CN102080700B - 一种用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉及其制备方法。一种用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉，其特征在于它由岩棉线浸渍过预混浆料后制备而成，每千克岩棉线的表面浸渍包覆的预混浆料为650-1000克；所述的岩棉线由连续纤维岩棉制备而成；所述的预混浆料由热固性酚醛树脂、丁腈橡胶、石墨粉、焦碳粉、锆英砂粉和硫酸钡混合而成，其各原料所占重量份数为：热固性酚醛树脂22-43，丁腈橡胶3.3-7.5，石墨粉7-12，焦碳粉7-12，锆英砂粉4-8，硫酸钡0-20；其中，热固性酚醛树脂为液体，固含量35-45wt％；丁腈橡胶为胶乳，固含量30-40wt％。采用该复合销钉可以增加盘式制动器衬片中摩擦块和钢背的结合强度，提高盘式制动器衬片的抗剪切性能；对摩擦磨损性能无不良影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉及其制备方法。
背景技术
盘式制动器衬片被广泛在轿车、客车等车辆制动系统上使用。其具有耐温性高、制动性能稳定、噪音低和更换方便等优点。在刹车制动的过程中，制动器衬片需要承受来自于摩擦盘的剪切力，该剪切力由摩擦块传导到衬片钢背上，若摩擦块与钢背结合强度过低，将可能导致摩擦块和钢背在高剪切强度下分离从而导致制动失效，造成安全事故，因此一般要求盘式制动器衬片的剪切强度不小于0.4MPa。
盘式制动器衬片中的衬片钢背和摩擦块之间为粘接方式，制动器衬片钢背上一般开有数个连接孔，在制动器衬片压制成型过程中，摩擦块材料在压力作用下可以流动并填充进连接孔内，从而提高摩擦块和钢背的连接强度。然而由于摩擦块自身材质强度及粘接性能较差，为达到国家标准对剪切强度的安全要求，普遍采用两层的摩擦块，即将摩擦块分为参与摩擦的摩擦层和与钢背连接的强度较高的增强层(又称底料)。除此之外，还有在钢背上焊接钢网和铆接钢销钉，以辅助固定摩擦块，提高剪切强度的方法。
然而，加入底料会增加制动器衬片生产上的难度，且底料摩擦性能较差，厚度受到限制，提高制动器衬片剪切强度的能力有限。而采用钢背焊接钢网和铆接钢销钉的方法会造成钢背成本的增加，且在制动片使用过程中，随着摩擦块的磨损，这种钢网和钢销钉很容易露出摩擦面与制动盘摩擦，使制动性能恶化并损伤制动盘。
岩棉强度高、成本低且不会划伤制动盘，在制动器衬片中作为增强组分得到应用。由于工艺的难度，目前在制动器衬片中采用的岩棉均为短切岩棉，且在衬片成型过程中会垂直于成型压力方向，平行于摩擦剪切面方向分布，不能起到有效的抗剪切效果。而采用连续纤维岩棉作为增强材料制成高强度的销钉，使销钉中岩棉垂直于摩擦剪切面，用于钢背和摩擦块连接的方法未见专利及研究报道。
发明内容
为弥补现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉及其制备方法，采用该复合销钉可以增加盘式制动器衬片中摩擦块和钢背的结合强度，提高盘式制动器衬片的抗剪切性能；对摩擦磨损性能无不良影响。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉，其特征在于它由岩棉线浸渍过预混浆料后制备而成，每千克岩棉线的表面浸渍包覆的预混浆料为650-1000克；所述的岩棉线由连续纤维岩棉制备而成，所述的连续纤维岩棉为玄武岩连续纤维(或称连续玄武岩纤维)或辉绿岩连续纤维，连续纤维岩棉的纤维直径3～50微米；
所述的预混浆料由热固性酚醛树脂、丁腈橡胶、石墨粉、焦碳粉、锆英砂粉和硫酸钡混合而成，其各原料所占重量份数为：热固性酚醛树脂(按液体总含量)22-43，丁腈橡胶(按胶乳总含量)3.3-7.5，石墨粉7-12，焦碳粉7-12，锆英砂粉4-8，硫酸钡0-20；其中，热固性酚醛树脂为液体，固含量35-45wt％；丁腈橡胶为胶乳，固含量30-40wt％。
