CN102207146B - 一种碳纸基摩擦片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摩擦片的制造方法，尤其是涉及一种碳纸基摩擦片及其制造方法。其主要是解决现有技术所存在的摩擦片采用的摩擦材料的摩擦磨损性能较差，摩擦系数较低，动静摩擦系数比较大，抗磨损性能较差的技术问题。本发明的碳纸基摩擦片，包括钢芯板，钢芯板的两面都固定有碳纸基摩擦层，两面碳纸基摩擦层上都开有排列成网格型的深槽，两面碳纸基摩擦层的深槽互相交错排列，钢芯板的内缘设有齿体。本发明的步骤为：钢芯板下料、机械加工、热处理、粘结前表面处理、按照配方配料、制浆、成形、浸胶、贴片、热处理、机加工、出成品。

Description

一种碳纸基摩擦片及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种摩擦片的制造方法，尤其是涉及一种碳纸基摩擦片及其制造方法。

背景技术

面对汽车驾驶操控性能的要求，差速器在汽车传动系统的应用越来越广，各种新型防滑差速器陆续上市。顾名思义差速器是依据车轮的行驶阻力自动的控制输两侧的车轮转速，在阻力大的车轮降低输出转速、在阻力小的车轮增大输出转速，从而实现转向时自动改变内外侧车轮的驱动转速。但是这存在一个问题，即当一侧车轮处于附着力小的地面（如泥水、悬空）时，会造成车轮的高速打滑，而另一侧车轮没有驱动力，所以在基本差速器的基础上产生了防滑差速器。目前，普遍使用的是一种机械式防滑差速器，也被称作为“多片离合器式”防滑差速器。该防滑差速器响应速度快，灵敏度高，防滑比例可根据摩擦片和离合片的不同组合来实现，可调范围广。

“多片离合器式”防滑差速器在两侧半轴齿轮背面加装了螺旋弹簧和摩擦片。摩擦片分主动片和从动片，是双面钢片，有内花键。主动片是没有摩擦衬面的钢片，它的外缘有凸耳插在差速器壳，因此锁定在壳体上；从动片有摩擦衬面，其内花键则与半轴齿轮花键相连，从动片以间隔形式插在主动片之间，组成一种具有离合器性质的摩擦片组件。

弹簧对半轴齿轮和摩擦片组件保持一定压力，压紧摩擦片从而将扭矩通过摩擦片组件传递给半轴。当汽车直线行驶，两侧半轴无转速差，主动片与从动片保持结合，传给差速器的扭矩平分两侧半轴。当汽车拐弯或者一边车轮打滑致使左右半轴转速不等，一侧半轴高于差速器壳转速，另一侧半轴低于差速器壳转速，于是主动片与从动片之间发生滑转，产生摩擦力矩，其大小与差速器的驱动扭矩成正比。在快转的半轴一边，摩擦力矩与驱动扭矩方向相反，减少了扭矩的传递；在慢转的半轴一边，摩擦力矩与驱动扭矩方向相同，驱动扭矩得以增加。

“多片离合器式”防滑差速器对摩擦副的要求十分高。但是目前摩擦片采用的摩擦材料的摩擦磨损性能较差，摩擦系数较低，动静摩擦系数比较大，抗磨损性能较差。

发明内容

本发明是提供一种碳纸基摩擦片及其制造方法，其主要是解决现有技术所存在的生产出来的摩擦片承受的能量负荷和压力负荷较小，磨耗率较高，对摩擦层的磨损较高，摩擦系数低以及不稳定等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的一种碳纸基摩擦片，包括钢芯板，钢芯板的两面都固定有碳纸基摩擦层，所述的两面碳纸基摩擦层上都开有排列成网格型的深槽，两面碳纸基摩擦层的深槽互相交错排列，钢芯板的内缘设有齿体。深槽排列成网格型，即一部分深槽横向排列，一部分深槽纵向排列。两面摩擦层的深槽互相交错排列，即两面摩擦层的深槽不位于同一个断面上，从而加强整个摩擦片的强度。芯板为钢芯板，摩擦层为碳纸基摩擦层。

