CN114046321A - 一种降噪消音车用盘式刹车片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种降噪消音车用盘式刹车片，属于刹车片制造技术领域。盘式刹车片的材料配方按重量百分比计算为：有机粘结剂6～9％，增强材料纤维10～25％，摩擦性能调节剂10～20％，抗磨润滑剂10～25％，弹性增韧剂5～10％，高温无机粘结剂5～8％，增磨剂3～8％，多孔材料6～15％，空间填料10～15％。本发明设计制备得到的降噪消音车用盘式刹车片，具有强度高，摩擦系数稳定，抗高温，耐磨损，气孔率高等特点，使用过程中制动舒适，无噪音，落灰少，使用寿命长，可提高了产品的使用寿命。满足生产要求并可实现规模化生产，有利于提高客户满意度，具有很好的应用性和推广性。
Description
技术领域
本发明涉及刹车片制造技术领域，具体涉及一种降噪消音车用盘式刹车片及其制备方法。
背景技术
车辆制动噪音问题是整个车辆制动系统中非常难以解决的问题，目前对于刹车产生噪声方面有许多的研究文献,大致可分为实验研究和理论研究两大类方法；同时制动噪音问题涉及摩擦学、声学、热力学、振动等多方面的知识，对研究者来说是一个很大的挑战。
制动噪声产生与制动钳总成和制动盘的设计及其匹配密切相关，一般认为盘式制动器的制动噪声产生机理是通过摩擦片和制动盘这对摩擦副之间的摩擦振动产生，并通过一定路径传递的。制动器部件的摩擦振动是由于作为相对速度函数的摩擦系数变化的结果，而相对速度又产生于制动块、摩擦表面和机械系统的阻尼器之间，当两摩擦表面的相对速度增加时，若摩擦系数减少，则产生摩擦振动，引起部件的振动而发出噪声。当负荷达到足以使制动块和制动盘的结构尺寸变化时，以及弹性力引起制动块和制动盘作瞬间的脱离时，整个有关联的机械系统就会产生轻微的变形，一旦制动块和制动盘脱离接触，机械系统的弹性力就会很快地使制动块和制动盘恢复到原来的状态而在两接触表面产生较低的摩擦，所有的零部件又几乎恢复原状，而这一过程重复下去，将使制动卡钳产生振动，振动能量向周围环境辐射产生制动噪声。
本发明为解决盘式刹车片制动噪音的问题，通过对盘式刹车片衬片配方材料、结构及消音片材料的选用等不同方案进行改进和优化，最终解决制动噪音的问题。
发明内容
针对现有技术不足，本发明通过模压法制备降噪消音车用盘式刹车片试样，探究不同配方材料、结构及消音片材料对盘式刹车片制动噪音机制的影响，研发并提供一种降噪消音车用盘式刹车片及其制备方法。
本发明通过如下方案解决上述技术问题：
一种降噪消音车用盘式刹车片，盘式刹车片的材料配方按重量百分比计算为：有机粘结剂6～9％，增强材料纤维10～25％，摩擦性能调节剂10～20％，抗磨润滑剂10～25％，弹性增韧剂5～10％，高温无机粘结剂5～8％，增磨剂3～8％，多孔材料6～15％，空间填料10～15％。
作为优选的，有机粘结剂的材料配方按重量百分比计算为：无机纳米改性树脂30～50％、丁腈改性树脂30～50％和腰果酚树脂调节剂5～15％。
作为优选的，增强材料纤维的材料配方按重量百分比计算为：复合矿物纤维30～50％、陶瓷纤维20～40％、硫酸钙晶须10～25％、紫铜棉5～15％和腈纶浆粕5～10％。
作为优选的，摩擦性能调节剂材料配方按重量百分比计算为：腰果壳油摩擦粉40～50％、耐磨焦粉20～40％和橡胶粉15～20％。
作为优选的，抗磨润滑剂材料配方按重量百分比计算为：天然鳞片石墨40～60％、人造石墨20～40％和炭黑10～20％。
作为优选的，弹性增韧剂为丁腈胶粉。
作为优选的，高温无机粘结剂材料配方按重量百分比计算为：硫化锑20～50％、复合硫化物20～50％和二硫化钼10～20％。
作为优选的，增磨剂材料配方按重量百分比计算为：硅酸锆70～80％和氧化铝20～30％。
作为优选的，多孔材料配方按重量百分比计算为：煅烧石油焦30～50％、蛭石20～40％和纳米空心微珠20～30％。
作为优选的，空间填料材料配方按重量百分比计算为：沉淀硫酸钡60～70％和高岭土30～40％。
