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第六节 制动带(上)

浏览次数: 日期:2017-06-28

制动带是摩擦材料的一种,因外形系带状,故称为制动带,俗称刹车带。制动带具有“使用适应性”强、生产工艺方法较多、产品形状简单等特点。商品制动带一般是长度为8米、厚度4-40毫米、宽度13-350毫米,卷成直径约300毫米的盘状。以方便于运输、保管与使用。制动带在使用时根椐要求,将其裁成所要求的长度,以铆合或贴合在摩擦衬板上非常方便。

    制动带主要用于农用车辆(轻型、微型汽车、摩托车等)、和工程机械(如起重机、卷扬机、吊车、挖掘机以及摩擦压力机等)。在自行车、洗衣机等也普遍应用。主要用途是制动、减速之用。近来大型捣固机应用橡胶基制动带也发展很快。

    随着生产技术的不断提高和发展,在“非石棉类”与“特种橡胶基制动带”(例如衬金属网类)等新产品不断开发出来,并有出口。

    目前,国内制动带,从产品结构上大致分为以下三种:

                 ①纤维橡胶制动带

                 ②布层压橡胶制动带

                 ③编织型制动带

    从制动带的胶型与材质结构上大致分为以下二类五种:

        ①橡胶基制动带--- --布质橡胶基制动带

                              ------绒质橡胶基制动带

                              ------衬金属网橡胶基制动带

        ②树脂编织制动带--树脂基编织制动带

                --油脂基编织制动带  

    橡胶基制动带是以橡胶为主要粘结剂、树脂为辅助粘结剂、矿物纤维(含石棉纤维等)为增强材料及各种功能性填料,经混炼,制型,硫化而制成的一种摩擦材料,用于各种机械和机动车辆制动减速用。

    橡胶基制动带的主要特点是,质地比较柔软,贴合性强,特别适应于制动蹄片总成的粘合使用。常温摩擦系数较高,遇水时的摩擦系数也相对较高。其缺陷是强度较低,高温摩擦系数较低、怕油污。

    未经硫化的橡胶基制动带,也可以用于模压制品的半成品,作为软质制动片的主要材料。

    树脂编织制动带,是以酚醛树脂或改性酚醛树脂(或聚桐油脂)为粘结材料、增强纤维经纺纱、捻线、编织成带状织物,再经浸渍、烘干、热定型、磨制而成的一种用于各种机械制动减速用的摩擦材料。树脂编织制动带的特点是强度高、耐磨性好。其缺陷是硬、脆,在打开盘时有时会断。

制动带的主要摩擦性能要求:

 

分类

材料

工艺特性

试验机园盘摩擦面温度,℃

 

 

 

100

150

200

250

1类

普通软质

编制

未热压或

硫化

0.3-0.60

0.25-0.60

-

-

 

 

 

≤1.00

≤2.00

 

 

2类

软质模压

经半硫化

0.3-0.6

0.25-0.60

0.20-0.60

 

 

 

 

≤0.50

≤0.75

≤1.00

 

3类1号

特殊编织

热压或

硫化

0.30-0.60

0.25-0.60

0.20-0.60

 

 

 

 

≤0.50

≤0.75

≤1.00

 

制动带的外观应边角整齐、厚度均匀、外观色泽一致。不得旁弯。

    一、橡胶基制动带

    目前橡胶基制动带,多数系以石棉为主要的增强纤维,以橡胶和酚醛树脂为粘结材料,填加各种填料,经辊炼、制型、硫化等工艺过程加工而成。用于汽车等机动车辆与各种机械制动、减速用。橡胶基制动带柔软、易于弯曲与摩擦对偶贴合性好,使用方便。它的主要缺点是高温摩擦系数较低,不适用于长时间在高温环境中工作。

