您现在的位置:新闻首页 >> 中国陶碳材料网 >> 技术应用 >> 第六节 成型和固化(下)

第六节 成型和固化(下)

浏览次数: 日期:2017-06-07

3,压制保持时间:

压制保持时间是指压塑料在规定的温度、压力作用下,从闭模至压制品出模所耗用的时间。这段时间内,压塑料经过充分固化,变为具有不熔不溶性质的,有一定形状和硬度的产品。

压制保持时间不足时,制品在压模内尚未充分硬化就出模,此时制品发软,质地粗劣,容易产生鼓泡、肿胀、裂缝等弊病。

压制保持时间的长短取决于两个因素:

制品厚度:制品越厚,压塑料内部受热慢,达到充分硬化所需时间长,因此要求压制保持时间较长。通常要求压制保持时间的掌握为每毫米制品厚度为4090秒,根据具体情况进行选择。

树脂硬化速度:压塑料中树脂的硬化速度指标一般为3060秒,由此可知压塑料在热压过程中要达到足够硬化所需的时间是不一样的。当硬化速度快时,压塑料的压制保持时间可缩短,反之,保持时间就需延长。

压制保持时间长时,制品硬化程度高,收缩率减小,不易发生变形,但保持时间过长时,并不能明显提高制品的物理机械性能,反而增加电能消耗,降低压机生产效率。因此,通常只要求制品表面达到必要的硬化程度,就可不必压模中保持过多的时间,这样可提高压机生产效率。要使制品充分固化,则可借助于在热处理工序中提高热处理温度,加长热处理时间这些手段来达到较好的效果。

综上所述,成型温度、压制压力和压制保持时间是热压成型工序的工艺三要素,它们之间存在相互影响的关系,当某一因素发生变化时,其他因素也应作出相应改变,在实际生产中,往往根据压塑料的性能(硬化速度、挥发份含量、树脂用量比例、流动性)、产品种类(盘式刹车片、鼓式刹车片、离合器片、硬质制品、软质制品)、模具形式(单腔模、多腔模、单层模、多层模)等条件来制定合宜的压制工艺条件,以求得满意的压制效果。

4、投料量的计算⑶⑷⑸

每个品种的摩擦材料制品,在进行热压成型前,应根据产品尺寸规格及材质要求计算其投料量。合适的投料量能获得密实度和厚度尺寸都符合要求的制品。

投料量计算的基础是制品重量和加工余量。

制品重量:

制品重量(g )=制品体积(cm3×制品密度(g/cm3

             =制品面积(cm2×制品厚度(cm×制品密度(g/cm3

加工余量:

每种规格的制品有其规定的尺寸要求(包括厚度尺寸)。作为

模压制品,由于模腔形状是固定的,压制片的面积也就确定不变,但对一般热压模具(上模为平板模类型为例外)来说,压制片的厚度随投料量变化而不同,即厚度随投料量增加而增大。

由于经过热压成型所得到的压制片的各部位厚薄是不均一的,片子表面外观也不理想,必须通过磨加工才能达到产品的厚度公差要求,因而压制片的厚度必须大于制品的规定厚度,以便为其磨加工操作留出必要的加工余量。

由此可知,压制片所需的压塑料投料量应为制品重量及加工余量之和,也即压制片厚度应为制品厚度再加上必要的厚度加工余量。

投料量应合理掌握,以便留有较合适的加工余量。投料量过大时,压制片过厚,加工余量太多,既造成压塑料浪费,又降低磨加工的生产效率;投料量不足时,压制片变薄,若投料量过少,压制片过薄到其厚度超出规定的厚度公差时,将导致产品报废。

对于盘式刹车片模具中上模为平板模(俗称板模)的情况,该种类型的模具在操作中,上模下行到下模的模框顶部时,就被限位而不能再向压塑料加压。故而压制片的厚度是固定的,不受投料量多少的影响。压制片的厚度为下模的模框高度减去钢背厚度,若投料量过多时,压制片厚度不增加,但会造成大量溢料,不但压塑料浪费甚多,而且清理边角溢料废边非常费事,将浪费人工和降低工效;如果投料过少,压制片不会变薄,但不能压实,导致压制片密实度不够,结构过于疏松,制品强度降低,磨损性变差。

