Повышение работоспособности и ресурса пары трения "тормозной диск - колодка" тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.01, кандидат технических наук Болдырев, Денис Алексеевич

• Болдырев, Денис Алексеевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Болдырев, Денис Алексеевич

Введение.

1. Аналитический обзор.

1.1 Общая характеристика состава, структуры и свойств серых чугунов, используемых для изготовления тормозных дисков.

1.2 Материалы, применяемые в тормозных колодках дискового тормоза

1.3 Условия работы пары трения «тормозной диск — колодка».

2. Материалы, образцы, оборудование, методы испытаний и исследований .29 Г* 2.1 Материалы и образцы.

2.2 Оборудование и методики проведения испытаний и исследований.

3. Исследование влияния технологических и эксплуатационных факторов на условия работы тормозного диска.

3.1 Оценка различных технологий изготовления и относительных остаточных упругих деформаций вентилируемых тормозных дисков.

3.2 Подбор режима термообработки для снятия остаточных напряжений и оценка влияния отжига, моделирующего нагрев при трении в эксплуатации, на геометрические параметры тормозных дисков.".

3.3 Характеристика работоспособности вентилируемых тормозных дисков при стендовых испытаниях.

4. Исследование процессов и механизмов трения в контакте пары «тормозной диск - колодка».

4.1 Исследование свойств материалов тормозных колодок.

4.2 Исследование поверхностей трения тормозных дисков после стендовых натурных испытаний средствами электронной микроскопии.

5. Исследование влияния серы и микролегирующих добавок на структуру и свойства серого чугуна.

5.1 Сравнительный анализ материалов вентилируемых тормозных дисков переднего тормоза импортного и отечественного производства.

5.1.1 Результаты одноосного растяжения и замеров твёрдости по Бринелю.

5.1.2 Результаты металлографических исследований и химического анализа.

5.1.3 Результаты триботехнических испытаний.

5.2 Исследование влияния микродобавок серы на структуру и свойства серого чугуна.104 •

5.2.1 Результаты лабораторных исследований.

5.2.2 Результаты стендовых испытаний.

5.3 Исследование влияния микролегирующих добавок карбидообразующих элементов на комплекс свойств серого чугуна.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение работоспособности и ресурса пары трения "тормозной диск - колодка"»

Процессы, связанные с внешним трением, локализуются в поверхностных слоях и приводят к образованию вторичных структур, которые по-разному • (положительно и отрицательно) влияют на износно-фрикционные характеристики пары трения, что необходимо учитывать при оптимизации материалов деталей, работающих на трение и износ.

Одна из наиболее ограниченных по ресурсу автомобильных пар трения - пара «тормозной диск - колодка». Условия её работы можно охарактеризовать как особо тяжёлые. Это обусловлено высокими контактными давлениями (до 10 МПа) и интенсивным фрикционным разогревом (до 600°С) при сухом абразивном трении. Наряду с износом ресурс пары «тормозной диск - колодка» может ограничивать появление интенсивных фрикционных колебаний, вызывающих отрицательный эксплуатационный эффект «вибрация при торможении» [1-12]. Препятствием для дальнейшей оптимизации материалов пары «тормозной диск — колодка» является отсутствие или недостаточность информации о влиянии состава и технологических факторов при изготовлении деталей пары трения на их эксплуатационные свойства, о механизмах трения и износа в паре «тормозной диск — колодка», об изменении структуры и свойств материалов в процессе работы пары трения [12-27]. Значительное повышение ресурса пары «тормозной диск - колодка» возможно при учете взаимного влияния и динамики изменения структуры и свойств материалов пары трения в процессе эксплуатации, в том числе динамики образования вторичных структур. Все это обусловливает актуальность работы, направленной на повышение ресурса пары «тормозной диск - колодка».

Цель работы. Повышение работоспособности и ресурса пары «тормозной диск - колодка» на основе изучения процессов трения и износа с учётом взаимного влияния и динамики изменения структуры и свойств материалов пары трения в реальных эксплуатационных условиях, а также анализа технологических факторов.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Исследовать влияние технологических факторов изготовления тормозного диска на его работоспособность, а также классифицировать и проанализировать причины появления эффекта «вибрация при торможении».

2. Изучить процессы и механизмы трения, в том числе закономерности эволюции структуры материалов пары «тормозной диск — колодка» в процессе трения.

3. Исследовать влияние состава (содержание серы, марганца, хрома, молибдена, титана), структуры (сульфиды марганца, феррит, перлит, графит) и механических свойств (твёрдость, прочность, трещиностойкость) материала тормозного диска на его износостойкость в паре с материалом тормозной колодки.

4. Исследовать влияние композитного состава и структуры, а также механических свойств (твёрдость, прочность, упругость) материала тормозной колодки на его изнашивающую способность в паре с тормозным диском.

