Molykote materials application on car disk brake mechanisms
Molykote materials application on car disk brake mechanisms

Brake systems lubrication with Molykote materials provides disk brake mechanism parts longеterm mobility and reduces their wear rate. The additives Molykote materials for brake pads contain improve their friction properties and reduce wear.

1. Конструктивные и эксплуатационные особенности дисковых тормозных механизмов, применяемых в автомобильных тормозных системах
2. Применение материалов Molykote для смазки колодок дисковых тормозных механизмов
3. Применение материалов Molykote для смазки направляющих пластин тормозных колодок дисковых тормозных механизмов
4. Применение материалов Molykote для смазки направляющих пальцев подвижной скобы суппортов дисковых тормозных механизмов
5. Применение материалов Molykote для смазки уплотнений гидроцилиндров суппортов дисковых тормозных механизмов
6. Применение присадок Molykote в композиционных материалах тормозных колодок
7. Рекомендации по применению материалов Molykote в дисковых тормозных механизмах автомобильных тормозных систем

 

1. Конструктивные и эксплуатационные особенности дисковых тормозных механизмов, применяемых в автомобильных тормозных системах

На сегодняшний день дисковые тормозные механизмы широко применяются в автомобилестроении. Они имеют следующие основные преимущества перед барабанными тормозными механизмами:
• обеспечение стабильной эффективности торможения в широком диапазоне рабочих температур;
• высокое быстродействие благодаря меньшей величине зазоров между дисками и колодками в незаторможенном состоянии;
• простота конструкции, обслуживания и ремонта.


Кроме того, плоские рабочие поверхности колодок и равномерное их прижатие перпендикулярно плоскости вращения диска обеспечивают более равномерный износ фрикционных поверхностей. Тормозной механизм охватывает лишь небольшую часть рабочей поверхности диска, поэтому его открытая часть эффективно охлаждается и самоочищается от продуктов износа, воды и грязи. Неоспоримым преимуществом дисковых тормозных механизмов являются их небольшая масса и хорошая приспособленность к автоматическому регулированию зазора между колодками и диском.

Конечно, дисковые тормоза имеют определенные недостатки. В частности, снижение площади фрикционного контакта в дисковых тормозных механизмах по сравнению с барабанными приводит к необходимости повышения давления рабочего тела в приводе тормозной системы. Это влечет за собой возрастание интенсивности изнашивания накладок и сокращение периодичности их замены.

 

2. Применение материалов Molykote для смазки колодок дисковых тормозных механизмов

Колодки в совокупности с дисками являются основными рабочими компонентами дисковых механизмов современных тормозных систем. Именно колодки создают тормозное усилие при взаимодействии с установленным на ступице колеса вращающимся тормозным диском, поэтому к подвижности колодок предъявляются высокие требования. Их внезапное заклинивание в процессе движения может привести к полной потере управляемости автомобилем и тяжелым последствиям как для водителей транспортных средств, так и для других участников дорожного движения.  Заклинивание сопровождается неполным растормаживанием тормозных механизмов, что приводит к появлению дополнительного сопротивления движению автомобиля, перерасходу топлива и повышенному износу фрикционных пар "тормозной диск - колодка".

Конструкция современных дисковых тормозных механизмов автомобилей предусматривает применение тормозных колодок, в комплект которых входит пакет перфорированных и сплошных пластин, повторяющих по форме тормозные колодки и надевающихся на них с тыльной стороны.

Тормозные цилиндры передают усилия к колодкам через поршни, несколько слоев металлических и неметаллических пластин и дополнительные слои смазочного материала. При этом усилия равномерно распределены по тыльным поверхностям таких колодок. Такая конструкция позволяет предотвратить прикипание колодок к месту нажатия поршня, избежать их прогиба в центральной части и перекоса при торможении. При исправности прочих деталей механизма комплект пластин гарантирует уверенную работу без скрипов в процессе торможения (в этой связи такие пластины часто называют «противоскрипными» или «шумогасящими»).

