CN107218322A - 一种电动中巴用液压盘式刹车片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于刹车材料技术领域，特别涉及一种电动中巴用液压盘式刹车片及其制备方法。所述刹车片原料的质量百分组成如下：金属纤维50～60％、粘结剂6～8％、非金属纤维2～5％、摩擦性能调节剂20～25％以及填料10～15％。本发明提供的一种电动中巴用液压盘式刹车片，具有制动灵敏、紧急制动舒适平稳、热衰退小、无制动裂纹且磨损低的优点，生产工艺简单、环保，特别适用于电动中巴汽车盘式制动器。鉴于目前城市电动中巴的逐渐普及，此刹车片具有较广阔的应用前景。

Description

一种电动中巴用液压盘式刹车片及其制备方法
技术领域
本发明属于刹车材料技术领域，特别涉及一种电动中巴用液压盘式刹车片及其制备方法。
背景技术
汽车刹车片作为车辆制动系统的关键部件之一，其制动效果直接影响汽车的安全性能和传动性能。高性能汽车制动摩擦材料通常具有较高且稳定的摩擦系数(高制动能力)、合适的硬度、较低的磨损率、较低的成本、良好的抗衰退和恢复性能、制动过程平稳以及基本无噪音等特点。
众所周知，刹车片在使用过程中或多或少会产生一定的裂纹，特别是在高温、高速和高压条件下会发生“龟裂”现象，严重的甚至会引起刹车片表面材料成片剥落和断裂现象。虽然摩擦表面具有一定的微小裂纹可以增大摩擦系数，减小高温磨损率，且有利于减小摩擦噪音。但当摩擦表面裂纹扩展到一定尺寸时就会降低其摩擦系数和增大磨损率，从而降低摩擦磨损性能。
半金属刹车片的主要优点在其温控能力和较高的制动温度，在刹车过程中可以帮助制动盘将热量从其表面散发出去。但是在连续紧急制动时，容易发生热应力集中产生裂纹甚至剥离现象，不仅加剧了刹车片的磨损，甚至引发交通事故，造成不可挽回的损失。此外，有研究表明，在刹车片的实际使用过程中，刹车片表面裂纹的扩展也会引起摩擦表面材料的剥落，甚至引起刹车片断裂现象。此外，对有超载现象的客车或者货车，这些车辆在制动过程中其刹车片更是受到高速和高压作用，表面更容易发生开裂现象。一旦出现制动失效情况，将导致严重的安全事故和重大经济损失。
在城市新能源电动公交逐渐普及的今天，需要一种能很好的解决电动公交车频繁起、停，连续制动带来的刹车片裂纹问题的刹车片，为汽车的安全性保驾护航。虽然目前也有针对刹车片耐磨性能做出的研究，如CN103644228A公开了一种耐磨刹车片及其制备方法，但其主要针对潮湿、多山地形对刹车片的要求，其关注的主要是此条件下刹车片的耐磨损、粘结力以及使用寿命的问题。目前尚未见有针对城市中电动中巴用刹车片进行的研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动中巴用液压盘式刹车片及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种电动中巴用液压盘式刹车片，其原料的质量百分组成如下：
金属纤维50～60％、粘结剂6～8％、非金属纤维2～5％、摩擦性能调节剂20～25％以及填料10～15％。
所述的金属纤维为钢纤维和铜纤维的混合纤维，原料中钢纤维的质量百分含量为40～55％，原料中铜纤维的质量百分含量为5～10％。所述的铜纤维优选紫铜纤维。
所述的非金属纤维优选为芳纶纤维与聚丙烯腈纤维两者的混合物，原料中芳纶纤维的质量百分含量为1～2％，原料中聚丙烯腈纤维的质量百分含量为1～3％。