5. Представить рекомендации и внедрить мероприятия по увеличению работоспособности и ресурса пары трения «тормозной диск - колодка».

Научная новизна:

1. Описан реальный процесс и определены основные механизмы трения в паре «тормозной диск - колодка». Показано, что наряду с абразивным износом тормозного диска при трении наблюдается интенсивное окисление его поверхности, изменение структуры материала тормозного диска (серый чугун типа СЧ15 или СЧ25), перенос и намазывание материала тормозной колодки (композиционный материал, состоящий из неорганических наполнителей, связанных органическим веществом) и продуктов, возникающих при его фрикционном нагреве, на поверхность диска. Установлено, что в процессе работы пары трения в приповерхностных слоях материала тормозного диска происходит изменение основной структуры чугуна за счёт разложения (диспергирования) цементита перлита и выгорания углерода, снижающее износостойкость материала тормозного диска.

2. Определена зависимость интенсивности износа материалов пары трения от содержания серы в чугуне. Показано, что эта зависимость имеет хорошо выраженный минимум, обусловленный конкуренцией двух механизмов: во-первых, усилением смазывающего эффекта с возрастанием объёмной доли сульфидов марганца и, во-вторых, появлением охрупчивания при превышении размером сульфидных включений толщины графитных пластинок, что проявляется при увеличении содержания серы выше определённой концентрации.

3. Определена зависимость износостойкости материала тормозного диска от совместного содержания марганца и хрома, которое имеет оптимальные диапазоны, что обусловлено как положительным, так и отрицательным влиянием указанных карбидообразователей: повышение микротвёрдости и термостабильности перлита за счёт образования цементита, легированного этими элементами, и снижение (при значительных концентрациях этих элементов) контактной прочности.

4. Установлен механизм влияния на интенсивность износа чугуна размеров, формы и химического состава композитных составляющих, а также механических свойств материалов тормозных колодок.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

1. Определено влияние материала и технологии изготовления тормозных дисков на изменение их геометрии и разнотолщинности в процессе эксплуатации. Установлено влияние износостойкости на время до появления критической величины разнотолщинности тормозных дисков, вызывающей вибрацию при торможении.

2. Разработаны методика оценки остаточных напряжений в тормозном диске, лабораторная методика износно-фрикционных испытаний материалов пары трения «тормозной диск — колодка», методика оценки качества изготовления тормозных дисков по вектору общего отклонения от номинала.

3. Подобрана оптимальная концентрация серы в чугуне, обеспечивающая его наименьший износ в паре с материалом тормозной колодки. В ОАО «АЛНАС» внедрено изготовление дисков переднего тормоза из чугуна Ghl90 (серый чугун перлитного класса типа СЧ25, применяемый в качестве материала для тормозных дисков автомобилей ВАЗ) с содержанием серы 0,11.0,13% вместо 0,01.0,03%, что привело к значительному повышению износно-фрикционных свойств. По результатам стендовых натурных испытаний при удовлетворительной трещиностойкости снижение интенсивности износа тормозных дисков составляет 40%, тормозных колодок — 12%. При этом увеличена стойкость обрабатывающего инструмента более чем в 2 раза при содержании серы в чугуне свыше 0,08%.

4. Разработаны рекомендации по дальнейшему повышению износно-фрикционных свойств пары за счёт оптимизации концентраций марганца и хрома в материале тормозного диска, а также композитного состава материала тормозной колодки.

На защиту выносятся:

1. Описание реального процесса трения в паре «тормозной диск -колодка» на основе данных металлографического и микрорентгеноспектрального анализа.

2. Результаты исследования влияния особенностей микроструктуры, химического состава и механических свойств материала тормозного диска на его работоспособность в паре с материалом тормозной колодки.

3. Описание влияния композитного состава и структуры, а также механических свойств материала тормозной колодки на его износно-фрикционные свойства и изнашивающую способность в паре «тормозной диск - колодка».

4. Классификация и анализ факторов, в том числе технологических, влияющих на появление вибрации при торможении.

Достоверность. Достоверность полученных в работе результатов исследований обеспечивается применением комплекса современного оборудования и методик исследований, сравнением результатов лабораторных испытаний с результатами стендовых натурных испытаний, а также использованием методов статистической обработки результатов экспериментов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на II и III Всероссийских научно-технических конференциях «Современные тенденции развития автомобилестроения в России» (Тольятти, 2003, 2004), XV Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов» (Тольятти, 2003), II Международной научно-практической конференции «Материалы в автомобилестроении» (Тольятти, 2003), V Научно-практической конференции молодых специалистов ОАО «АВТОВАЗ» «Технологии настоящего и будущего в ОАО «АВТОВАЗ»» (Тольятти, 2003), научно-технических семинарах ТГУ и Исследовательского центра НТЦ ОАО «АВТОВАЗ» в 2003-2004 гг.