一种如上所述的降噪消音车用盘式刹车片的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)配料：将盘式刹车片的材料配方按上述重量百分比准确称量各个组分原材料，备用；
(2)混料：将称量好的各组分原材料投入立式高速混料机中，混料时间均4～5min；
(3)成型：按刹车片型号称取混合料，倒入热压模具中，设置热压压力为200～300kg·f/cm2，热压温度为145～155℃，每压制20～30s排一次气，共排3～6次气，保压时间是600～900s；
(4)热处理：将热压成型后的刹车片在4～5h内由室温升温到160～175℃，保温6～8h，随后停止升温至烘箱温度冷却至50℃以下；
(5)后加工：再将按上述工艺制得的盘式刹车片按技术要求平面磨，倒角，开槽，喷塑，印标，加工后包装得到盘式刹车片。
本发明能够实现的有益技术效果至少包括：本发明制备得到的降噪消音车用盘式刹车片，具有强度高，摩擦系数稳定，抗高温，耐磨损，气孔率高等特点，使用过程中制动舒适，无噪音，落灰少，使用寿命长，可提高了产品的使用寿命。满足生产要求并可实现规模化生产，有利于提高客户满意度，具有很好的应用性和推广性。
附图说明
图1为一般盘式制动器制动时的噪声/噪音频率分布示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的具体参数，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1所示，当振动频率低于100Hz时主要表征为车辆的抖动，当振动频率大于100Hz时主要表征为制动噪音；一般盘式制动器制动噪声分为3类：
1、低频噪声：制动开始到停车时的“格喳”声；这种声音属于低频噪声，频率在1000Hz以下，与制动盘和摩擦片之间的粘滑作用相关，主要是由于制动钳的共振引起的。
2、低频尖叫：制动过程中的尖叫声；这种是频率为1k Hz～4k Hz的制动噪声，与制动系统零部件之间的模态耦合相关，主要是由于制动盘的共振所致，声音非常刺耳。
3、高频尖叫：停车之际的“叽叽”声；为频率在4k Hz～16k Hz的制动噪声，与制动盘的周向共振相关，主要是由摩擦衬块的弹性振动所引起的。
针对摩擦衬块的弹性振动所制造的低频噪声、低频尖叫和高频尖叫，需要对车用刹车片进行技术改进和优化，使得车用刹车片具有显著的降噪消音效果。
实施例1
一种降噪消音车用盘式刹车片，盘式刹车片的材料配方按重量百分比计算为：有机粘结剂7％，增强材料纤维25％，摩擦性能调节剂10％，抗磨润滑剂25％，弹性增韧剂5％，高温无机粘结剂5％，增磨剂4％，多孔材料6％，空间填料13％。
进一步地，粘结剂的材料配方按重量百分比计算为：无机纳米改性树脂43％、丁腈改性树脂43％和腰果酚树脂调节剂14％。
进一步地，增强材料纤维的材料配方按重量百分比计算为：复合矿物纤维50％、陶瓷纤维20％、硫酸钙晶须10％、紫铜棉10％和腈纶浆粕10％。
进一步地，摩擦性能调节剂材料配方按重量百分比计算为：腰果壳油摩擦粉50％、耐磨焦粉30％和橡胶粉20％。
进一步地，抗磨润滑剂材料配方按重量百分比计算为：天然鳞片石墨50％、人造石墨40％和炭黑10％。
进一步地，弹性增韧剂为丁腈胶粉。
进一步地，高温无机粘结剂材料配方按重量百分比计算为：硫化锑40％、复合硫化物40％和二硫化钼20％。
进一步地，增磨剂材料配方按重量百分比计算为：硅酸锆80％和氧化铝20％。
进一步地，多孔材料配方按重量百分比计算为：煅烧石油焦50％、蛭石30％和纳米空心微珠20％。
进一步地，空间填料材料配方按重量百分比计算为：沉淀硫酸钡70％和高岭土30％。
实施例2
一种降噪消音车用盘式刹车片，盘式刹车片的材料配方按重量百分比计算为：有机粘结剂8％，增强材料纤维20％，摩擦性能调节剂15％，抗磨润滑剂20％，弹性增韧剂5％，高温无机粘结剂6％，增磨剂5％，多孔材料9％，空间填料12％。
进一步地，粘结剂的材料配方按重量百分比计算为：无机纳米改性树脂50％、丁腈改性树脂40％和腰果酚树脂调节剂10％。
