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第七节 铆接型鼓式制动片

浏览次数: 日期:2017-06-28

铆接型鼓式制动片

我国自解放以后的五十年代至九十年代以前,铆接型鼓式制动片(俗称鼓式制动片)的产量( 吨位重量、片数)和品种在我国摩擦材料产品中占了绝对主要的地位。九十年代以后,我国的轿车和微型汽车开始迅锰发展。现在已成为我国汽车行业的主要品种,铆接型鼓式制动片在我国摩擦材料产品中的比重有所下降,但仍是一个主要品种。

铆接型鼓式制动片与制动蹄铁的结合系以 铆装方式组成蹄片整体,这种组装结合方式使蹄片的抗剪切力比之粘接式鼓式蹄片要高,能承受中、重型载重汽车制动时对蹄片产生的剪切负荷。但与粘接片型鼓式制动片的生产工艺不同的是摩擦材料生产厂通常只生产出制动片作为产成品出厂,制动蹄片和蹄铁的铆装工序由汽车用户部门(汽车制造厂、制动器厂、大修厂、运输公司等)负责进行。因此,铆接型鼓式制动片和盘式制动相对简单些。

铆接型鼓式制动片的产品性能主要执行我国GB5763-98标准中的3 类片子(中、重型载重汽车用制动片)的性能要求,也有部份产品属于轻型汽车制动片,按2类片子性能要求执行。

       项目

                 试   验   温   度

 

100℃

150℃

200℃

250℃

300℃

摩擦系数 μ

0.250.65

0.250.70

0.250.70

0.200.70

0.150.70

指定摩擦系数偏差

±0.08

±0.10

±0.12

±0.12

±0.14

磨损率10-7cm3/N.m

≤0.50

≤0.70

≤1.00

≤1.50

≤3.00

铆接型鼓式制动片的生产工艺流程如下:

 配料——混料——予成型——热压成型——热处理——磨削内弧——磨削外弧——印标——成品

铆接型鼓式制动片是我国早期最主要的摩擦材料制品品种。20世纪六十年代以前,国内各生产厂均采用湿法工艺进行生产。工艺路线有两种:一种是用石棉线浸渍含填料的树脂溶液并烘干后,切成10-20MM长度的树脂短线段,再经热压成型制成鼓式片成品;另一种方式是将液态树脂、石棉短纤维和填料在Z型捏合机或三轴搅拌机中混合均匀,加热干燥,经热压成型制成鼓式片。20世纪六十年代中期至七十年代以后,湿法生产工艺逐步被干法工艺所取代。故而现在铆接型鼓式制动片的生产基本上都采用干法工艺。

工艺操作步骤介绍如下:

(一)配料

铆接型鼓式制动片主要用于中、重型载重汽车的制动减速,工作时要承受较大的制动负荷,因此要求摩擦片具有良好的耐热性,高而稳定的摩擦系数和良好的耐磨损性。在设计配方时,除了要求树脂具有良好的耐热性外,应通过大量基础试验和应用试验来选择合适的高温摩擦性能好的摩擦性能调节剂。在减少和克服制动噪音的问题上,对载重汽车制动片的制动噪音的要求没有轿车盘式制动片那样苛刻,铆接式鼓式制动片在载重汽车制动减速过程中产生制动噪音的倾向也比轿车盘式制动片缓和,因此在其配方设计时对硬质高摩填料的选择可用相对较大的余地。

铆接型鼓式片在生产和安装使用过程中要进行钻孔、铆装等操作,要求具有较好的机械强度,故在我国1986年颁布实施的GBN257-86国家标准中规定2类和3 类鼓式制动片的冲击强度指标应不小于3.0(2.94)Kg-CM/CM2DJ/CM2),在1998年颁布的GB5763-98标准中虽然没有对冲击强度的规定,但各摩擦材料生产厂和汽车用户部门为了保证铆装型鼓式制动片的正常使用,都实际上自已规定了对此类产品各种机械强度包括冲击强度的要求,例如一些汽车主机厂对配套用铆装型鼓式片的冲击强度要定为3.8-4.5DJ/CM2的范围。

在增强材料的选用方面,在2000年以前,国内各生产厂都以石棉短纤维为增强材料,生产基铆装型鼓式片。由于1999年颁布的GB12676-99新国家标准强制性规定了以2003年10月1日开始汽车制动器摩擦片不能再使用石棉材料,因此各生产厂近二年来都加快了无石棉基铆装型鼓式片的研制开发,并已有相当一部份产品投入市埸应用。可以予计,无石棉基铆接型鼓式片将迅速发展成为铆接型鼓式片中主导产品。在选用非石棉增强材料方面,主要采用钢纤维-----矿物纤维或多种矿物纤维组合使用并辅加少量有机纤维的方式来满足制品机械强度的性能要求。

