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第二节 粘接型鼓式制动蹄片

浏览次数: 日期:2017-05-22

粘接型鼓式制动蹄片系将鼓式制动片和制动蹄铁通过粘接剂粘接而组合成制动蹄片整体,它通常被使用于轿车和轻型、微型汽车的制动器总成上。

当汽车行驶过程中进行制动操作时摩擦片和制动鼓或盘发生强烈的贴压和摩擦作用,由此产生的摩擦力导致摩擦片和蹄铁或钢背间受到强烈的剪切作用。这就要求摩擦片和蹄铁或钢背间具有足够的结合力,以保证在制动操作过程中两者不会脱离而导致制动事故。一般来说中型和重型载重汽车由于制动负荷高,摩擦片和蹄铁间产生剪切力大,在制动器总成中使用能承受较高剪切力的铆接型鼓式制动蹄片。而对于轻型、微型汽车和轿车,特别是后二者,由于制动负荷相对较小,大多使用承受剪切力较低的粘接型鼓式制动蹄片。

粘接型鼓式制动蹄片在我国GB5763-98标准中属于第二类产品,对其摩擦性能的具体要求如下:

 

项   目

试  验  温  度

 

100°C

150°C

200°C

250°C

摩擦系数

0.25-0.65

0.25-0.70

0.20-0.70

0.15-0.70

指定摩擦系数的允许偏差

±0.08

±0.10

±0.12

±0.12

磨损率(V)

0.50

0.70

1.00

2.00

 

粘接型鼓式制动蹄片的制造工艺有干法生产工艺和湿法生产工艺两种,下面分别介绍之。

(一)干法工艺——干法工艺是国内目前制造粘接型鼓式制动蹄片最常用的工艺方法,在此工艺中,按一般干法生产工艺先制成干法压塑料,经热压成型后的压制片和蹄铁用粘结剂粘结固化制成蹄片总成。工艺流程如下:

配料→混料→热压成型→热处理→磨内弧→塗胶

钢板剪裁→冲型→焊接→整型→除油抛丸→浸胶→上胶

粘接→固化→磨处弧面→印标→包装

一、配料:粘接型鼓式制动蹄片在GB5763-98标准中对摩擦性能的最高检测温度为250°C,即对它的耐热性要求低于中、重型汽车鼓式片及轿车盘式刹车片的要求。同时,由于此种鼓式蹄片有蹄铁作为摩擦片的衬背支撑体,对摩擦片的机械强度要求也低于铆接型鼓式刹车片。因此在考虑粘接型鼓式片的配方组份时,对粘结剂的耐热性要求、纤维组份的增强性能要求和摩擦调节剂的高温增摩性能都略低于中、重型汽车鼓式片和轿车盘式刹车片的要求。

在粘结剂的选用方面,选用的树脂有:①橡胶改性能醛树脂,改性用橡胶多为丁苯橡胶;②腰果壳油改性酚醛树脂;③未改性酚醛树脂(2123树脂)辅加以丁腈橡胶粉。

纤维增强组份:对于石棉型鼓式制动蹄片,在选择石棉等级和品种选择上要求不高,国内各类石棉品种的5-60或5-50级石棉都可使用,有时还可辅加少量6-40石棉。

对于无石棉型鼓式制动蹄片,单一使用钢纤维的配方并不多见,经常使用的是二种以上纤维的组合使用。例如钢纤维—矿物纤维组合使用、矿物纤维A—矿物纤维B组合使用,有时也辅加以少量有机纤维。

摩擦性能调节剂:由于对制品的高温摩擦系数要求不高,可适当少用高硬度填料,用一般增摩填料即可。

参考组份配比如下:

无石棉基粘接型鼓式片组份参考配比如表-

组份  

参考配比%

树脂

12—14

橡胶

2-3

钢纤维

12-15

矿物纤维

12-15

氧化铝

0.5-1

铬铁矿粉

2-4

重晶石

15-20

其它填料

30-40

 