    橡胶基制动带有三种:布质橡胶基制动带、纤维橡胶基制动带、衬金属网橡胶基制动带。

  1,布质橡胶基制动带

    布质橡胶基制动带(或称层压制动带),它是由布为骨架材料、橡胶为主要粘结材料与各种填料共同构成橡胶基类制动带的组成三要素,再经压型、硫化、磨制等工序加工处理制成布质橡胶基制动带。在橡胶基类制动带中,布质橡胶基制动带,具有较高的制品强度,也是生产工艺比较复杂的一种产品。

  (1)工艺流程

       混炼-  胶桨-  浸布- 烘干-  裁条

     

       制型- 热压-  硫化- 磨面- 检验包装

  (2)工艺简述

  ①混炼即橡胶混炼,为了提高使用性能、改进工艺和降低成本,必须在生胶中加入各种配合剂。这个过程称为混炼。混炼胶要求混炼均匀。混炼胶在开炼机(或密炼机)上进行。

  ②将混炼好的胶片,用切胶机切制成小片放在打桨机中,再将汽油投进打桨机中,胶片与汽油比为1:3-1:4之间。打桨机为一个立式桶形,内有搅拌翅,搅拌翅与桶壁约有3厘米间隙。搅拌翅转数50-80转/分。搅拌一桶胶桨时间约为4-10小时。打好的胶桨,浓度均匀,不能含有尚未溶好的混炼胶片。

  制动带用织物在专用的浸渍(浸树脂与浸挂橡胶)设备上,进行浸渍酚醛树脂酒精溶液与橡胶胶桨。专用的浸渍设备,为"立式" 装置高约十多米。一般有结构相同的两个浸渍与干燥装置。前一个浸渍与干燥装置,用于浸树脂;后一个浸渍与干燥装置,用于浸胶桨。浸树脂装置的温度低些,约40-60℃、浸胶装置的温度要丰对高些,顶部温度约100-110℃。

  将欲浸物,如石棉布等,放在干燥机前的布架上,然后将其浸没在树脂溶液槽中并将其全部浸没通过。用专用牵绳牵引布,牵绳与欲浸物的接头应捆紧扎牢,防止脱落。再引向塔内的走行架上,在缓慢的走行过程中完成浸渍和干燥操作。然后再卷好。干燥速度快与慢,由布的走行速度进行控制。一般走行速度为1-5m/min左右。通过调节挤压对辊的间隙,可以控制浸渍物的含量。干燥好的布含树脂与含胶量要均匀、色泽一致。其表面平整、无皱折、重叠、无外来杂质与较大面积的破损。

  在干燥过程中,要经常观察浸渍物布的运行状态,当布幅出现跑偏时,应及时调整校正压辊松紧。发现浸渍物布干燥不理想,应及时调整其运行速度或者装置内温度。含树脂量控制在10-20%左右,含胶量控制在15-25%左右。我们称这种含树脂又含橡胶的布为橡胶--树脂布。

  如果生产布质橡胶基制动带,采用贴胶方法工艺,就不用打胶桨,而是采用类似如缠绕型“汽车用离合器面片”的三或四辊压延机,直接进行压延挂贴橡胶。

  ③ 裁条制型,用裁条机将橡胶--树脂布裁成橡胶--树脂布条,布条要符合成品规格要求。通过制型机制成带坯型,制型机是由一对压辊组成。也有用手工折叠方法制做带坯型。

  制成带坯型规格尺寸应比成品小约5-15%左右,以便于热压时装模。厚度应比成品要求厚2毫米,而每盘制成带坯型的长度,应适当短一点,因为热压时长度会延长。

  ④热压,将带坯型放在压机上的模具中进行热压,橡胶制动带热压模具比较简单,由条形的上、下模组成。它是橡胶制动带初步因化定型工序,在高温与高压作用下粘结剂发生化学变化,橡胶分子形成“硫桥”结构,酚醛树脂也发生了交联,从而使制品带固化成型,热压温度150-160℃、压力10-12MPa、压制时间1-2分/mm。生产操作中通常采用分段压制工艺,对于八米长的产品,可在一米左右长的压模中,分段压制。也有个别企业,有八米长的压机,可直接压制出八米长的橡胶制动带。分段压制的缺点是,橡胶制动带在压制过程中,会出现很多的压制接头,对产品的质量有一定的影响。压好之后盘成盘带放好,为防止出现粘结现象,应在盘带时涂擦隔离剂。

