CN103756639A - 一种电机制动器用摩擦材料及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开并提供了一种摩擦系数高而稳定、内剪切强度高、静扭矩力高和磨损率小的电机制动器用摩擦材料及其制作方法。该电机制动器用摩擦材料包括硅酸盐矿物纤维15~20份、有机天然纤维25~30份、丁腈改性酚醛树脂6~15份、焦炭粉1~5份、丁腈粉6~15份、轮胎粉12~20份、刚玉2~10份以及填料28~32份,所述填料包括重晶石、氧化铝、氢氧化钙、硬酯酸锌。该制作方法采用干法预成型工艺,按以下步骤进行:(1)混料:按配方重量份称取所有原材料并放入高速混料机中搅拌制成摩擦材料混拌料;(2)热压:将混拌料直接放入模具中且在保温保压条件下进行热压;(3)热处理:在烘烤箱内进行热处理,从室温~180℃烘烤8~12个小时,在降温到120℃后打开炉门自然冷却到室温。

Description

一种电机制动器用摩擦材料及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种电机制动器用摩擦材料及其制作方法。
背景技术
摩擦材料是一种应用在动力机械上,依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料,它主要包括制动器衬片(刹车片)和离合器面片(离合器片)。以往技术中,摩擦材料一般包含有石棉成份,以满足耐高温的要求,但石棉成分的摩擦材料在制作和使用过程中,均会产生石棉粉悬浮在空气中,容易造成空气污染且对人体有害,因此,世界各国都相继研制出无石棉摩擦材料。   
    目前,电机制动器具有可靠性高、噪音小、使用寿命长、耐高压、绝缘等级高、IP防护等级高、静扭矩高、长久保持等优点,已广泛地应用于伺服电机、步进电机、制动电机、风电设备变桨系统和偏航系统、机场码头的起重设备、曳引机、电梯、电梯曳引机、叉车、割草机、核电、太阳能、航空、精密机床、重型起重机、锻压机床、建筑机械、纺织机械、印刷机械、木工机械、自动包装机械、碎纸机械及减速机、风机以及泵类机械等工业领域。
要实现制动电机快速、准确制动和制动后位置的准确、长久保持,就要通过制动器内的摩擦材料来实现,因此开发出高静扭矩摩擦材料是电机制动器的重要研究方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种摩擦系数高而稳定、内剪切强度高、静扭矩力高和磨损率小的电机制动器用摩擦材料及其制作方法。
    本发明一种电机制动器用摩擦材料所采用的技术方案是:所述摩擦材料包括下列重量份的原材料制成:硅酸盐矿物纤维15~20份、有机天然纤维25~30份、丁腈改性酚醛树脂6~15份、焦炭粉1~5份、丁腈粉6~15份、轮胎粉12~20份、刚玉2~10份以及填料28~32份。
    优化的,所述摩擦材料包括硅酸盐矿物纤维18份、有机天然纤维27份、丁腈改性酚醛树脂8.8份、焦炭粉3份、丁腈胶粉8.9份、轮胎粉15.9份、刚玉7.6份和填料30.5份。
    优化的,所述填料包括重晶石6.8份、氧化铝2份、氢氧化钙1份和硬酯酸锌 1份。
    本发明一种电机制动器用摩擦材料的制作方法所采用的技术方案是:采用干法预成型工艺,按以下步骤进行:
(1)混料:按配方重量份称取所有原材料,把所有材料放入高速混料机中搅拌制成摩擦材料混拌料;
(2)热压:将混拌料直接放入模具中,压制温度165~175℃,压力25~2Mpa,按保温保压20~40s/mm条件下进行热压,保压15~20s后排第一次气,每次排气停留时间为2~4s,以后每隔8s开模排气3~5次;
(3)热处理:在烘烤箱内进行热处理,从室温~140℃等速升温1~2个小时,保温1~2个小时,140~160℃升温1个小时,保温2~3个小时,160~180℃升温1个小时,保温2~3个小时,在降温到120℃后打开炉门自然冷却到室温。
    优化的,在进行步骤(2)之前,先温压预压成型,把混好的料投入到预成型模具中,模具温度控制在80~100℃、压制压力40±2MPa、保温保压时间在1s/mm的条件下进行温压,排气1次。