组份参考配比

 

1:石棉基鼓式片,如

组份

参考配比%

酚醛树脂

14-19

丁苯橡胶

2-4

氧化铝

0.5-1

长石粉

3-6

重晶石

5-15

5级石棉

30-42

其它填料

20-30

 例2 :石棉基鼓式片

组份

参考配比%

酚醛树脂

14-19

橡胶

2-4

萤石粉

6-10

铬铁矿粉

3-5

金属纤维

1-4

5级石棉

30-42

其它填料

15-30

3:无石棉基鼓式片

组份

参考配比%

酚醛树脂

12-15

粉末橡胶

2-4

矿物纤维

20-35

氧化铝

0.5-1.2

钢纤维

5-8

金属纤维

1-2

铬铁矿粉

2-4

其它填料

25-40

4:无石棉基鼓式片

组份

参考配比%

酚醛树脂

11-14

橡胶

2-4

矿物纤维

10-20

氧化铝

0.5-1.0

钢纤维

5-8

玻纤或有机纤维

1-4

铬铁矿粉

2-5

其它填料

25-40

(二)混料:众所周知,不同种类的混料机、主轴转速、搅拌桨叶的形状,混料搅拌的时间长短,对各组份的混合均匀程度、纤维材料的分散均匀,对纤维的破坏程度是不同的。搅拌轴的转速越高,搅拌时间越长,无疑有利于混料的均匀性,但与此同时会加大对纤维的破坏程度,对制品的机械强度带来负面影响。同时石棉基组份和非石棉基组份的混料方式也有所不同。通常石棉纤维的分散性和吸附性都很好,和其它组份的混合操作易于进行,使用各种混料机几乎都能达到满意的效果。而对于非石棉型纤维,少部份纤维材料比较好分散,易和其它组份混匀,例如钢纤维、纤维海泡石、针状硅灰石等。但大部份非石棉纤维材料分散性不好或较差,在混料搅拌过程中易因各种原因发生结团现象,不易松散开,影响混料均匀的效果,例如各种人造矿棉、天然的,人造的和各种合成有机纤维、玻璃纤维等,故而需要对混料机的结构、主轴转速、桨叶形状等作出改进,以帮助纤维松散及与其它树脂、填料的混合。国内用于铆装型鼓式片的混料机有下列几种:

  1,普通立轴式高速混料机

  该机主轴转速400-500转/分,搅拌桨叶位于机身底部,有夹套通冷却水装置,机身容积为200-300立升,每次投料量约为40-60公斤。混料时间建议4至6分钟。

  适用于石棉纤维、钢纤维、纤维海泡石、针状硅灰石、水镁石纤维等的混料操作。

  2,改进型立轴式高速混料机

  立轴转速500-1000转/分,搅拌桨叶有两组,分别位于机身底部和中上部,底部桨叶可使物料向上翻扬,上部桨叶起着将物料下压作用。机身内壁装有上下两组各2-3块档板,档板与机身内壁成一定角度,角度可固定,也可按需要调节角度大小,档板的作用是当高速旋转的物料撞击到档板上时,有助于纤维的分散,克服结团现象。有的设计还在机身侧壁装有类似犁耙式混料机中的高速绞刀(转速2500转/分左右),它可以有效地将芳伦等有机纤维及人造矿抽松散。有冷却水夹套通装置。机身容积有300立升、400立升几种,投料量可从50-80公斤不等。混料时间为4-7分钟,转速为500-1000转/分时,混料时间为3-5分钟。

  此种机型适用于对芳伦、各种有机纤维、人造矿棉、玻璃纤维等纤维的分散混料。

  3,犁耙式混料机

  主轴转速100-200转/分,高速绞刀转速2500-3000转/分。机身容积有50立升、100立升、200立升、300立升、600立升、1000立升和1200立升等几种。投料量从25-300公斤。混料时间为20-40分钟。

  此种机型适用于芳伦、各种有机纤维、部分人造矿棉、玻璃纤维等纤维的分散和混料。

  4,滚筒式混料机

  立轴转速为40-100转/分,滚筒转速为20-30转/分,容积一般为100-300立升,每次投料量为30-60公斤,混料时间约为15-30分钟。

  此种混料机结构比较简单,搅拌转速也较慢,只是适用于小型摩擦材料生产厂,用于石棉、钢纤维、海泡石等纤维摩擦材料的混料操作。

  (三)干燥

  经混料工序制成的混合料又称压塑料,在进入压制工序前,必须控制好其水份含量。我国幅员辽阔,各地气候的干湿情况及原材料相差互异,压塑料是否需经加热干燥,应根椐生产厂的实际生产经验而定。一般而言石棉、纤维海泡石、人造矿物纤维易吸潮,制成的压塑料应考眦干燥工序,钢纤维不易吸潮,故半金属摩擦材料压塑料中水份含量较低。我国南方地区特别是江河沿海地区,气候潮湿,空气中水份多,特别要注意压塑料的干燥。

