RU2802614C1

RU2802614C1 - Ceramic friction material

Info

Publication number: RU2802614C1
Application number: RU2022112170A
Authority: RU
Inventors: Виталий Валериевич Романенко; Олеся Владимировна Ярмолюк
Original assignee: Публичное акционерное общество "Уральский завод авто-текстильных изделий" (ПАО "УралАТИ")
Filing date: 2022-05-04
Publication date: 2023-08-30

Abstract

FIELD: powder metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to ceramic-metal friction sintered materials. It can be used for the manufacture of parts for disc and shoe brakes of railway traction and rolling stock, for example, blocks for locomotives, freight and passenger cars, and electric trains. The ceramic-metal friction material comprises, wt.%: copper powder 15, copper concentrate 20, steel wool 10, graphite 1, the rest is iron ore concentrate.

EFFECT: increased friction heat resistance, thermal conductivity, strength and wear resistance.

1 cl

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к металлокерамическим фрикционным спеченным материалам, изготавливаемым из металлических и неметаллических порошков, и предназначено для изготовления деталей дисковых и колодочных тормозов железнодорожного тягового и подвижного составов, например к колодкам локомотивов, грузовых, пассажирских вагонов, электропоездов и т.д. и применяются для обеспечения необходимой эффективности торможения в его тормозных узлах. The invention relates to powder metallurgy, in particular to metal-ceramic friction sintered materials made from metal and non-metallic powders, and is intended for the manufacture of parts for disc and shoe brakes of railway traction and rolling stock, for example, blocks for locomotives, freight, passenger cars, electric trains, etc. d. and are used to ensure the required braking efficiency in its brake units.

Известны металлокерамические фрикционные спеченные материалы, включающие металлокерамическую композицию, содержащую, мас.%:There are known metal-ceramic friction sintered materials, including a metal-ceramic composition containing, wt.%:

- медь - 40-50;- copper - 40-50;

- олово - 3-9;- tin - 3-9;

- железо - 9-15;- iron - 9-15;

- графит - 10-20;- graphite - 10-20;

- свинец - 3-10;- lead - 3-10;

- электрокорунд - 4-15.- electrocorundum - 4-15.

(ТУ №1479-002-49123292- 2005. Накладка фрикционная с металлокерамическим слоем на основе меди).(TU No. 1479-002-49123292-2005. Friction lining with a copper-based metal-ceramic layer).

Недостаток известного материала в том, что при использовании известных накладок на поверхности диска тормоза отмечается локальные навары из фрикционного материала накладок («наволакивание»), имеющего в своем составе твердые составляющие. Переносу фрикционного материала на контртело в значительной степени способствует высокая температура, близкая к температуре пластического деформирования, и наличие в структуре легкоплавких составляющих. Этот материал имеет структуру, представляющую собой механическую смесь металлов - Cn, Fe, Sn и графит в свободном состоянии, а также соединений на их основе. Твердость по Бринеллю металлокерамического слоя накладки 40-60 НВ.The disadvantage of the known material is that when using known linings, local deposits from the friction material of the linings (“enveloping”), which contains solid components, are observed on the surface of the brake disc. The transfer of friction material to the counterbody is greatly facilitated by high temperature, close to the temperature of plastic deformation, and the presence of low-melting components in the structure. This material has a structure that is a mechanical mixture of metals - Cn, Fe, Sn and graphite in a free state, as well as compounds based on them. The Brinell hardness of the metal-ceramic layer of the lining is 40-60 HB.

Известны металлокерамические фрикционные спеченные материалы, включающие медь, олово, графит, дисульфит молибдена, свинец и другие компоненты (Словарь-справочник по трению, износу и смазке деталей машин. - Киев, Наукова думка, 1979, с. 169-172; Патент РФ №2319768) и материал, содержащий мас.%:Metal-ceramic friction sintered materials are known, including copper, tin, graphite, molybdenum disulfite, lead and other components (Dictionary-reference book on friction, wear and lubrication of machine parts. - Kiev, Naukova Dumka, 1979, pp. 169-172; RF Patent No. 2319768) and material containing wt.%:

- медь - 1,0-3,0;- copper - 1.0-3.0;

- олово - 0,5-2,0;- tin - 0.5-2.0;

- сернокислый барий - 3,0-5,0;- barium sulfate - 3.0-5.0;

- графит - 4,0-10,0;- graphite - 4.0-10.0;

- дисульфид молибдена - 2,0-6,0;- molybdenum disulfide - 2.0-6.0;

- ситтал - 1,0-30,0;- sittal - 1.0-30.0;

- свинец - 0,1-4,0;- lead - 0.1-4.0;

- железо - остальное.- iron - the rest.

