CN104718066A - 用于制造摩擦衬和制动衬的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造用于机动车的摩擦衬的挤压工具，其中，所述挤压工具具有一模具、一冲头和一镜面板，其中，所述冲头和所述镜面板具有独立的陶瓷加热板，这些加热板在挤压过程期间与挤压物接触，其中，附加地可以在所述加热板上安置成型板，这些成型板然后在挤压过程期间与挤压物接触。

Description

用于制造摩擦衬和制动衬的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造摩擦衬和制动衬的装置和方法。
背景技术
具有一承载板(摩擦衬承载件)和一处于其上的摩擦衬的制动衬在各种领域中，但是尤其是在机动车工业和这里尤其是载重车辆和载客车辆中使用并且因此以相应大的件数制作。在此使用承载板和摩擦衬的各种类型，它们在它们的尺寸、形状、厚度和所使用的材料方面非常明显地不同，这是因为几乎每种车辆类型都具有不同的制动衬。
所述承载板一般是金属件、板材件或铸造件。摩擦衬由粒状的、纤维状的和/或颗粒形的、能成形的挤压物制造。通常的衬块包含金属、填充材料、滑动介质及润滑介质和有机成分，例如树脂、橡胶、有机纤维和有机填充材料。衬组分在不同的结构参数和运行参数方面和在预期的摩擦值方面进行适配。所使用的合成树脂或酚醛树脂用作接合介质，所述接合介质用于摩擦衬混合物在挤压过程和/或摩擦衬的稍后硬化时的固定和交联。
所述摩擦衬和制动衬的制造原理上根据下列方法进行：
a)待挤压的摩擦衬混合物的限定的量被填充到挤压模具中并且承载板放置到所述挤压模具上。然后闭合压力机，也就是将下面称作镜面板的被加热的金属板放到所述承载板上，形式是在镜面板和被加热的挤压冲头之间可以建立所需的挤压压力。然后，将该块借助于挤压冲头或活塞在提高的压力和提高的温度的作用下利用所述承载板来挤压。在此，承载板可以具有特殊的表面特性，这可以实现承载板与自己的摩擦衬之间的还要更好的连接。附加地，所述承载板设有特殊粘接剂或所谓的键合，这同样应当确保了承载板和自己的摩擦衬之间的固定连接进而能力学上负载的和稳定的制动衬。
所使用的那些接合介质，大多是树脂在挤压过程温度提高的情况下熔融并且粘接并且使衬混合物的其余成分(化学)交联成一均匀的、固定的和紧密的摩擦衬块；
b)首先产生一所谓的预挤压坯。这原则上就像a)中描述的那样进行，但是没有承载板放置到挤压模具上。摩擦材料块在该挤压模具中或在批量制作下的多个挤压模具中在被加热的镜面板和被加热的挤压冲头之间被压缩。在成功挤压之后，这样产生的预挤压坯从挤压模具中取出并且稍后在一衔接的步骤或第二步骤中挤压到衬承载件(承载板)上。在承载板的表面特性方面在a)中作出的说明和键合的使用相应地适用于所述预挤压坯的挤压。
在上述的方法变型方案中，挤压模具、冲头和镜面板被电加热。在变型方案a)中，插入或放入挤压模具中的承载板例如处在一金属块的留空部中，该金属块同样具有加热器件，由此间接加热所述承载板。
所述方法变型方案a)例如在DE 199 53 438 A1中细节地描述并且尤其通过图1和图2以及在3和4栏中的相应阐释直观地示出。在这里明确地参考该公开文献的公开内容并且该公开文献的内容也是这里的本说明书的组成部分。
所提到的公开文献描述了一种冲头板，所述冲头板被多层地构建。在所述冲头板的挤压侧上有常见的按压板，该按压板具有多个轴线平行的钻孔并且由此对于气体和蒸汽而言是能通过的，气体和蒸汽在摩擦衬混合物的挤压过程期间产生。在该按压板上，向外指向地并且稍后与摩擦衬混合物接触地有一由多孔材料制成的层。该材料具有密集的贯通孔，由此，蒸汽态和气态的物质能够朝按压板侧穿过。这些孔在另一方面这样密集地确定尺寸，使得本身拦住小的挤压物颗粒。
就像已示出的那样，在现有技术的方法中，挤压模具、冲头、镜面板和插入或放到模具中的承载板直接或间接地大多通过加热筒和/或加热带被电加热。这具有这样的缺点，被加热的面上的温度波动可以直到40℃。因为挤压工具的所提到的部件由钢制成，所以必须加热大量金属，以便以存储的能量在挤压过程之前和期间加热摩擦材料或挤压物混合物。该系统过去非常迟钝，其中，20秒停机时间一般是常见的。通过所使用的加热器件的结构方式、结构方式造成的温度测量和整个系统在所需的温度控制方面的惰性造成地例如不能保证冲头板的或冲头的面上的恒定温度。