进一步地，增强材料纤维的材料配方按重量百分比计算为：复合矿物纤维40％、陶瓷纤维30％、硫酸钙晶须15％、紫铜棉7％和腈纶浆粕8％。
进一步地，摩擦性能调节剂材料配方按重量百分比计算为：腰果壳油摩擦粉40％、耐磨焦粉40％和橡胶粉20％。
进一步地，抗磨润滑剂材料配方按重量百分比计算为：天然鳞片石墨60％、人造石墨30％和炭黑10％。
进一步地，弹性增韧剂为丁腈胶粉。
进一步地，高温无机粘结剂材料配方按重量百分比计算为：硫化锑30％、复合硫化物50％和二硫化钼20％。
进一步地，增磨剂材料配方按重量百分比计算为：硅酸锆80％和氧化铝20％。
进一步地，多孔材料配方按重量百分比计算为：煅烧石油焦40％、蛭石40％和纳米空心微珠20％。
进一步地，空间填料材料配方按重量百分比计算为：沉淀硫酸钡60％和高岭土40％。
实施例3
一种降噪消音车用盘式刹车片，盘式刹车片的材料配方按重量百分比计算为：有机粘结剂7.5％，增强材料纤维23％，摩擦性能调节剂12％，抗磨润滑剂15％，弹性增韧剂8％，高温无机粘结剂7％，增磨剂5.5％，多孔材料7％，空间填料15％。
进一步地，粘结剂的材料配方按重量百分比计算为：无机纳米改性树脂35％、丁腈改性树脂50％和腰果酚树脂调节剂15％。
进一步地，增强材料纤维的材料配方按重量百分比计算为：复合矿物纤维35％、陶瓷纤维35％、硫酸钙晶须15％、紫铜棉8％和腈纶浆粕7％。
进一步地，摩擦性能调节剂材料配方按重量百分比计算为：腰果壳油摩擦粉45％、耐磨焦粉40％和橡胶粉15％。
进一步地，抗磨润滑剂材料配方按重量百分比计算为：天然鳞片石墨40％、人造石墨50％和炭黑10％。
进一步地，弹性增韧剂为丁腈胶粉。
进一步地，高温无机粘结剂材料配方按重量百分比计算为：硫化锑40％、复合硫化物50％和二硫化钼10％。
进一步地，增磨剂材料配方按重量百分比计算为：硅酸锆80％和氧化铝20％。
进一步地，多孔材料配方按重量百分比计算为：煅烧石油焦50％、蛭石20％和纳米空心微珠30％。
进一步地，空间填料材料配方按重量百分比计算为：沉淀硫酸钡65％和高岭土35％。
基于上述实施例，进一步地给出一种降噪消音车用盘式刹车片及其制备方法，包括以下制备步骤：
(1)配料：将盘式刹车片的材料配方按上述重量百分比准确称量各个组分原材料，备用；
(2)混料：将称量好的各组分原材料投入立式高速混料机中，混料时间均4～5min；
(3)成型：按刹车片型号称取混合料，倒入热压模具中，设置热压压力为200～300kg·f/cm2，热压温度为145～155℃，每压制20～30s排一次气，共排3～6次气，保压时间是600～900s；
(4)热处理：将热压成型后的刹车片在4～5h内由室温升温到160～175℃，保温6～8h，随后停止升温至烘箱温度冷却至50℃以下；
(5)后加工：再将按上述工艺制得的盘式刹车片按技术要求平面磨，倒角，开槽，喷塑，印标，加工后包装得到盘式刹车片。
以上实例为从刹车片角度改善制动噪音的盘式刹车片及其制备方法，制动噪声的影响因素主要有以下4个方面：
1、摩擦副特性：摩擦片和制动盘/鼓组成的摩擦副是产生噪声的来源，不同摩擦材料特性产生的振动激励不同，进而振动噪声的强弱也不同；
2、制动器结构：制动器是噪声的主要传递路径，不同制动器结构设计可以抑制或放大来自摩擦副的振动，对制动噪声强度有很大影响；
3、环境：研究表明，环境因素对制动噪声影响很大，不同湿度、温度条件下，制动噪声表现不同；
4、制动工况：制动噪声的产生和制动工况有很大关联性，有的噪声仅在某一特定工况下出现，如高速、低速行驶时，或临近停车时，或倒车时，或轻制动、重制动时等。
消除制动噪音匹配方案
(1)、消除激发噪声的源头：摩擦片增加倒角、摩擦材料配方优化(3个实施案例)、消音片匹配；
(2)、增加阻尼，摩擦材料加底料(减震层)，制动盘和加减震片，制动钳增加谐振块；
(3)、改变摩擦片与制动盘接触面的压力分布；
(4)、更改制动盘弹性模量；
(5)、改善制动盘厚薄差；
(6)、改变制动盘热容量；