  二、混料:将粘结剂、纤维、填料在混料设备中按干法混合工艺进行混合,根据不同混料设备,采用不同混料方式。①立式高速混料机——根据不同的纤维增强材料,主轴转速在400-1000转/分范围内进行选择,一次投料量为40㎏至100㎏范围。混料时间约3-6分钟。②犁耙式混料机——生产用犁耙式混料机的容积有300立升、600立升、1200立升几种,故混料时的投料量也不同。例如对1200立升混料机投料量范围为100㎏-300㎏。混料时间约 20-40分钟。按上述工艺条件将粘结剂、纤维、填料、充分混合后得到的混合料,即为压塑料,由于粘接型鼓式片一般较薄,通常不进行予成型,而是直接进入热压成型工序。
  混合料进行热压前,应根据其挥发份含量、树脂固化速度、气候潮湿度等具体情况,决定是否需经加热干燥,在多数情况下,不进行加热干燥。但有时若遇到原材料中水分含量高的情况,则应将压塑料在70-90°C下干燥1至2小时,将压塑料的水分含量控制在1%以下,以避免热压过程中的压制片起泡现象。
  三、热压成型:
  将压塑料按规定投料量投加于压模中,于一定温度,压力条件下进行固化成型。
  热压工艺条件:
  压制温度:150-160°C
  压制压力:20-30mpa
  压制时间:40-80秒/毫米产品厚度
  1.多层连续压模的压制操作
  以7层连续压模为例,操作步骤:
  开动压机,将已压够时间的最下层片子和模板从模腔中压出,使其落在拉杆底模上,将拉杆底模拉出,取出压制片,再将拉杆底模推回原位置。将已称量好的压塑料投入模腔,铺匀后放好模板(模腔和模板就应先清理干净并塗覆脱模剂),啟动压机使压缸下行,并进行加压,表压达到规定要求后,在40秒内放气二次,让物料中挥发物逸出,然后在规定压力下进行保压操作。达到保压时间后,一个压制循环即告完成。然后啟动压机,使压缸上行,开啟模具进行取片和投料,开始下一轮压制循环操作。
  对于多层连续压模压片时间的计算和掌握,是要求某一层片子从投料、加压、放气完成、保压开始时计算时间至该层片子出模所经历的总时间,应满足每毫米产品厚度净压时间40-80秒的压制要求,便如某规格产品的成品规定厚度为5mm,以压制时间上限80秒/mm产品厚度计,若使用单层模具进行压制该片子总净压时间应为80秒×5=400秒。由于所使用的连续压模有7层,以每层片子净压时间30秒计,每一层(次)取片、投料、放气操作总时间为60秒计(实际上此项操作总时间需70-90秒),每层片子的净压和操作总时间为90秒,7层片子共630秒,即某一层片子从投料进模腔、开始保压至片子出模的时间已远远超出按理论计算需400秒的压制时间要求。实际上,在生产中为了使压制片在热压模中能达到较好的成型固化,操作者对于5mm厚度的产品,每投完一次料并完成放气后的净压时间都达到40秒-60秒。
  2.单层多腔压模的操作:
  将加热到要求温度的模具的模腔和模板清理干净,塗刷脱模剂。将称量好符合投料量要求的压塑料加入模腔铺匀,放好模板,闭模加压,根据不同压塑料的情况在一分钟内放气1-3次。然后进行保压操作,压制时间按产品厚度每毫米40-80秒计算。压够规定时间后,开啟模具将压制片取出,将片子的边缘溢料片和毛刺清除,准备进行热处理。
四、 热处理:压制好的鼓式片送入电热型的热处理炉进行热处理,热处理温度范围为150-180°C,处理时间为8-16小时范围,视不同材质和性能要求而定。
  为防止热处理操作中片子因升温过快而起泡、腫胀,升温过程应缓慢进行,按照工艺规定进行升温和保温操作。
  为避免片子在高温处理过程中受热应力影响导致片子弧形发生变化,可以将片子按弧形挨紧、纵向排列在金属框架中,将纵列首尾两个片子的纵向位置卡紧并固定,并将纵列中所有片子的左右弧端都用金属框架固定住,这样就消除了片子弧形变化的可能性。
  五、磨内弧面:
  磨片子内弧面的目的有二方面:1使鼓式片内弧弧形和蹄铁的外弧面弧形一致,以便于粘接操作;2磨去片子内弧表面的树脂光亮层,使表面成为粗糙面,以提高片子与蹄铁的粘接牢固度。
  进行第一种磨片操作时需根据该品种片子的内弧半径更换相应弧形的胎具。这种磨制操作通常用于硬质鼓式片。对于软质或半软质的鼓式片,由于片子薄,材质软而可弯弧,易和蹄铁弧面贴合粘接,故磨制时不需使用胎具,只需用砂轮将片子内弧面磨去一层光亮面即可。

