CN111828513B - 离合器摩擦片及其制作方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离合器摩擦片及其制作方法和应用，它包括片盘，所述片盘周向宽度L的区域内布置有硬度器；该方法通过配料、混炼成胶、打浆、浸胶成胶线和缠绕五大步骤制作毛坯；该方法再在毛坯选定区域加入硬度器，通过加温和加压制成半成品；将半成品采用梯度加热方式进行硫化，最后将硫化的半成品置于砂带磨床加工到要求的厚度，得到离合器摩擦片。本发明通过在摩擦片制作过程在摩擦片内部添加回火温度与硬度具有近似线性关系的硬度器，可以测量摩擦片装车运行后经历的最高温度，以及摩擦片内部水平方向温度与距圆心距离关系，厚度方向温度与距表面距离关系，从而对离合器内部温度场进行评价，为优化离合器设计提供重要参考数据。

Description

离合器摩擦片及其制作方法和应用

技术领域

本发明涉及汽车传动变速行走系统领域，具体涉及一种离合器摩擦片及其制作方法和应用。

背景技术

离合器安装在发动机与变速器之间，是汽车传动系中直接与发动机相联系的总成件。它的作用是使发动机与变速器之间能逐渐接合，从而保证汽车平稳起步；暂时切断发动机与变速器之间的联系，以便于换档和减少换档时的冲击；当汽车紧急制动时能起分离作用，防止变速器等传动系统过载，从而起到一定的保护作用。离合器主要包括从动盘(从动盘本体、摩擦片、从动盘毂、减振器盘)，压盘、膜片弹簧等。在车辆起步、持续运行过程，发动机飞轮、离合器摩擦片、压盘在摩擦力作用下，温度会不断升高，会达到各自工作过程短时间的最高温度，这个最高温度对评价摩擦片的热失重率、摩擦系数变化有很重要的意义，通过测量离合器中整个摩擦片的最高温度分布，也可以了解摩擦片工作过程温度分布均匀性以评价离合器在高温下的变形情况、压紧力变化等。

目前，张志勇在“柴油机设计与制造”期刊中公开的论文“发动机活塞温度测量方法综述”报道工程上测温方法主要有两大类：电测法(热电偶法、非接触互感式测量法和红外遥测法)和非电测法(硬度塞法和易熔合金法)。

根据热电偶的安装方式不同常用的热电偶测量方法可分为弹性接触式和引线式。热电偶测温法可以获得测点随时间变化的温度数据，在工程测温上广泛应用。硬度塞法、易熔合金法等非电测方法与热电偶相比稳定可靠，安装方便，没有传出引线，因而可以大量的布置测点来弥补测量精度低的缺点，并在工程上应用方便。硬度塞法测量关键是硬度值的测量精确度，只要选好测量温度的硬度塞材料，掌握好硬度值测量方法，可以以较高的精度测出活塞的温度，达到工程应用的标准。

摩擦片为非金属件，工作过程表面及心部温度测量本身有一定难度。张志刚在“一种干式离合器摩擦片表面瞬态温度测量试验装置”论文中报道了一种干式离合器摩擦片表面瞬态温度测量试验装置，将红外温度传感器设置在传感器安装孔内，红外温度传感器的探头透过飞轮盘上通孔直接探测离合器摩擦片表面温度采用红外温度传感器，直接实时测量在任意工况下离合器摩擦片表面瞬态温度。熊玉杰等在“广西大学学报”发表的“干式离合器摩擦片表面温度测量与分析”论文公开了在通过设计离合器摩擦片表面温度无线采集系统得到了不同工况下摩擦片表面温度沿径向和周向变化的数据，然后在仿真软件ANSYS中建立了摩擦片有限元模型，并进行热分析，通过对摩擦片温度场变化规律和温度影响因素的分析，对于离合器结构设计、离合器温度模型优化以及离合器控制具有参考价值。

现有测量离合器摩擦片工作温度的方法一般都需要复杂的测试装置，而且不能测试摩擦片内部的温度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种离合器摩擦片及其制作方法和应用；用于测试摩擦片使用过程中内部的温度。

为实现上述目的，本发明所设计一种离合器摩擦片，它包括片盘，所述片盘周向宽度L的区域内布置有硬度器(即硬度器布置在片盘1的内部和表面)。

进一步地，所述片盘的周向宽度L为5～300mm，所述片盘周向宽度L的区域内，硬度器布置的个数为10-40个/cm³。

再进一步地，所述片盘的周向宽度L为60mm，所述片盘周向宽度L的区域内，硬度器布置的个数为20个/cm³。

再进一步地，所述硬度器为硬度珠或硬度棒；所述硬度珠的直径为0.1～3mm，所述硬度棒的直径为0.1～3mm，高度为0.1～5mm。

再进一步地，所述硬度珠的直径为0.5mm，所述硬度棒的直径为0.5mm，高度为1mm。

本发明还提供了一种上述离合器摩擦片的制作方法，该方法通过配料、混炼成胶、打浆、浸胶成胶线和缠绕五大步骤制作毛坯；该方法再在毛坯基础上通过以下步骤制成摩擦片：

1)利用GCr15钢制备完全淬火态的硬度器，其中，硬度器为硬度珠或硬度棒；

2)将硬度器在温度为100～400℃条件下依次经过6次回火且回火温度逐渐增大；然后测量硬度器的硬度，得到硬度器硬度与回火温度关系，拟合得到回火温度-硬度线性方程；