(7)、优化制动盘的散热形式和热变形，优化制动系统各个部件的固有频率，避免产生频率耦合；减少制动时，产生的制动拖滞力矩等从根本上消除了制动噪音问题。
在本发明中，本发明能够实现的有益技术效果至少包括：本发明制备得到的降噪消音车用盘式刹车片，具有强度高，摩擦系数稳定，抗高温，耐磨损，气孔率高等特点，使用过程中制动舒适，无噪音，落灰少，使用寿命长，可提高了产品的使用寿命。满足生产要求并可实现规模化生产，有利于提高客户满意度，具有很好的应用性和推广性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种降噪消音车用盘式刹车片，其特征在于，盘式刹车片的材料配方按重量百分比计算为：有机粘结剂6～9％，增强材料纤维10～25％，摩擦性能调节剂10～20％，抗磨润滑剂10～25％，弹性增韧剂5～10％，高温无机粘结剂5～8％，增磨剂3～8％，多孔材料6～15％，空间填料10～15％。
2.根据权利要求1所述的降噪消音车用盘式刹车片，其特征在于，所述的有机粘结剂的材料配方按重量百分比计算为：无机纳米改性树脂30～50％，丁腈改性树脂30～50％，腰果酚树脂调节剂5～15％。
3.根据权利要求1所述的降噪消音车用盘式刹车片，其特征在于，所述的增强材料纤维的材料配方按重量百分比计算为：复合矿物纤维30～50％，陶瓷纤维20～40％，硫酸钙晶须10～25％，紫铜棉5～15％，腈纶浆粕5～10％。
4.根据权利要求1所述的降噪消音车用盘式刹车片，其特征在于，所述的摩擦性能调节剂材料配方按重量百分比计算为：腰果壳油摩擦粉40～50％，耐磨焦粉20～40％，橡胶粉15～20％。
5.根据权利要求1所述的降噪消音车用盘式刹车片，其特征在于，所述的抗磨润滑剂材料配方按重量百分比计算为：天然鳞片石墨40～60％，人造石墨20～40％，炭黑10～20％。
6.根据权利要求1所述的降噪消音车用盘式刹车片，其特征在于，所述的弹性增韧剂为丁腈胶粉。
7.根据权利要求1所述的降噪消音车用盘式刹车片，其特征在于，所述的高温无机粘结剂材料配方按重量百分比计算为：硫化锑20～50％，复合硫化物20～50％，二硫化钼10～20％。
8.根据权利要求1所述的降噪消音车用盘式刹车片，其特征在于，所述的增磨剂材料配方按重量百分比计算为：硅酸锆70～80％，氧化铝20～30％。
9.根据权利要求1所述的降噪消音车用盘式刹车片，其特征在于，所述的多孔材料配方按重量百分比计算为：煅烧石油焦30～50％，蛭石20～40％，纳米空心微珠20～30％；
所述的空间填料材料配方按重量百分比计算为：沉淀硫酸钡60～70％，高岭土30～40％。
10.一种基于上述权利要求的降噪消音车用盘式刹车片的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)配料：将盘式刹车片的材料配方按上述重量百分比准确称量各个组分原材料，备用；
(2)混料：将称量好的各组分原材料投入立式高速混料机中，混料时间均4～5min；
(3)成型：按刹车片型号称取混合料，倒入热压模具中，设置热压压力为200～300kg·f/cm2，热压温度为145～155℃，每压制20～30s排一次气，共排3～6次气，保压时间是600～900s；
(4)热处理：将热压成型后的刹车片在4～5h内由室温升温到160～175℃，保温6～8h，随后停止升温至烘箱温度冷却至50℃以下；
(5)后加工：再将按上述工艺制得的盘式刹车片按技术要求平面磨，倒角，开槽，喷塑，印标，加工后包装得到盘式刹车片。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114940615A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-08-26 | 安徽飞鹰汽车零部件股份有限公司 | 一种纳米改性多孔填料盘式刹车片及其制备方法 |
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