CN100451375C - 一种制动器刹车块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种制动器刹车块，特别是适用于石油钻机、矿井提升机、重型工程机械等盘式或鼓式制动器的刹车块，包括一个底板和固定在底板上的摩擦片。底板由玻璃钢材料制成，摩擦片与底板结合为一体。底板是高分子热固性树脂与玻璃纤维、填料、润滑剂等混合热压制成的玻璃钢材料。在底板和摩擦片相互接触的交界区域内，两种材料相互融合、渗透，形成了材料之间的共融、共渗。这种刹车块重量轻、热传导率低、强度高。本发明还公开了制造这种刹车块的方法。

Description

一种制动器刹车块及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种制动器刹车块，特别是适用于石油钻机、矿井提升机、重型工程机械或重载汽车等的盘式或鼓式制动器的刹车块。本发明还公开了用于制造这种刹车块的方法。
背景技术
已知有多种用于制动器的刹车块。这些制动器刹车块通常由一个金属材料底板和固定在其上的摩擦片构成。在制造制动器刹车块时，先将摩擦片制成片状，再放置在一个涂覆有粘接剂的具有所需几何尺寸的金属材料底板上，经过“夹板法”加压烘粘成整体而制成刹车块；或者，将钢板经机械加工成所需几何尺寸的金属材料底板，再经过钻孔、喷砂、化学清洗、涂粘结剂、热处理，放入热模中，加入摩擦材料，用“热压法”制成带有摩擦材料的刹车块。由于刹车块底板由金属材料制成，所以整个制品的重量大，热传导率高，制动摩擦产生的热量经刹车块传递后对机械设备形成不良影响；而且生产工艺复杂，成本高，生产工艺难度大，质量难以控制，使用不便。
发明内容
本发明的目的是制造一种采用玻璃钢底板增强的制动器刹车块，特别是适用于盘式或鼓式制动器的刹车块。本发明通过以包含丁腈改性酚醛高分子树脂粘合剂制成的非金属玻璃钢底板代替传统的金属材料底板，来制成刹车块，能够克服金属底板制成的刹车块的缺点，构造出重量轻、热传导率低、机械强度高、韧性大的刹车块，并且具有成本低，易制造，所需生产设备少等优点，还可任意在底板材料内镶嵌金属嵌件以与制动器的其他部件连接。在制动器刹车块的制造过程中，在底板材料与摩擦片材料的交界区域内，两种材料同时融合、渗透、搭接为一体，在交界区域内形成上下密度、强度不同的混合物均匀过渡区域，不分层，使用时不易碎裂。
本发明的制动器刹车块包括一个底板和与底板结合为一体的摩擦片，所述底板由高分解温度的刚韧结合的硬质无定形玻璃钢材料压制而成。所述玻璃钢材料由具有高机械强度的立体网状交织的玻璃钢纤维和高分子树脂粘合剂制成。粘接剂为丁腈改性酚醛等。与底板材料交界的摩擦片材料底部为支撑区，该区域使摩擦片的底部得到加强。在两种材料交界区域内，底板材料和摩擦材料共融、共渗，结合形成一体化的热固性的刹车块。本发明的玻璃钢材料底板也可以通过机械连接的方式与摩擦片结合成一体。
由于采用了由丁腈改性酚醛为粘接剂的玻璃钢材料作为底板，所以本发明的制动器刹车块重量轻、热传导率低、机械强度高、韧性大，并且可镶嵌金属件。底板材料和摩擦材料同时在同一模腔中热压成型，两种材料在交界区域内相互融合粘接为一体，形成了摩擦片底部加强的刹车块。在制动摩擦磨损过程中，摩擦表面的材料组分不变，能够具有稳定的摩擦磨损性能。玻璃钢底板具有足够高的机械强度，使用时不碎裂，刹车效果安全可靠。同时具有生产工艺简单，成本低，易制作，无污染的优点。该制动器刹车块在石油钻机、矿井提升机、重型工程机械、重型载重汽车等环境下使用时，具有耐高温、耐冲击、不易断裂等优点。
附图说明
下面将结合附图，对本发明的实施例进行详细描述。本发明的有益结构、特征和优点将从下面的描述中更清楚地体现出来。其中：
图1表示的是由底板和摩擦材料组成的盘式制动器刹车块的俯视图；
图2表示沿图1中的I-I剖开的盘式制动器刹车块的剖面图；