Несвоевременная смазка или применение смазочных материалов, не отвечающих условиям эксплуатации, в условиях высоких эксплуатационных нагрузок, повышенных температур и влаги приводит к деформации противоскрипных пластин и накладок и разрушению их поверхностей под действием коррозии. При этом снижается подвижность колодок в суппорте, давление на их тыльную поверхность становится неравномерным. Это влечет за собой неравномерный износ фрикционных накладок тормозных колодок и появление скрипов в процессе торможения.

Зачастую тыльные поверхности тормозных колодок и используемые вместе с ними перфорированные прокладки изготавливаются из пластиковых или эластомерных материалов. Для их обслуживания необходимо применять смазочные материалы, предназначенные для сочетаний металл/пластик и металл/эластомер.

Специальные смазочные материалы Molykote от компании Dow Corning полностью отвечают условиям эксплуатации тормозных колодок, обеспечивают их длительную подвижность в суппорте и предназначены для решения следующих задач:

• снижение шума;
• устранение скрипа;
• снижение износа;
• облегчение сборки и разборки.


Смазочные материалы Molykote, указанные в таблице 1, наносятся на торцевые и тыльные поверхности колодок, а также на рабочие поверхности противоскрипных пластин и перфорированных прокладок.

Таблица 1

Название продукта Описание
Molykote Cu-7439 Plus,
(-30…+650° С)
Термостойкая смазочная паста с высокой несущей способностью на основе полусинтетического масла с высокодисперсным медным наполнителем и специальными присадками для защиты от прикипания пар трения металл/металл на длительный срок, защиты от износа, вредного воздействия воды, пара и коррозии. Особенностями пасты является, низкое испарение, отсутствие точки каплепадения, высокая адгезия, хорошая защита от коррозии и стойкость к смыванию водой.
Molykote HSC Plus,
(-30…+1100° С)
Термостойкая и водостойкая смазочная паста на основе твердых смазок, мелкодисперсного металлического порошка и минерального масла с высокой несущей способностью и антикоррозионными свойствами. Используется для пар трения металл/металл для обеспечения низкого и постоянного значения коэффициента трения при малых скоростях скольжения.
Molykote M-77,
(-45…+450° С)
Термостойкая и водостойкая смазочная паста на основе дисульфида молибдена и силиконового масла пригодна для пар трения металл/металл с нагрузками от низких до умеренных и умеренными скоростями. Особенность пасты: при температурах выше 230° C носитель улетучивается практически без остатка, а оставшаяся сухая и скользкая пленка обеспечивает эффективную смазку до температуры +450° C.
Molykote  PG-54,
(-50…+180° С)
Силиконовая морозо-, термо- и водостойкая пластичная смазка с противозадирными присадками и твердыми наполнителями для сочетаний пластик/металл и резина/металл, работающих в диапазоне от низких до повышенных скоростей и от низких до умеренных нагрузок. Особенностями этой смазки являются высокая стойкость к окислению, обеспечение низкого  коэффициента трения в широком диапазоне температур, хорошая защита от коррозии, отличная совместимость с большинством пластиков и эластомеров.

 

3. Применение материалов Molykote для смазки направляющих пластин тормозных колодок дисковых тормозных механизмов

Направляющие пластины дисковых тормозных механизмов определяют направление относительного перемещения тормозных колодок в процессе торможения.

Открытая конструкция дисковых тормозных механизмов предполагает эксплуатацию направляющих пластин тормозных колодок в широком диапазоне температур при постоянном воздействии пыли и влаги. Применение многих традиционных пластичных смазок и смазочных паст в этих условиях недопустимо и приводит к образованию устойчивых загрязнений и коррозии.

Ухудшение фрикционных свойств поверхностей трения вследствие загрязнений и коррозии может сопровождаться перекосом колодок в процессе торможения, что приводит к появлению неравномерной нагрузки на направляющие пальцы, вызывает их деформацию и перекос скобы.

При этом резко ухудшаются тормозные свойства автомобиля, в процессе торможения возможно заклинивание.

Наиболее перспективным и эффективным решением для обеспечения сухой смазки и защиты от коррозии рабочих поверхностей направляющих пластин тормозных колодок дисковых тормозных механизмов является применение антифрикционных покрытий.

