RU2709886C1

RU2709886C1 - Friction articles manufacturing method

Info

Publication number: RU2709886C1
Application number: RU2019101128A
Authority: RU
Inventors: Андрей Валерьевич Лешок; Александр Федорович Ильющенко; Александр Николаевич Роговой
Original assignee: Государственное Научное Учреждение Институт Порошковой Металлургии Имени Академика О.В. Романа
Priority date: 2019-01-14
Filing date: 2019-01-14
Publication date: 2019-12-23

Abstract

FIELD: manufacturing technology.

SUBSTANCE: invention relates to production of frictional articles. Method involves application, preliminary roasting of a freely filled layer of friction material on a steel bearing base and sintering of a workpiece in the form of a disk. Prior to sintering, the baked layer of friction material is compacted by pressing the disc with force of up to 2.5 t/cm² by means of die tool with molding profile of oil-removable channels and grooves.

EFFECT: higher efficiency of the process while maintaining tribological characteristics of the disc.

1 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к изготовлению фрикционных изделий. Способ включает нанесение и предварительное спекание свободно насыпанного слоя фрикционного материала со стальной несущей основой.The invention relates to the manufacture of friction products. The method includes applying and preliminary sintering a freely poured layer of friction material with a steel supporting base.

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].A known method of manufacturing friction discs, including cold pressing of a powder mixture in a matrix of a given shape with the simultaneous formation of channels and grooves through the use of a punch with a contact surface made in the form of this relief. Sintering of the friction lining is carried out to a steel base, covered with a layer of electrolytic copper with a thickness of 10-20 microns, under pressure at a temperature of 735-750 ° C [RF Patent No. 21114719].

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.The disadvantage of this method is the large percentage of defects due to breakage of the friction linings during transportation and assembly; the displacement of the friction lining relative to the axis of the steel supporting base, while requiring subsequent machining of the sintered discs; low quality of the baking of the linings to the steel base due to the impossibility of increasing the load during sintering, since its increase leads to the crushing of the protrusions of the oil discharge channels and grooves.

Известен способ изготовления фрикционных дисков, включающий обработку поверхности стальной несущей основы водным флюсом, его сушку, последующее нанесение слоя припыла смеси порошков меди и олова, прессование фрикционной накладки и ее напекание под давлением. Реализация процесса осуществляется при высокой температуре 700° в течение 4 часов при давлении 2,94 МПа и наличии восстановительной атмосферы (водорода) [А.с. СССР №944786, МПК7 B22F 7/04, 1982, бюл. №27].A known method of manufacturing friction discs, including surface treatment of a steel carrier base with water flux, drying, subsequent application of a layer of dusted mixture of copper and tin powders, pressing the friction lining and its sintering under pressure. The process is carried out at a high temperature of 700 ° for 4 hours at a pressure of 2.94 MPa and the presence of a reducing atmosphere (hydrogen) [A.S. USSR No. 944786, IPC7 B22F 7/04, 1982, bull. No. 27].

Недостатком данного способа является недостаточная адгезионная прочность соединения, низкая производительность процесса из-за отсутствия возможности автоматизации, использования дорогостоящего порошка олова, высокий процент брака в процессе прессования и сборки фрикционных накладок, смещения оси фрикционной накладки относительно оси стальной несущей основы, необходимости процесса сушки активного флюса.The disadvantage of this method is the lack of adhesive strength of the connection, the low productivity of the process due to the lack of automation, the use of expensive tin powder, a high percentage of rejects during the pressing and assembly of friction linings, the displacement of the axis of the friction linings relative to the axis of the steel carrier base, the need for an active flux drying process .

В качестве прототипа выбран способ изготовления фрикционного изделия, 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]As a prototype, a method for manufacturing a friction product was selected, including applying and pre-baking a free-sprinkled layer of friction material on a steel bearing base and sintering under load in a protective atmosphere, with technological gaskets made of heat-resistant material, which are also forming with a system of oil channels and grooves on the surface. [RF patent No. 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).However, this method has a disadvantage: the high cost of manufacturing forming technological gaskets, the high cost of the product, technical difficulties in the manufacture of friction discs of large diameter by this method (more than 400 mm).