投料量计算方法

a 鼓式刹车片:

鼓式刹车片通常为长方的弧形制品。

投料量G=L·w(h+δ·d

式中: L=1/2(L1+L2   L为制品平均弧长cm

           L1 为外弧长cm    

 L2为内弧长cm

           w为制品宽度cm

          h 为制品厚度 cm  

δ 为制品厚度的磨床加工余量,通常控制在0.40.6mm左右。

d  为制品密度,对不同材质的刹车片,制品密度也不同,例如石棉型鼓式刹车片,d为1.92.1克/厘米3;半金属型鼓式片,d可为2.22.6克/厘米3范围,故在计算压塑料投料量时,应对制品密度进行实际测定。

投料量计算举例:

某鼓式刹车片制品外弧长220mm,内弧长202mm,宽70mm,制品厚度16mm,材质为石棉型,试计算压塑料投料量。

石棉材质的鼓式片密度可选用2.0克/厘米3

投料量G=L · w ·h  +δ· d

      平均弧长 × 宽 × × 磨加工余量× 密度

石棉型鼓式片密度可选用2.0克/厘米3

加工余量选择0.5mm

G=1/2(22+20.2).7.(1.6+0.05) . 2.0

 =487.4克

故该种产品在热压成型时,压塑料的投料量应为487.4克,为秤量方便起见,可将投料量定为490克。

B盘式刹车片:

盘式刹车片为不规则形状制品

投料量G= s · w·h  +δ· d

式中:s——制品面积cm2

h——制品厚度cm

δ——制品厚度的磨床加工余量cm

d——制品密度,/厘米3

s为盘式片面积,由于它一般为无规则形状,不便于通过公式计算,简捷的计算方法可用片子在座标纸上所占格数(每一整格面积为1厘米2,不足1整格的若干格可估算,合并成若干整格数。)

h为盘式片的厚度,大多在10mm以上,片长和片宽尺寸相对较小,且为平面制品,用平面磨床进行磨加工时,加工余量可设定小些。通常可设定在0.3—0.5mm范围。

d为制品密度,现今的盘式片材质大多为半金属型,根据配方中钢纤维和铁粉用量比例的不同,(可为25—50%),制品密度范围大约在2.32.6之间。d的具体数值应根据实测结果而定。

投料量计算举例:

某半金属型盘式刹车片如图  所示。制品厚度为14mm。

用座标纸计算出盘式片的面积S= 41 cm2

磨加工余量δ设定为0.4mm

该盘式片组份配方中钢纤维和铁粉总用量比例为32%,其制品密度d实测为2.45克/厘米3

由此,该制品的压塑料投料量:

G=S·(h+δ·d

 =41·(1.4+0.04)·2.45

=144.6克145克

故该制品热压成型时压塑料投料量为145克。

C离合器片

 

离合器片为园环形

投料量G=1/4π·D12-D22·(h+δ)·d

式中:π为圆周率=3.1416

D1为外圆直径cm。

D2为内圆直径cm。

h为制品厚度cm 。  

δ为磨加工余量,可设定0.5-0.7mm

d为制品密度 克/厘米3   

式中h为离合器片厚度,离合器片往往很薄,一般情况下h值为3—4mm范围,对于许多直径较大,(例如Φ为250400mm)的离合器片,在热压成型过程中,要压制成厚度很均匀的制品是不易的,而厚薄不匀是常见情况,在设定磨加工余量时,必须充分考虑到。一般可将δ值设定为0.50.7mm,以保证压制品最薄部位的厚度尺寸比规定的成品厚度多出0.3mm左右的加工余量。以便于磨床加工。

d为离合器片的制品密度,随离合器片的材质不同而异,例如半金属型的离合器片密度为2.3—2.4/厘米3、石棉型或矿物纤维型离合器片密度为1.9—2.1克/厘米3、缠绕型离合器片的密度为1.7—1.9克/厘米3