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 11 печатных работах.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения (основные результаты и выводы); изложена на 137 страницах, включая 51 рисунок, 36 таблиц и список литературы из 107 источников.

Заключение диссертации по теме «Металловедение и термическая обработка металлов», Болдырев, Денис Алексеевич

Основные результаты и выводы

1. На основе данных металлографического анализа и микрорентгеноспектральных исследований установлено, что реальный процесс трения в паре «тормозной диск - колодка» включает микрорезание тормозного диска, интенсивное окисление его поверхности, перенос и намазывание связующей и композитных составляющих материала тормозной колодки, а также продуктов, образующихся при фрикционном нагреве, на поверхность тормозного диска. При различных условиях и сочетаниях материалов при трении пары «тормозной диск - колодка» может наблюдаться преобладание того или иного механизма. Проведена классификация факторов, влияющих на появление вибрации при торможении. Установлено, что на время до появления критической величины разнотолщинности, вызывающей вибрацию при торможении, наряду с исходными значениями разнотолщинности и биения сильное влияние оказывает интенсивность износа.

2. Выявлено, что в процессе эксплуатации происходит снижение износостойкости тормозных дисков из-за изменения основной структуры чугуна вблизи поверхности: окисления по границам графитных пластин, дробления (диспергирования) цементита перлита и появления зернистого перлита при разложении цементита и выгорании углерода. Показано, что эти процессы могут быть существенно замедлены путём введения элементов-карбидообразователей. Определена зависимость износостойкости материала тормозного диска от совместного содержания марганца и хрома, которое имеет оптимальные диапазоны, что обусловлено как положительным, так и отрицательным влиянием указанных карбидообразователей: повышение микротвёрдости и термостабильности за счёт образования цементита, легированного этими элементами, и снижение (при значительных концентрациях) контактной прочности.

3. Описан механизм влияния на интенсивность износа чугуна в паре с материалом тормозной колодки количества и размеров сульфидов марганца (MnS), установлен оптимальный диапазон по содержанию серы -0,11. .0,13%. Оптимум обусловлен тем, что, с одной стороны, до концентрации серы 0,12% растёт количество и размер сульфидов, являющихся твёрдой смазкой, с другой стороны, при содержании серы больше 0,12% рост числа частиц прекращается и происходит укрупнение отдельных сульфидов свыше толщины графитных включений, что вызывает снижение контактной прочности чугуна.

4. Установлено, что отжиг при 580°С в течение двух часов позволяет значительно снизить остаточные литейные напряжения в отливке тормозного диска без уменьшения твердости. Однако при использовании в технологическом процессе изготовления тормозных дисков финишной операции шлифования с припуском на шлифовку 0,2 мм из-за вводимых при этом остаточных напряжений эффект от предварительного отжига отливок для готовой детали практически не наблюдается. При финишной операции точения отжиг отливок обеспечивает снижение уровня остаточных напряжений в готовой детали.

5. Исследовано влияние дисперсности структуры, композитного и химического состава структурных составляющих, а также механических свойств материалов тормозных колодок на их изнашивающую способность по отношению к тормозному диску. В частности, установлено, что грубые крупные твёрдые включения (стальная высечка, латунная стружка) в материале колодки приводят к интенсификации процессов микрорезания поверхности тормозного диска, а пластичные металлические включения на основе алюминия и меди уменьшают износ тормозного диска за счёт образования на его поверхности тонких слоев, защищающих материал диска от микрорезания. Недостаточная теплостойкость полимерной связующей вызывает её намазывание на поверхность тормозного диска. Это также приводит к защите его поверхности от абразивных частиц и снижению интенсивности микрорезания, однако, при этом наблюдается значительное падение коэффициента трения, что отрицательно влияет на эффективность торможения. Также возможно разложение материала полимерной связующей при интенсивном фрикционном нагреве тормозного диска.