作为优选，所述的其特征在于所述的深槽的断面为“V”字型，其锥度角α为85-95o。深槽的锥度角最佳可以为90 o。

作为优选，所述的碳纸基摩擦层的内缘与钢芯板的内缘具有间距，即摩擦层不覆盖芯板的齿根圆，摩擦层内孔或外圆边缘不得超出芯板。

本发明的一种碳纸基摩擦片的制造方法，所述的方法为：

a．采用优质碳素结构钢冷轧钢板制作成板材，将板材进行球化预处理，采用冲裁下料，按照工艺对料坯进行机械加工，直到达到图纸要求的形状、精度要求，对料坯进行淬火HRC43~48°处理后并对其进行表面清洗，直到板材表面无污物、杂质、水迹，然后将其在203酚醛树脂溶剂中浸渍后凉干，制成钢芯板；

b．在打浆机中依次加入10-35重量份的植物纤维浆粕、5-15重量份的合成纤维浆粕及短纤维、18-22重量份的碳纤维及片状石墨、35-50重量份的沉淀硫酸钡、硅藻土、二氧化硅等无机粉体、0.5-1.5重量份的硅烷偶联剂，打浆制成浆液，将浆液在浆池中混合，调整浆浓度，使用抄纸机制得含水率低于3-5%的摩擦片原纸，按照摩擦片的规格剪裁为相应尺寸，将摩擦片原纸放入真空浸胶机中，在真空状态下浸渍，浸渍时加入25-35重量份的改性酚醛树脂，然后取出凉干，制成碳纸基摩擦层；

c．将表面清理好的钢芯板和碳纸基摩擦层纸片按图纸、工艺要求叠放在一起，然后通过加温加压进行贴片，将贴好片的摩擦片送入烘箱内进行固化热处理，然后对其进行冷却，制成碳纸基摩擦片。冷却了的碳纸基摩擦片转入机加工，进行粗磨两平面、倒角、开深槽、精磨两平面，检验包装后即出成品碳纸基摩擦片。

纤维作为摩擦材料的骨架材料，不但对摩擦片的强度起着至关重要的作用，同时也对摩擦片的性能有着重要的影响。目前在欧美等发达国家和地区又开始对纤维的结构和理化性能提出了更为严格的要求，而木质纤维、无机晶须(硫酸钡晶须；碳酸钙晶须；钛酸钾晶须等)、矿物纤维、陶瓷纤维、碳纤维、各种有机合成纤维等给我们提供了大量的选择余地，但从成本等综合因素上来看晶体结构和水溶性纤维材料等将是未来摩擦材料中的首选纤维。

粘合剂是生产摩擦材料必不可少的材料，人们从最早利用纯酚醛树脂(固态和液态)，到后来采用各种橡胶通过多种工艺对酚醛树脂进行改性，发展到今天使用多种无机物或有机物对树脂进行改性。

目前已经不再是单纯的追求摩擦系数和磨损性能的稳定和提高，而是从摩擦片与刹车盘表面的相互作用去分析摩擦材料的工作原理。所以作为摩擦材料的粘合剂材料,不再仅限于树脂与橡胶，而是已经拓展到了利用金属粉末或金属硫化物在高温下所具有的特殊性能,来减少树脂在摩擦材料中的使用比例,弥补树脂及橡胶在高温条件下的不足，改善高温时在刹车片与刹车盘之间形成的转移膜的结构与性能，进而提高摩擦片的摩擦性能以及其与刹车盘的磨损性能，从而达到提高制动的安全性能、舒适性能和环保性能。

因此说，在采用高性能的改性酚醛树脂来提高摩擦材料性能的同时，应更多地关注和利用一些金属粉末或金属硫化物以改善摩擦过程中形成的转移膜的形状与结构，使静态摩擦系数与动态摩擦系数达到相对的平衡，确保刹车片与刹车盘具有良好的磨损性能的同时，达到提高摩擦材料的速度与压力敏感性、消除高温衰退、减少噪音、减少落灰的目的。

作为优选，所述的步骤a中对板材进行热处理为两次压淬，确保钢芯板的平面度≤0.05/100mm，钢芯板是在氮气+氢气保护气体中加热。

作为优选，所述的步骤a中203酚醛树脂溶剂的浓度为3-25%。

作为优选，所述的步骤b中打浆的时间为20-40min，浆液在浆池中混合的时间为10-20min，调整浆浓度为0.5-1.5%。

作为优选，所述的步骤b中摩擦片原纸在真空浸胶机中浸渍的时间为10-30min，真空度为-0.06—-0.09MPa。

作为优选，所述的步骤c中贴片的温度为160-180℃，压力为2-15MPa，时间为8-12 min。

作为优选，所述的步骤c中固化热处理的温度为180-200℃，固化时间为1-1.5h。

因此，本发明制造出来的摩擦片承受的能量负荷和压力负荷较高，磨耗率较低，对摩擦层的磨损较低，摩擦系数高以及稳定，摩擦片的结构简单、合理。

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图；

附图2是图1的A-A剖面结构示意图；

附图3是本发明摩擦层上深槽的结构示意图。

图中零部件、部位及编号：钢芯板1、碳纸基摩擦层2、深槽3、齿体4。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本例的一种碳纸基摩擦片，如图1、图2，有一个芯板1，芯板的两面都固定有摩擦层2，摩擦层的内缘与芯板的内缘具有间距，两面摩擦层上都开有排列成网格型的深槽3，如图3，两面摩擦层的深槽互相交错排列，深槽的断面为“V”字型，其锥度角α为90o。芯板的内缘设有齿体4。