投料量计算举例:

某种载重汽车缠绕型离合器片的外径Φ=279mm,内径Φ=165mm,成品厚度为3.6mm,试计算压制时的投料量。

投料量G=1/4π·D12-D22·(h+δ)·d

该种离合器片为缠绕型品种,经实测其密度为1.8克/厘米3,其直径属中等大小,故加工余量设定为0.6mm。

G=1/4π(27.92-16.52)(0.36+0.06)·1.8

 =1/4 · 3.14(27.9+16.5)(27.9-16.5)· 0.42 · 1.8

 =1/4 · 3.14 ·44.4·11.4· 0.42·1.8

 =300.4克300克

故其热压成型时压塑料投料量应为300克。

 

(五)压制操作过程

压制工序的操作过程包括下列步骤:

①金属件的安放;

涂刷脱模剂;

加料;

闭模加压;

排气;

保压;

脱模;

压模清理。

⑴、金属件的安放

在摩擦材料制品热压成型过程中有部份品种的摩擦片包含有金属件,例如盘式刹车片和火车闸瓦中包括摩擦片和钢背板(俗称钢背或衬背),它是在热压成型过程中将压塑料和涂有粘结胶的带孔钢背于压模中压成一个整体。有些钻机及工程机械摩擦片则带有金属嵌件,系将压塑料及金属嵌件放在一起压制而成。

钢背或金属嵌件的目的是为了提高制品的机械强度和使用寿命,或是为了用于零部件之间的联接及其它原因。

为了达到钢背、嵌件与摩擦片之间的结合牢固可靠,对金属件在使用前,必须进行表面处理,除净油污,锈蚀及各种脏污,钢背开有若干带锥度的孔眼,有的钢背如火车闸瓦的钢背孔眼处还有倒爪或梅花孔。金属嵌件上应带有环形槽、滚花、棱角或孔等,它们的目的都是为了使金属件和压塑料结合牢固,压制时不致发生移位。通常还将金属件在压制前进行预热,以尽量减少金属件和摩擦片两者收缩率的差异。降低制品内压力,增加制品强度。

钢背和嵌件通常用手放在用定位销或其它方式限定的固定位置上,也可用工具放置它们,不论何种方式,必须正确地平稳地将它们放置于限定部位,不得翘起、倾斜,否则会压坏模具,或压出的片子成为废品。

压制盘式片时,对钢背的安放需要注意以下点:

①钢背的涂胶面(粘结面)必须面向模腔内压塑料的方向。如操作失误反向放置,则压制出的盘式片的摩擦片与钢背因无任何粘结力而分离。不能使用。并且钢背涂胶面与压机的压板发生牢固粘结,给操作带来极大麻烦。

②检查钢背的非粘接面上是否沾有粘结胶料(此种情况系对钢背粘接面涂刷粘结胶时操作不小心造成)。若有,必须将其除净。否则,在压制操作时,可能会发生钢背甚至连带模具被作上下移动的压机压板所粘结,当进行放(排)气操作或脱模操作时,导致产品质量事故(钢背与摩擦片被强行分离),甚至还会形成模具被压板强行提起后又掉落的设备安全事故。

③盘式片有内片和外片之分,内、外片的钢背应分别正确地放置于内、外片各自模腔上的规定位置内,不能相互混淆,避免内片钢背与外片摩擦片或外片钢背与内片摩擦片压制在一起而造成产品报废。

⑵、脱模剂的使用。

在热压成型操作中,每次向模腔内加料前,应在模腔内壁及模板表面涂刷或喷洒脱模剂。目的是防止压制片与模板及模腔内壁发生粘片现象,使压好的片子能顺利地从压模中取出。如忽视脱模剂的使用,在经多次压制操作后,易发生粘片现象,压制片从模中取出困难,借助于工具(铲刀、棍棒或一些金属工具)虽可将片取出,但处长了脱模时间,降低了生产效率,经常会造成片子损坏,模板和模腔内壁的光洁度和电镀层受到破坏,反过来又造成更严重的粘片现象和脱模困难,形成恶性循环。常用的脱模剂有:

①硬脂酸及其盐类。效果较好,使用较广的是硬脂酸锌,其它硬脂酸盐如硬脂酸钙、硬脂酸钡也可用。硬脂酸也被使用,但市场供应的硬脂酸往往呈块状,需粉碎才能使用,比较麻烦。

②肥皂水。是经常被使用的脱模剂,不仅成本低廉,且配制方便。

摩擦材料专用脱模剂,这都是近年来开发出的新型专用脱模剂,用的不多,但发展前景应该很好。

、加料

向压模模腔内加料有两种方式:

在混料机内混合好的压塑料,在加料前,需按规定的投料量进行称料,将称好的压塑料加入压模模腔。

压塑料经预成型工序制成规定重量的冷坯,将冷坯放入压模模腔。

加放压塑料到模腔中,主要是要求铺放均匀。如何能做到铺料均匀,这是个操作熟练和经验积累的过程。铺料不匀会造成压制片厚薄不均匀,这种现象在压制厚度较薄的离合器片(通常厚度为3—4mm)和薄型的或长弧形的鼓式刹车片时尤其会经常碰到。当压制片严重厚薄不匀时会造成磨加工的困难并变为次废品。洒落在模腔外的压塑料应立即拨放到模腔中,不使物料浪费并保证投料量的准确性。但因受热已失去流动性和粘结性的老化物料及料渣、料边不得再拨弄到模腔内,否则压制片会因这些部位不能粘结成一个整体而报废。

将冷坯加放到模腔中时,需遵循轻拿轻放的原则。因为冷坯的结构强度不高,重拿重放时易碎裂而不能使用。

对于多模腔的压模,加料时速度要快,尽量缩短加料时间,因为压塑料温度在150左右的热模具中流动性会迅速降低并很块固化,应该在对所有模腔完成加料操作时,那些最初加放至模腔中的压塑料仍具有必要的流动性和良好的成型性能。

(四)闭模加压

加料完成后,将模板或钢背放置好,并动压机使上(阳)模和下(阴)模闭合,并加压,使压力表的表压达到规定的压制压力。

在闭模过程中,当上模接近下模前,闭模速度可快些,以缩短操作周期,提高生产效率。当上模快达到模腔口和模板(钢背)时,应放慢闭模速度,上(阳)模进入下模模腔后,可用正常速度实施模腔闭合和加压。这样的操作方式可避免压模及模板遭致损坏。并有利于压塑料内部的气体排出。

(五)排(放)气

通常在首次闭模加压后,需要解除压力,将压模开启少许时间,多次的排气(又称放气)操作,将压塑料中的挥发物排出到模外。这一操作称排气或放气。

压塑料中除会存空气外,并含有挥发份,主要是水份、游离甲醛、氨等物质。除此而外,压塑料在压模中固化过程中也会产生水份和低分子挥发物,这些物质在压制温度下产生很大的蒸汽压力,若不将其排出,会使制品表面产生起泡、肿胀、裂缝等弊病。

排气要充分,一般排气次数为1—2次,有时,遇到物料潮湿或树脂硬化速度过慢或其他原因致使排气不易排净时,还可增加排气次数。

排气时间一般为20—60秒,应在压塑料尚处于可塑状态时将气体排出。排汽过迟,会因树脂已转变至硬化阶段,具有高蒸汽压力的气体的硬化逸出会导致制品产生裂纹和裂口。

将压塑料进行预热,或先压成冷坯,再进行热压成型,都有利于将压塑料中一部份气体排出,可减少排气次数,或排得更充分,减少热压制品次、废品的产生。

(六)保压固化

完成排气操作后,使热模中的压塑料恢复加压状态,继续受热进行固化反应,并保持规定时间达到压制品的充分硬化。

酚醛压塑料需在一定温度、一定压力条件下保持一定时间,才能完成硬化,达到热模压工序的目的,获得满意的制品。此保持时间的计算系从压塑料首次闭模加压完成开始,至最终解除压力,准备将压制片从模中取出为止所花费的时间。若需进行排气操作,则从排气结束后最后一次压模完全闭合开始计算保持时间。

