CN102720779B

CN102720779B - 一种含平板氧化铝的鼓式制动器衬片及其制备方法

Info

Publication number: CN102720779B
Application number: CN201210165918.2A
Authority: CN
Inventors: 吴志强; 张清海
Original assignee: Guangdong Fuwa Heavy Industry Co Ltd
Current assignee: Guangdong Fuwa Heavy Industry Co Ltd
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2032-05-25
Also published as: CN102720779A

Abstract

本发明公开一种含平板氧化铝的鼓式制动器衬片的制备方法及采用该方法制得的鼓式制动器衬片，包括以下步骤：①配料，按配方所述体积配比计算为质量配比，由计算机控制自动化配料机组对原材料组分精确配料；②混料，一次性投入带有水冷却装置的犁耙式混料机中，犁刀、搅刀同时开启，混合时间为10–12分钟；③计算投料量，称量并装入袋中，然后将袋内物料排气和辊压推平；④热成型为可切割的长瓦片；⑤用隧道式热处理炉进行热处理，其温度依次为155℃、160℃、165℃、165℃，瓦片在隧道炉的热处理时间不低于5小时；⑥长瓦片去毛刺后切割分片，然后磨削内弧、外弧、钻孔、倒角、磨削指示线和打印标记，得到制动器衬片。

Description

一种含平板氧化铝的鼓式制动器衬片及其制备方法

技术领域

本发明专利涉及汽车制动技术领域，更具体地说，是涉及一种含平板氧化铝的鼓式制动器衬片及其制备方法。

背景技术

鼓式制动器衬片是汽车制动器的关键部件，其性能的优劣直接影响车辆行驶的可靠性和安全性。目前市场上车辆使用的摩擦材料，是以半金属、少金属为主，配方中普遍含有棕刚玉、白刚玉、矾土、煅烧氧化铝、氧化锆、铬铁矿粉、碳化硅等一种或几种高摩材料，也含有大量金属或金属纤维，制动时容易产生热量，使摩擦副的温度急剧升高，导致制动力矩的衰减、耐磨性变差、使用寿命缩短；制动器大量热能的积累也容易导致轮胎发热，甚至爆胎诱发安全事故；含有金属的摩擦材料也存在环境污染、容易产生噪音等问题。

制动系结构确定之后，制动性能主要取决于所用摩擦材料的特性及其与对偶的匹配。要求摩擦材料在不同温度、负荷和速度下制动时均能够保持足够、而且稳定的摩擦力矩；具有良好的耐磨性以延长其使用寿命；避免刮伤对偶表面或造成过度磨损；具有足够的机械强度以保证在制造、铆接、装配和高负载使用中其结构不易被破坏；制动时不能产生噪音和污染环境。

为了提高和稳定摩擦系数，配方中需要加入一些高摩材料，这些高摩材料在稳定和提高摩擦系数的同时，也会带来一些负面效应，如前所述及的碳化硅、煅烧氧化铝等容易产生制动噪音和刮伤对偶，使摩擦材料和对偶的使用寿命同时缩短，过度刮伤对偶也容易造成制动器发热导致制动效果降低或失效。寻找理想的高摩材料克服这些弊端是摩擦材料研发的主要目标之一。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的鼓式制动器衬片中含有大量金属或金属纤维，制动时容易产生热量，易产生制动噪音和刮伤对偶，导致制动力矩衰减、耐磨性变差、使用寿命缩短的缺陷，提供一种安全可靠、制动性能优良的鼓式制动器衬片，该制动衬片及其组合变换配方中含有平板氧化铝，使得摩擦材料具有更稳定的摩擦系数和更低的磨损，同时降低对偶磨损和避免制动噪音的产生。

本发明的另一目的是提供上述的鼓式制动器衬片的制备方法。

本发明是这样实现的：一种含平板氧化铝的鼓式制动器衬片的制备方法，所述鼓式制动器衬片的高摩调节剂含平板氧化铝，不含棕刚玉、煅烧氧化铝、氧化锆、铬铁矿粉、碳化硅，所述鼓式制动器衬片配方组份的体积百分比是：目数为400-800的平板氧化铝0.1-1.2%；目数为≥200的纯酚醛树脂10-16%；目数为200的丁腈改性酚醛树脂8–16%；E-玻璃纤维5–15%；复合纤维2-10%；针状晶体纤维4-12%；工艺性纤维1–5.5%；目数为40-80的石油焦炭7–14%；目数为40-80的黑色腰果壳液摩擦粉7-13%；含粉末丁腈3–10%；小鳞片石墨6-15%；目数为≥200的铁黑1-4%；目数为≥320的重晶石粉4-10%；目数为≥320的方解石3-12%；目数为≥320的高岭土4-12%；包括以下步骤：

