Разработка экологически безопасных фрикционных материалов и организация промышленного производства изделий из них для машиностроения

Фрикционные материалы - это широкий класс материалов, предназначенный для изготовления тормозных элементов накладок муфт сцепления, фрикционных вкладышей и демпферов, применяемых в мобильных машинах, подвижном составе, самолетостроении, в технических обустройствах нефтегазодобывающих комплексов, железных дорог, транспортных систем и технологическом оборудовании для передачи или рассеивания кинетической энергии. В качестве основного наполнителя для фрикционных полимерных композиций и некоторых типов спеченных фрикционных материалов за весь более чем 80-летний период развития фрикционного материаловедения использовался асбест. Однако многочисленными исследованиями было установлено, что волокнистые частицы асбеста, являются биологически активными веществами с выраженным канцерогенным действием. На основании решений Генеральной Ассамблеи ООН асбест был внесен в список веществ особо опасных для здоровья человека.

Несмотря на столь серьезные меры, применяемые мировым сообществом, в странах СНГ никаких ограничений на использование асбеста нет, хотя СТБ ГОСТ Р 50507-98 "Изделия фрикционные тормозные. Общие технические сведения", регламентирующем использование фрикционных материалов в мобильных машинах, асбест запрещен к применению с 2001 г. Таким образом, для повышения конкурентоспособности и обеспечения возможности экспорта продукции отечественного машиностроения, в первую очередь, автотракторной техники, возникла необходимость в разработке и постановке на производство нового класса материалов - безасбестовых фрикционных композитов, отвечающих принятым в странах-импортерах нормам технической и экологической безопасности.

Целью проекта является разработка научных основ создания экологически чистых фрикционных материалов на полимерной матрице и изделий из них; освоение технологии промышленного производства; разработка и внедрение в производство системы и технических средств контроля качества материалов и фрикционных изделий.

Годовой объем мирового рынка фрикционных изделий, по оценкам экспертов, оценивается в денежном выражении суммой в несколько миллиардов долларов США. На этом рынке сохраняется устойчивая тенденция к использованию фрикционных материалов на органических (полимерных) связующих. Наряду с технической сложностью замены асбестового наполнителя во фрикционных материалах, важным является и экономический аспект перехода на безасбестовые фрикционные изделия. Например, асбест стоит в 35-50 раз меньше, чем его заменитель - кевлар. Эффективное применение безасбестовых фрикционных материалов обеспечивается исключительными свойствами таких материалов, включая прочностные, фрикционные характеристики, теплофизические свойства, энергонагруженность фрикционных узлов.

Потребности белорусского рынка изделий фрикционного назначения с органическим покрытием без учета объемов розничной торговли запасными частями для легковых автомобилей, удовлетворяются в настоящее время за счет импорта, составляющего, по нашим оценкам, более 30 млн. долларов США (99,9% объема рынка). Как видно из этих цифр, создание в Беларуси специализированного предприятия по производству фрикционных изделий, при условии конкурентоспособности его продукции, является экономически целесообразным. Такое предприятие будет иметь существенное пространство рынка для экспансии.

В ИММС НАНБ выполнены исследования, позволившие решить ряд актуальных для трибологии и машиностроения материаловедческих задач, на базе которых разработаны принципы создания нового класса композитов - безасбестовых фрикционных материалов с полимерной матрицей (ПБФМ). Предложены новые методы, технологии получения и рецептуры износостойких ПБФМ различного функционального назначения, предназначенных для работы как в узлах сухого трения, так и в масле. Для узлов трения технологического оборудования, применяемого в сталепроволочном и кордном производстве, разработаны составы и способы получения ПБФМ, обладающих повышенной стабильностью коэффициента трения, устойчивостью к действию агрессивных сред и высокой износостойкостью. Для тормозов и передаточных устройств колесных тракторов разработан ряд марок ПБФМ, которые по эффективности и долговечности превосходят асбосодержащие материалы. Получены положительные результаты стендовых и ресурсных испытаний эластичных фрикционных материалов, предназначенных для работы в среде масла (ТУ РБ 400084698.074-2000), накладок муфт сцепления (ТУ РБ 400084698.137-2003), дисковых тормозов (ТУ РБ 03535279.075-2000) и фрикционных шайб (ТУ РБ 03535279.031-98). Созданные материалы и изделия из них рекомендованы к серийному внедрению на РУП "МТЗ", в узлы трения магистральных тепловозов серии 2ТЭ10У (ТУ БЧ 17.014-99), в конструкции мотоциклов и мокингов на ОАО "Мотовело" (ТУ РБ 4000.84698.136-2003). Для новой конструкции многодисковых маслоохлаждаемых тормозов большегрузных самосвалов "БелАЗ" разработаны ПБФМ, обеспечивающие стабильный момент трения в масляной среде (ТУ РБ 400084698.111-01). В настоящее время ведется подготовка производства многодисковых маслоохлаждаемых тормозов на РУПП "БелАЗ".

При выполнении проекта предполагается решить приоритетную проблему трибоматериаловедения - разработать научные основы проектирования ПБФМ, включающие решение с позиций материаловедения комплекса взаимосвязанных задач физической химии, технологической механики и тепловой динамики трения.

Результаты работы по различным аспектам проблемы отражены более чем в 100 публикациях. Составы материалов защищены патентами. Совместные исследования по созданию специальных материалов для подвижного состава и тепловым расчетам узлов трения выполняются с Ростовским государственным университетом путей сообщения под руководством академика РАН, профессора Колесникова В.И.

Для реализации проекта в части создания гибкого производства, реализующего схему замкнутого цикла изготовления изделий, потребуется от 200 до 960 тыс. долларов США. Объем инвестиций зависит от наличия соответствующей инфраструктуры и номенклатуры выпускаемых материалов и изделий.


Для контактов:

E-mail: sergienko_vp@mail.ru, mpri@mail.ru
телефон: +375 (232) 77-35-75
факс: +375 (232) 77-52-11