所述石墨粉的颗粒粒度为180目，焦碳粉的颗粒粒度为100目，锆英砂粉的颗粒粒度为320目，硫酸钡的颗粒粒度为320目。
所述硫酸钡所占重量份数最佳为：9-19。
上述一种用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)预混浆料的制备：按各原料所占重量份数为：热固性酚醛树脂(按液体总含量)22-43、丁腈橡胶(按胶乳总含量)3.3-7.5、石墨粉7-12、焦碳粉7-12、锆英砂粉4-8、硫酸钡0-20，选取热固性酚醛树脂、丁腈橡胶、石墨粉、焦碳粉、锆英砂粉和硫酸钡，备用；其中，热固性酚醛树脂为液体，固含量35-45wt％；丁腈橡胶为胶乳，固含量30-40wt％；
将热固性酚醛树脂、丁腈橡胶、石墨粉、焦碳粉、锆英砂粉和硫酸钡加入捏合机内，搅拌捏合均匀，制成预混浆料，备用；
2)将连续纤维岩棉制成岩棉线(岩棉线的直径1～2mm)，浸入到预混浆料中，使预混浆料均匀包覆在岩棉线的表面，每千克岩棉线的表面浸渍包覆的预混浆料为650-1000克，得到浸渍过预混浆液的连续岩棉线；
所述的连续纤维岩棉为玄武岩连续纤维(或称连续玄武岩纤维)或辉绿岩连续纤维，连续纤维岩棉的纤维直径3～50微米；
3)将10-100股浸渍过预混浆液的连续岩棉线合为一股(具体股数由所需的销钉直径而定)，在牵引力的作用下，通过张力装置拉紧，穿过成型模具，通过成型模具的挤压，形成长圆棒状，在成型模具的出口处设置压轮，使长圆棒状的表面带有可增加比表面积的压印花纹，得到长圆棒；
4)将上述制得的长圆棒于80-100℃下烘干，得到烘干后的岩棉纤维棒；
5)将烘干后的岩棉纤维棒，切割成长为10-20mm的短棒，短棒一端浸渍热固性树脂，短棒浸渍的高度为3-5mm(构成复合销钉的销钉头部2)，所浸渍的热固性树脂层厚度为0.1-0.3mm，得到用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉。
步骤3)中所采用的拉紧、挤压成型工艺系常规工艺，用于拉紧、挤压的连续岩棉线的股数以最终形成长圆棒直径符合预定的连接孔直径为准。
本发明的复合销钉包括销钉杆部1和销钉头部2，复合销钉呈圆柱状，在销钉杆部表面有机械压制的花纹(压印花纹3)以增加销钉杆与制动器衬片摩擦块材料的粘接力，销钉头部浸有耐高温热固性粘接剂(热固性树脂)，销钉头部2的直径与所用于制动器衬片钢背连接孔直径相同。
本发明的复合销钉，采用连续纤维岩棉为增强组分，并在复合销钉配方成分中加入调整摩擦性能的石墨粉、焦碳粉、锆英砂粉和硫酸钡，本发明的复合销钉表面带有压印花纹，增加了比表面积，在盘式制动器衬片成型过程中与摩擦块能够较好的复合，其头部浸渍的热固性树脂能够保证复合销钉与钢背的良好粘接。本发明的复合销钉所采用的树脂为未交联状态，当铆入盘式制动器衬片后，在衬片热压成型过程中，与制动器衬块共同固化，保证了其与摩擦块的一体化结合。
同等条件下，与不采用本复合销钉的普通制动器衬片相比，采用本发明的复合销钉可提高抗剪切强度10-30％。此外，本发明的复合销钉还具备良好的摩擦性能，其摩擦系数为：0.35-0.45，能够较好的与摩擦块共同参与摩擦，且不会损伤制动盘或恶化制动性能。
本发明的有益效果是：采用该复合销钉可以增加盘式制动器衬片中摩擦块和钢背的结合强度，提高盘式制动器衬片的抗剪切性能。且该复合销钉除能提高制动器衬片的剪切强度外，还具备良好的摩擦磨损性能，不损伤摩擦盘，能够很好的与摩擦块共同参与摩擦制动，对制动效果无不良影响(不会损伤制动盘)。本发明的复合销钉用于辅助制动器衬片钢背和摩擦块的连接。
附图说明
图1为用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉的结构示意图；
图2为复合销钉与盘式制动器衬片的钢背的连接示意图；
图3为图2的仰视图；
图4为本发明的制备工艺流程图；