①配料，按配方所述体积配比计算为质量配比，由计算机控制自动化配料机组对原材料组分精确配料；

②混料，一次性投入带有水冷却装置的犁耙式混料机中，犁刀、搅刀同时开启，混合时间为10–12分钟；

③计算投料量，称量并装入袋中，然后将袋内物料排气和辊压推平；

④将袋装物料放入压制温度为145±5℃的长条形模具中热成型为可切割的长瓦片，制品压力为18–20Mpa，排气3–6次，保压时间按照制动衬片的厚度确定；

⑤用隧道式热处理炉进行热处理，其温度依次为155℃、160℃、165℃、165℃，瓦片在隧道炉的热处理时间不低于5小时；

⑥长瓦片去毛刺后切割分片，然后磨削内弧、外弧、钻孔、倒角、磨削指示线和打印标记，得到制动器衬片。

一种应用上述制备方法制得的含平板氧化铝的鼓式制动器衬片。

上述的含平板氧化铝的鼓式制动器衬片，所述丙烯腈质量百分比含量是33-40%。

上述的含平板氧化铝的鼓式制动器衬片，所述鼓式制动器衬片的优选配方组份的体积百分比是：目数为400-800的平板氧化铝0.15-0.3%；目数为≥200的纯酚醛树脂11-16%；目数为200的丁腈改性酚醛树脂9–15%；E-玻璃纤维6–9%；复合纤维3-7%；针状晶体纤维5-8%；工艺性纤维1.7–3%；目数为40-80的石油焦炭8–12%；目数为40-80的黑色腰果壳液摩擦粉8-12%；含粉末丁腈4–7%；小鳞片石墨8-12%；目数为≥200的铁黑1.5-3%；目数为≥320的重晶石粉4-8%；目数为≥320的方解石5-10%；目数为≥320的高岭土5-8%。

本发明的有益效果是：

本发明的鼓式制动器衬片用平板氧化铝作为高摩材料，取代棕刚玉、煅烧氧化铝、氧化锆、铬铁矿粉、碳化硅等高摩材料一种或几种的组合，得到的鼓式制动器衬片具有更好的耐磨性和抗衰性，更有利于减小对偶磨损。

具体实施方式

以下是本发明提供的含平板氧化铝鼓式制动衬片及其制造方法的进一步说明。

具体实施方式一

发明提供的含有平板氧化铝鼓式制动器衬片配方中，不含有煅烧氧化铝、棕刚玉、氧化锆、铬铁矿粉、碳化硅等高摩材料，也不含石棉和任何金属材料。其体积百分比组合变换范围是：目数为400-800的平板氧化铝0.1-1.2%；目数为≥200的纯酚醛树脂10-16%；目数为200的丁腈改性酚醛树脂8–16%；E-玻璃纤维5–15%；复合纤维2-10%；针状晶体纤维4-12%；工艺性纤维1–5.5%；目数为40-80的石油焦炭7–14%；目数为40-80的黑色腰果壳液摩擦粉7-13%；粉末丁腈3–10%；小鳞片石墨6-15%；目数为≥200的铁黑1-4%；目数为≥320的重晶石粉4-10%；目数为≥320的方解石3-12%；目数为≥320的高岭土4-12%。

配方中的平板型氧化铝研磨微粉，是高温控制晶粒形状及大小的α-AL₂O₃，密度3.95-3.98g/cm³。用于摩擦材料时，与普通白刚玉、棕刚玉、煅烧氧化铝、铬铁矿粉、氧化锆、碳化硅等比较有如下特点：

①　平板型氧化铝研磨微粉颗粒呈独特的六角平板状结构，粒度均匀，莫氏硬度九级，磨削力强；

②　与普通高摩材料等积型或球形不同，平板氧化铝是以平板状镶嵌于摩擦材料组分中，这种平板形状使磨料颗粒在摩擦运动中平行于对偶表面，产生滑动的研磨效果，而非普通高摩材料的滚动研磨，因而不易随机划伤对偶；