    本发明的有益效果是:由于本发明所述摩擦材料包括下列重量份的原材料制成:硅酸盐矿物纤维15~20份、有机天然纤维25~30份、丁腈改性酚醛树脂6~15份、焦炭粉1~5份、丁腈粉6~15份、轮胎粉12~20份、刚玉2~10份以及填料28~32份,所述填料包括重晶石、氧化铝、氢氧化钙、硬酯酸锌,与现有的技术相比,本发明采用二种纤维混杂增强作为纤维组分,摩擦材料不含石棉成分,解决了产品强度问题,粘接剂的成分少,即树脂所含游离酚少,由于高温下树脂热分解,产生气体会形成气垫膜,降低了摩擦系数,为此在减少树脂用量的时候要考虑材料的抗压强度,所以采用了硅酸盐矿物纤维为主、有机天然纤维为辅来提供材料的强度来满足耐冲击、剪切力,尤其在高温情况下,一般有机纤维的强度会有明显的减弱,而硅酸盐矿物纤维在高温下具有优良的韧性和稳定性,严格控制配方组分中有机物和磨料的用量与搭配,材料具体为树脂、焦炭粉、胶粉、轮胎粉、刚玉的用量与搭配,所以本发明摩擦系数高而稳定、内剪切强度高、静扭矩力高和磨损率小。
具体实施方式
下面给出本发明的思路及具体实施例对本发明详细说明。
    本发明包括下列重量份的原材料制成:硅酸盐矿物纤维15~20份、有机天然纤维25~30份、丁腈改性酚醛树脂6~15份、焦炭粉1~5份、丁腈粉6~15份、轮胎粉12~20份、刚玉2~10份以及填料28~32份,所述填料包括重晶石、氧化铝、氢氧化钙、硬酯酸锌。
    作为优选方案,所述摩擦材料包括硅酸盐矿物纤维18份、有机天然纤维27份、丁腈改性酚醛树脂8.8份、焦炭粉3份、丁腈胶粉8.9份、轮胎粉15.9份、刚玉7.6份、填料30.5份,其中,所述填料包括重晶石6.8份、氧化铝2份、氢氧化钙1份、硬酯酸锌 1份。
本发明配方的设计思路是严格控制配方组分中有机物和磨料的用量与搭配,材料具体为树脂、焦炭粉、胶粉、轮胎粉、刚玉的用量与搭配,来提高摩擦材料的静扭矩,经过配方研发、性能测试及装机试验,所得产品的摩擦系数高而稳定、磨损率小、内剪切强度高、材料比重小、硬度适中、成本不高,另外本发明在传统冷压与热压工艺基础了发明了温压工艺,也就是在传统冷压工艺的基础上,将压制温度由室温提高到80~100℃,这样既保证了冷压时的操作方便性,又增加了压坯的强度,使压坯不易破损,从而提高压坯的完整性,提高热压产品合格率与均匀性,同时也极大地提高了热压时的生产效率。
 本发明电机制动器用摩擦材料的制备方法为:采用干法预成型工艺,按以下五个步骤进行:
(1)混料:按配方重量百分比称取所有原材料,把所有材料放入高速混料机中,搅拌4分钟,制成摩擦材料混拌料;
(2)温压:混拌料放入模具中,模具温度控制在80~100℃、压制压力40±2MPa、保温保压时间在1s/mm的条件下进行温压,排气1次;
(3)热压:将混拌料直接放入模具中,压制温度165~175℃,压力25~2Mpa,按保温保压20~40s/mm条件下进行热压,保压15~20s后排第一次气,每次排气停留时间为2~4s,以后每隔8s开模排气3~5次。
(4)热处理:在烘烤箱内进行热处理,从室温~140℃等速升温1~2个小时,保温1~2个小时,140~160℃升温1个小时,保温2~3个小时,160~180℃升温1个小时,保温2~3个小时,在降温到120℃后打开炉门自然冷却到室温; 
(5)尺寸加工:采用专用的砂带磨,保证摩擦片平面度0.05以内。
 与现有技术相比,严格控制配方组分中有机物和磨料的用量与搭配,材料具体为树脂、焦炭粉、胶粉、轮胎粉、刚玉的用量与搭配,来提高摩擦材料的静扭矩,经过配方研发、性能测试及装机试验,所得产品的摩擦系数高而稳定、静力矩高、磨损率小、内剪切强度高、材料比重小、硬度适中、成本不高。解决了一般摩擦材料难以克服的低静扭矩,满足电机的制动要求,同时实现了材料的无石棉化和提高生产效率。
下面结合具体实施例进行详细说明。
实施例一:
本实施例包括丁腈改性酚醛树脂8.8份、焦炭粉3份、丁腈胶粉8.9份、轮胎粉15.9份、刚玉7.6份、硅酸盐矿物纤维18份、有机天然纤维27份、重晶石6.8份、氧化铝2份、氢氧化钙1份、硬酯酸锌 1份,采用上述干法预成型工艺制备得到所述摩擦材料。
实施例二:
本实施例包括丁腈改性酚醛树脂6.6份、焦炭粉4.2份、丁腈胶粉11份、轮胎粉12.9份、刚玉9.5份、硅酸盐矿物纤维18份、有机天然纤维27份、重晶石6.8份、氧化铝2份、氢氧化钙1份、硬酯酸锌 1份,采用上述干法预成型工艺制备得到所述摩擦材料。
实施例三:
本实施例包括丁腈改性酚醛树脂11.3份、焦炭粉1.5份、丁腈胶粉6.9份、轮胎粉19.2份、刚玉5.3份、硅酸盐矿物纤维18份、有机天然纤维27份、重晶石6.8份、氧化铝2份、氢氧化钙1份、硬酯酸锌 1份,采用上述干法预成型工艺制备得到所述摩擦材料。
本发明所述的摩擦材料参照GB11834~2011中的LP2类(软质模压离合器片),采用GB11834—2011《工业机械用摩擦片》中规定的测试方法对照实施例1至实施例3所提供的配方制造的摩擦材料进行摩擦磨损测试。摩擦性能要求见表1,测试结果见表2。
表1  GB11834~2011摩擦性能要求
Figure 679821DEST_PATH_IMAGE001
  