  ⑤硫化,硫化的目的系使含硫化剂的橡胶制动带,置于一定的加热温度下,使长链分子结构的橡胶转化为网状结构的橡胶,以具有良好的使用性能。橡胶制动带虽然经过了热压,但热压的时间较短,还不能使其完全彻底的达到硫化状态,所以还要进行补充硫化。硫化是将热压好的橡胶制动带,放在硫化罐内进行。硫化罐系一个耐压设备,罐顶安有安全阀和放空阀、罐后有排汽阀。将橡胶制动带,放在硫化罐中,直接通入蒸汽进行加热硫化,汽压控制制在0.3-0.4MPa,硫化时间根椐橡胶制动带的规格、厚度及放入硫化中的数量有关,一般的是每罐硫化时间约2-5小时。

  ⑥硫化后的橡胶制动带对产品规格是不能保证的,所以还要进行磨制,磨制在专用的磨床上进行,它是一种组合式的专用设备,将橡胶制动带从机台上面托盘上打开,送入磨床的可转动的转盘上,将橡胶制动带送入已调好距离的磨口内,进行磨制。磨好后的橡胶制动带,就在另一个转盘上再盘起来。经检验符合产品要求后,进行包装入库。

  2,纤维橡胶基制动

    短纤维橡胶基制动带,又称绒质橡胶制动带。它是一九七二年在布质橡胶基制动带基础上发展起来的一种新型橡胶基制动带。

    短纤维橡胶基制动带,由于生产不需特殊加工设备,生产工艺方法简单,而在生产中不用汽油、性能稳定而可调性还好,工艺稳定性也好,摩擦系数特别是高温摩擦系数要比布式橡胶制动带要好,柔软、贴合性好,特别适用于采用贴合工艺的摩擦材料。随着轿车、轻型车的发展,短纤维橡胶基制动带这类产品会发展的更快,现国内已发展十几个生产厂家。一些新的纤维橡胶基制动带品种也不断开发出来,推向市场,如衬金属网的短纤维橡胶基制动带,非石棉短纤维橡胶基制动带,都已试制成功,并有批量出口。

    短纤维橡胶基制动带生产安全、成本较低,具有良好的市场竞争力。

    短纤维橡胶基制动带的强度较布式橡胶制动带低。所以仍是今后重点研究的课题。

  (1)工艺流程:

           称料-混炼-出片-制型-压带

                       │

          入库-包装-检查-磨面-硫化

  (2)工艺简述:

    短纤维橡胶基制动带,是以各种短纤维为骨架材料、橡胶为粘结材料并混入各种性能填料,通过炼胶机的强力作用,进行塑炼和混炼,再经制型、辊压、硫化、磨制而成。

    各种短纤维主要包括,石棉纤维、玻璃纤维、FKF纤维、合成纤维等;粘结剂主要以橡胶为主,酚醛树脂为辅;填料中有重晶石、氧化钙、滑石粉、长石粉等。

    ①塑炼和混炼

  塑炼的目的使胶弹性减少、塑性增强,以便于其它的材料的混入。塑炼时首先对天然胶进行薄通塑炼,辊距在1.0-1.5毫米,控制辊温应在55-65℃,塑炼至胶全包辊为止,然后投入丁苯胶进行混炼至均匀止,然后切割打卷秤量待用。每塑炼一辊胶约需15分钟左右。