③　虽然硬度比普通氧化铝研磨微粉要高，但是由于其独特的平板结构，用于摩擦材料时其用量比普通氧化铝研磨微粉要大。

本发明含有平板氧化铝鼓式制动器衬片的制造方法包括以下步骤：

①配料：工艺执行时将配方所述体积配比计算为质量配比输入计算机，自动化配料机组对原材料组分精确配料；

②混料：一次性投入带有水冷却装置的特殊犁耙式混料机中，犁刀、搅刀同时开启，混合时间10–12分钟；

③预成型：按照制动衬片型号的倍数计算投料量，称量并装入特定的塑料袋，排气和辊轮推平；

④热成型：将袋装物料放入温度为145±5℃的长条形模具中热成型为可切割的长瓦片，制品受压的压力为18–20Mpa，排气3–6次，保压时间按照制动衬片的厚度确定；

⑤热处理：用隧道式热处理炉进行移动式热处理，其温度依次为155℃、160℃、165℃、165℃，瓦片在隧道炉的热处理时间不低于5小时；

⑥长瓦片去毛刺和切割为2-4片，依次进行磨削内弧、外弧、钻孔、倒角、磨削指示线和打印标记。

具体实施方式二

在本实施例中，提供一种较优的平板氧化铝鼓式制动器衬片配方组合，各配方组份的体积百分比是：

目数为400-800的平板氧化铝0.1-0.5%；目数为≥200的纯酚醛树脂10-15%；目数为≥200的丁腈改性酚醛树脂8–15%；E-玻璃纤维（3-5mm）5–12%；复合纤维（≤3mm）2-10%；晶体纤维（针状）4-10%；工艺性纤维（≤5mm）1–5.5%；目数为40-80的石油焦炭7–14%；目数为40-80的黑色腰果壳液摩擦粉7-13%；粉末丁腈（含丙烯晴33-40%）3–10%；小鳞片石墨6-15%；目数为≥200的铁黑1-4%；目数≥320为的重晶石粉4-10%；目数为≥320方解石3-12%；目数为≥320的高岭土4-12%。

制动器衬片的制造方法与实施例一同，在此不再重复说明。

具体实施方式三

在本实施例中，提供另一种较优的平板氧化铝鼓式制动器衬片配方组合，各配方组份的体积百分比是：

目数为400-800的平板氧化铝0.15-0.3%；目数为≥200的纯酚醛树脂11-16%；目数为200的丁腈改性酚醛树脂9–15%；E-玻璃纤维6–9%；复合纤维3-7%；针状晶体纤维5-8%；工艺性纤维1.7–3%；目数为40-80的石油焦炭8–12%；目数为40-80的黑色腰果壳液摩擦粉8-12%；含粉末丁腈4–7%；小鳞片石墨8-12%；目数为≥200的铁黑1.5-3%；目数为≥320的重晶石粉4-8%；目数为≥320的方解石5-10%；目数为≥320的高岭土5-8%。

具体实施方式四

在本实施例中，提供再一种较优的平板氧化铝鼓式制动器衬片配方组合，各配方组份的体积百分比是：

目数为400-800的平板氧化铝0.15-0.3%；目数为≥200的纯酚醛树脂11-16%；目数为≥200的丁腈改性酚醛树脂9-13%；E-玻璃纤维（3-5mm）6-9%；复合纤维（≤3mm）3-7%；晶体纤维（针状）5-8%；工艺性纤维（≤5mm）1.7-3%；目数为40-80的石油焦炭8-10%；目数为40-80的黑色腰果壳液摩擦粉8-12%；粉末丁腈（丙烯晴33-40%）4-7%；小鳞片石墨8-10%；目数为≥200的铁黑1.5-3%；目数为≥320的重晶石粉4-8%；目数为≥320的方解石5-10%；目数为≥320的高岭土5-8%。

该鼓式制动衬片配方中的各个组分均有严格的质量技术规范要求。以该配方制造的含平板氧化铝摩擦材料，密度为1.95-2.03g/cm³，硬度为HRM75。平板氧化铝的加入使得鼓式制动器衬片具有更稳定的摩擦系数和更低的磨损，能够大幅度降低制动鼓的磨损。制动衬片在使用中摩擦发热量小，具有柔性、减震、耐磨、降噪音和不损伤对偶的特性。

