CN101671536B - 碳纤维摩擦材料及在制造汽车钢制同步器齿环摩擦层上的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维摩擦材料及在制造汽车钢制同步器齿环摩擦层上的应用，它是以聚丙烯腈碳纤维为增强材料，以改性酚醛树脂为粘结剂，并添加铁粉、黄铜粉、二硫化钼、人造石墨粉作为温度调节剂，以蛭石粉、滑石粉作结构性填料制成摩擦材料，并以这种摩擦材料作摩擦层制造汽车钢制同步器齿环。用碳纤维摩擦材料制造的汽车钢制同步器齿环的摩擦层摩擦系数稳定，磨损率低，耐温性能好，在100℃～250℃，摩擦系数为0.2～0.3，磨损率为0.04～0.47×10-7cm3/N·m。而且制造工艺简单，对偶件磨损小，提高了同步器齿环的结合性能，降低了生产成本。

Description

碳纤维摩擦材料及在制造汽车钢制同步器齿环摩擦层上的应用
技术领域
本发明涉及碳纤维摩擦材料和汽车同步器齿环，特别是碳纤维摩擦材料及在制造汽车钢制同步器齿环摩擦层上的应用。
背景技术
同步器是汽车变速器的关键部分，汽车同步器齿环要求具有高的强度和硬度及良好的耐磨性，目前同步器齿环本体已用多种材料，例如铜、合金等制造外，同步器齿环的摩擦层也采用多种摩擦材料制作，中国专利CN101381884就公开了一种TiAl/Al2O3微弧氧化陶瓷膜作汽车同步器齿环的摩擦层。选择耐摩擦、抗腐蚀、使用寿命长、成本低的摩擦材料作摩擦层制造不同基体的汽车同步器齿环，已成为汽车科技工作者的攻关重点之一。
发明内容
本发明的目的是要提供一种耐摩擦、抗腐蚀、成本低的碳纤维摩擦材料；
本发明的另一个目的是要提供上述碳纤维摩擦材料在制造汽车钢制同步器齿环摩擦层上的应用。
本发明碳纤维摩擦材料，它以聚丙烯腈碳纤维为增强材料，以改性酚醛树脂为粘结剂，并添加铁粉、黄铜粉、二硫化钼、人造石墨粉作为温度调节剂，以蛭石粉、滑石粉作结构性填料制成；各组份用量重量份比为：
聚丙烯腈碳纤维增强材料20～40份，改性酚醛树脂粘结剂20～30份，摩擦性能调节剂铁粉5～15份，黄铜粉2～5份，二硫化钼1～2份，人造石墨粉5～15份，结构性填料蛭石粉5～15份，滑石粉5～15份，内脱模剂硬脂酸锌1份。
本发明碳纤维摩擦材料的制造方法按以下步骤依次进行：
(1)在组成比例范围内称取各种原料，混合均匀；
(2)将步骤(1)所得到的混合料进行冷压，冷压压力10MPa，即得所需的碳纤维摩擦材料冷坯。
本发明碳纤维摩擦材料的磨损率和摩擦系数经用DMS-150型定速式摩擦试验机按国家标准GB-5763/1998测定，粘胶拉伸剪切强度按标准GB7124-86测定，表面硬度用XHR-150塑料洛氏硬度计按标准GB/T5766-1996测定，检测结果为：摩擦系数为0.2～0.3，磨损率为0.04～0.47×10-7cm3/N·m，剪切强度大于12MPa，冲击强度大于3.0Kgf/cm2。
本发明碳纤维摩擦材料在制造汽车钢制同步器齿环摩擦层上的应用，是将上述碳纤维摩擦材料应用于制造汽车钢制同步器齿环摩擦层。
该应用方法包括如下步骤：
(1)将碳纤维摩擦材料按同步器齿环所匹配的宽度与长度进行裁剪，备用；
(2)汽车钢制同步器齿环基体表面处理：同步器齿环锥面进行酸洗、除油、除水、除锈后用喷丸打磨；
(3)涂胶：采用环氧E-44树脂作为粘结剂，它具有很高的剪切强度和耐温性、耐油性。将环氧树脂用硬毛刷涂于同步器齿环锥面，涂胶厚度0.8～0.15mm；
(4)热压：将碳纤维摩擦材料冷坯与上述涂了胶的同步器齿环基体进行热压，热压压力20MPa，温度160℃，压片时间根据摩擦片厚度确定，每1mm厚度加压时间1.5～2分钟；
(5)撑紧：将步骤(4)所得的同步器齿环用撑紧夹具撑紧，撑紧夹具的撑紧力是撑紧在摩擦材料的表面，这样可以避免摩擦材料在固化时与同步器齿环锥面脱裂；
(6)固化：将步骤(5)所得到的同步器齿环锥面摩擦材料连同撑紧夹具一起放在烘箱内进行加热固化，固化工艺为：从室温升温至100℃，然后保温1小时，以后每升温10℃均保温1小时，直至升温到160℃，在160℃保温6小时后，随炉降至室温，出炉；
(7)机加工：将固化好的同步器齿环锥面摩擦材料进行车削锥面加工，并清洁锥面，即制得汽车钢制同步器齿环锥面碳纤维摩擦材料。
本发明的优点是：用碳纤维摩擦材料制造的汽车钢制同步器齿环的摩擦层摩擦系数稳定，磨损率低，耐温性能好，在100℃～250℃，摩擦系数为0.2～0.3，磨损率为0.04～0.47×10-7cm3/N·m。而且制造工艺简单，对偶件磨损小，提高了同步器齿环的结合性能，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明碳纤维摩擦材料的制造工艺流程框图；
图2为本发明以碳纤维摩擦材料作摩擦层制造汽车钢制同步器齿环的工艺流程框图；
图3为本发明以碳纤维摩擦材料作摩擦层的汽车钢制同步器齿环结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。
实施例：
图1所示，本发明碳纤维摩擦材料的制造方法是：按下述组份重量份配比称取原料：12K小于0.5mm长、密度为1.7g/cm3的聚丙烯腈碳纤维增强材料30份，300目以上、密度为1.3g/cm3的改性酚醛树脂粘结剂20份，120目以上、密度为4.5g/cm3的铁粉10份，80目以上、密度为8.5g/cm3的黄铜粉2份，400目左右、密度为4.9g/cm3的二硫化钼2份，300～400目、密度为2.2g/cm3的人造石墨粉5份，300目以上、密度为1.8g/cm3的蛭石粉15份，300目以上、密度为2.8g/cm3的滑石粉15份，300目以上、密度为3g/cm3的硬脂酸锌1份；混合均匀；将所得到的混合料进行冷压，冷压压力10MPa，即得所需的碳纤维摩擦材料冷坯。
上述各原料市场上均有售。
图2所示，本发明应用碳纤维摩擦材料制造汽车钢制同步器齿环摩擦层的方法是：将同步器齿环基体锥面进行酸洗除油、除锈后用喷砂处理，再用乙醇清洗；采用环氧E-44树脂作为粘结剂，将环氧树脂用硬毛刷涂于同步器齿环锥面，涂胶厚度0.8～0.15mm；再将预先剪裁好的碳纤维摩擦材料冷坯与其粘合，在油压机上进行热压，热压压力20MPa，温度160℃，压片时间根据摩擦片厚度确定，每1mm厚度加压时间1.5～2分钟；热压后用撑紧夹具将摩擦材料和同步器齿环撑紧，然后将同步器齿环锥面摩擦材料连同撑紧夹具一起放在烘箱内进行加热固化，固化工艺为：从室温升温至100℃，然后保温1小时，以后每升温10℃均保温1小时，直至升温到160℃，在160℃保温6小时后，随炉降至室温，将固化好的同步器齿环锥面摩擦材料进行车削锥面加工，并清洁锥面，即制得以碳纤维摩擦材料为摩擦层的汽车钢制同步器齿环。
图3所示，本发明汽车钢制同步器齿环锥面由钢制的同步器齿环锥面基体1和设置在同步器齿环基体1表面上的碳纤维摩擦材料摩擦层2组成。