保压固化所需的保持时间与压塑料的类型成份、压制温度和制品厚度有关,一般控制在每毫米40—90秒范围内,需通过实际测试来确定合宜的保持时间。

为提高压制片的产量而随便地、不受控制地缩短保压固化的时间是热模压工序中常遇见的问题。这是错误的做法,会经常和严重影响制品的合格率和质量性能。有些操作人员用缩短保压固化时间、延长热处理时间的手段来实现制品的充分固化,这需要进行详细可靠的试验来确定最少必须的保压固化时间。

(七)脱模

压制片达到保压固化时间后,开启压模,将压制片取出。这一操作为脱模取片。

在热模中取出的压制片的片温与室温差距甚大,制品在冷却过程中由于内应力和热胀冷缩的作用会产生翘曲变形,这种情况往往发生在大尺寸薄片制品(离合器片),大型厚壁制品,长弧形刹车片中。为避免和减少这种情况,有效的方法是:

①将制品放在冷模中冷却,冷模的形状阻止了制品的翘曲变形,但大部份工厂并未采用冷模来冷却制品。

 注意压制片的放置位置。从模中取出的弧形刹车片应侧面朝下放置,不应将弧面朝上或朝下放置;离合器片应上下叠放,最上面的片子上压以重物,例如离合器压模的模板,以防止其变形。

在热压成型工序中,能否顺利进行脱模取片是很重要的,它影响到热压生产效率和产品质量。而脱模发生困难的现象在生产中是经常会碰到的。导致脱模困难。一般有如下原因:

①模板使用较长时间后,由于磨损和腐蚀而镀铬层被破坏,表面光洁度下降,变得毛糙,使压制片易粘附在模板上不易取下,即粘模现象。

②模具长时间使用后,因磨损造成模腔和模板的间隙加大,压制片的溢料废边变长加厚并卡包在模板上,使片子不易取出。

 脱模剂使用不当或用量不够。

因此,为能顺利脱模取片,必须合理使用脱模剂。及时维修模具,以保证模腔及模板的间隙公差和光洁度符合规定要求、镀铬层完好。

当脱模过程中,遇有片子粘模现象,发生脱模困难的情况时,可使用低硬度金属如铜质工具协助片子脱模操作。

(八)压模的清理

压制片脱模后,应使用毛刷和软质铲刀或压缩空气将模腔内及模板上残留和粘附的废料边、渣等清理干净,准备下一次加料压片操作。

(九)压制片的清整

作为模压制品的压制片不可避免地在片子边缘上存在毛刺、溢边等,可用金属工具将压制片边缘刮擦干净。

热压成型操作中废品产生的原因及解决措施

在热压成型的工序操作中,当操作不当时,会造成压制品不符合质量要求,导至废品的产生,造成生产的浪费和损失,产生质量事故的原因多种多样,包括原材料质量、压制温度、压力、时间、压机设备和模具的不正常等。因此必须严格遵守工艺技术规程,并对生产中不正常现象分析其原因。

版权所有:九通新型摩擦材料(朝阳)股份有限公司
                                                        严禁转载

 

所属类别: 技术应用

该资讯的关键词为:中国碳陶材料网  碳陶摩擦材料 

九通股份            辽宁汽车刹车片          九通刹车片          辽宁碳陶摩擦材料          誉鼎刹车片

版权所有 ©  2017     九通新型摩擦材料(朝阳)股份有限公司 严禁转载    辽ICP备16006838号-1     中企动力   提供技术支持     【后台管理】  企业地图