图中：1-销钉杆部，2-销钉头部，3-压印花纹，4-复合销钉，5-钢背。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的内容，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护内容不局限于以下实施例。
实施例1：
如图1-图4所示，一种用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉的制备方法，它包括如下步骤：
1)预混浆料的制备：
称取热固性酚醛树脂(液体，固含量45％)44Kg，丁腈橡胶(胶乳，固含量30％)7Kg，石墨粉16Kg，焦碳粉16Kg，锆英砂粉8Kg，硫酸钡38Kg，加入捏合机内，搅拌捏合均匀，制成预混浆料，备用；
2)将99.9Kg的玄武岩连续纤维(平均直径15微米)岩棉预制成直径约1mm的岩棉线，浸入到预混浆料中，使预混浆料均匀包覆在岩棉线的表面，每千克岩棉线的表面浸渍包覆的预混浆料为1000克，得到浸渍过预混浆液的连续岩棉线；
3)将40股浸渍过预混浆液的连续岩棉线合为一股，在牵引力的作用下，通过张力装置拉紧，穿过直径为15mm的成型模具，通过成型模具的挤压，形成长圆棒状，棒直径约15mm，在成型模具的出口处设置压轮，使长圆棒状的表面带有可增加比表面积的压印花纹，得到长圆棒；
4)将上述制得的长圆棒于80℃下烘干，得到烘干后的岩棉纤维棒；
5)将烘干后的岩棉纤维棒，切割成长为10mm的短棒，短棒一端浸渍热固性树脂，短棒浸渍的高度为3mm(构成复合销钉的销钉头部2，如图1所示)，所浸渍的热固性树脂层厚度为0.1mm，得到用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉。
将所得到的复合销钉在15MPa和160℃下固化，经180℃，4小时热处理后，检测摩擦磨损性能，摩擦磨损性能测试结果为：
表1.复合销钉摩擦磨损性能测试结果
在衬片成型过程中，将所制得的复合销钉，装配在某规格盘式制动器衬片上，与不装配该销钉的衬片进行摩擦磨损性能对比，结果如下：
表2.单一摩擦块摩擦磨损测试结果
表3.复合销钉与制动块共同摩擦摩擦磨损测试结果
剪切强度对比：
未装销钉：0.36MPa
安装复合销钉：0.45MPa
结果证实：复合销钉能有效提升制动器衬片抗剪切强度，不伤对偶，对摩擦磨损性能无不良影响。
实施例2：
一种用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉的制备方法，它包括如下步骤：
1)预混浆料的制备：
称取热固性酚醛树脂(液体，固含量35％)28.5Kg，丁腈橡胶(胶乳，固含量40％)5Kg，石墨粉7Kg，焦碳粉7Kg，锆英砂粉4Kg，加入捏合机内，搅拌捏合均匀，制成预混浆料，备用；
2)将41Kg辉绿岩连续纤维岩棉(平均直径20微米)预制成直径约1mm的岩棉线，浸入到预混浆料中，使预混浆料均匀包覆在岩棉线的表面，每千克岩棉线的表面浸渍包覆的预混浆料为740克，得到浸渍过预混浆液的连续岩棉线；
3)将40股浸渍过预混浆液的连续岩棉线合为一股，在牵引力的作用下，通过张力装置拉紧，穿过直径为15mm的成型模具，通过成型模具的挤压，形成长圆棒状，棒直径约15mm，在成型模具的出口处设置压轮，使长圆棒状的表面带有可增加比表面积的压印花纹，得到长圆棒；
4)将上述制得的长圆棒于85℃下烘干，得到烘干后的岩棉纤维棒；
5)将烘干后的岩棉纤维棒，切割成长为10mm的短棒，短棒一端浸渍热固性树脂，短棒浸渍的高度为3mm(构成复合销钉的销钉头部2)，所浸渍的热固性树脂层厚度为0.1mm，得到用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉。
在衬片成型过程中，将所制得的复合销钉，装配在某规格盘式制动器衬片上，与不装配该销钉的衬片进行摩擦磨损性能和剪切强度的对比(实验数据与实施例1相同)。结果证实：复合销钉能有效提升制动器衬片抗剪切强度，不伤对偶，对摩擦磨损性能无不良影响。
实施例3：
