ИСТИНА

Тормозные диски, тормозные колодки и фрикционные накладки из разрабатываемых ФКУМ предназначены для использования в многодисковых авиационных тормозах, а также тормозных системах других видов транспорта, таких как скоростные поезда и автомобили. Замена ими аналогичных или традиционных фрикционных материалов позволит существенно расширить диапазон скоростей, температур, механических нагрузок, возникающих при работе тормозных устройств, повысить стабильность тормозных характеристик при различных условиях нагружения и окружающей среды, а также ресурс изделий. Ключевые научно-технические и технологические задачи, решаемые для достижения указанных целей: • Исследование структуры и свойств углеродных волокон в зависимости от условий получения, их влияния на структуру и свойства ФКУМ, возможности регулирования свойств конечных изделий на основе различных волокон за счет изменения технологических параметров их изготовления. Такое исследование позволит обосновать выбор для изготовления изделий необходимого качества недорогих и недефицитных углеродных волокон – основного сырья в производстве ФКУМ. • Исследование физико-химических и технологических свойств пеков, закономерностей их преобразования в углерод (карбонизации) при высоких температурах и давлениях, влияния природы и условий обработки пеков на структуру и свойства ФКУМ. На основании результатов исследований будет оптимизирована технология уплотнения заготовок из ФКУМ: сокращено количество циклов уплотнения и продолжительность каждого цикла. • Исследование закономерностей поведения различных углеродных волокон и порошков пеков в воздушных потоках с целью оптимизации структуры волокнистых каркасов ФКУМ, обеспечивающей требуемые эксплуатационные свойства, и оптимизации конструкции оборудования для аэродинамического формирования заготовок. • Исследование процессов силицирования углеродных заготовок для изготовления материалов типа SiC/C. • Разработка и реализация принципов моделирования технологических процессов с целью создания опытного оборудования для отработки технологии.

В рамках НИОКТР разработан новый тип материала на основе модифицированных углеродными добавками пековых связующих и обработанных специальным образом углеродных волокон. Проведены опытные работы и получены опытные образцы ФКУМ на основе волокон с различной температурой обработки и на основе модифицированных связующих с углеродными добавками, добавками поверхностно-активных веществ и нанодобавками. Проведено исследование структуры и физико-механических свойств материалов методами рентгеновской дифракции, растровой электронной микроскопии, анализ пористости, микротвердости, исследование прочностных и фрикционных характеристик опытных ФКУМ полученных на основе углеродных волокон различных производителей, обработанных при высокой температуре, а также на основе модифицированных связующих для получения опытных заготовок дисков. Для проведения научно-исследовательских и опытных работ созданы, отработаны и запущены пилотные установки вакуумной заливки пеком контейнеров, многоразовая система нагрева для операции ПДК на аппарате высокого давления, установка аэродинамического формирования пресспакетов, лабораторные технологические установки высокотемпературной обработки волокон с максимальной температурой обработки до 2800 °С, реактора и оснастка, позволяющие проводить модификацию и карбонизацию пековых связующих. Организован опытный участок, на котором аспиранты и молодые специалисты могут нарабатывать опытные волокна и связующие для получения композиционных материалов. Организация опытного участка позволила специалистам МГУ им. М.В. Ломоносова и ОАО «АК РУБИН» на лабораторном и опытном уровне опробовать новые перспективные технические решения и оценивать их эффективность с небольшими затратами материалов и ресурсов, в несколько десятков раз меньшими чем при опробовании этих решений на реальном производстве. По результатам разработки направлено 7 заявок на изобретения (получены 2 положительных решения, 3 заявки в работе), опубликованы 17 научных работ. Проведены физико-механические испытания материала на основе обработанных волокон, которые показали значительное увеличение прочностных характеристик по сравнению с существующими аналогами при сохранении оптимальных значений коэффициента трения и износа. В частности достигнуты значения прочности на изгиб на уровне 200-220 МПа (существ. значения – 150-170 МПа), прочности на сжатие на уровне 140-160 МПа (существ. значения – 120-130 МПа). Предложенные решения по обработке карбонизованных волокон позволили снизить себестоимость материала на 12-15 %. Разработанная технология отличается от аналогов: - возможностью использования для армирования без потери эксплуатационных характеристик термообработанных карбонизованных углеродных волокон в сочетании с пековым связующим; - высоким уровнем интенсификации и автоматизации производственных процессов; - высокой степенью точности автоматического контроля и поддержания На основании результатов технологических экспериментов, исследований структуры и измерения свойств опытных образцов подготовлены комплекты технической и технологической документации на производство тормозных авиационных дисков из ФКУМ Термар-АДФ-КВ на основе модифицированных карбонизованных волокон и пековой матрицы с добавками-модификаторами. По разработанной документации изготовлены опытные партии натурных тормозных дисков, которые прошли последовательные циклы стендовых испытаний на трехдисковом инерционном стане и в полноразмерном тормозе КТ196М в соответствии с процедурой, применяемой в ОАО АК «Рубин» для испытаний авиационных тормозов при подготовке серийного производства.