此外，所描述的挤压方法和挤压工具不能能量高效地工作，这是因为提供用于加热所述摩擦材料的能量相对于总能量消耗很小，该总能量消耗最终通过对于挤压工具的各种部件所使用的钢的加热来确定。
发明内容
由此，本发明的任务是提供一种挤压方法和一种挤压工具或一种挤压装置，所述挤压方法或者说所述挤压工具或所述挤压装置很大程度上避免了现有技术的所提到的缺点。
该任务通过用于制造摩擦衬的方法来解决，其中，一挤压工具具有一挤压模具或模具、一冲头、一用于一个或多个模具的作为底部或作为套置面的镜面板，在所述挤压工具中在成形一摩擦衬的情况下压缩一摩擦衬混合物并且该挤压工具的特征在于：挤压工具的冲头和镜面板通过一加热板来加热或具有一加热板。
相应的挤压工具或挤压装置同样是本发明的主题。
冲头和镜面板分别通过一加热板、优选一陶瓷的加热板来加热。该加热板在挤压侧上被安置在冲头(更准确地说：冲头板)上和被安置在镜面板上，被电加热并且向镜面板和冲头板的金属去地优选是电绝缘和/或隔热的。该隔离例如通过陶瓷加热板本身或通过沿按压方向在该陶瓷加热板下面的一附加的陶瓷中间板来进行。所述电接头优选轴线平行地朝背离挤压坯的方向类似于当前构建的加热系统延伸。在镜面板和冲头板上的这些加热板在挤压过程期间与待挤压的摩擦材料直接接触。
加热面或加热板在它们的机械特性(压力)和电特性(加热功率、表面温度)方面的设计方案可以适配待制造的摩擦衬，这些待制造的摩擦衬例如可以在所使用的摩擦材料混合物和其厚度方面进而在为其制造所需的挤压参数方面明显地彼此不同。
一般地，摩擦衬混合物(挤压物)在70-200℃、优选在80-140℃的温度下被挤压。所述挤压过程可以以50至250s、优选70-140s的节奏来执行。所述挤压压力一般处在15N/mm2-40N/mm2之间。
根据本发明的加热板的优选设计方案和它们的布置随后描述：
根据本发明的加热板的厚度优选地处在3mm和10mm之间。用于根据本发明的加热板的可能的材料例如是氮化硅，但是也可以使用所有另外的陶瓷加热体/材料。加热功率优选在100W和10000W之间。加热板根据本发明也可以由多个单个的陶瓷加热元件组合而成。大致2000MPa的抗压性和大致300GPa的弹性模量以及相对于机械磨损的极端耐用性和直到大致1000℃的实际可忽略的自变形示出了根据本发明的陶瓷加热元件的其它优点。为此出现直至大致150W/cm2的表面功率、极其短的加热时间以及小的余热和小的热质量，由极其短的加热时间产生没有停机时间的快速和精确调节，所述小的余热又正面地影响了调节行为。
在冲头的或冲头板的挤压侧上的陶瓷加热板也可以由多孔材料制成，在挤压过程中，出现的气体和蒸汽可以穿过该多孔材料，但是挤压物颗粒不能穿过该多孔材料，这些挤压物颗粒然后例如通过衔接的冲头板中的开口被导出所述挤压工具。没有根据本发明的加热板的这样的组件例如在DE 199 53 438 A1的图1和图2中被描述；在那里参见栏3和4、尤其是栏3中的15-40行。
在根据本发明的挤压工具中可以将挤压模具本身同样例如电加热。这可以是有利的，但是不是在所有情况下都必要。
根据本发明的方法的优点和在那里所使用的根据本发明的挤压工具的优点是多种多样的：该系统可以极其快速地对就像例如通过将冷的摩擦块混合物置入所述挤压工具中而产生的温度波动那样的温度波动进行反应并且确保预期的过程温度(挤压巢中的温度稳定性的优化)。在被加热的面上的温度不同是最小的并且仅为几度。此外可以缩短挤压过程本身，这是因为摩擦块被较快和较均匀地带到预期的过程温度上，由此同时也保证了恒定的生产品质和避免了错误装料。该方面尤其对于工业批量生产在成本角度下具有大的意义。
附图说明
具体实施方式
图1示出了根据本发明的挤压冲头1的一可能的实施方式，该挤压冲头具有一冲头脚2，在该冲头脚上可以有一(在这里未示出的金属性)冲头板或按压板，一隔离板3、一具有电接头5的加热板4。