Claims (2)

1.一种碳纤维摩擦材料在制造汽车钢制同步器齿环摩擦层上的应用，包括由下述重量份比的：聚丙烯腈碳纤维增强材料20～40份，改性酚醛树脂粘结剂20～30份，摩擦性能调节剂铁粉5～15份，黄铜粉2～5份，二硫化钼1～2份，人造石墨粉5～15份，结构性填料蛭石粉5～15份，滑石粉5～15份，内脱模剂硬脂酸锌1份制成的碳纤维摩擦材料、对同步器齿环基体锥面进行酸洗、除油、除水、除锈、用喷丸打磨、涂胶、热压、固化步骤，其特征是：
(1)涂胶：采用环氧E-44树脂作为粘结剂，将环氧树脂用硬毛刷涂于同步器齿环锥面，涂胶厚度0.8～0.15mm；
(2)热压：将由下述重量份比的：聚丙烯腈碳纤维增强材料20～40份，改性酚醛树脂粘结剂20～30份，摩擦性能调节剂铁粉5～15份，黄铜粉2～5份，二硫化钼1～2份，人造石墨粉5～15份，结构性填料蛭石粉5～15份，滑石粉5～15份，内脱模剂硬脂酸锌1份组成的混合料进行冷压，冷压压力为10MPa，即得到所需的冷坯，冷坯与涂了胶的同步器齿环基体进行热压，热压压力20MPa，温度160℃，每1mm厚度加压时间1.5～2分钟；
(3)撑紧：将步骤(2)所得的同步器齿环用撑紧夹具撑紧，撑紧夹具的撑紧力是撑紧在摩擦材料的表面；
(4)固化：将步骤(3)所得到的同步器齿环锥面摩擦材料连同撑紧夹具一起放在烘箱内进行加热固化，所述的加热固化是：从室温升温至100℃，然后保温1小时，以后每升温10℃均保温1小时，直至升温到160℃，在160℃保温6小时；
(5)机加工：将固化好的同步器齿环锥面摩擦材料进行车削锥面加工，并清洁锥面。
2.用权利要求1所述的应用方法制造的以碳纤维摩擦材料作摩擦层的汽车钢制同步器齿环。
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