В вышеуказанных изобретениях применяется технология спекания, т.е. первоначально ингредиенты смешиваются, формуются в пресс-форме на цельнометаллический каркас под давлением от 800 до 3000 кг на см. кв., после чего спекаются в печи при температуре ниже температуры плавления связующего металла.The above inventions use sintering technology, i.e. Initially, the ingredients are mixed, molded in a mold onto an all-metal frame under pressure from 800 to 3000 kg per cm2, and then sintered in an oven at a temperature below the melting point of the binder metal.

Недостатком известных материалов является применение дорогостоящих составляющих и недостаточная износостойкость. Задачей предлагаемого изобретения является создание фрикционного металлокерамического материала на основе использования доступных и недорогих составляющих - меди в виде медного порошка в небольшом количестве, стальной шерсти, графита, с добавлением (железорудного и медного концентратов) и соответственно повышение износостойкости.The disadvantage of the known materials is the use of expensive components and insufficient wear resistance. The objective of the present invention is to create a friction cermet material based on the use of available and inexpensive components - copper in the form of copper powder in small quantities, steel wool, graphite, with the addition of (iron ore and copper concentrates) and, accordingly, increasing wear resistance.

Техническим результатом является повышение фрикционной теплостойкости, теплопроводности и прочности деталей дисковых и колодочных тормозов на цельнометаллическом каркасе для железнодорожного тягового и подвижного составов, а также увеличение износостойкости, уменьшение вредного воздействия на поверхность контртела (тормозного диска, колеса).The technical result is an increase in frictional heat resistance, thermal conductivity and strength of disc and shoe brake parts on an all-metal frame for railway traction and rolling stock, as well as an increase in wear resistance, and a reduction in the harmful effects on the surface of the counterbody (brake disc, wheel).

Для этого предложен металлокерамический фрикционный материал, содержащий железорудный и медный концентраты, графит, стальную шерсть, медный порошок, при следующем соотношении, мас.%For this purpose, a metal-ceramic friction material has been proposed, containing iron ore and copper concentrates, graphite, steel wool, copper powder, in the following ratio, wt.%

- медный порошок - 15;- copper powder - 15;

- медный концентрат - 20;- copper concentrate - 20;

- стальная шерсть - 10;- steel wool - 10;

- графит - 1;- graphite - 1;

- железорудный концентрат - остальное.- iron ore concentrate - the rest.

Материал не разлагается при спекании, сохраняет хорошие смазочные свойства и способствует пленкообразованию в процессе трения, что приводит к повышению износостойкости. Изделие имеет цельнометаллический каркас с напрессованным и припеченным металлокерамическим фрикционным слоем. Данный материал применяется для тормозных систем железнодорожного подвижного состава с обеспечением эксплуатации тормозов в соответствии с требованиями ГОСТ 33421-2015 и действующих норм безопасности на железнодорожном транспорте.The material does not decompose during sintering, retains good lubricating properties and promotes film formation during friction, which leads to increased wear resistance. The product has an all-metal frame with a pressed and baked metal-ceramic friction layer. This material is used for brake systems of railway rolling stock to ensure the operation of brakes in accordance with the requirements of GOST 33421-2015 and current safety standards in railway transport.

Материал имеет следующие свойства: износ за 100 торможений, мкм - 2, стабильный коэффициент трения - 0,40-0,42.The material has the following properties: wear per 100 brakings, microns - 2, stable coefficient of friction - 0.40-0.42.

Claims

Metal-ceramic friction material containing graphite, iron ore and copper concentrates, characterized in that it additionally contains steel wool and copper powder in the following ratio of components, wt.%:

copper powder 15 copper concentrate 20 steel wool 10 graphite 1 iron ore concentrate rest