所述的粘结剂为酚醛树脂和丁腈橡胶的混合物，原料中酚醛树脂的质量百分含量为5～8％，原料中丁腈橡胶的质量百分含量为1～3％。
所述的摩擦性能调节剂为硫化锑、石墨和摩擦粉的组合，原料中硫化锑的质量百分含量为4～10％，原料中石墨的质量百分含量为8～15％，原料中摩擦粉的质量百分含量为3～6％。
所述的填料为鳞片钛酸钾和高铝矾土的组合；原料中鳞片钛酸钾质量百分含量为8～12％，原料中高铝矾土质量百分含量为1～3％。
优选的，所述的电动中巴用液压盘式刹车片，其原料的质量百分组成如下：
钢纤维40～55％、铜纤维5～10％、酚醛树脂5～8％、丁腈橡胶1～3％、芳纶纤维1～2％、聚丙烯腈纤维1～3％、硫化锑4～10％、石墨8～15％、摩擦粉3～6％、鳞片钛酸锂8～12％与高铝矾土1～3％。
本发明刹车片的配方体系中，钢纤维和铜纤维具有良好的导热性,使局部热量迅速扩散，从而降低摩擦表面温度，防止树脂基体因热分解，进而降低刹车片的磨损。为继续沿用树脂基汽车刹车片的成型工艺和生产设备，加入树脂和橡胶，降低设备投入和生产成本。聚丙稀腈纤维具有使用温度高、防潮性能好、磨损小等优点，并且可以起到微观强化和提高刹车舒适性的作用。石墨用作中、低温润滑剂，硫化锑用作中、高温润滑剂，在材料表面形成减摩薄膜，从而增加制动平稳性，起到降低磨损，延长使用寿命的目的。
本发明进一步提供了一种所述电动中巴用液压盘式刹车片的制备方法，首先将各原料按比例取用后进行混匀，然后按照传统树脂基摩擦材料的干法一次成型工艺进行压制、热固化处理，之后进行后续处理。
混匀时将称量好的各物料投入混料机中，次序如下：先将非金属纤维、摩擦性能调节剂进行预混合，保证非金属纤维处于均匀分散状态，然后加入其它原料，进行均匀搅拌。
压制时参数如下：压制压力200-300kgf/cm2，热压温度150-160℃，排气5-8次，保压时间按照刹车片的厚度定为55-65s/mm。
所述的热固化处理如下：将成型后的刹车片在5-6小时内从室温升温到200-220℃，之后保温4-8小时，然后随炉冷却至室温。
具体的，步骤如下：
(1)混料：将称量好的各物料投入高速混料机中的次序为：先将非金属纤维、摩擦性能调节剂进行预混合，保证非金属纤维处于均匀分散状态，然后加入其它原材料，进行均匀搅拌；
(2)热压：压制压力200～300kgf/cm2，热压温度150～160℃，排气5～8次，保压时间根据刹车片的厚度而定，为55～65s/mm；
(3)将成型后的刹车片在5～6小时从室温升温到200～220℃，保温4～8小时，然后随炉冷却至室温；
(4)将热处理后的刹车片按技术要求进行平磨、倒角或开槽，最后喷涂、印标、检验、包装。
本发明提供的一种电动中巴用液压盘式刹车片，具有制动灵敏、紧急制动舒适平稳、热衰退小、无制动裂纹且磨损低的优点，生产工艺简单、环保，特别适用于电动中巴汽车盘式制动器。鉴于目前城市电动中巴的逐渐普及，此刹车片具有较广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的刹车片进行台架实验的摩擦表面图；
图2为普通刹车片进行台架实验的摩擦表面图。
具体实施方式
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1
一种电动中巴用液压盘式刹车片，其原料的质量百分组成如下：