  下面为XL441通用内弧磨床用于轿车、微型车和轻型车制动衬片的内弧磨削或砂光。它由磨头5、进给胶轮3、内弧胎具6、胶轮张紧力调节手轮1等组成。加工前操作者须先换上与待加工刹车片内弧曲率半径相等的胎具,且胎具套在砂轮磨头的外圆,让砂轮外圆凸出胎具母线0.15毫米。将刹车片放入胶轮和砂轮中间,转动调节手轮使胶轮顶压刹车片靠向砂轮,启动进给胶轮电机和高速旋转的砂轮电机,胶轮带动刹车片走过砂轮,即完成了刹车片内弧的磨削。

  XL441型通用内弧磨床由胶轮夹紧滑台调节手轮1、进给胶轮3、工件4、胶轮驱动电机7、砂轮5、内弧胎具6、砂轮电机9、机架8等组成。
  1.调节手柄  2.防护罩  3.摩擦轮  4.工件  5.磨头  6.工装  7.摩擦轮电机  8.机身  9.磨头电机
  图6-  XL441型通用内弧磨床
  六、蹄铁准备:
蹄铁准备工艺在前面“金属附件的准备”中已有详述,此处只作简述:
  1、脱脂除油,制动蹄铁在生产加工过程中为避免其受空气氧化影响,表面都有一层油脂保护,在与摩擦片粘接前,需进行脱脂脱油处理。简单的处理方式是用金属清洗剂、碱水、洗涤剂等浸泡蹄铁而将其表面油脂洗去。
  生产效率比较高的脱脂清洗设备有XL    型脱脂清洗机,见图
  将蹄铁送入清洗机,借助金属清洗剂将蹄铁表面油脂洗下,机上有油水分离装置,将油水分离,再用水漂洗,最后经过加热烘干程序,将蹄铁干后取出。
  2、抛丸、喷砂或酸洗除锈
  这三种方式都可除去蹄铁表面锈斑。
  酸洗,用盐酸浸泡蹄铁,视盐酸不同浓度,浸泡时间为30分至2小时,至表面完全呈铁灰原色光亮后,将蹄铁取出,用水清洗干净,干燥。
  喷砂:在喷砂机中进行,压缩空气的气压为3-4㎏/cm2 ,气流将专用砂子喷射蹄铁件表面,将其锈迹除去。
  抛丸:在抛丸机中进行,用铁丸将机中不断滚翻的蹄铁件表面锈斑除净。
  1浸胶喷漆
  对蹄铁进行浸胶或喷漆的操作是为了保护蹄铁表面不应空气氧化作用而生锈,并起到表面装饰和美观的效果。
  浸胶:浸胶用的胶液有自制也可购买商品规格的浸胶液。自制的胶液系采用酚树脂的酒精稀溶液或其它溶剂的稀溶液,浓度可为10%或更低。国产的使用较广泛的商品规格浸胶液有哈尔滨生产的BC型浸胶液。该种浸胶液的优点是其制造单位同时还供应与此浸胶液相匹配的BC型粘结用胶。将蹄铁浸没于浸胶液中,取出后悬掛于掛架上,送于热烘窑(箱)中进行干燥到不粘手,取出备用。
  喷漆:对蹄铁进行喷漆的操作和盘式片钢背的喷漆操作相同,一般使用硝基磁漆或氨基磁漆用稀料调节到合适稀度后,装于喷枪中对蹄铁进行喷漆操作。
  上胶——在此操作中,在蹄铁摩擦片的粘结部位上塗复粘结剂。
粘结剂有多种类型可以选择,国产粘结剂中较合用的有上海的706胶,哈尔滨的J-04胶以及BC型粘结胶等。

