一種公交車用非金屬陶瓷基鼓式剎車片及其製備方法
2023-10-05 09:21:34
專利名稱：一種公交車用非金屬陶瓷基鼓式剎車片及其製備方法
技術領域：
本發明涉及汽車用摩擦材料技術領域，具體涉及一種鼓式剎車片，特別涉及一種 用於城市公交車制動的非金屬陶瓷基鼓式剎車片以及其製備方法。
背景技術：
城市公交車剎車比較頻繁會引起剎車片溫度過高，最終導致剎車片因制動力下降 以及受熱膨脹，嚴重的可以造成剎車系統抱死。另外，城市公交車與其它車型相比(如轎 車、貨車等)，有著較為特殊的要求，因為其主要在城市內部運行，一般不允許有噪音和較多 的粉塵。目前我國公交車上所使用的剎車片主要存在如下主要問題1、熱衰退較大城市公交車剎車比較頻繁，會造成剎車片發熱(溫度高達350°C以上)，從而導致 摩擦係數降低，出現熱衰退現象，影響制動力的穩定性。2、緊急制動靈敏度不高目前，國內城市公交車普遍存在緊急制動情況較多，故要求摩擦片具有較合適的 彈性模量和對偶件貼合性較好。3、制動噪音大公交車制動噪音也是一種極為普遍的現象。隨著對城市環境要求越來越高，對汽 車的制動噪音也不斷提出更高的要求。目前有的城市就已經提出禁止汽車制動噪音。
發明內容
本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種緊急制動靈敏、舒適平穩、無噪音、 少落灰的公交車用非金屬陶瓷基鼓式剎車片。本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種該公交車用非金屬陶瓷基鼓式剎 車片的製備方法。為了解決上述第一個技術問題，本發明提供的公交車用非金屬陶瓷基鼓式剎車 片，其材料配方按重量百分比計為非金屬複合纖維20-40，摩擦性能調節劑10-20，陶瓷粘 結劑20-30，導熱性纖維0-5，彈彈性增韌劑5-10，填料10-20，其中所述陶瓷粘結劑是指金 屬硫化物等無機高溫粘結劑；所述的非金屬複合纖維由複合纖維、碳纖維和玻璃纖維組成， 其重量配比為碳纖維玻璃纖維複合纖維=1 1 10;所述的導熱性纖維為黃銅纖 維；所述的摩擦性能調節劑，包括增磨劑，由質量0-5%的鉻鐵礦粉組成，還包括潤滑劑，由 人造石墨和鱗片石墨1 2的重量配比組成；所述的彈性增韌劑由摩擦粉和橡膠組成，其重 量配比為摩擦粉橡膠=2 1 ；所述的填料由複合填料和碳酸鈣組成，其重量配比為複合 填料碳酸鈣=5 2。本發明進一步提供的公交車用非金屬陶瓷基鼓式剎車片，其材料配方按重量百分 比計為陶瓷粘結劑 20 30，複合纖維 20 30，
碳纖維0 5， 玻璃纖維 0 5，黃銅纖維 0 5， 鉻鐵礦 0 5，人造石墨 0 7， 鱗片石墨 7 14，摩擦粉4 10， 橡膠2 5，複合填料 5 10， 碳酸鈣粉 2 4。為了解決上述第二個技術問題，本發明提供的該公交車用非金屬陶瓷基鼓式剎車 片的製備方法，包括如下步驟(1)、混料將稱量好的各物料投入高速混料機中的次序為先將非金屬複合纖維、摩擦性能調節劑進行預混合，保證複合纖維處於均勻分散狀態，然後加入其它原輔材 料，進行均勻攪拌；(2)、冷壓；壓制壓力 100 200kgf/cm2 ；(3)、熱壓壓制壓力200 300kgf/cm2，熱壓溫度150 160°C，排氣5 8次，保 壓時間根據剎車片的厚度而定，一般是55 65s/mm ；(4)、將成型後的剎車片在1. 8 2. 2小時從室溫升溫到155 165°C，保溫4 8 小時，然後隨爐冷卻至室溫；(5)、將熱處理後的剎車片按技術要求進行磨內、外弧、鑽孔，然後在300 400°C 的溫度下進行陶瓷化處理，印標、檢驗、包裝。採用上述技術方案的公交車用非金屬陶瓷基鼓式剎車片及其製備方法，是在傳統 石棉和樹脂基鼓式剎車片基礎上，結合城市公交的特點，提出了非金屬陶瓷基鼓式剎車片。 採用上述技術方案製備的公交車用非金屬陶瓷基鼓式剎車片，相對於傳統的樹脂基汽車剎 車片，具有緊急制動靈敏、舒適平穩、無噪音、少落灰、經濟性好，特別適用於城市公交車。綜上所述，本發明是一種適用於城市公交車制動的非金屬陶瓷基汽車剎車片，該 非金屬陶瓷基汽車剎車片的製備方法簡單可行。