6. На основе исследованных процессов трения и износа в реальной паре «тормозной диск - колодка» и изучения эффекта «вибрация при торможении» разработаны рекомендации по оптимизации материала и технологии изготовления тормозных дисков. В ОАО «АЛНАС» для отливок дисков переднего тормоза ВАЗ-2110 и ВАЗ-2112 из чугуна Ghl90 внедрено изменение по содержанию серы (0,11.0,13% вместо 0,01.0,03%), что привело к снижению интенсивности износа тормозных дисков на 40%, тормозных колодок - на 12% и повышению стойкости обрабатывающего инструмента более чем в 2 раза. В результате реализации комплекса технологических мероприятий появление вибрации при торможении на автомобилях семейства ВАЗ-2110 за семь месяцев 2004 г. уменьшилось на 40% по сравнению с аналогичным периодом 2003 г.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Болдырев, Денис Алексеевич, 2004 год

1. Самохин С. Тормоза - на «раз» // Автомобиль и сервис. 2003. №11. С.38-40

2. ВАЗ-21103 после 125000 км // За рулём. 2002. №8. С. 102

3. Отчего вибрирует тормозная педаль? // За рулём. 2002. №8. С. 200

4. Бруннер X., Аугсбург К., Грохович Я. Исследование вибраций дисковых тормозов с плавающей скобой легковых автомобилей // ATZ. 1999. №1. С. 22-30

5. Haigh М. J., Smales Н., Abe М. Vehicle judder under dynamic braking caused by disc thickness variation // ImechE. 1993. C444/022. P. 247-258

6. Breuer В., Engel H. G. Neuere Erkenntnisse iiber bremsenerregte Schwigungen // XIV ^.-Symposium. Bad Neuenahr. 1993

7. Engel H. G., Schroder F., Hassiotis V., Tiemann R. Systemansatz zur Untersuchung von Bremsrubbeln unter Berucksichtigung der Fahrerwahrnehmung // VDI Jahrbuch. Fahrzeug und Verkehrstechnik. VDI-Verlag. Diisseldorf. 1996

8. Augsburg K., Grochowicz J. et al. Systematishe Untersuchungen zu Bremsdruck- und Bremsmomentschwankungen an Scheibenbremsen // XVI p.-Symposium. Bad Neuenahr. 1996

9. Grochowicz J. Experimented und theoretische Untersuchungen zu Bremsdruk- und Bremsmomentschwankungen an Pkw-Scheibenbremsen // Dresden. Dissertetion. TU. 1997

10. Tirovic M., Day A. J. Disc brake interface pressure distribution // Proc. Inst. Mech. Engrs. Journal of Automobile Engineering. 1991. V. 205. 1991

11. П.Ходжес Т., Денгош Ф.-Й. Разработка методики для исследования вибрации тормозов//ATZ. 2001. №1

12. БМВ 3-й серии с проблемами передней подвески // Mot. 1999. №20

13. Pressouyre G. М. Trap theory of hydrogen embrittlement // Acta Metall. 1980. V. 28. №7. P. 895-911

14. Trojano A. Met. Progress. 1960. V. 22. P. 1065

15. Oriani R., Josephic P. Acta Metall. 1974. V. 22. P. 1075

16. Engel L., Klingele H. Beitrag des Rasterelektronenmikroskops zum Beurteilung wasserstoffinduzierter Bruche // Arch. Eisenhouttenwes. 1977. V. 4. №10. P. 555-560

17. Поляков А. А. Защита от водородного износа в узлах трения. М.: Машиностроение, 1980

18. Гаркунов Д. Н. Триботехника. М.: Машиностроение, 1985.616 с.

19. Kula P. Sorpcja wodoru w warstwie azotowanej oraz jej wplyw na tarcie i zuzycie // Zeszyty naukowe Politechniki Lodzkiej. 1994. № 961

20. Flis J. Wodorowe i korozyjne niszczenie metali // PWN: Warszawa.disk brake pads with «the controlled grain structure» // SAE Technocal Paper Series. 1989. № 890864

21. Инструкция по замене тормозного диска «LOCKHEED»

22. Textar. Тормозные колодки для транспортных средств // Развитие и испытания. 1990

23. Инструкция по замене тормозного диска «ВгешЬо»

24. Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1980. - 496 с.

25. Чугун / Под ред. канд. тех. наук А. Д. Шермана и докт. тех. наук. А. А. Жукова. М.: Металлургия, 1991. - 576 с.

26. Гуляев А. П. Металловедение. М.: Машиностроение, 1977.648 с.

27. Справочник по чугунному литью / Под ред. докт. тех. наук, проф. Н. Г. Гиршовича. Л.: Машиностроение, 1978. - 760 с.

28. Неижко И. Г. Графитизация и свойства чугуна. Киев: Наукова Думка, 1989. - 208 с.

29. Материаловедение / Под ред. докт. тех. наук, проф. Б. Н. Арзамасова. М.: Машиностроение, 1986. - 384 с.

30. Болховитинов И. Ф. Металловедение и термическая обработка. -М.: Машгиз, 1958.-430 с.

31. Адаскин А. М., Зуев В. М. Материаловедение (металлообработка). М.: Academa, 2002. - 240 с.

32. Никифоров В. М. Технология металлов и других конструкционных материалов. СПб.: Политехника, 2000. - 384 с.