  干燥操作条件如下:

  1,半金属(钢纤维基)型干法压塑料,70-85℃下干燥1-2小时。

  2,石棉基干法压塑料:70-80℃下干燥2-3小时。

  3,石棉基(短纤维型)湿法压塑料:70-80℃下干燥2-4小时。

  4,矿物纤维型干法压塑料,70-85℃下干燥1-2小时。

  经加热干燥的压塑料应平铺在料盘内,物料层不宜过厚,以免影响干燥效果。加热室或炉用电加热或间接蒸汽加热均可,加热室或炉中有空气循环装置,保持温度的均匀性。

  (四)予成型

  铆装型鼓式片通常为7MM以上厚度产品,在热压成型前先经予成型压制冷坯,这样可提高热压机的生产效率,减少粉尘对环境的污染,有利于压塑料中空气的排出。

  予成型操作系将压塑料按投料量要求称量好,加入予成型压机的予成型模腔中,在室温下加压到规定压力,启模出片。得到予成型冷坯。

  予成型工艺条件:

  1,模腔尺寸:由于压成的冷坯有回弹松驰现象,即出模后的冷坯尺寸会大于予成型模尺寸,因此为便于热压的冷坯装模操作,予成型模的长宽尺寸需比热压模的长宽尺寸小3-5%,以保证冷坯的长宽尺寸比热压模腔小3-5毫米,能够顺利装模。

  2,予成型压力:予成型压力的确定,根据压塑料的压坯性能好坏而定。石棉型压塑料的压坯性最好,所需予成型压力低;钢纤维和人造矿物纤维压塑料的压坯性差,予成型压力要大。见表

 

压塑料材质

予成型压力 PMa

石棉型压塑料

13-20

半金属(钢纤维)型压塑料

40-60

FKF复合矿物纤维型压塑料

50-70

(五)热压成型:

  压塑料或冷坯在热压中于固化温度及一定压力下固化成型。

  热压工艺条件:

  压制温度:150-160℃

  压制压力:20-30MPa

  压制时间:60-80秒/毫米产品厚度

  对于单层多腔压模,以解放CA141来说,产品厚度为16mm,压制时间以80秒/毫米产品厚度计,压塑料在模中从保压开始至出模所需时间为16×80秒=1280秒,即20分钟左右。

  对于7层连续压模,则该产品在热压过程中每一个压制操作循环所需时间应为1280÷7=183秒,若其中操作时间(启模、出片、清模、投料、放汽所需时间)为1分半钟,即90秒,则每层保压时间为183-90≈=90秒,即1 分半钟,实际的生产操作中生产者往往每层保压时间控制在1分半至2 分钟范围。热压成型的工艺操作步骤可参阅第  章"生产工艺"的第  节"成型和固化"中关于摩擦片的热模压成型操作方法。

  (六)热处理:

  将热压成型后的压制片于150-200℃温度下进行10-20小时的热处理,以实现其充分固化,具体操作步骤可参见第   章"后处理加工"第  节"热处理"中的有关内容。

  在热压成型后和热处理工序操作中,要注意的问题是铆装型鼓式片和粘接型鼓式片、盘式片相比:①其组份中树脂用量比例更高些,②石棉基鼓式片中的石棉纤维较易吸附水份,③非石棉基鼓式片中,部份人造矿物纤维或有机纤维也可能含有少量水份。因此,铆装型鼓式片在热压成型和热处理操作中,产生片子起泡、膨胀。造成残次废品现象的几率要更多些。故而需更加注意热压操作中的模具温度控制、放汽操作掌握、模腔和模板的间隙尺寸公差的掌握以及在热处理过程中需注意升温速度应缓慢,每一阶段升温完成后,要给予足够的保温时间,使片子充分硬化。

  (七)磨片和钻孔

  将热处理好的片子送往磨制工序,先在内弧磨床上面,使片子内弧曲率半径和制动蹄铁的曲率半径相一致,经便于两者的铆装的贴合。然后再在外弧磨床上磨削片子的外弧面,使片子的厚度达到规定的成品厚度要求。

  完成内外弧面磨加工的片子通常再进一步在倒角机上用砂轮进行片子两端的倒角加工。

  最后对片子按图纸要求在规定部位进行钻孔加工出铆装所需要的台阶孔眼。然后除净片子表面粉尘,印标,成为铆装型鼓式制动片成品。

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