  表2  摩擦磨损性能测试结果
Figure 783912DEST_PATH_IMAGE002
   
 从摩擦磨损测试结果来看,随着温度升高,摩擦系数很平稳,几乎没有衰退,温度降低后,摩擦系数又得到很好恢复,并且每个温度段的磨损率不大,远远低于国标要求,本发明所制得的摩擦材料摩擦系数高而稳定、衰退小、磨损率小。
本发明所述的摩擦材料参照电机制动器静力矩测试方法,采用扭矩搬手在¢80电机制动器上测得的静力矩见表3.
表3  静力矩测试结果
Figure 563649DEST_PATH_IMAGE003
  
  从静扭矩测试结果来看,本发明所制得的摩擦材料静扭矩高而稳定,超过设计值30~40%。

Claims (5)

1.一种电机制动器用摩擦材料,其特征在于:包括下列重量份的原材料制成:硅酸盐矿物纤维15~20份、有机天然纤维25~30份、丁腈改性酚醛树脂6~15份、焦炭粉1~5份、丁腈粉6~15份、轮胎粉12~20份、刚玉2~10份以及填料28~32份。
2.根据权利要求1所述的一种电机制动器用摩擦材料,其特征在于:按重量份计所述摩擦材料包括硅酸盐矿物纤维18份、有机天然纤维27份、丁腈改性酚醛树脂8.8份、焦炭粉3份、丁腈胶粉8.9份、轮胎粉15.9份、刚玉7.6份和填料30.5份。
3.根据权利要求2所述的一种电机制动器用摩擦材料,其特征在于:按重量份计所述填料包括重晶石6.8份、氧化铝2份、氢氧化钙1份和硬酯酸锌 1份。
4.一种如权利要求1所述电机制动器用摩擦材料的制作方法,其特征在于:采用干法预成型工艺,按以下步骤进行:
(1)混料:按配方重量份称取所有原材料,把所有材料放入高速混料机中搅拌制成摩擦材料混拌料;
(2)热压:将混拌料直接放入模具中,压制温度165~175℃,压力25±2Mpa,按保温保压20~40s/mm条件下进行热压,保压15~20s后排第一次气,每次排气停留时间为2~4s,以后每隔8s开模排气3~5次;
(3)热处理:在烘烤箱内进行热处理,从室温~140℃等速升温1~2个小时,保温1~2个小时,140~160℃升温1个小时,保温2~3个小时,160~180℃升温1个小时,保温2~3个小时,在降温到120℃后打开炉门自然冷却到室温。
5.根据权利要求4所述的一种电机制动器用摩擦材料的制作方法,其特征在于:在进行步骤(2)之前,先温压预压成型,把混好的料投入到预成型模具中,模具温度控制在80~100℃、压制压力40±2MPa、保温保压时间在1s/mm的条件下进行温压,排气1次。
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