33. Керамический тормозной диск // Автостроение за рубежом. Вкладыш «В мире техники». 2002. №3. С. 7

34. Мельников В. П., Садовский Е. А. Влияние графита на прочность серого перлитного чугуна в крупных отливках // Литейное производство. 1994. №8

35. Салтыков С. А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургиздат, 1958

36. Новик Ф. С., Коган JI. Б., Виноградов Ю. Г. Структурные особенности графита синтетических чугунов // Литейное производство. 1971. №5. С. 14-18

37. Сыроквашев А. В., Бауман Б. В. Модифицирование серых фосфористых чугунов для отливок, работающих в условиях трения // Литейное производство. 2000. №9. С. 16-17

38. Выбор оптимального материала для автомобильных деталей // Тематическая справка: ОАО «АВТОВАЗ» ДТР УПиЭП ОНТИ. 2001. С. 4-9

39. Разработка чугуна с высокой теплопроводностью для роторов тормозных дисков // SAE Techn. Pap. Ser. 1990. №900002. С. 22-28

40. Fukano A., Matsui Н. Development of Disk-Brake Design Method Using Computer Simulation of Heat Phenomena// SAE Technical Paper 860634

41. Kempers H. Stahlwerkskokilen aus Gusseisen mit Kugelgraphit // Giesseri. 1966. P. 53

42. Tribizan M. Thermal Shock Behavior of Gray Cast Irons // Berg-und Huttenmannushe Monatshefte. 1975. P. 120

43. Bungardt K., Motz J. Undar die Leitfahigkeiten eigniger Eisenwerkstoffe //Giesseri. 1957. P. 44

44. Gundlach R. B. Elevated Temperature Properties of Alloyed Gray Irons for Diesel Engine Components // AFS Transactions. 1978. P. 86

45. Crosby V. A., Timmons G. A. Metallurgical Aspects of Brake Drums for Heavy Dusty Service // Foundry. 1940

46. Augus H. T. Physical and Engineering Properties of Cast Iron // British Cast Iron Res. Ass. 1960

47. Gilbelt G. N. J. Engineering Data on Cast Iron // British Cast Iron Res. Ass. 1968

48. Самошин И. Г., Токмакова JI. Е. Справочник молодого термиста. -М.: Высшая школа, 1966. 262 с.

49. Зажигаев JI. С., Кишьян А. А., Романиков Ю. И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. М.: Атомиздат, 1978. - 232 с.

50. Болдырев Д. А., Криштал М. М., Цалина Н. Б., Выбойщик М. А. Сравнительный анализ и пути уменьшения износа серых перлитных чугунов // Тяжёлое машиностроение. 2003. №9. С. 24-27

51. Rudnik S. Nichtmetallische Einschliisse in Eisenwerkstoffen // FMC -Ser.: Inst. Mech. Akad. Wiss. DDR. 1990. №48. P. 1-13

52. Effect of graphite morphology on tensile properties of flake grafite cast iron // Nakae Hideo. Shin Hochul. Mater. Trans. 2001. №7. P. 1428-1434

53. Жуков А. А., Савуляк В. И., Пахнющий И. О. Высокосернистые и серно-медистые антифрикционные чугуны улучшенной обрабатываемости резанием // Металловедение и термическая обработка металлов. 1998. №3. С. 28-30

54. Жуков А. А., Шултье Г. Ю., Янченко А. В. и др. Влияние серы на фазовые превращения в чугунах, получаемые по новым ресурсосберегающим технологиям // Процессы литья (Киев). 1994. №2. С. 112-117

55. Zhukov A. A., Davydov S. V. Fonte malleable a teneurs elevees en silicium et en soufre // Fonderie Fondeur d'Aujourd'hui. 1983. №22. P. 29-33

56. Zhukov A. A., Chakrabarti A. K., Panigrahi S. C. et al. Influence of Si, Ca, and S on the responte to heat treatment of cast iron-carbon alloys with compact graphite // Trans, of Indian Inst, of Foundrymen. 1994. V. 4. P. 109-116

57. Жуков А. А., Чу Ш. Ч. Встречное модифицирование серого чугуна с использованием серы // Литейное производство. 1993. №11. С. 6-9

58. Иванов А. М., Цалина Н. Б., Каблов В. Г. Структура и свойства чугунных отливок поршневых колец // МиТОМ. 1996. №10. С. 23-26

59. Зиновьев Ю. А., Железняков П. П. Разработка и внедрение легирующей добавки для стали и чугуна // Управление строением отливок и слитков: Сборник трудов. Горький: Горьковский политехнический институт, 1989. С. 22-24

60. Жуков А. А., Пахнющий И. О. Установка для технологических испытаний металлов на обрабатываемость резанием // Международная научно-техническая конференция «Антифрикционные и износостойкиечугуны»: Тезисы докладов. Винница, 1992. С. 62-63

61. Доценко П. В., Липтуга И. В., Доценко В. П. Низколегированные и модифицированные чугуны со специальными свойствами // Литейное производство. 2003. №3. С. 11

62. Кузьмин Б. А., Самохоцкий А. И, Кузнецова Т. Н. Металлургия, металловедение и конструкционные материалы. М.: Высшая школа, 1971. -352 с.

