para se evitar um alinhamento de juntas de segmento através de camadas adjacentes e segmentos foram alternados entre uma direção de fibra radial e uma direção de fibra tangencial. A deposição foi continuada até segmentos suficientes terem sido adicionados para obtenção de um volume de fibra de 20%, quando o batoque central foi removido e o conjunto de segmentos foi comprimido para um volume predeterminado em um acessório adequado. O conjunto então, foi infiltrado com carbono, por CVI sob condições conhecidas na aproximadamente compressão e técnica, até um peso específico de

1,3 g/cm³, adicionalmente específico requerido para um peso específico de disco de 1,85 g/cm³, após um tratamento térmico e usinagem. Os discos infiltrados foram, então, grafitizados por um tratamento a 2400°C em uma atmosfera inerte e, então, usinados para as dimensões finais.

O método de fabricação descrito acima para os discos de freio de C-C do Exemplo 1 também foi usado para as faces de desgaste de C-C do Exemplo 2. As faces de desgaste de CC do Exemplo 3 diferiram pelo fato de apenas os gramática semântica na direção de fibra radial serem usados de acordo com os discos de freio da invenção na GB 2.356.642B.

O material de núcleo no Exemplo 2 e no Exemplo 3 foi fabricado a partir de um C-C tendo um reforço não tecido do tipo descrito na GB 2.012.671B, compreendendo fibras contínuas e uma camada de fibras soltas perfuradas com agulha nas fibras contínuas. O tecido é cortado em segmentos ou espaços anulares, depositados até a espessura tirado do infiltrado acessório de até o peso

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14/17 e o peso requeridos e comprimido em um bastidor ou perfurado com agulhas em uma pré-forma para um volume de fibra de aproximadamente 20%. O conjunto de fibras no bastidor ou na pré-forma então é infiltrado com carbono em um ou mais ciclos em um processo de infiltração de vapor de produto químico (CVI) conhecido na técnica, até um peso específico de 1,60 a 1,65 g/cm³ ser obtido. Este carbono então foi impregnado com silício, o qual foi convertido em SiC por uma reação com a matriz de carbono, sob condições conhecidas na técnica. O núcleo de C-C siliconizado resultante tinha menos de 5% de silício não convertido em um peso específico de 2,10 g/cm³.

As faces de desgaste foram ligadas aos núcleos nos Exemplos 2 e 3 pelo uso da liga de enchimento de brasagem

Nicrobraz 30 e pelo uso de um feltro de carbono infiltrado por CVI.

As faces de desgaste ligadas aos núcleos com liga de enchimento de brasagem Nicrobraz 30 tinham uma camada de liga de enchimento de brasagem entre as faces de desgaste e o núcleo. Os discos foram mantidos em contato íntimo pela aplicação de uma pressão de 68,95 kPa durante um aquecimento sob um vácuo de 0,1 kPa a uma temperatura de 1180°C.

As faces de desgaste ligadas a núcleos com um feltro de carbono infiltrado por CVI tinham uma camada de feltro de carbono inserida em cada uma das interfaces de face de desgaste para núcleo. A face de desgaste, o feltro e a superfície de núcleo foram mantidos em contato íntimo por discos de grampeamento em um acessório, antes de serem processados em um forno de CVI sob condições conhecidas na

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15/17 técnica para a deposição de carbono a partir de um gás compreendido principalmente por metano. Pode ajudar na ligação por este método se o feltro de carbono for impregnado com uma resina carbonizável que pode ser tratada termicamente para deixar um depósito de carbono.

A espessura de face de desgaste no Exemplo 2 é de 10 mm e de 5 mm no Exemplo 3. A espessura de face de desgaste permite o número requerido de pousos na taxa de desgaste conhecida, permitindo um fator de 2 para desgaste não uniforme.

Uma medida de economias envolvidas pode ser mostrada como a relação de comprimento de gaxeta térmica para peso de gaxeta térmica total, com efeito:

Tabela 1. Comparação de discos dos Exemplos

Comprimento (L) / mm Peso (W) / kg L/W mm/kg

Exemplo	1	287,376	47,99	5,99
Exemplo	2	275,641	47,99	5,74
Exemplo	3	243,967	44,21	5,52

Assim, pode ser visto que as gaxetas térmicas de freio da invenção (Exemplos 2 e 3) provêem uma respectiva redução de 4% e 9% em relação à gaxeta térmica de freio da técnica anterior (isto é, as relações de L/W para as respectivas gaxetas térmicas).