图3表示的是图2所示刹车块中，经冷模单独压制的刹车块底板的剖面图；
图4表示的是由底板和摩擦材料组成的鼓式制动器刹车块的俯视图；
图5表示沿图4中的II-II剖开的盘式制动器刹车块的剖面图。
图6表示的是由底板和摩擦材料组成的盘式制动器刹车块的另一实施例的俯视图；
图7表示沿图6中的III-III剖开的盘式制动器刹车块的剖面图；
图8表示的是图7所示刹车块中，经冷模单独压制的带有波纹面以及金属丝网的刹车块底板的剖面图；
具体实施方式
如图1至5所示，盘式或鼓式制动器刹车块1，尤其是用于石油钻机、矿井提升机、重型工程机械、重型载重汽车的盘式或鼓式制动器刹车块1，包括一个底板11和一个与底板11热压结合为一体的摩擦片12。底板11由玻璃钢材料制成，摩擦片12由摩擦材料制成。
最好是以丁腈改性酚醛为粘接剂的玻璃钢材料作为制造底板11的热固性材料，通过缩聚合反应，形成具有网状结构的高分子树脂，与玻璃纤维材料、填料、润滑剂等混合制成刹车块底板11。其中树脂35～40％，玻璃纤维(长度100～250mm)材料45～50％，碳酸钙、氧化镁、色剂等10～15％，润滑剂1～1.2％。
所述玻璃钢底板11的理化机械性能如下：
冲击强度：18-20kgf.cm/cm2
抗压强度：120～150MPa
抗弯强度：≥80MPa
抗拉强度：≥50MPa
布氏硬度：25
密度：1.7～1.8g/cm3
收缩率：0.15
耐热性：摩擦使用时450-550℃
耐化学性：耐酸、耐碱、耐化学性均好。
在大吨位液压机的热压模中制造刹车块1时，可采用以下方法。
方法一：两次投料的方法。首先按设计要求将金属嵌件14固定在模具的预定位置上(可形成如图2所示的底板中带有金属嵌件的刹车块)，或者，将用于制造连接孔的元件固定在模具的预定位置上(可形成如图5所示的底板中带有连接孔16的刹车块)，再向模具中加入构成底板11的玻璃钢材料，在低压力状况下进行初压；然后开模，再向模具中加入构成摩擦片12的材料，再次进行压制，在150～160℃的温度、15～18MPa的压力、1～1.5分钟/mm厚度的时间下，经过热压成型使摩擦片12与所述底板11结合为一体而制成刹车块1。
方法二：底板单独制造的方法。首先在低压下在冷模中制成由玻璃钢材料构成的底板毛坯11′；然后在制造刹车块1时，在热压模中依次加入已制成的底板毛坯11′以及构成摩擦片12的材料，然后在热模中以一定温度、压力、时间(同方法一)压制成玻璃钢底板增强的刹车块1。
在压制过程中，在构成底板11的材料和构成摩擦片12的材料相互接触的交界区域13内，两种材料相互融合、渗透，形成材料表面之间的共融、共渗和搭接。在底板11的材料和摩擦片12的材料的交界区域13内形成上下密度、强度不同的混合物均匀过渡区域。
在制造底板11时，既可以在预定位置上预置用于连接和固定用的金属嵌件，例如T形螺母14或其他形状的连接件或工艺件，见图2。T形螺母不易被螺栓拔出，能够牢固地和制动块配合应用。如果需要加强时，可在内部预埋金属件，增加螺母的强度，适应更大的机械力。也可以在预定位置上制出用于连接用的孔16，以备组装时安装螺栓或铆钉时使用，见图5。
更为有利的是，如图6至8所示，在底板单独制造的方法中，可以在底板中，增加一层或多层金属丝网25(图7中的25a、25b)，以进一步增强底板的强度和抗冲击力。另外，在单独制造底板毛坯21′的过程中，最好将底板毛坯21′的一个表面制成波纹状表面23，如图8所示。这种波纹面23可以增强底板21与摩擦片22的接合力以及刹车块2的剪切强度。与前述底板相比，这种具有金属丝网25和波纹面23的底板的冲击强度提高为20～22kgf.cm/cm2，抗压强度提高为125MPa，抗弯强度提高为85MPa，抗拉强度提高为60MPa，综合性能提高了大约5～10％。