类似的布置对于镜面板是可行的。在这里通过该(金属性)镜面板来替换冲头脚。
在本发明的另一有利的设计方案中可以在挤压冲头的独立的加热板上施加一所谓的成型板，该成型板然后在挤压过程期间与挤压物处于直接接触中。所述成型板于是处在图1中的所述加热板4的背离所述冲头脚2的表面上。
所述成型板可以以简单的方式通过优选陶瓷加热板与冲头脚连接。该固定例如可以通过置入多个孔到所述加热板中来实现并且使所述成型板与冲头脚拧接。加热板由此在冲头脚2或者说一可能存在的隔离板3与所述成型板之间夹紧。
成型板在优选陶瓷加热板上的固定首先用于例如通过所述加热板的因此而产生的预夹紧来避免夹紧过程期间在加热板上的弯曲和剪切应力。尤其安置在所述挤压冲头上的陶瓷加热板的机械负载由此被明显减少。此外例如可以在挤压模具的较小的几何形状改变的情况下在一些情况下消除陶瓷加热板的相应几何形状改变，并仅相应地适配所述成型板，该成型板不具有用于加热的电接头。由此，通过这样的成型板的根据本发明的使用可以附加地使挤压设备的成本和停机时间最小化。
根据本发明的成型板由适用于所描述的挤压工具的材料制成。优选地使用钢、尤其是高硬度的钢，例如形式是经氮化的成型板。基于这样的成型板钢的耐磨性可以明显提高相应配备的挤压冲头的使用时间。
此外例如可以通过所述成型板的镀铬或更普遍地通过表面处理，在钢的适当的高基础硬度的情况下在很大程度上阻止挤压物在挤压面上的附着。
所述成型板的厚度优选处在加热板厚度的范围中，尤其地，所述成型板具有2至10mm的厚度。
在本发明的另一有利实施方案中也可以附加地在这样的优选的陶瓷加热板上施加一成型板，该陶瓷加热板处在镜面板上。就成型板在挤压冲头的加热板上而言的前述实施方式相应地适用。
使用成型板来遮盖挤压冲头和/或镜面板上的(陶瓷)加热板，其中，所述成型板于是在挤压过程期间与挤压物处于直接接触中，提高了挤压工具的机械稳固性进而该挤压工具的使用时间。在本发明的一设计方案中加热板在挤压过程中与挤压物处于直接接触，在相对于该设计方案的根据本发明的挤压工具和方法的其它优点下的因此产生的(较小的)损失相对于使用成型板时的已描述的附加优点能够均衡。但是，通过适当选择加热板和成型板可以即使在使用成型板时确保：该系统根据本发明此外例如快速地对温度波动起反应，温度区别在能间接加热的面(成型板)上足够小，因此相对于现有技术可以缩短挤压过程，挤压物被较快和较均匀地带到预期的挤压温度上并且由此保证了恒定的生产品质。
根据本发明的特征可以在任何技术上有意义的方面上和为了根据本发明的目的的推动而自由组合。

Claims (10)

1.挤压工具，所述挤压工具用于制造摩擦衬，所述挤压工具包括一模具、一冲头和一镜面板，其特征在于，所述冲头和所述镜面板具有多个独立的加热板，这些加热板在挤压过程期间与挤压物接触，其中，在所述冲头的加热板上附加地能够安置一成型板，所述成型板在所述挤压过程期间与所述挤压物接触。
2.根据权利要求1所述的挤压工具，其特征在于，所述加热板相对于所述冲头和所述镜面板是隔热的和/或电绝缘的。
3.根据权利要求1或2所述的挤压工具，其特征在于，所述加热板由陶瓷材料制成。
4.根据权利要求3所述的挤压工具，其特征在于，氮化硅被用作陶瓷材料。
5.根据权利要求1至4之一所述的挤压工具，其特征在于，所述加热板具有处在3到10mm之间的厚度。
6.根据权利要求1至5之一所述的挤压工具，其特征在于，所述加热板具有处在100到10000W之间的加热功率。
7.根据权利要求1至6之一所述的挤压工具，其特征在于，所述加热板具有直至150W/cm2的表面功率。
8.根据权利要求1至7之一所述的挤压工具，其特征在于，所述冲头上的所述成型板和所述加热板是能透气或能透蒸汽的。
9.用于制造摩擦衬的方法，其中，将挤压物填充到一挤压工具中，所述挤压工具具有一模具、一冲头和一镜面板，其特征在于，使用一根据权利要求1至8之一所述的挤压工具。
10.根据权利要求1至8之一所述的挤压工具的应用，用于制造摩擦衬。
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