Assim, será apreciado pelo interessado versado que pelo uso das gaxetas térmicas de freio compreendendo os discos de freio da invenção muitas vantagens podem ser obtidas. Por exemplo, o comprimento da nova gaxeta térmica pode ser reduzido, levando a reduções concomitantes no peso de roda e freio. Mais ainda, o uso de uma camada de ligação com baixa condutividade térmica abre a possibilidade de

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16/17 operação das superfícies de desgaste a uma temperatura que reduz o desgaste e/ou melhora a performance de atrito, particularmente durante o taxiamento da aeronave, quando o desgaste nos discos de freio de C-C mostrou ser desproporcionalmente alto para a energia de freio envolvida.

As faces de desgaste em discos correndo em encaixe com atrito durante um serviço em uma gaxeta térmica de freio poderiam ser fabricadas a partir de uma peça básica de face de desgaste de C-C comum, cortada para a provisão de faces de desgaste da espessura requerida. Isso teria benefícios durante a operação do freio como faces de atrito. As superfícies de desgaste com pesos específicos diferentes mostram se desgastar a taxas relativas diferentes, embora o desgaste geral da gaxeta térmica de freio não seja afetado. Em qualquer acoplamento de desgaste com duas superfícies de C-C, a superfície com o peso específico mais alto mostra se desgastar a uma taxa mais alta. Alguns dos benefícios de uso de um núcleo de alto peso específico, portanto, são perdidos, já que a espessura de face de desgaste tem de incluir um fator para desgaste não uniforme nas faces de desgaste de gaxeta térmica durante o serviço. O equilíbrio dos pesos específicos de face de desgaste pela fabricação a partir da mesma peça básica daquelas faces que estarão em encaixe com atrito teria a vantagem de prover um desgaste uniforme através da gaxeta térmica durante o serviço e de reduzir quaisquer fatores embutidos até a espessura das faces de desgaste, para se permitir um desgaste não uniforme.

Além disso, será apreciado que o uso de faces de

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17/17 desgaste permite que discos sejam prontamente renovados pela remoção de faces de desgaste plenamente desgastadas e pela substituição por novas faces ligadas ao núcleo. Uma capacidade de renovação como essa proporciona benefícios econômicos consideráveis na operação de discos de freio compósitos.

É divisado que as faces de desgaste podem ser afixadas aos discos de núcleo com uma superfície plana, ou as faces de desgaste podem ser afixadas em uma área em recesso no núcleo.

Embora a invenção tenha sido descrita em relação a discos de freio de aeronave, ela também pode ser usada, digamos, em discos de embreagem e outros discos de atrito e similares, onde economias de peso e/ou tamanho são desejáveis. Nas aplicações identificadas acima, os discos são sólidos com porosidade interna, isto é, não há orifícios passantes para fluxo de ar. Em alguns casos, tais orifícios podem estar presentes. Em qualquer caso, quando o peso específico do material de núcleo é mencionado, é o peso específico do material de núcleo real, ao invés de o peso específico em volume do volume de núcleo inteiro (isto é, incluindo os orifícios), que é referido.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Artigo compósito (21) para uso em uma gaxeta térmica de freio de aeronave, o artigo (21) compreendendo uma camada de núcleo (22) que tem uma porção de face e uma

5 camada de desgaste (23) afixada à porção de face caracterizado pelo fato da camada de núcleo (22) ser formada a partir de um compósito de C-C impregnado com um carbureto refratário, a camada de núcleo (22) tendo uma porção de face à qual é afixada uma camada de desgaste de

10 C-C (23) , e em que a camada de desgaste (23) é formada a partir de um compósito de C-C e tem um peso específico mais baixo do que a camada de núcleo.
2. Artigo compósito (21), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o carbureto

15 refratário ser carbureto de silício ou carbureto de boro.
3. Artigo compósito (21), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o peso específico da camada de núcleo (22) estar na faixa de 1,85 g/cm³ a 2,95 g/cm³.

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4. Método de formação de um artigo compósito para uso em uma gaxeta térmica de freio de aeronave, conforme definido nas reivindicações 1 a 3, o método caracterizado por compreender a formação de uma camada de núcleo de C-C com uma porção de face, a densificação da camada de núcleo

25 por impregnação de líquido; a formação de uma camada de desgaste de C-C e a afixação da camada de desgaste à porção de face da camada de núcleo.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender a densificação da camada de

30 núcleo por impregnação com silício e/ou boro.

Petição 870170077935, de 11/10/2017, pág. 24/26

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6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por ainda compreender a conversão do silício e/ou boro para o respectivo carbureto refratário pela reação com a matriz de C-C.

5 7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado por ainda compreender a formação da camada de desgaste a partir de fibras de carbono as quais se estendem radialmente a partir de uma periferia interna da camada de desgaste em direção a ou
10 para uma periferia externa da mesma.

Petição 870170077935, de 11/10/2017, pág. 25/26

FIGURA 2

FIGURA 3