在制造刹车块2的过程中，先在底板毛坯21′的波纹面23上涂覆粘接剂，然后在热压模中加入构成摩擦片22的材料，经过压制，摩擦片22的材料可融合、渗透、搭接、覆盖到底板21的波纹面23以及垂直四壁的外侧上，形成一体化的刹车块2。
尽管上文对本发明的实施例进行了描述，但这些实施例仅仅是示意性的而非对本发明的限制。本领域的技术人员应该认识到，在本发明在所附权利要求的范围内，本发明可以做出多种改进和变型。

Claims (13)

1.一种制动器刹车块(1，2)，包括一个底板(11，21)和固定在底板(11，21)上的摩擦片(12，22)，所述摩擦片(12，22)由摩擦材料制成，所述底板(11，21)是由高分子热固性树脂与玻璃纤维材料、填料、润滑剂混合热压制成的玻璃钢材料制成，所述摩擦片(12，22)与所述底板(11，21)结合为一体，其特征在于，底板(11，21)是以丁腈改性酚醛为粘接剂的玻璃钢材料。
2.根据权利要求1所述的制动器刹车块，其特征在于，所述底板(11，21)中，树脂35～40％，玻璃纤维材料45～50％，碳酸钙、氧化镁、色剂10～15％，润滑剂1～1.2％。
3.根据权利要求1所述的制动器刹车块，其特征在于，热压采用的温度是150～160℃，压力是15～18MPa，时间是1～1.5分钟/mm厚度。
4.根据权利要求1所述的制动器刹车块，其特征在于，在底板(11，21)材料和摩擦片(12，22)相互接触的交界区域(13，23)内，两种材料相互融合、渗透，形成了材料表面之间的共融、共渗和搭接的热固性刹车块。
5.根据权利要求4所述的制动器刹车块，其特征在于，在底板(11，21)的材料和摩擦片(12，22)的材料的交界区域(13，23)内形成上下密度、强度不同的混合物均匀过渡区域。
6.根据权利要求1所述的制动器刹车块，其特征在于，所述底板(21)中具有一层或多层金属丝网(25)。
7.根据权利要求1所述的制动器刹车块，其特征在于，所述底板(21)上与摩擦片(22)相结合的表面是波纹状表面(23)。
8.根据权利要求1所述的制动器刹车块，其特征在于，底板(11，21)通过机械连接的方式与摩擦片(12，22)结合为一体。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的制动器刹车块，其特征在于在底板(11，21)内置有用于连接和固定用的金属嵌件。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的制动器刹车块，其特征在于在底板(11，21)上制有用于连接用的孔。
11.根据权利要求1～8中任一项所述的制动器刹车块，其特征在于，底板(11)和摩擦片(12)均可压制成不同的几何尺寸。
12.一种用于制造权利要求1所述制动器刹车块(1)的方法，其特征在于，首先将金属嵌件(14)固定在模具的预定位置上，或者将用于制造连接孔的元件固定在模具的预定位置上，再向模具中加入构成底板(11)的玻璃钢材料，进行初压；然后开模，再向模具中加入构成摩擦片(12)的材料，再次进行压制，在150～160℃的温度、15～18MPa的压力、1～1.5分钟/mm厚度的时间下，经过热压成型使摩擦片(12)与所述底板(11)结合为一体而制成刹车块(1)。
13.一种用于制造权利要求1所述制动器刹车块(1，2)的方法，其特征在于，首先在低压下在冷模中制成由玻璃钢材料构成的底板毛坯(11′，21′)；然后在制造刹车块时，在热压模中依次加入已制成的底板毛坯(11′，21′)以及构成摩擦片(12，22)的材料，再在热模中以150～160℃的温度、15～18MPa的压力、1～1.5分钟/mm厚度的时间，经过热压成型使摩擦片(12，22)与所述底板(11，21)结合为一体而制成刹车块(1，2)。
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