63. Чугун с пластинчатым графитом. Ежегодный библиографический обзор. 2002. Вып. 39. №7. С. 59-65

64. В. М. Горицкий. Влияние параметров структуры на характеристики сопротивления разрушению низкоуглеродистой стали // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2003. №8. том 69. С. 39-43

65. Жуков А. А. Некоторые вопросы развития стале- и чугунолитейного производства. // Литейное производство. 1994. №2. С. 4-6

66. Stabilizacija perlita u sivom lijevu // Lgevarstvo. 2001. №3. C. 75-79

67. Хосен P., Евстигнеев А. И., Ри Э. X., Попова E. В. Связь между свойствами, литейными и эксплуатационными характеристиками легированных чугунов // Литейное производство. 1997. №11. С. 17-18

68. Вашуков И. А., Кутолин С. А. Распределение электронных полос в соединениях железа с sp-элементами // Известия вузов. Физика металлов. 1979. №1. С. 104-106

69. Вашуков И. А. Механизм влияния элементов на первичную кристаллизацию чугуна // Конфигурационные представления электронного строения в физическом материаловедении: Сборник научных трудов. Киев: Наукова думка, 1977. С. 156-161

70. Горобченко С. Л., Гуляев Б. Б. Влияние легирующих элементов на хладноломкость сплавов //Литейное производство. 1992. №4. С. 7-8

71. Кривцов Ю. С., Горобченко С. Л. Механические и технологические свойства литых сталей криогенного назначения // Фазовые превращения,структура и свойства сталей и сплавов: Межвузовский сборник. Л.: СЗПИ, 1989. С. 22

72. Поддубный А. Н., Кульбовский И. К., Афонин Д. Г. Износостойкость различных типов чугунов и бронз // Литейное производство. 1997. №5. С. 43

73. Жуков А. А., Сильман Г. И. Что такое стабильно-половинчатый чугун? // Литейное производство. 1993. №2-3. С. 3-4

74. Половинчук В. П., Жуков А. А. Влияние меди на триботехнические свойства чугуна в условиях термоциклирования / 57-й Всемирный конгресс литейщиков (Осака, 1990) // Cast Metals. 1991. V. 4. №1. P. 20-24

75. Churkin V. S., Kaubrak E. V., Zhukov A. A. The influence of copper on the graphitization of cast iron // Indian Foundry Journal. 1992. №3. P. 47-51

76. Pao Ч. Ж., Женг Д. С., Вонг X. Ж., Лианг Ш. В., Жанг К. Д. Исследование высокопрочного хромистого чугуна // Литейное производство. 1994. №2. С. 6

77. Носкова Е. В., Солнцев Л. А., Журавлёв Н. М. Повышение износостойкости тормозных дисков легковых автомобилей // Автомобильная промышленность. 1983. №6. С. 28-29

78. Сомин В. 3., Андреев А. Д., Куликов В. И. Производство отливок из сложнолегированного чугуна с высокими параметрами специальных свойств // Литейное производство. 2002. №11. С. 16-25

79. Grundlach R. В., Parks J. L. Influence of Abrasive Hardness on the Wear Resistance of High Cromium Irons // Wear. 1978. №46. P. 97-108

80. Ципин И. И. Изыскание и исследование износостойких чугунов (хромо-марганцевые молибденовые чугуны): Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук. — М.: ВНИИПТуглемаш, 1969. С. 23

81. Сох G. I. Some observations on the microstructure and hardness of nickel-chromium martensitic white irons // Brit. Foundry-men. 1979. №12. P. 265-275

82. Diesburg D. E., Borik F. Optimizing. Abrasion Resistance and Toughness in Steel and Irons for the Mining Industry // Symposium Materials for the Mining Industry. Colorado, 1974. P. 15-42

83. Avery H. S. Work Hardening in Relation to Abrasion Resistance // Materials for the Mining Industry. Colorado, 1974. P. 43-78

84. Ильинский В. А., Костылёва JI. В. Особенности кристаллизации чугуна, лимитирующие эффективность его легирования // Литейное производство. 1994. №4. С. 5-6

85. Ильинский В. А., Костылёва JI. В. Влияние дендритной ликвации на перлитно-ферритную структуру серого чугуна // МиТОМ. 1987. №5