钢纤维45％、铜纤维10％、酚醛树脂5％、丁腈橡胶3％、芳纶纤维2％、聚丙烯腈纤维3％、硫化锑5％、人造石墨8％、摩擦粉6％、鳞片钛酸锂10％、高铝矾土3％。
其制备工艺，包括如下步骤：
(1)混料：将称量好的各物料投入高速混料机中的次序为：先将非金属纤维非金属纤维、摩擦性能调节剂进行预混合，保证非金属纤维处于均匀分散状态，然后加入其它原辅材料，进行均匀搅拌；
(2)热压：压制压力300kgf/cm2，热压温度150℃，排气5次，保压时间是55s/mm；
(3)将成型后的刹车片在6小时从室温升温到210℃，保温4小时，然后随炉冷却至室温；
(4)将热处理后的刹车片按技术要求进行平磨、钻孔，最后喷涂、印标、检验、包装，获得半金属刹车片。
按QCT564-2008要求对上述半金属刹车片样件进行实验及评价，实验结果见表1和表2。
表1磨损实验报告
表2 QCT564-2008实验报告
表1、表2试验结果显示，本发明刹车片制动力矩大、制动较平稳，无明显衰退现象。磨损量在0.4mm左右，各项指标均落点在标准规定范围之内。台架试验后，摩擦片表面完整、落灰少、无塌边、无裂纹。
实施例2
电动中巴用液压盘式刹车片，其原料的质量百分组成如下：
钢纤维43％、紫铜纤维10％、酚醛树脂5％、丁腈橡胶3％、芳纶纤维1％、聚丙烯腈纤维3％、硫化锑5％、人造石墨13％、摩擦粉6％、鳞片钛酸锂8％、高铝矾土3％。
其制备工艺，包括如下步骤：
(1)混料：将称量好的各物料投入高速混料机中的次序为：先将非金属纤维非金属纤维、摩擦性能调节剂进行预混合，保证非金属纤维处于均匀分散状态，然后加入其它原辅材料，进行均匀搅拌；
(2)热压：压制压力300kgf/cm2，热压温度150℃，排气5次，保压时间是55s/mm；
(3)将成型后的刹车片在6小时从室温升温到210℃，保温4小时，然后随炉冷却至室温；
(4)将热处理后的刹车片按技术要求进行平磨、钻孔，最后喷涂、印标、检验、包装。
按QCT564-2008要求对上述半金属刹车片样件进行实验及评价，实验结果见表3和表4。
表3磨损实验报告
表4 QCT564-2008实验报告
表3、表4试验结果显示，该发明刹车片制动力矩大、制动较平稳，无明显衰退现象。磨损量在0.5mm左右，各项指标均落点在标准规定范围之内。台架试验后，摩擦片表面完整、落灰少、无塌边、无裂纹。
实施例3
电动中巴用液压盘式刹车片，其原料的质量百分组成如下：
钢纤维44％、铜纤维10％、酚醛树脂5％、丁腈橡胶3％、芳纶纤维2％、聚丙烯腈纤维3％、硫化锑5％、人造石墨8％、摩擦粉5％、鳞片钛酸锂12％、高铝矾土3％。
其制备工艺，包括如下步骤：
(1)混料：将称量好的各物料投入高速混料机中的次序为：先将非金属纤维非金属纤维、摩擦性能调节剂进行预混合，保证非金属纤维处于均匀分散状态，然后加入其它原辅材料，进行均匀搅拌；
(2)热压：压制压力300kgf/cm2，热压温度150℃，排气5次，保压时间是55s/mm；
(3)将成型后的刹车片在6小时从室温升温到210℃，保温4小时，然后随炉冷却至室温；
(4)将热处理后的刹车片按技术要求进行平磨、钻孔，最后喷涂、印标、检验、包装。
液压盘式刹车片突出特点是在高温、高速和高压条件下无制动裂纹，避免出现重大安全等事故。
将本发明实施例1获得的刹车片与普通刹车片(江淮帅铃X前制动刹车片)进行台架试验(按照QCT564-2008标准进行)后刹车片摩擦表面如附图：