Антифрикционные покрытия представляют собой дисперсии твердых смазочных веществ (дисульфид молибдена, графит, политетрафторэтилен и др.) с очень малым размером частиц в неорганических или органических связующих агентах. Твердые смазочные материалы при нанесении связываются между собой и с поверхностью детали с помощью полимерной связующей матрицы и образуют после испарения растворителя сухую пленку толщиной 5…20 мкм со смазочными защитными функциями. Типичный состав антифрикционного покрытия включает в себя твердые смазочные материалы, связующие агенты, присадки и растворители.

Антифрикционное покрытие Molykote D-708 на основе политетрафторэтилена с эпоксидным связующим, отверждаемое при нагреве, применяется для сухой смазки сочетаний металл/металл и пластик/металл, работает в широком диапазоне рабочих температур (-180…+240° С), обеспечивает долговременную чистую смазку и хорошую защиту от коррозии.

Применение антифрикционного покрытия Molykote D-708 для смазки направляющих пластин тормозных колодок дисковых тормозных механизмов позволяет обеспечить:
• минимальный износ сопрягаемых поверхностей и низкий уровень шума в процессе работы;
• стабилизацию значения коэффициента трения в течение длительного времени;
• устойчивость к дорожным загрязнениям, окислению и вымыванию водой;
• чистую сборку тормозного суппорта дисковых тормозных механизмов в процессе обслуживания и ремонта.

Производственными испытаниями и опытом эксплуатации доказана высокая эффективность применения Molykote D-708.

Результаты испытаний фрикционных свойств стандартных направляющих пластин и  направляющих пластин с нанесенным  антифрикционным покрытием Molykote D-708 показывают существенное снижение значения коэффициента трения в начальный период работы для пластин с покрытием и его дальнейшую стабилизацию в диапазоне 0,08…0,1 (рис. 1). Уменьшение трения в сопряжении «направляющая пластина – тормозная колодка»  приводит к снижению интенсивности изнашивания поверхностей и уровня шума в процессе работы дискового тормозного механизма.

 

 

     

Рис. 1. Результаты испытаний антифрикционных свойств направляющих пластин

 

4. Применение материалов Molykote для смазки направляющих пальцев подвижной скобы суппортов дисковых тормозных механизмов

Конструктивное исполнение большинства современных дисковых тормозных механизмов предусматривает  применение суппортов с подвижной скобой. Такая конструкция подразумевает наличие втулок и направляющих пальцев, задающих направление перемещения скобы в процессе торможения.

Потеря подвижности скобы («заклинивание суппорта») вследствие деформации или коррозии направляющих пальцев и рабочей поверхности втулок приводит к снижению эффективности торможения, неравномерному распределению тормозных усилий и, как следствие, к неравномерному износу фрикционных накладок тормозных колодок. При заклинивании суппорта возможны также повышенный износ тормозного диска, его перегрев, деформация, и появление вибраций всего тормозного механизма. В этой связи детали суппорта дисковых тормозных механизмов с подвижной скобой требуют регулярного контроля в процессе эксплуатации и частого ремонта, связанного с естественным износом или выходом из строя направляющих пальцев скобы.

При выборе смазочного материала для направляющих пальцев скобы суппорта необходимо учитывать его совместимость с деталями из эластомеров, контакт с которыми возможен в процессе работы узла.

В некоторых современных конструкциях суппортов втулки направляющих пальцев изготовлены из этилен-пропилен-диен-каучука (EPDM). Пару трения в таких суппортах образует сопряжение металл/эластомер. Смазочные материалы для направляющих с EPDM-втулками должны быть не только совместимы с конструкционными материалами, но и эффективно работать в паре трения.

В некоторых конструкциях тормозных механизмов эластомерные втулки не предусмотрены, и пару трения образует сопряжение металл/металл. В этом случае целесообразно применение смазочных паст с твердыми антифрикционными наполнителями, долговременно и эффективно работающих в условиях малых возвратно-поступательных перемещений при агрессивном воздействии окружающей среды.