    混炼是将已称好的塑炼胶卷,从炼胶机的大齿轮一端投入辊中,将辊距控制在2毫米左右。辊温55-65℃,待两种混合胶全部包辊后,投入促进剂、防老剂、硬脂酸、等小料,随后加入难分散的氧化锌,然后加入填料,反复混炼、左右割胶、不断翻炼。小料吃净后投入大料继续混炼,待粉状料全部吃净后,最后加入增强纤维(如石棉纤维)切记不可在粉状料未吃净后投入增强纤维(如石棉纤维)。这是因为粉状料混不均,会严重影响产品工艺性能与产品质量。待增强纤维(如石棉纤维)吃净,达到基本上混在一起了,就可将混炼的料片,俗称“初混料片”并将其下辊,放于地下,摆好。待第二天返炼、出片使用。“初混料片”是指增强纤维(如石棉纤维)与橡胶有明显的未混匀现象,甚至增强纤维(如石棉纤维)可从炼好的橡胶上脱落下来。这是为了防止混炼温升过高而影响产品性能与工艺性能的一个工艺经验措施。

     有的厂为了使制带坯型集中,提高效率,采用一种返炼工艺方法。

    返炼:将头天已混炼好的“初混料片”,放入炼胶机中进行返炼,返炼时将“初混料片”投入辊距已调至1-2毫米的炼胶中,然后再不断的返炼与不断的加大辊距,并反复薄通3次以上,使“初混料片”中的各种材料不断的被混合均匀。表面无肉眼可见的料团,胶片强度较好时,即可出片。每辊返炼时间约5-7分钟。返炼最好采取数辊“初混料片”同时进行的方法,这样生产工艺条件比较好控制,对产品质量有益。

    ②出片:

  按产品规格要求出片,调好出片时炼胶机辊距至1.5-2.0毫米、安装好出片装置与调好出片刀距。特别是一次出多条片时,其公差应控制在±0.5毫米为宜。控制辊温在60-70℃。将返炼好的胶料,投入炼胶机中,以使其在不断“返炼与辊热”状态下进行出片。出片是在连续状态下进行的,一般使用两台炼胶机同时进行,其中一台负责“返炼与辊热”胶片,另一台负责出片,而负责出片的机台,辊的一半出片,另一半仍辊热胶片预出片。以能做到出片的连续性。使胶片可以无限长。在出片时一定注意不要将凉片放入预出片部位,否则会影响出片质量,甚至出片全部断裂。

    胶料片表面应无料团和颗粒。胶料片表面不允有破裂、缺边现象。作业环境一定保持干净,防止胶料片落地粘附外来杂质等影响粘结强度。厚度控制在1.5-2.0毫米左右。胶料片表面色泽应均匀一致。胶料片厚度过厚影响粘结强度,制品磨损率也增大;过薄影响生产效率。

    ③制型与压型:制型机也称成型机。

    短纤维橡胶基制动带的制型,也称成型。制型是将叠好的数层胶片通过制型机辊压而成。

    制型前先将制型机可调宽度与厚度的双辊调至要求规格。将出好在干净地面上放好的胶片,稍经冷却已不粘手了就可以开始制型。制型最好是选用较长的胶片做皮,按成品厚度要求叠好胶片,将叠好数层胶片同时送入制型机进行辊压制型。当带型长度够产品长度要求时即可裁断盘好。同时在制型过程中有的胶片断了需要接头时,可将其要裁成45度角搭合,但带型的表面尽量不用接头料片。制型中产生的带头及未用的胶片,仍可重新进行返炼出片使用。

    制型后的短纤维橡胶基制动带,规格公差较大,而且在制型过程中,由于经常停机会造成停机压痕对产品质量影响颇大,尤其是密度不够好,所以还要将制型后的短纤维橡胶基制动带,进行正型。正型的作用,就是将制品带再次加压,使其规格完全达到要求,并通过正型后的产品密度达到最好状态。正型是在正型机上进行。