如图1、2所示，本发明刹车片表面平整、无塌边、无明显制动裂纹等缺陷。而采用普通刹车片台架实验后表面已经产生明显的裂纹，且裂纹有明显的纵横交错发展趋势，通过裂纹的扩展、交汇，极易造成刹车片的落块或者断裂，进而严重影响车辆的行驶安全性。
综上所述，本发明所制得的盘式刹车片，其制动力矩大且制动平稳，无明显衰退现象。相比于普通中巴用刹车片0.7mm的磨损量，本发明专利的0.4～0.5mm磨损量提高刹车片使用寿命40％左右，且最突出特点是在高速、高温、高压等严苛条件下无明显制动裂纹，保证汽车行驶的安全性。在城市新能源电动公交逐渐普及的今天，此发明刹车片很好的解决了电动公交车频繁起、停，连续制动带来的刹车片裂纹问题，为汽车的安全性保驾护航，具有广阔的市场应用前景。

Claims (10)

1.一种电动中巴用液压盘式刹车片，其特征在于，其原料的质量百分组成如下：
金属纤维50～60％、粘结剂6～8％、非金属纤维2～5％、摩擦性能调节剂20～25％以及填料10～15％。
2.如权利要求1所述的电动中巴用液压盘式刹车片，其特征在于，所属的金属纤维为钢纤维和铜纤维的混合纤维，原料中钢纤维的质量百分含量为40～55％，原料中铜纤维的质量百分含量为5～10％。
3.如权利要求1所述的电动中巴用液压盘式刹车片，其特征在于，所述的非金属纤维为芳纶纤维与聚丙烯腈纤维，原料中芳纶纤维的质量百分含量为1～2％，原料中聚丙烯腈纤维的质量百分含量为1～3％。
4.如权利要求1所述的电动中巴用液压盘式刹车片，其特征在于，所述的粘结剂为酚醛树脂和丁腈橡胶，原料中酚醛树脂的质量百分含量为5～8％，原料中丁腈橡胶的质量百分含量为1～3％。
5.如权利要求1所述的电动中巴用液压盘式刹车片，其特征在于，所述的摩擦性能调节剂为硫化锑、石墨和摩擦粉的组合，所述的填料为鳞片钛酸钾和高铝矾土的组合；上述各组分在原料中的质量百分含量为：硫化锑4～10％，石墨8～15％，摩擦粉3～6％，鳞片钛酸钾8～12％，高铝矾土1～3％。
6.如权利要求1-5任一所述的电动中巴用液压盘式刹车片，其特征在于，其原料的质量百分组成如下：
钢纤维40～55％、铜纤维5～10％、酚醛树脂5～8％、丁腈橡胶1～3％、芳纶纤维1～2％、聚丙烯腈纤维1～3％、硫化锑4～10％、石墨8～15％、摩擦粉3～6％、鳞片钛酸钾8～12％、高铝矾土1～3％。
7.权利要求1-6任一电动中巴用液压盘式刹车片的制备方法，其特征在于，首先将各原料按比例取用后进行混匀，然后进行压制、热固化处理，之后进行后续处理。
8.如权利要求7所述的电动中巴用液压盘式刹车片的制备方法，其特征在于，混匀时将称量好的各物料投入混料机中，次序如下：先将非金属纤维、摩擦性能调节剂进行预混合，保证非金属纤维处于均匀分散状态，然后加入其它原料，进行均匀搅拌。
9.如权利要求7所述的低噪音商用车用气压盘式刹车片的制备方法，其特征在于，压制时参数如下：压制压力200-300kgf/cm2，热压温度150-160℃，排气5-8次，保压时间按照刹车片的厚度定为55-65s/mm。
10.如权利要求7所述的低噪音商用车用气压盘式刹车片的制备方法，其特征在于，所述的热固化处理如下：将成型后的刹车片在5-6小时内从室温升温到200-220℃，之后保温4-8小时，然后随炉冷却至室温。
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