Технической задачей изобретения является снижение стоимости единицы изделия, при сохранении трибологических характеристик фрикционного диска.An object of the invention is to reduce the cost of a unit of product, while maintaining the tribological characteristics of the friction disk.

Решение технической задачи заключается в нанесении 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 маслосьемных канавок и пазов.The solution to the technical problem consists in applying and pre-baking a free-sprinkled layer of friction material on a steel bearing base, sintering. In this case, before sintering, the baked layer of the friction material is densified by pressing the disk with a force of up to 2.5 t / cm ² , using a special stamping tool with the applied forming profile of oil-removing grooves and grooves.

Фрикционный материал доуплотняют например в проходной электропечи при температуре 840°С, с дальнейшим прессованием и спеканием под нагрузкой в защитной атмосфере. Далее фрикционные диски чеканят на прессе формообразующими пуансонами с усилием до 2,5 т/см², и собирают в пакеты чередуя фрикционный диск и технологическую прокладку из нержавеющей стали. Дальнейшее спекание для формирования окончательной микроструктуры материала проходит любым известным способом, например в колпаковой электропечи при температуре 840°С при давлении (0,2-0,5) кг/см² в среде эндогаза.Friction material is compacted, for example, in a continuous electric furnace at a temperature of 840 ° C, with further pressing and sintering under load in a protective atmosphere. Next, the friction discs are minted on the press by forming punches with a force of up to 2.5 t / cm ² , and collected in packages alternating the friction disk and the stainless steel process gasket. Further sintering to form the final microstructure of the material takes place by any known method, for example, in a bell furnace at a temperature of 840 ° C at a pressure of (0.2-0.5) kg / cm ² in an endogas medium.

Использование в качестве защитно-восстановительной атмосферы эндогаза не оказывает влияния на триботехнические свойства фрикционного диска, при этом его стоимость меньше стоимости производства водорода, что также сказывается на себестоимости продукции.The use of endogas as a protective and reducing atmosphere does not affect the tribotechnical properties of the friction disk, while its cost is less than the cost of hydrogen production, which also affects the cost of production.

Пример: производили изготовление диска фрикционного из металлокерамического фрикционного материала при следующем соотношении компонентов (массовые доли %): олово от 5 до 15, порошок шунгита от 8 до 18, титан от 1 до 7, остальное - медь, по следующему процессу: на покрытую гальваническим способом стальную основу из стали 65Г, 85Ш методом свободной насыпки наносили фрикционную шихту. Припекание слоя осуществляли в среде защитно-восстановительной атмосферы при температуре 840-850°С в течение 30-40 мин, затем операцию повторяли для второй стороны. Заготовку фрикционного диска с припеченным фрикционным слоем доуплотняли на прессе с усилием до 2,5 т/см². Последующее спекание осуществляли при температуре 840°С при давлении (0,2-0,5) кг/см² в среде эндогаза.Example: a friction disk was made from sintered metal friction material with the following ratio of components (mass fractions%): tin from 5 to 15, schungite powder from 8 to 18, titanium from 1 to 7, the rest - copper, according to the following process: plated with galvanic by way of a steel base from steel 65G, 85Sh by the method of free filling, a friction charge was applied. The layer was baked in a protective-reducing atmosphere at a temperature of 840-850 ° C for 30-40 minutes, then the operation was repeated for the second side. The workpiece of the friction disk with a baked friction layer was sealed up on a press with a force of up to 2.5 t / cm ² . Subsequent sintering was carried out at a temperature of 840 ° C at a pressure of (0.2-0.5) kg / cm ² in an endogas medium.

Осуществленный технологический процесс позволил снизить себестоимость фрикционного диска на 10-15%, увеличить производительность процесса до 10%.The technological process allowed to reduce the cost of the friction disk by 10-15%, to increase the productivity of the process up to 10%.

Claims

A method of manufacturing a friction product, including applying, pre-baking a free-sprinkled layer of friction material on a steel carrier base and sintering a billet in the form of a disk, characterized in that prior to sintering, the baked layer of friction material is densified by pressing the disk with a force of up to 2.5 t / cm ² by a stamping tool with a applied forming profile of oil seals grooves and grooves.