Для обеспечения долговременной подвижности скобы суппортов дисковых тормозных механизмов ведущие автомобильные производители рекомендуют наносить на направляющие пальцы суппортов пластичные смазки и компаунды Molykote, которые удовлетворяют всем эксплуатационным требованиям. Формулы продуктов Molykote разработаны с учетом специфики работы тормозного механизма и защищены патентами.

 

 

Смазочные материалы Molykote, разработанные с учетом специфики конструкции и особенностей работы деталей дисковых тормозных механизмов, позволяют устранить или значительно уменьшить возможность появления таких потенциальных проблем, как:
• фреттинг-коррозия направляющих пальцев и возможность заедания подвижной скобы суппорта тормозного механизма;
• высокий износ направляющих пальцев и появление стуков суппорта в процессе эксплуатации;
• потеря эффективности торможения.

Для смазки направляющих пальцев суппорта рекомендуется применять специальные смазочные материалы Molykote, перечисленные в таблице 2.

Таблица 2

Название продукта Описание
Molykote 111,
(-40…+204° C)
Силиконовый морозо- и термостойкий компаунд для пар трения, подвергающихся действию воды и тяжелых погодных условий. Обладает хорошей стойкостью к большинству химически агрессивных веществ, широким эксплуатационным температурным диапазоном, отличной водостойкостью и совместимостью с пластмассами и эластомерами.
Molykote G-807,
(-40…+150° C)
Силиконовый морозо- и термостойкий компаунд, модифицированный политетрафторэтиленом (ПТФЭ), обладает высокими антифрикционными и антикоррозионными свойствами. Обеспечивает высокие смазывающие свойства и защиту от коррозии в широком диапазоне рабочих температур.
Molykote  PG-54,
(-50…+180° С)
Силиконовая морозо-, термо- и водостойкая пластичная смазка с противозадирными присадками и твердыми наполнителями для сочетаний пластик/металл и резина/металл, работающих в диапазоне от низких до повышенных скоростей и от низких до умеренных нагрузок. Особенностями этой смазки являются высокая стойкость к окислению, обеспечение низкого  коэффициента трения в широком диапазоне температур, хорошая защита от коррозии, отличная совместимость с большинством пластиков и эластомеров.
Molykote Cu-7439 Plus,
(-30…+650° С)
Термостойкая смазочная паста с высокой несущей способностью на основе полусинтетического масла с высокодисперсным медным наполнителем и специальными присадками для защиты от прикипания пар трения металл/металл на длительный срок, защиты от износа, вредного воздействия воды, пара и коррозии. Особенностями пасты является, низкое испарение, отсутствие точки каплепадения, высокая адгезия, хорошая защита от коррозии и стойкость к смыванию водой.
Паста наносится тонким слоем на направляющие пальцы, аэрозольная упаковка облегчает этот процесс.

Новой специальной разработкой компании Dow Corning для направляющих пальцев подвижной скобы суппорта является синтетическая (ПАГ) морозо- и термостойкая пластичная смазка Molykote G-3407 с  литиевым комплексом в качестве загустителя. Смазка обладает высокой совместимостью с эластомерами (что особенно важно при наличии в конструкции тормозного механизма гофрированных резиновых колпачков для направляющих пальцев), отличными антикоррозионными и антифреттинговыми свойствами.

Испытания показывают высокую способность смазки Molykote G-3407 сохранять низкие значения силы трения при ее использовании в качестве смазочного материала в суппортах дисковых тормозных механизмов с подвижной скобой (рис. 2).

Рис. 2. Результаты испытаний антифрикционных свойств поверхности направляющих пальцев суппорта с применением различных пластичных смазок

Условия колебательного реверсивного трения скольжения с малой амплитудой проскальзывания, характерные для фреттинг-теста, в случае применения пластичной смазки Molykote G-3407 показывают обеспечение стабильного значения силы трения в условиях работы, когда другие смазочные материалы теряют свою эффективность. Это, в свою очередь, обеспечивает эффективную защиту направляющих пальцев подвижной скобы от износа и фреттинг-коррозии. 