3)在毛坯选定区域加入硬度器，通过加温和加压(压制工序使胶体发生自由流动带动硬度器流动，从而达到随机分布的目的)，制成半成品；

4)将半成品采用梯度加热方式进行硫化(最高硫化温度230℃；时间为21小时)；

5)将硫化的半成品置于砂带磨床，加工到要求的厚度，得到离合器摩擦片。

作为优选方案，所述步骤2)中，6次的回火温度为100℃、200℃、250℃、300℃、350℃和400℃；且每次的回火时间均为1～3h；拟合得到的线性方程：

T＝-1.0887X+962.533

公式中，T为硬度器回火温度，单位℃，X为硬度器显微硬度，单位HV(公式适用温度为100～400℃)。

作为优选方案，所述步骤4)中，梯度加热具体步骤如下：

a.首先3h从室温匀速升温到140℃，恒温2h；然后1h匀速升温到170℃，恒温4h；

b.再1h匀速升温到180℃，恒温3h；1h匀速升温到200℃，恒温3h；最后1h匀速升温到230℃，恒温2h。

本发明还提供了一种上述方法制备的摩擦片测量离合器温度场的方法，包括以下步骤：

1)将摩擦片打孔，铆接到波形片上，制成从动盘总成，然后安装到离合器中；

2)离合器装机，台架试验模拟实际工况或整车道路试验8-168h停机后，待离合器冷却后取下摩擦片；

3)以离合器摩擦片与发动机飞轮或离合器压盘接触一面作为基准水平面，以摩擦片在基准水平面的圆心作为原点，建立X轴、Y轴，以摩擦片厚度方向为Z轴建立空间坐标系，从摩擦片硬度器分布区域沿纵截面、横截面截取样品时，记下硬度器的空间位置坐标；

4)将分布有硬度器的摩擦片样品磨抛后，测量硬度器硬度；

5)将硬度器硬度值代入上述回火温度-硬度线性方程中，计算得到各硬度器回火温度，将硬度器在离合器摩擦片中的位置坐标与回火温度对应，得到离合器摩擦片工作过程的最高温度分布场。

本发明的有益效果：

本发明通过在摩擦片制作过程在摩擦片内部添加回火温度与硬度具有近似线性关系的硬度器，可以测量摩擦片装车运行后经历的最高温度，以及摩擦片内部水平方向温度与距圆心距离关系，厚度方向温度与距表面距离关系，从而对离合器内部温度场进行评价，为优化离合器设计提供重要参考数据。

附图说明

图1为硬度珠在摩擦片盘面分布区域示意图；

图2为硬度珠在摩擦片厚度方向分布示意图；

图中，片盘1、硬度珠2、箭头为摩擦片厚度方向；

图3为硬度珠回火温度与硬度关系；

图4为添加硬度珠的成品摩擦片；

图5为硬度珠在摩擦片局部区域分布情况(硬度珠以箭头标出)；

图6为摩擦片水平面Y轴方向温度与距圆心距离关系图(Z不变)；

图7为摩擦片Z轴方向温度与距工作面距离关系图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。

实施例1

如图1～2所示的离合器摩擦片，它包括片盘1，片盘1周向宽度L为60mm的区域内布置有200颗硬度珠2(即硬度珠2布置在片盘1的内部和表面)；其中，硬度珠的直径为0.5mm；片盘1周向宽度L的区域内，硬度珠布置的个数为20个/cm³。

上述离合器摩擦片的制作方法，该方法通过配料、混炼成胶、打浆、浸胶成胶线和缠绕五大步骤制作毛坯；其特征在于：该方法再在毛坯基础上通过以下步骤制成摩擦片：

1)利用GCr15钢制备完全淬火态的硬度珠；

2)将硬度珠在温度为100℃、200℃、250℃、300℃、350℃和400℃条件下依次经过6次回火，回火时间均为1～3h；然后测量硬度珠的硬度，得到硬度珠硬度-回火温度关系，拟合得到线性方程(图3)：