一种用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉的制备方法，它包括如下步骤：
1)预混浆料的制备：称取热固性酚醛树脂(液体，固含量45％)43Kg，丁腈橡胶(胶乳，固含量30％)7.5Kg，石墨粉12Kg，焦碳粉12Kg，锆英砂粉8Kg，加入捏合机内，搅拌捏合均匀，制成预混浆料，备用；
2)将86Kg的玄武岩连续纤维岩棉(平均直径20微米)预制成直径约1mm的岩棉线，浸入到预混浆料中，使预混浆料均匀包覆在岩棉线的表面，每千克岩棉线的表面浸渍包覆的预混浆料为650克，得到浸渍过预混浆液的连续岩棉线；
3)将40股浸渍过预混浆液的连续岩棉线合为一股，在牵引力的作用下，通过张力装置拉紧，穿过直径为15mm的成型模具，通过成型模具的挤压，形成长圆棒状，棒直径约15mm，在成型模具的出口处设置压轮，使长圆棒状的表面带有可增加比表面积的压印花纹，得到长圆棒；
4)将上述制得的长圆棒于90℃下烘干，得到烘干后的岩棉纤维棒；
5)将烘干后的岩棉纤维棒，切割成长为15mm的短棒，短棒一端浸渍热固性树脂，短棒浸渍的高度为4mm(构成复合销钉的销钉头部2)，所浸渍的热固性树脂层厚度为0.2mm，得到用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉。
在衬片成型过程中，将所制得的复合销钉，装配在某规格盘式制动器衬片上，与不装配该销钉的衬片进行摩擦磨损性能和剪切强度的对比(实验数据与实施例1相同)。结果证实：复合销钉能有效提升制动器衬片抗剪切强度，不伤对偶，对摩擦磨损性能无不良影响。
实施例4：
一种用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉的制备方法，它包括如下步骤：
1)预混浆料的制备：称取热固性酚醛树脂(液体，固含量45％)43Kg，丁腈橡胶(胶乳，固含量30％)7.5Kg，石墨粉9Kg，焦碳粉9Kg，锆英砂粉5Kg，硫酸钡9Kg，加入捏合机内，搅拌捏合均匀，制成预混浆料，备用；
2)将86Kg的玄武岩连续纤维岩棉(平均直径30微米)预制成直径约1mm的岩棉线，浸入到预混浆料中，使预混浆料均匀包覆在岩棉线的表面，每千克岩棉线的表面浸渍包覆的预混浆料为650克，得到浸渍过预混浆液的连续岩棉线；
3)将40股浸渍过预混浆液的连续岩棉线合为一股(具体股数是由所需的销钉直径而定)，在牵引力的作用下，通过张力装置拉紧，穿过直径为15mm的成型模具，通过成型模具的挤压，形成长圆棒状，棒直径约15mm，在成型模具的出口处设置压轮，使长圆棒状的表面带有可增加比表面积的压印花纹，得到长圆棒；
4)将上述制得的长圆棒于100℃下烘干，得到烘干后的岩棉纤维棒；
5)将烘干后的岩棉纤维棒，切割成长为20mm的短棒，短棒一端浸渍热固性树脂，短棒浸渍的高度为5mm(构成复合销钉的销钉头部2)，所浸渍的热固性树脂层厚度为0.3mm，得到用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉。
在衬片成型过程中，将所制得的复合销钉，装配在某规格盘式制动器衬片上，与不装配该销钉的衬片进行摩擦磨损性能和剪切强度的对比(实验数据与实施例1相同)。结果证实：复合销钉能有效提升制动器衬片抗剪切强度，不伤对偶，对摩擦磨损性能无不良影响。
实施例5：
一种用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉的制备方法，它包括如下步骤：
1)预混浆料的制备：称取热固性酚醛树脂(液体，固含量45％)43Kg，丁腈橡胶(胶乳，固含量30％)7.5Kg，石墨粉9Kg，焦碳粉9Kg，锆英砂粉5Kg，硫酸钡9Kg，加入捏合机内，搅拌捏合均匀，制成预混浆料，备用；
2)将86Kg的辉绿岩连续纤维岩棉(平均直径30微米)预制成直径约1mm的岩棉线，浸入到预混浆料中，使预混浆料均匀包覆在岩棉线的表面，每千克岩棉线的表面浸渍包覆的预混浆料为650克，得到浸渍过预混浆液的连续岩棉线；
