Фрикцион — материал для тормозных систем¶
Фрикцион (от англ. friction — трение) — группа конструкционных материалов, предназначенных для изготовления деталей, работающих в условиях трения и обеспечивающих эффективное торможение или передачу крутящего момента. Фрикционные материалы характеризуются высоким и стабильным коэффициентом трения, износостойкостью, теплостойкостью и способностью рассеивать кинетическую энергию в виде тепла без резкого снижения эффективности.
¶Общие сведения
Фрикционные материалы применяются прежде всего в тормозных механизмах и муфтах сцепления транспортных средств, промышленного оборудования, железнодорожного подвижного состава. Основное требование к ним — предсказуемое поведение при нагреве: коэффициент трения не должен существенно падать при температурах, достигающих 400–600 °C в интенсивном торможении.
Ключевые характеристики фрикционных материалов:
- коэффициент трения (обычно 0,25–0,5 в рабочем диапазоне);
- удельное давление и допустимая скорость скольжения;
- теплопроводность и теплоёмкость;
- износостойкость и ресурс;
- стабильность свойств при циклическом нагреве и охлаждении;
- коррозионная инертность относительно пары трения.
¶Классификация
По химическому составу и структуре фрикционные материалы подразделяются на следующие основные группы:
| Группа | Основа | Особенности |
|---|---|---|
| Асбестовые | Асбестовое волокно + смола | Исторически массовые, ограничены по экологическим причинам |
| Безасбестовые органические (NAO) | Армидное, стеклянное, минеральное волокно | Широкое применение в легковых автомобилях |
| Металлокерамические (спечённые) | Металлическая матрица + фрикционные добавки | Высокая теплоёмкость, для дисковых тормозов и сцеплений |
| Металлические (чугун, сталь) | Сплошной металл | Железнодорожные колёса и диски, тяжёлая техника |
| Керамические | Керамическая матрица с композитным наполнителем | Премиальный сегмент, высокая стойкость к перегреву |
¶Безасбестовые фрикционные материалы
После отказа от асбеста в 1990-х годах основу рынка составили композиты на основе органических смол (фенольные, полимидные), армирующих волокон (арамид, стекловолокно, минеральное волокно) и фрикционных модификаторов — сульфида олова, графита, барийсодержащих соединений. Такие колодки обеспечивают мягкий ход, низкий шум и приемлемый износ диска.
¶Металлокерамические фрикционные элементы
Изготавливаются методом порошковой металлургии: металлический порошок (железо, медь, латунь) смешивается с фрикционными добавками, прессуется и спекается. Результат — материал с высокой теплоёмкостью, способный выдерживать многократные интенсивные торможения. В России производством металлокерамических фрикционных изделий занимается ряд предприятий оборонно-промышленного комплекса, в том числе предприятия, входящие в структуру Ростеха.
¶Производство в России
Российская промышленность выпускает фрикционные материалы для автомобильной, железнодорожной и авиационной техники. Крупнейшие отечественные производители фрикционных накладок и колодок работают как в рамках кооперации с автозаводами (АвтоВАЗ, КАМАЗ, ГАЗ), так и на экспорт. Разработкой новых фрикционных композитов занимаются институты РАН и отраслевые научные центры.
¶Применение
Основные области применения фрикционных материалов:
- Автомобильная промышленность — тормозные колодки дисковых и барабанных тормозов, накладки муфты сцепления.
- Железнодорожный транспорт — колодки для тормозов вагонов и локомотивов, фрикционные элементы тормозных систем.
- Авиация — тормозные колодки авиационных тормозов, работающие при экстремальных скоростях и температурах.
- Промышленное оборудование — тормоза подъёмно-транспортных машин, муфты приводов станков.
- Горнодобывающая техника — тормозные системы карьерных самосвалов и экскаваторов.
¶Экологические аспекты
Отказ от асбестосодержащих материалов был обусловлен канцерогенностью асбестовой пыли. Современные фрикционные составы, однако, содержат тяжёлые металлы и бариевые соединения, что создаёт требования к утилизации отработанных колодок и ограничения при производстве. В Евросоюзе и ряде других регионов действуют нормативы по содержанию меди в фрикционных накладках.
¶Примечания
Слово «фрикцион» в русском языке также используется как сокращение от «фрикционная муфта» — механизма передачи вращения через силы трения, применяемого в коробках передач, ткацких станках и других устройствах.
Источники:
- ГОСТ 10242-95. Материалы фрикционные. Общие технические условия
- Когаев В. П. Конструкционные материалы для деталей машин
- Справочник по тормозным системам железнодорожного транспорта
- Материалы научных публикаций Института металлургии и материаловедения РАН