  许多厂为操作简便起见采用人工上胶操作,在蹄铁的粘接部位塗刷粘结剂,然后在自然条件下或加热条件下,干燥后备用。专用的上胶机如右图8-   所示XL461鼓式片涂胶机。

  此种涂胶方式使粘接剂在蹄铁表面呈几条窄条带状,当蹄铁和摩擦片在压紧和加热状态下进行粘结固化过程中,熔化的粘结剂会均匀分佈在粘结部位上,而不会从蹄铁和片子贴合边缘处被挤流出来,影响产品外观。
  七、粘结——
  以此工序中,内弧面上塗复粘结剂的摩擦片和外弧面上塗复粘结剂的制动蹄铁互相贴压在一起,实现牢固粘接的必需条件有三个:1、夹紧压力,应达到0.5-0.8MPA;     
  粘结剂固化温度,一般为150-180°C;3、粘结时间为1-2小时。
  压紧装置如图 8-   所示:

  1.机架  2.气缸  3.固定板  4.活动板  5.夹具体6.制动蹄  7.钢带  8.电磁换向阀
  图8-  XL526型撑紧钢带上夹具机
  插入在支撑架上的两块鼓式片可借助螺杆装置沿长度方向扩张,将围匝这两块片子的环形钢带绷紧,继续转动螺杆。进一步绷紧的钢带对片子产生粘结表面所需的0.5-0.8MPA压紧力。
  压紧的摩擦片和蹄铁的组合件即鼓式蹄片被送入电加热固化炉,在150°C-180°C温度条件下,保持1-2小时候,使粘结剂充分固化,取出的蹄片已实现牢固的粘接,常温粘接强度可达到    N/cm2左右。能满足鼓式蹄片在汽车制动时经受抗剪切负荷的工况要求。
  气动张紧装置具有生产效率高,压紧力稳定均匀的优点,现已为越来越多的生产厂家所使用。   
  八、磨制外弧——
  这是最后一道工序,将蹄片组合件放于专用的蹄片磨床上,将蹄片筋板插在胎具的缝槽中,胎具的外弧面半径和摩擦片的内弧半径相符合,蹄片的内弧面放在胎具的外弧表面开机工作,高速旋转的金刚石砂轮将蹄片的摩擦片厚度磨削到该品种蹄片规定的厚度尺寸。刷去片子表面粉尘,即得到粘接型鼓式制动蹄片成品。
  (二)湿法生产工艺有1、辊压法成型固化;2、挤出法两种工艺:
  1,辊压法工艺制造粘结型鼓式蹄片
  辊压法工艺的原料组份中,粘结剂采用液态腰果壳油改性酚醛树脂和丁腈橡胶粉,工艺步骤如下:
  配料→混料→干燥→筛粒→辊压→热处理→切割→上胶
  蹄铁表面处理→上胶
  →粘接→固化→磨制外弧→印标→成品
  此种工艺的具体操作在第六章“生产工艺”第六节“成型和固化”中有详细叙述,可参阅。
  1出法工艺
  挤出法工艺的原料组份中,粘结剂采用橡胶浆和粉状树脂,工艺步骤如下:
  胶浆制备→捏合→挤出型坯→切片→弯弧→干燥→热压成型→热处理→上胶
  蹄铁表面处理→上胶   
  粘接→固化→磨制外弧→印标→成品
  挤出法工艺操作内容可参阅第三章“粘结剂”第四节“橡胶与树脂共混”的第三部份“橡胶与树脂的共混工艺方法”中有关胶浆法共混工艺的挤出法内容叙述。

 

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