 

5. Применение материалов Molykote для смазки уплотнений гидроцилиндров суппортов дисковых тормозных механизмов

Для смазки и герметизации резиновых и пластмассовых кольцевых уплотнений гидроцилиндров суппортов дисковых тормозных механизмов с целью их защиты от прилипания и снижения коэффициента трения успешно применяется силиконовый морозо-, термо- и химически стойкий компаунд Molykote 111.

 

Компаунд представляет собой смесь силиконового масла, неорганического загустителя и добавок.

Применение компаунда Molykote 111  препятствует прилипанию уплотнительных колец гидроцилиндра к металлу суппорта и поршня.

 

 

6. Применение присадок Molykote в композиционных материалах тормозных колодок для стабилизации значения коэффициента трения и снижения интенсивности изнашивания

Наиболее простым и наименее затратным способом улучшения тормозных свойств автомобиля является подбор оптимального состава материала фрикционных накладок тормозных колодок. 

Материал, применяемый для фрикционных накладок, должен обеспечивать в условиях эксплуатации высокий и стабильный коэффициент трения с материалом тормозного диска. От состава фрикционной смеси накладок тормозных колодок напрямую зависит максимальная рабочая температура колодки – одна из важнейших эксплуатационных характеристик тормозных механизмов, применяемых в автомобильных тормозных системах.

Фрикционный материал, используемый при производстве тормозных колодок, как правило, имеет очень сложную формулу, которая часто является коммерческой тайной производителя.

Тормозные колодки разных торговых марок имеют различную стоимость и различные эксплуатационные характеристики, в том числе и температурный режим.

В целях уменьшения износа тормозных колодок и стабилизации коэффициента трения на этапе производства рекомендуется добавление в материал фрикционных накладок твердых порошковых смазок Molykote серии Lubolid и Molykote Z-Powder.

Твердые порошковые смазки Molykote широко применяются в качестве присадок к композиционным материалам для изготовления тормозных колодок и предназначены для
• уменьшения износа;
• стабилизации коэффициента трения;
• снижения шума;
• устранения скрипа;
• снижения вибраций.


В линейке продукции Molykote имеются порошковые смазки Molykote Lubolid 7365, Molykote Lubolid D-29, Molykote Lubolid D-3912, Molykote Lubolid D-55, Molykote Lubolid D-78, Molykote Lubolid D-79, которые представляют собой легкосыпучий порошок серого цвета и разработаны специально для применения в качестве присадки к композиционным материалам для изготовления тормозных колодок и других фрикционных устройств при рабочих температурах до 650° С.

Испытаниями и опытом применения выявлено положительное влияние порошков Molykote Lubolid  на увеличение и стабилизацию значения коэффициента трения в широком диапазоне условий эксплуатации, а также на снижение интенсивности изнашивания контактирующих поверхностей узлов трения.

Molykote Z-Powder представлет собой легкосыпучий порошок черного цвета, на 98 % состоящий из дисульфида молибдена MoS2 и применяемый как присадка к композиционным материалам. Отличительными особенностями Molykote Z-Powder являются стойкость к действию экстремальных давлений, стойкость к окислению и широкий диапазон рабочих температур (-185…+450° С).

Опыт эксплуатации показывает, что использование данного порошка в качестве присадки к композиционным материалам позволяет существенно снижать интенсивность изнашивания контактирующих поверхностей.

Для демонстрации влияния порошковых присадок Molykote на значение коэффициента трения в сопряжении «тормозная колодка – тормозной диск» был проведен технический тест на популярном в европейской промышленности испытательном фрикционном стенде Krauss Friction Value Test Device (рис. 3).

 Фрикционный стенд Krauss Friction Value Test Device

Рис. 3. Фрикционный стенд Krauss Friction Value Test Device

Объектами испытаний являлись тормозные колодки с фрикционными накладками следующего состава:
• базовый состав;
• базовый состав + 3 % Molykote Z-Powder (MoS2);
• базовый состав + 3 % Molykote Lubolid 7365


В ходе исследований были проведены три группы испытаний, в которых выявлялись значения коэффициентов трения, обеспечиваемых каждой из тормозных колодок, и интенсивность их изнашивания. Для повышения достоверности результатов исследования каждая из колодок испытывалась три раза, после чего определялось средне значение оцениваемых характеристик.