本例的一种碳纸基摩擦片的制造方法，其步骤为：

a．采用碳素结构钢冷轧钢板制作成料坯，将料坯进行球化预处理，采用冲裁下料，按照工艺对料坯进行机械加工，直到达到图纸要求的形状、精度要求制成钢芯板。对钢芯板进行热处理，热处理为两次压淬，确保料坯的硬度达HRC43~48°，平面度≤0.05/100mm，钢芯板是在氮气+氢气保护气体中加热。然后对钢芯板进行表面清洗，直到钢芯板表面无污物、杂质、水迹，然后将其在浓度为22%的203酚醛树脂溶剂中浸渍后凉干；

b．在打浆机中依次加入10重量份的木浆、10重量份的棉浆、14重量份的合成纤维浆粕及短纤维、22重量份的碳纤维及片状石墨、9重量份的硅藻土、5重量份的二氧化硅、4重量份沉淀硫酸钡、0.5重量份的硅烷偶联剂，打浆20min制成浆液，使用抄纸机将浆液在浆池中混合10min，调整浆浓度为1.5%，制得含水率低于5%的摩擦片原纸，按照摩擦片的规格剪裁为相应尺寸，将摩擦片原纸放入真空浸胶机中，在真空状态下浸渍，浸渍的时间为10min，真空度为-0.07MPa，浸渍时加入25重量份的改性酚醛树脂，然后取出凉干，制成碳纸基摩擦层；

c．将表面清理好的钢芯板和碳纸基摩擦层纸片按图纸、工艺要求叠放在一起，然后通过加温加压进行贴片，贴片的温度为180℃，压力为8MPa，时间为8min，将贴好片的摩擦片送入烘箱内进行固化热处理，温度为200℃，固化时间为1h，然后对其进行冷却，制成碳纸基摩擦片，冷却了的碳纸基摩擦片转入机加工，进行粗磨两平面、倒角、开深槽、精磨两平面，检验包装后即出成品碳纸基摩擦片。

实施例2：本例的一种碳纸基摩擦片，如图1、图2，有一个芯板1，芯板的两面都固定有摩擦层2，摩擦层的内缘与芯板的内缘具有间距，两面摩擦层上都开有排列成网格型的深槽3，如图3，两面摩擦层的深槽互相交错排列，深槽的断面为“V”字型，其锥度角α为90o。芯板的内缘设有齿体4。

本例的一种碳纸基摩擦片的制造方法，其步骤为：

a．采用优质碳素结构钢冷轧钢板制作成料坯，将料坯进行球化预处理，采用冲裁下料，按照工艺对料坯进行机械加工，直到达到图纸要求的形状、精度要求制成钢芯板。对钢芯板进行热处理，热处理为两次压淬，确保料坯的硬度达HRC43~48°，平面度≤0.05/100mm，钢芯板是在氮气+氢气保护气体中加热。然后对钢芯板进行表面清洗，直到钢芯板表面无污物、杂质、水迹，然后将其在浓度为20%的203酚醛树脂溶剂中浸渍后凉干；

b．在打浆机中依次加入16重量份的植物纤维浆粕、12重量份的合成纤维浆粕及短纤维、20重量份的碳纤维及片状石墨、25重量份的碳酸钙、长石粉、氧化铁无机粉体、1重量份的硅烷偶联剂，打浆30min制成浆液，使用抄纸机将浆液在浆池中混合15min，调整浆浓度为1%，制得含水率低于4%的摩擦片原纸，按照摩擦片的规格剪裁为相应尺寸，将摩擦片原纸放入真空浸胶机中，在真空状态下浸渍，浸渍的时间为20min，真空度为-0.08MPa，浸渍时加入30重量份的改性酚醛树脂，然后取出凉干，制成碳纸基摩擦层；

c．将表面清理好的钢芯板和碳纸基摩擦层纸片按图纸、工艺要求叠放在一起，然后通过加温加压进行贴片，贴片的温度为170℃，压力为10MPa，时间为10min，将贴好片的摩擦片送入烘箱内进行固化热处理，温度为190℃，固化时间为1.2h，然后对其进行冷却，制成碳纸基摩擦片，冷却了的碳纸基摩擦片转入机加工，进行粗磨两平面、倒角、开深槽、精磨两平面，检验包装后即出成品碳纸基摩擦片。

实施例3：本例的一种碳纸基摩擦片，如图1、图2，有一个芯板1，芯板的两面都固定有摩擦层2，摩擦层的内缘与芯板的内缘具有间距，两面摩擦层上都开有排列成网格型的深槽3，如图3，两面摩擦层的深槽互相交错排列，深槽的断面为“V”字型，其锥度角α为90o。芯板的内缘设有齿体4。