    正型机是由双辊组成,根据预压规格安装在双辊上的相应滚压轮,滚压轮由一对凸凹对辊组成,可以控制正型过带的宽度与长度。所以一台正型机要备用数套滚压轮。

    正型是将制好的带型,用标准尺寸的正型滚压制成成品。制型与压型的根本区别就是压制后的带的密度、外观及规格尺寸要求。制型后的带直接送入正型机成型,正型机的一对凸凹对辊,为了增加辊压密度,采用了凸凹对辊表面刻制呈布状花纹的辊面,这样就可以增加带的局部压力,生产中一般采取两次辊压成型的方法,即将带型一面压好后,再翻过来压另一面,两面都呈布状花纹。并按标准尺寸卷好盘放置。对贴合使用的纤维橡胶基制动带,正型时用光滑的辊面辊压成型。

    正型辊压时每次辊压压缩厚度不可过大,以不超过10%为宜。过大的压缩量会可降低其强度。

    合格压型带的表面,应是花纹正齐、规格准确、结构致密、颜色均匀、边角完正。

    ④硫化

    硫化是短纤维橡胶基制动带的重要工艺过程。硫化操作在硫化罐中进行。将纤维橡胶基制动带平整放齐,不得硬挤乱放,防止变型。对规格较小的纤维橡胶基制动带,堆放的更不能过高。硫化采用蒸汽直接加热的方法,蒸汽压力控制在0.3--0.4 MPa,硫化时间150-240分钟。硫化后自然降温冷却。出罐时要保持带型完整,不得碰坏边和面。

    ⑤磨制

    一般的纤维橡胶基制动带不用磨面。仅有特殊要求的、特别是用于贴合装配的需要进行磨面。磨制纤维橡胶基制动带的磨床与磨制方法与布质橡胶基制动带相同。

    磨带机首先要检查磨带机,磨带时应由前、后二人进行,前车负责送带,后车负责出带盘盘。送带时应注意要送的准,防止啃带,而后车在出带时,用力均匀,防止因停滞而将带磨薄。磨好的带应保持外观干净,不得污染。磨好后的带要盘成盘,盘径相同。

  3,衬金属网纤维橡胶基制动带

    衬金属网短纤维橡胶基制动带,简称衬网带。它是在短纤维橡胶基制动带基础上发展起来的一种新品种,它是由橡胶、短纤维及各种功能性填料组成,经混炼,制型,硫化,再复合金属衬网而制成的一种新的短维橡胶基制动带。主要用于各种机械或机动车辆制动、减速之用。特别适用于轻型机械或机动车辆的制动器总成,使用贴合法生产工艺的制动摩擦片,具有安装部位强度高、摩擦性能好、使用方便、价格低的特点。

  具体生产工艺方法及使用设备与短纤维橡胶基制动带相同。现对其不同之处,衬金属网做一简单介绍。

衬网带,它的主要特点是使用了一种金属网,金属网是由直径0.7-1.0mm的经、纬金属线焊接而成,但纬线金属要焊在经线金属的同一表面。

                        金属网的技术要求如下:

 

 

指标要求

公差

网丝直径mm

0.7

±0.1

100mm纬根数

15

±2.0

100mm经根数

30

±3.0

材质要求

低碳钢

金属网与制型后的短纤维橡胶基制动带,经特殊复合方法而成,金属网与辊好的带型成为紧密完正一体。复合中一定要注意复合参数要求,防止金属网变型与破损。金属网的纬丝(或经丝)在纤维橡胶制动带表面应完全裸露。对要求内含金属网的纤维橡胶基制动带,则金属网在短纤维橡胶制动带表面则不应露出。两种衬金属网的短纤维橡胶基制动带的边缘都不允许外露金属丝。

    衬金属网橡胶制动带的非衬金属网面,还要在制动带磨床上进行磨制,以保证衬金属网的短纤维橡胶基制动带的规格尺寸要求。

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