Результаты теста Cold Friction Value Test (определение эффективности торможения в режиме холодного трения - см. ГОСТ Р ИСО 7881-94 "Транспорт дорожный. Накладки тормозные. Оценка характеристик фрикционного материала. Метод испытания малого образца на машине трения") не показывают изменения значения коэффициента трения при введении в базовый химический состав тормозных колодок 3 % присадок Molykote Z-Powder и Molykote Lubolid 7365 (рис. 4).

Результаты испытаний фрикционных свойств накладок тормозных колодок в условиях охлаждения

Рис. 4. Результаты испытаний фрикционных свойств накладок тормозных колодок в режиме холодного трения

Результаты теста Fading Friction Value Test (определение эффективности торможения в режиме горячего трения - см. ГОСТ Р ИСО 7881-94) показывают неизменность коэффициента трения в случае применения присадки Molykote Z-Powder (рис. 5). Однако при использовании присадки Molykote Lubolid 7365 в условиях проведения теста наблюдается существенное увеличение значения коэффициента трения, вследствие чего обеспечивается высокая эффективность торможения в тяжелых условиях работы дисковых тормозных механизмов автомобильных тормозных систем.

Результаты испытаний фрикционных свойств накладок тормозных колодок в режиме горячего трения

Рис. 5. Результаты испытаний фрикционных свойств накладок тормозных колодок в режиме горячего трения

В обоих случаях тормозные колодки с присадками Molykote Z-Powder и Molykote Lubolid 7365 показывают значительное снижение интенсивности изнашивания фрикционных накладок в сравнении с колодками базового химического состава, что способствует соответствующему повышению периодичности замены тормозных колодок (рис. 6).

Результаты испытаний износостойкости накладок тормозных колодок

Рис. 6. Результаты испытаний износостойкости накладок тормозных колодок

 

7. Рекомендации по применению материалов Molykote в дисковых тормозных механизмах автомобильных тормозных систем

Общие рекомендации по применению смазочных материалов Molykote в дисковых тормозных механизмах автомобильных тормозных систем представлены в табл. 3.

Таблица 3

Детали тормозного механизма Вид смазочного материала Наименования Назначение
Тормозные колодки
(тыльные и торцевые поверхности); прокладки; противоскрипные пластины

Пасты

 

Смазки

Molykote Cu-7439 Plus
Molykote HSC Plus
Molykote M-77

Molykote  PG-54

 

Снижение трения
Снижение шума
Устранение скрипа
Облегчение сборки и разборки
 
Направляющие пальцы

Смазки

 

 

Компаунды

 

 Пасты

 

Molykote G-3407
Molykote PG-54

 

 

Molykote 111, Molykote G-807

 

Molykote Cu-7439 Plus*

 

Защита от фреттинг-коррозии
Снижение трения
Защита от коррозии
Облегчение сборки и разборки
Направляющие пластины тормозных колодок Антифрикционные покрытия Molykote D-708 Обеспечение сухой и чистой смазки
Уменьшение износа
Снижение шума
Стабилизация коэффициента трения
Уплотнения рабочих цилиндров Компаунды Molykote 111 Защита от деформации и разрушения
Повышение герметичности
Накладки тормозных колодок Порошки

Molykote Z-Powder**
Molykote Lubolid 7365**Molykote Lubolid D-29Molykote Lubolid D-3912, Molykote Lubolid D-55, Molykote Lubolid D-78, Molykote Lubolid D-79

Уменьшение износа
Стабилизация коэффициента трения
Снижение шума
Устранение скрипа
Cнижение вибраций

Примечания:
* только для пар трения металл / металл
** порошки Molykote серии Lubolid и Molykote Z-Powder применяются как присадки, добавляемые в смесь при производстве композиционного материала для фрикционных накладок тормозных колодок.

 

 

Other articles