本例的一种碳纸基摩擦片的制造方法，其步骤为：

a．采用优质碳素结构钢冷轧钢板制作成料坯，将料坯进行球化预处理，采用冲裁下料，按照工艺对料坯进行机械加工，直到达到图纸要求的形状、精度要求制成钢芯板。对钢芯板进行热处理，热处理为两次压淬，确保料坯的硬度达HRC43~48°，平面度≤0.05/100mm，钢芯板是在氮气+氢气保护气体中加热。然后对钢芯板进行表面清洗，直到钢芯板表面无污物、杂质、水迹，然后将其在浓度为24%的203酚醛树脂溶剂中浸渍后凉干；

b．在打浆机中依次加入18重量份的植物纤维浆粕、15重量份的合成纤维浆粕及短纤维、21重量份的碳纤维及片状石墨、20重量份的硅藻土、二氧化硅、碳酸钙无机粉体、1.5重量份的硅烷偶联剂，打浆40min制成浆液，使用抄纸机将浆液在浆池中混合20min，调整浆浓度为1.5%，制得含水率低于5%的摩擦片原纸，按照摩擦片的规格剪裁为相应尺寸，将摩擦片原纸放入真空浸胶机中，在真空状态下浸渍，浸渍的时间为30min，真空度为-0.08MPa，浸渍时加入28重量份的改性酚醛树脂，然后取出凉干，制成碳纸基摩擦层；

c．将表面清理好的钢芯板和碳纸基摩擦层纸片按图纸、工艺要求叠放在一起，然后通过加温加压进行贴片，贴片的温度为180℃，压力为15MPa，时间为12min，将贴好片的摩擦片送入烘箱内进行固化热处理，温度为200℃，固化时间为1.5h，然后对其进行冷却，制成碳纸基摩擦片，冷却了的碳纸基摩擦片转入机加工，进行粗磨两平面、倒角、开深槽、精磨两平面，检验包装后即出成品碳纸基摩擦片。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (7)

1.一种碳纸基摩擦片的制造方法，其特征在于所述的方法为：

a．采用优质碳素结构钢冷轧钢板制作成板材，将板材进行球化预处理，采用冲裁下料，按照工艺对料坯进行机械加工，直到达到图纸要求的形状、精度要求，对料坯进行淬火HRC43~48°处理后并对其进行表面清洗，直到料坯表面无污物、杂质、水迹，然后将其在203酚醛树脂溶剂中浸渍后凉干，制成钢芯板；

b．在打浆机中依次加入10-35重量份的植物纤维浆粕、5-15重量份的合成纤维浆粕及短纤维、18-22重量份的碳纤维及片状石墨、35-50重量份的无机粉体、0.5-1.5重量份的硅烷偶联剂，打浆制成浆液，将浆液在浆池中混合，调整浆浓度，使用抄纸机制得含水率低于5%的摩擦片原纸，按照摩擦片的规格剪裁为相应尺寸，将摩擦片原纸放入真空浸胶机中，在真空状态下浸渍，浸渍时加入25-35重量份的改性酚醛树脂，然后取出凉干，制成碳纸基摩擦层；

c．将表面清理好的钢芯板和碳纸基摩擦层纸片按图纸、工艺要求叠放在一起，然后通过加温加压进行贴片，将贴好片的摩擦片送入烘箱内进行固化热处理，然后对其进行冷却，冷却了的碳纸基摩擦片转入机加工，进行粗磨两平面、倒角、开深槽、精磨两平面，检验包装后即出成品碳纸基摩擦片。

2.根据权利要求1所述的一种碳纸基摩擦片的制造方法，其特征在于所述的步骤a中对钢芯板进行热处理为两次压淬，确保钢芯板的平面度≤0.05/100mm，钢芯板是在氮气+氢气保护气体中加热。

3.根据权利要求1所述的一种碳纸基摩擦片的制造方法，其特征在于所述的步骤a中203酚醛树脂溶剂的浓度为3-25%。

4.根据权利要求1所述的一种碳纸基摩擦片的制造方法，其特征在于所述的步骤b中打浆的时间为20-40min，浆液在浆池中混合的时间为10-20min，调整浆浓度为0.5-1.5%。

5.根据权利要求1所述的一种碳纸基摩擦片的制造方法，其特征在于所述的步骤b中摩擦片原纸在真空浸胶机中浸渍的时间为10-30min，真空度为-0.06—-0.09MPa。

6.根据权利要求1所述的一种碳纸基摩擦片的制造方法，其特征在于所述的步骤c中贴片的温度为160-180℃，压力为2-15MPa，时间为8-12 min。

7.根据权利要求1所述的一种碳纸基摩擦片的制造方法，其特征在于所述的步骤c中固化热处理的温度为180-200℃，固化时间为1-1.5h。

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