制动器衬片的制造方法与实施例一同，在此不再重复说明。

以上述组份配方加工制得的含平板氧化铝的鼓式制动器衬片，按照国家强制性标准GB5763–2008进行性能试验，其测试结果见表1。

表1：含平板氧化铝鼓式制动器衬片试验结果

试验结果表明，该鼓式制动器衬片的摩擦系数平稳；其体积磨损率远远小于标准的限定值；对重量磨损考察，其测试结果也非常小，显示出该产品优越的耐磨性。

用本发明制造FMSI标准规定的4515规格产品，在JF123制动器惯性台架试验上按照FMVSS121D（SAE J2115）标准进行制动性能测试，其试验条件为：车轴载荷分别为9100kg及10465kg，制动气室T30，轮胎滚动半径528mm，制动鼓直径420mm，实际试验惯量分别为J₁=1261.64kg.m²和J₂=1456.64kg.m²，自动调整臂为均为5.5″，其测试结果见表2。试验结果表明，依照本发明制造的制动衬片其性能达到美国FMVSS121标准要求，制动力矩足以保证实际使用中的制动需要。

表2. FMVSS121标准要求及产品性能测试结果

用本发明制造FMSI标准规定的4707产品，在JF123制动器惯性台架试验台按照SAE J2115标准，与市场鼓式制动器衬片进行磨损性能对比测试，其测试条件为：车轴载荷9100kg，制动气室T30，轮胎滚动半径528mm，制动鼓直径420mm，实际试验惯量1261.64kg.m²，5.5″自动调整臂，其结果见表3。

表3. 按照SAE J2115标准测试的产品磨损结果

从对比测试数据可以看到，用本发明制造的鼓式制动器衬片，其磨损性能明显优于对比产品，制动鼓的磨损也明显小于对比产品。

按照本发明技术制造4551规格的制动衬片进行道路验证，制动灵敏安全可靠，没有噪音产生。使用中途对制动器拆开检查，制动衬片厚度磨损均匀，摩擦表面没有焦烧现象，制动鼓没有刮痕，也无明显磨损。目前已经行驶20.5万公里，仍然在继续使用中。

Claims

1.一种含平板氧化铝的鼓式制动器衬片的制备方法，所述鼓式制动器衬片的高摩调节剂含平板氧化铝，不含棕刚玉、煅烧氧化铝、氧化锆、铬铁矿粉、碳化硅，所述鼓式制动器衬片配方组份的体积百分比是：目数为400-800的平板氧化铝0.1-1%；目数为≥200的纯酚醛树脂10-16%；目数为200的丁腈改性酚醛树脂8–16%；E-玻璃纤维5–10%；复合纤维2-10%；针状晶体纤维4-10%；工艺性纤维1–5.5%；目数为40-80的石油焦炭7–14%；目数为40-80的黑色腰果壳液摩擦粉7-13%；含粉末丁腈3–10%；小鳞片石墨6-15%；目数为≥200的铁黑1-4%；目数为≥320的重晶石粉4-10%；方解石3-12%；目数为≥320的高岭土4-12%，

其特征在于包括以下步骤：

2.一种应用如权利要求1所述含平板氧化铝的鼓式制动器衬片的制备方法的含平板氧化铝的鼓式制动器衬片。

3.根据权利要求2所述的含平板氧化铝的鼓式制动器衬片，其特征在于：所述粉末丁腈内含丙烯晴，所述丙烯晴的质量百分比含量是33-40%。

4.根据权利要求2或3所述的含平板氧化铝的鼓式制动器衬片，其特征在于：所述鼓式制动器衬片的优选配方组份的体积百分比是：目数为400-800的平板氧化铝0.15-0.3%；目数为≥200的纯酚醛树脂11-16%；目数为200的丁腈改性酚醛树脂9–15%；E-玻璃纤维6–9%；复合纤维3-7%；针状晶体纤维5-8%；工艺性纤维1.7–3%；目数为40-80的石油焦炭8–12%；目数为40-80的黑色腰果壳液摩擦粉8-12%；含粉末丁腈4–7%；小鳞片石墨8-12%；目数为≥200的铁黑1.5-3%；目数为≥320的重晶石粉4-8%；方解石5-10%；目数为≥320的高岭土5-8%。