T＝-1.0887X+962.533

公式中，T为硬度样回火温度，单位℃，X为硬度样显微硬度，单位HV；

3)在毛坯选定区域加入硬度珠，通过加温和加压压制工序(压制工序使胶体发生自由流动带动硬度器流动，从而达到随机分布的目的)制成半成品；

4)将半成品采用梯度加热方式进行硫化，梯度加热具体步骤如下：

a.首先3h从室温匀速升温到140℃，恒温2h；然后1h匀速升温到170℃，恒温4h；

b.再在1h匀速升温到180℃，恒温3h；1h匀速升温到200℃，恒温3h；最后1h匀速升温到230℃，恒温2h；

5)将硫化的半成品置于砂带磨床，得到离合器摩擦片(图4～5)。

实施例2

利用上述摩擦片测量离合器温度场的方法，包括以下步骤：

1)将摩擦片打孔，铆接到波形片上，制成从动盘总成，然后安装到离合器中；

2)离合器装机，台架试验模拟实际工况或整车道路试验24h停机后，待离合器冷却后取下摩擦片；

3)以离合器摩擦片与飞轮或离合器压盘接触一面作为基准水平面，以摩擦片在基准水平面的圆心作为原点，建立X轴、Y轴，以摩擦片厚度方向为Z轴建立空间坐标系，从摩擦片硬度珠分布区域沿纵截面、横截面截取样品时，记下硬度珠的空间位置坐标；

4)将分布有硬度珠的摩擦片样品磨抛后，测量硬度珠硬度；

5)将硬度珠硬度值代入上述回火温度-硬度线性方程，计算得到各硬度珠回火温度，将硬度珠在离合器摩擦片中的位置坐标与回火温度对应，得到-离合器摩擦片工作过程的最高温度分布场。

离合器工作正常情况下，采用硬度珠测得的摩擦片水平面Y轴方向温度与距圆心距离关系(Z不变)(图6)，摩擦片Z轴方向温度与距工作面距离关系(图7)。

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (8)

1.一种离合器摩擦片，它包括片盘，其特征在于：所述片盘周向宽度L的区域内布置有硬度器；其中，所述片盘的周向宽度L为5～300mm；所述片盘周向宽度L的区域内，硬度器布置的个数为10-40个/cm³；所述硬度器符合以下要求：

将硬度器在温度为100～400℃条件下依次经过6次回火且回火温度逐渐增大；然后测量硬度器的硬度，得到硬度器硬度与回火温度关系，拟合得到回火温度-硬度线性方程。

2.根据权利要求1所述离合器摩擦片，其特征在于：所述片盘的周向宽度L为60mm；所述片盘周向宽度L的区域内，硬度器布置的个数为20个/cm³。

3.根据权利要求1所述离合器摩擦片，其特征在于：所述硬度器为硬度珠或硬度棒；所述硬度珠的直径为0.1～3mm，所述硬度棒的直径为0.1～3mm，高度为0.1～5mm。

4.根据权利要求3所述离合器摩擦片，其特征在于：所述硬度珠的直径为0.5mm，所述硬度棒的直径为0.5mm，高度为1mm。

5.一种权利要求1所述离合器摩擦片的制作方法，该方法通过配料、混炼成胶、打浆、浸胶成胶线和缠绕五大步骤制作毛坯；其特征在于：该方法再在毛坯基础上通过以下步骤制成摩擦片：

1)利用GCr15钢制备完全淬火态的硬度器，其中，硬度器为硬度珠或硬度棒；

2)将硬度器在温度为100～400℃条件下依次经过6次回火且回火温度逐渐增大；然后测量硬度器的硬度，得到硬度器硬度与回火温度关系，拟合得到回火温度-硬度线性方程；

3)在毛坯选定区域加入硬度器，通过加温和加压，制成半成品；

4)将半成品采用梯度加热方式进行硫化；

5)将硫化的半成品置于砂带磨床，加工到要求的厚度，得到离合器摩擦片。

6.根据权利要求5所述离合器摩擦片的制作方法，其特征在于：所述步骤2)中，6次的回火温度为100℃、200℃、250℃、300℃、350℃和400℃；且每次的回火时间均为1～3h；拟合得到的线性方程：

T＝-1.0887X+962.533

公式中，T为硬度器回火温度，单位℃，X为硬度器显微硬度，单位HV。

7.根据权利要求5所述离合器摩擦片的制作方法，其特征在于：所述步骤4)中，梯度加热具体步骤如下：

a.首先3h从室温匀速升温到140℃，恒温2h；然后1h匀速升温到170℃，恒温4h；

b.再1h匀速升温到180℃，恒温3h；1h匀速升温到200℃，恒温3h；最后1h匀速升温到230℃，恒温2h。

8.一种通过 权利要求5所述方法制作的摩擦片测量离合器温度场的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将摩擦片打孔，铆接到波形片上，制成从动盘总成，然后安装到离合器中；

2)离合器装机，台架试验模拟实际工况或整车道路试验8-168h停机后，待离合器冷却后取下摩擦片；

3)以离合器摩擦片与飞轮或离合器压盘接触一面作为基准水平面，以摩擦片在基准水平面的圆心作为原点，建立X轴、Y轴，以摩擦片厚度方向为Z轴建立空间坐标系，从摩擦片硬度器分布区域沿纵截面、横截面截取样品时，记下硬度珠的空间位置坐标；

4)将分布有硬度器的摩擦片样品磨抛后，测量硬度器硬度；

5)将硬度器硬度值代入上述回火温度-硬度线性方程中，计算得到各硬度器回火温度，将硬度器在离合器摩擦片中的位置坐标与回火温度对应，得到离合器摩擦片工作过程的最高温度分布场。

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