Термомеханических износ органических металлополимерных композитов

Изучены механизмы изнашивания органических композиционных материалов с низким содержанием металлических элементов для тормозных систем средней и тяжелой нагруженности. Испытания проводились по схеме «палец—диск» на машине трения MMW-1. Тепловое воздействие при трении моделировалось методом конечных элементов с фокусом на распределение тепла по поверхности. Установлено, что скорость скольжения оказывает наибольшее влияние на интенсивность изнашивания, составляя 52,24 %. Отмечено снижение коэффициента трения при температуре выше 490 °C. Материалы с высоким содержанием Cu–C (20 мас. %) показали меньший износ и более низкие коэффициенты трения благодаря графиту, в то время как материалы с низким содержанием Cu–C (5 мас. %) были подвержены более выраженному абразивному износу из-за перегрева. Композиты с 25 мас. % связующего также имели признаки абразивного износа, в то время как при содержании связующего 35 мас. % поверхность характеризовалась более равномерным рельефом. Однако повышенное содержание связующего привело к локальному термическому разрушению, что проявилось в виде трещин и повреждений поверхности. Практическая значимость заключается в возможности оптимизации материалов для улучшения их износостойкости при высоких температурах и нагрузках.

1. Tavangar R., Moghadam H.A., Khavandi A., and Banaeifar S. Comparison of Dry Sliding Behavior and Wear Mechanism of Low Metallic and Copper-Free Brake Pads // Tribology International. — 2020 (151), 106416

2. Григорчик А.Н., Кукареко В.А. Субструктур-ные изменения в поверхностных слоях композиционных газотермических покрытий Cu–(Al–Si) при трении в различных условиях // Трение и износ. — 2024 (45), № 3, 210—219. DOI: 10.32864/0202-4977-2024-45-3-210-219

3. Брундуков А.С. Ковалёва Я.А. Эксперимен-таль¬ная оценка износостойкости полимерных материалов, применяемых в поршневом ком-прессорном оборудовании // Механика машин, механизмов и материалов. — 2024, № 1(66), 65—70. DOI: 10.46864/1995-0470-2024-1-66-65-70

4. Gérard, M. The Thermomechanics of Nonlinear Irreversible Behaviors: An Introduction. — World Scientific. — 1999

5. Bhushan B. Frictional Heating and Contact Temperatures // In Modern Tribology Handbook. — CRC Press. — 2000, 265—302

6. Frangieh J., Desplanques Y., Mann R., and Dufrenoy P. Downscaling for Disc-Brake Wear Testing Using a Thermomechanical Approach // Mechanics & Industry. — 2023 (24), 1—7

7. Nakahara T. A Model of Seizure Based on Burwell and Strang's Concept of Wear Mode Transition // Tribology and Interface Engineering Series, 48,‘Life Cycle Tribology’. Elsevier (Proc. 31st Leeds-Lyon Symp.). Series. — 2005, 547—533

8. Ghosh P., Naskar K., and Das N.C. Enhancement of Tribological and Thermo-Mechanical Properties of Phenolic Resin Friction Composites by Impro¬v-ing Interactions Between Elastomeric Phase and Matrix Resin // SN Appl. Sci. — 2020, no. 2, 1912

9. Bao J., Zhu Z., Tong M. [et al.] Dynamic Friction Heat Model for Disc Brake During Emergency Braking // Advanced Science Letters. — 2011 (4), nos. 11-12, 3716—3720

10. Jara D.C. and Jang H. Synergistic Effects of the Ingredients of Brake Friction Materials on Friction and Wear: A Case Study on Phenolic Resin and Po-tassium Titanate // Wear. — 2019 (430), 222—232