Под фрикционными материалами понимают вещества, которые обеспечивают функционирование элементов механизма в условиях избыточного трения, при этом создавая эффективное скольжение. Эти вещества характеризуются высокими коэффициентами трения и повышенной износостойкостью.

Свое название фрикционные материалы получили от слова «фрикция», которое является синонимом слова «трение», а как известно, трение – это процесс механического взаимодействия тел, которые соприкасаются при их относительном смещении. Технически трение представляет собой силу, которая противодействует силе движения. Поэтому что бы обеспечить нормальное функционирование трущихся деталей и применяют фрикционные материалы. Такие материалы должны соответствовать выдвигаемым к ним серьезным требованиям: длительное функционирование в условиях больших нагрузок и повышенного температурного режима.

Классификация фрикционных материалов

Фрикционные материалы бывают трех видов, принадлежность к которым определяет их физико-химические свойства:

  1. Металлические. К металлическим фрикционным материалам относят стальные и чугунные изделия. Из металла изготавливают фрикционные муфты гусеничных машин и тормозные колодки. Особенно актуально применение чугуна в этих деталях, так как он не подвергается короблению, сталь в этом случае менее надежна. Еще один недостаток стальных изделий – при перегреве возможно их схватывание, что для движущегося механизма может стать причиной поломок или серьезных аварий.
  2. Неметаллические. В основе неметаллических фрикционных материалов применяются асбестовые, текстолитовые, асбестотекстолитовые или фибровые основы. Для связки используют каучуки, канифоль и различные смолы. Наполнителями могут быть различные соединения кремния с кислородом (кремнезем), медные или латунные. В современной промышленности широко используется ретинакс – это армированный фрикционный материал на основе фенолоформальдегидных смол с добавлением асбеста, барита и вкраплений латунной стружки. Ретинакс применяется в тормозных узлах с тяжёлым режимом эксплуатации, при температуре поверхности трения до 1000°С (авиационные тормоза).
  3. Полученные методом порошковой металлургии (методом спекания материалов). Для изготовления спеченных фрикционных материалов применяется медный или стальной порошки, наполнителями служат оксиды металлов или карбид. Для предотвращения схватывания в состав спеченного фрикционного материала добавляют асбест и графит, а для сопротивления скольжению включают минерал муллит (сложный силикат алюминия). Для получения спеченного материала подготовленные порошки формуются в специальные пресс-формы с последующей термической обработкой. Такой метод позволяет получать вещества, обладающие сверхвысокой соединительной прочностью, которая обеспечивает надёжное соединение основы из металла, добавок и наполнителей.

Свойства фрикционных материалов

Фрикционные материалы обладают определенным набором свойств. Эти служебные качества и определяют эксплуатационные характеристики каждого материала. Но не все служебные характеристики могут обуславливаться физико-механическими и теплостатическими показателями, ведь они могут изменяться в процессе эксплуатации. Но их предельные значения необходимо учитывать при выборе фрикционных материалов. К таким показателям относятся коэффициенты сжатия, прочности, растяжения, теплоемкости, теплопроводности, линейного расширения, также параметры термоустойчивости, теплостойкости, трения, износостойкости и стабильности.

Но для обывателя основным параметром, характеризующим фрикционные детали, остается способность поглощения энергии трущихся элементов, трансформация ее в тепловые составляющие и способность ее выводить. Именно этот параметр является основным при выборе фрикционных материалов для применения в тех или иных условиях.

Рассмотрим несколько примеров:

  • фрикционные изделия из металла на основе хрома, меди или никеля с применением добавок асбеста или барита могут использоваться в условиях высоких температур – до 1200°С;
  • неметаллические фрикционные материалы могут эксплуатироваться при различных температурах, ретинакс – до 1000°С, а пластмасс – до 250°С;
  • спеченные материалы из медного порошка применяются в механизмах, работающих в режиме температур до 300°С.

Еще одно важное свойство для фрикционных материалов – низкие адгезивные качества, позволяющие даже в условиях больших температур и плотного контакта трущихся деталей, не схватываться друг с другом.

Где применяются фрикционные материалы

Все эти достоинства делают фрикционные материалы просто незаменимыми в самых различных отраслях машиностроения.

Их применяют:

  • в передаточных устройствах, работающих без смазки. Такие детали устанавливаются в сельскохозяйственных и дорожных тракторах, в промышленном транспорте, в контрольных системах самолетов, в металлорежущих станках, в чеканочных и штамповочных прессах;
  • в тормозных системах, работающих в условиях сухого трения (в различного рода прессовом оборудовании, в авиационной технике);
  • в сцеплениях и тормозах, работающих в жидкой смазке (трансмиссии, сцепления автомобильной и другой тяжелой техники, в металлорежущих станках);
  • в виде фрикционных вкладышей (различные редукторы, лебедки, подъемники, кузнечно-прессовое оборудование и т.д.).