86. Ильинский В. А. Оценка качества чугуна по кремниевому эквиваленту химического состава // Литейное производство. 1987. №4

87. Ильинский В. А., Костылёва Л. В. Взаимосвязь состава, структуры и свойств серого чугуна // Литейное производство. 1986. №10

88. Пындару Т., Попа Д., Иримия К. Разработка новых безасбестовых фрикционных материалов // 3-й Международный симпозиум по трибологии фрикционных материалов ЯРОФРИ-97: Сборник трудов. Ярославль, 1997. С. 67-72

89. Престон Д. Д. и др. Сравнение испытаний фрикционных тормозных материалов на транспортном динамометре и других лабораторных испытаний // SAE 710250, 1971

90. Хатч Д. и др. Конструктивные особенности машины для испытаний фрикционных материалов для автомобилей // Институт машиностроения, отделение автомобилестроения. Труды М66-67. Т. 181. Ч. 2А. №2

91. Ходжсон А. А. Заменители асбеста и изделий из него // Anjalena,1985

92. Пульпа Кевлар и рубленые технические короткие волокна для фрикционных изделий и прокладок // Du Pont de Nemours Int. S. A. Швейцария, 1990

93. Холински P. Новые добавки, контролирующие трение вклад всоздание экологически чистых композиций для тормозных накладок // 3-й Международный симпозиум по трибологии фрикционных материалов ЯРОФРИ-97: Сборник трудов. Ярославль, 1997. С. 50-53

94. Кунявский М. Н. Термическая обработка чугуна. М.: НТО Машпром, 1957. - 228 с.

95. Коцюбинский О. Ю. Стабилизация размеров чугунных отливок. М.: Машиностроение, 1974. - 296 с.

96. Выбойщик М. А., Болдырев Д. А., Волков А. И. О релаксации остаточных напряжений в отливках из серого чугуна // XV международная конференция «Физика прочности и пластичности материалов»: Сборник тезисов. Тольятти: ТГУ, 2003. Ч. 3. С. 51

97. УТВЕРЖДАЮ Главный металлург1. Ю "АЛ НАС" Тронин А.В.1. АКТо увеличении содержания серы в чугуне марки Gh190

98. Согласно требованиям ОАО «АВТОВАЗ» в чугуне марки Gh190 для отливок Диск переднего тормоза 2112-3501070-77, 2110-3501070-77 с октября 2003г. увеличено содержание серы до 0,12 %.

99. В апреле 2004 года в ТИ №48 введено содержание серы 0,11-0,13 %.

100. Решен вопрос по стабилизации микроструктуры при помощи введения в плавку олова в количестве 0,4 %.

101. Изменены нормы расхода введено дополнительно применение ферросеры и олова.

102. На сегодняшний день содержание серы в плавках и отливках (с учетом погрешности измерения и ликвации элемента) находится в пределах 0,09.0,13

103. Согласно данным участка обработки тормозных дисков при увеличении содержания серы стойкость всех обрабатывающих пластин минимально увеличилась в 2 раза при содержании S более 0,08%.1. Начальник ТБ ОГМет1. W.jiiXM Г ,1. Хакимов И.Ф.1. Иси.

104. Программа работ от 14.03.2003 г.

105. Задание на испытание №2110/2112- 266 / 2003 г.

106. План работы бюро на ноябрь 2003 г.2 ЦЕЛЬ ИСПЫТАНИЙ

107. Сравнить износостойкость серийных и опытных тормозных дисков.

108. Оценить влияние опытных тормозных дисков на образование разнотолщинности дисков в процессе износа при длительных износных испытаниях.

109. Оценить влияние опытных тормозных дисков на износ и фрикционные характеристики колодок.

110. Тормозные диски деталь 2110-3501070:- серийного производства с содержанием серы в чугуне до 0,03%;- опытные с повышенным содержанием серы в чугуне 0,12% (отлиты по заказу ИЦ

111. Заготовки дисков отлиты на ОАО «АЛНАС» (г. Альметьевск). Мехобработка дисков выполнена в МСП ОАО «АВТОВАЗ».

112. Колодки переднего дискового тормоза деталь 2110-3501080 с безасбестовыми фрикционными накладками шифра ТИИР-240 производства ф. ТИИР (г. Ярославль) от двух серийных партий:- поставки на ВАЗ в августе 2003 г.;- поставки на ВАЗ в сентябре 2003 г.

113. Специальные износные испытания проведены в соответствии с И 3124.37.101.0322001, программа испытаний №1.

114. Момент инерции маховых масс стенда 39,1 кг«м2, что соответствует максимальной массе автомобиля ВАЗ-2110 1485 кг (при радиусе колеса RK = 0,281 м).

115. Инерционный динамометрический однопозиционный стенд LR.0.016 для испытаний автомобильных тормозов.