3)将40股浸渍过预混浆液的连续岩棉线合为一股(具体股数是由所需的销钉直径而定)，在牵引力的作用下，通过张力装置拉紧，穿过直径为15mm的成型模具，通过成型模具的挤压，形成长圆棒状，棒直径约15mm，在成型模具的出口处设置压轮，使长圆棒状的表面带有可增加比表面积的压印花纹，得到长圆棒；
4)将上述制得的长圆棒于100℃下烘干，得到烘干后的岩棉纤维棒；
5)将烘干后的岩棉纤维棒，切割成长为20mm的短棒，短棒一端浸渍热固性树脂，短棒浸渍的高度为5mm(构成复合销钉的销钉头部2)，所浸渍的热固性树脂层厚度为0.3mm，得到用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉。
在衬片成型过程中，将所制得的复合销钉，装配在某规格盘式制动器衬片上，与不装配该销钉的衬片进行摩擦磨损性能和剪切强度的对比(实验数据与实施例1相同)。结果证实：复合销钉能有效提升制动器衬片抗剪切强度，不伤对偶，对摩擦磨损性能无不良影响。
Claims (4)
1.一种用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉，其特征在于它由岩棉线浸渍过预混浆料后制备而成，每千克岩棉线的表面浸渍包覆的预混浆料为650-1000克；所述的岩棉线由连续纤维岩棉制备而成，所述的连续纤维岩棉为玄武岩连续纤维或辉绿岩连续纤维；
所述的预混浆料由热固性酚醛树脂、丁腈橡胶、石墨粉、焦碳粉、锆英砂粉和硫酸钡混合而成，其各原料所占重量份数为：热固性酚醛树脂22-43，丁腈橡胶3.3-7.5，石墨粉7-12，焦碳粉7-12，锆英砂粉4-8，硫酸钡0-20；其中，热固性酚醛树脂为液体，固含量35-45wt%；丁腈橡胶为胶乳，固含量30-40wt%。
2.根据权利要求1所述的一种用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉，其特征在于：所述石墨粉的颗粒粒度为180目，焦碳粉的颗粒粒度为100目，锆英砂粉的颗粒粒度为320目，硫酸钡的颗粒粒度为320目。
3.根据权利要求1所述的一种用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉，其特征在于：所述硫酸钡所占重量份数为：9－19。
4.如权利要求1所述的一种用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1）预混浆料的制备：按各原料所占重量份数为：热固性酚醛树脂22-43、丁腈橡胶3.3-7.5、石墨粉7-12、焦碳粉7-12、锆英砂粉4-8、硫酸钡0-20，选取热固性酚醛树脂、丁腈橡胶、石墨粉、焦碳粉、锆英砂粉和硫酸钡，备用；其中，热固性酚醛树脂为液体，固含量35-45wt%；丁腈橡胶为胶乳，固含量30-40wt%；
将热固性酚醛树脂、丁腈橡胶、石墨粉、焦碳粉、锆英砂粉和硫酸钡加入捏合机内，搅拌捏合均匀，制成预混浆料，备用；
2）将连续纤维岩棉制成岩棉线，浸入到预混浆料中，使预混浆料均匀包覆在岩棉线的表面，每千克岩棉线的表面浸渍包覆的预混浆料为650-1000克，得到浸渍过预混浆料的连续岩棉线；
所述的连续纤维岩棉为玄武岩连续纤维或辉绿岩连续纤维；
3）将10－100股浸渍过预混浆料的连续岩棉线合为一股，在牵引力的作用下，通过张力装置拉紧，穿过成型模具，通过成型模具的挤压，形成长圆棒状，在成型模具的出口处设置压轮，使长圆棒状的表面带有可增加比表面积的压印花纹，得到长圆棒；
4）将上述制得的长圆棒于80-100℃下烘干，得到烘干后的岩棉纤维棒；
5）将烘干后的岩棉纤维棒，切割成长为10-20mm的短棒，短棒一端浸渍热固性树脂，短棒浸渍的高度为3-5mm，所浸渍的热固性树脂层厚度为0.1-0.3mm，得到用于盘式制动器衬片连接孔的复合销钉。
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