116. Кодовый №17.17.005.930. Инвентарный №73 400 736.

117. Дата последней аттестации 26.11.2002 г., дата следующей аттестации ноябрь 2003 г.

118. Микрометры с пределом измерений 0 . 25 мм, ГОСТ 6507-78:- с плоской головкой МК-102, заводской № 3631;- со сферической головкой МТ-102, заводской №1722. Изготовитель завод «Калибр», СССР.6 РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

119. Обобщенные результаты испытаний приведены в таблицах № 1-4.

120. Табл. 1. Сравнительный анализ износа тормозных дисков.

121. Колодки Температура диска в начале то рможения, "С Общий Средний износ диска, мм100 150 200 250 300 350 износ

122. Износ диска за 200 торможений при каждой температуре, мм диска, мм

123. Диск серийный: содержание серы до 0,03%партия №1 0,010 0,005 0,005 0,005 0,005 0,015 0,045 0,0420,010 0 0 0,005 0,010 0,010 0,035партия N22 0,010 0,005 0,005 0,005 0,010 0,010 0,045

124. Диск опытный: содержание серы 0,12%партия №1 0,005 0,005 0 0,005 0,005 0,005 0,025 0,0300 0,005 0 0,005 0,005 0,015 0,030партия №2 0,005 0,005 0,005 0,005 0,005 0,010 0,035

125. Табл. 2. Сравнительный анализ износа тормозных колодок.

126. Колодки Температура диска в начале то эможения, °С Общий износ колодки, мм Средний износ колодки, мм100 150 200 250 300 350

127. Износ диска за 200 торможений при каждой температуре, мм

128. Диск серийный: содержание серы до 0,03%партия №1 0,23 0,45 0,65 0,86 1,30 1,73 5,23 5,540,25 0,50 0,70 0,92 1,30 1,73 5,40партия №2 0,30 0,43 0,61 0,90 1,40 2,35 5,99

129. Диск опытный: содержание серы 0,12%партия №1 0,19 0,36 0,52 0,77 1,20 1,82 4,85 4,950,19 0,35 0,62 0,82 1,20 1,57 4,75партия №2 0,24 0,33 0,50 0,82 1,30 2,07 5,26

130. Как видно из таблицы 1, износ опытных дисков за весь объем испытаний в среднем на 30% меньше, чем серийных.

131. Износ тормозных колодок см. таблицу 2 - при работе с опытными дисками меньше, чем при работе с серийными дисками, на 10. 12%.

132. Табл. 3. Сравнительный анализ разнотолщинности тормозных дисков.

133. Тормозные диски Тормозные колодки Среднее значение, ммпартия №1 партия №2комплект №1 комплект №2 комплект №3

134. Максимальная разнотолщинность тормозного диска за весь период испытаний, мм

135. Серийный 0,030 0,020 0,020 0,023

136. Опытный 0,020 0,015 0,010 0,015

137. Как видно из таблицы 3, снижение износа опытных тормозных дисков привело к снижению разнотолщинности дисков в среднем примерно также на 30.35%.

138. Табл. 4. Сравнительный анализ тормозной эффективности колодок ТИИР-240.

139. Температура тормозного диска в начале торможения, °С

140. Тормозная 100 150 200 250 300 350колодка Коэффициент трения пары (max.min) за 200 торможений при каждой температуре

141. Диск серийный: содержание серы до 0,03%партия 0,40.0,42 0,44.0,37 0,38.0,39 0,40.0,39 0,41.0,38 0,37.0,361 0,46.0,43 0,41.0,37 0,38.0,40 0,41.0,39 0,42.0,40 0,39.0,37партия №2 0,49. .0,52 0,51.0,45 0,45.0,44 0,44. .0,42 0,43.0,41 0,38.0,34

142. Д иск опытный: содержание серы 0,12%партия 0,44.0,52 0,51.0,45 0,43.0,42 0,41.0,40 0,41.0,38 0,40.0,351 0,43.0,47 0,44.0,38 0,37.0,38 0,38.0,40 0,39.0,38 0,37.0,34партия №2 0,53.0,55 0,55.0,50 0,48.0,44 0,43.0,41 0,42.0,39 0,38.0,34

143. Износостойкость опытных тормозных дисков с повышенным содержанием серы в чугуне 0,12% по результатам стендовых испытаний на 30% выше, чем серийных дисков с содержанием серы до 0,03%.

144. Уменьшение износа опытных тормозных дисков привело к пропорциональному уменьшению разнотолщинности дисков.

145. Повышенное содержание серы 0,12% в чугуне опытных дисков привело к уменьшению износа колодок на 10.12% при незначительном влиянии на фрикционные характеристики (снижения коэффициент трения не получено).