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明。實施例1 硫化錫 30，芳綸纖維2，礦物纖維28，碳纖維 3，玻璃纖維3， 黃銅纖維5，鉻鐵礦 4， 人造石墨4，鱗片石墨8， 摩擦粉 4，橡膠2， 複合填料5，碳酸鈣粉2。在這個配方體系中，陶瓷粘結劑主要是金屬硫化物等無機高溫粘結劑，可顯著提 高材料的耐溫性能，降低材料在高溫下的磨損量，並可以使材料形成網狀多孔結構，增加制 動平穩性，減少制動噪音。為繼續沿用樹脂基汽車剎車片的成型工藝和生產設備，加入少量 的樹脂和橡膠，以降低設備投入和生產成本。複合纖維具有優良的分散性和吸附性，特別突出的是，與摩擦材料配方中的樹脂、摩擦性能調節劑及其他纖維有優良的親和性，這是它能有效增強的基礎，這和6-10石棉增 強的機理相似。碳纖維是含碳量高於90%的無機高分子纖維，熱膨脹係數小，耐腐蝕性好，纖維的 S度低ο玻璃纖維具有較高的拉伸強度，不會因環境溫度變化而變化，玻璃纖維的導熱系 數非常小，並且有很好的耐熱性。可以彌補非金屬配方強度不足的缺點。石墨用作中、低溫潤滑劑，在材料表面形成減摩薄膜，可以減小滑動摩擦係數和動 摩擦係數之間的差值，從而降低剎車片和對偶間噪音的產生。摩擦粉和橡膠可以增加制動 平穩性，提高孔隙率，降低制動噪音，提高剎車舒適性的作用。鉻鐵礦可以提高摩擦係數，增 加制動效能。複合填料等除起到降低成本的作用外，還可以調節材料的孔隙率，提高制動舒 適性。公交車用非金屬陶瓷基汽車剎車片的製備工藝，包括如下步驟 (1)、混料將稱量好的各物料投入高速混料機中的次序為先將非金屬複合纖 維、摩擦性能調節劑進行預混合，保證複合纖維處於均勻分散狀態，然後加入其它原輔材 料，進行均勻攪拌；(2)、冷壓；壓制壓力 100 200kgf/cm2 ；(3)、熱壓壓制壓力200kgf/cm2，熱壓溫度150°C，排氣5次，保壓時間根據剎車片 的厚度而定，一般是55s/mm;(4)、將成型後的剎車片在2小時從室溫升溫到160°C，保溫4小時，然後隨爐冷卻
至室溫；(5)、將熱處理後的剎車片按技術要求進行磨內、外弧、鑽孔，然後在300°C的溫度 下進行陶瓷化處理，印標、檢驗、包裝。公交車用非金屬陶瓷基鼓式剎車片的性能按GB5763-2008對非金屬陶瓷基和傳統樹脂基公交車用鼓式襯片進行了定速摩 擦試驗。從表1可以看出，非金屬陶瓷基鼓式剎車片的摩擦係數從100°C到350°C變化較 少，磨損率在250°C以前隨溫度的升高呈上升趨勢，250°C以後材料的磨損率隨溫度的升高 反而有所降低，摩擦面上無油膜，摩擦塊表面完整，無裂紋；傳統樹脂基剎車片的摩擦係數 在250°C之前隨溫度升高而升高，高溫時衰退稍大、高溫耐磨性較差，摩擦面上有一層油膜， 且摩擦塊表面出現裂紋。在定速試驗中，非金屬陶瓷基鼓式剎車片的綜合性能明顯高於傳 統樹脂基鼓式剎車片。從表2可以看出，非金屬陶瓷基鼓式襯片在滿足摩擦磨損性能基礎上，具有更優 異的抗衝擊、抗彎曲、抗壓力等機械性能，能保證城市公交車正常行車制動的安全性和緊急 制動的穩定性。裝車路試情況，在市巴士公交公司進行裝車路試，反映制動靈敏、平穩、無噪音。拆 檢，剎車片表面無油膜，有完整的摩擦轉移膜，制動鼓表面光亮平整。表1公交車用非金屬陶瓷基和傳統樹脂基鼓式襯片定速試驗結果度(°c)|非金屬陶瓷基剎車片傳統樹脂基剎車片
J4_Il__表面光潔，無裂痕__有油膜、裂紋_
飛 實施例2 硫化錫 20，芳綸纖維3，礦物纖維27，碳纖維 2，玻璃纖維2，黃銅纖維5，鉻鐵礦 4，人造石墨7，鱗片石墨14，摩擦粉 8，橡膠 4，複合填料10，碳酸鈣粉4。實施例2製備方法同實施例1，表3為實施例2製備剎車片的定速實驗檢驗結果表3實施例2剎車片的定速實驗結果 實施例3 硫化錫 20，芳綸纖維1，礦物纖維29，碳纖維 3，玻璃纖維3， 黃銅纖維5，鉻鐵礦 2， 人造石墨5，鱗片石墨10，摩擦粉 10，橡膠5， 複合填料5，碳酸鈣粉2。實施例3製備方法同實施例1，表4為實施例3製備剎車片的定速實驗檢驗結果表4實施例3剎車片的定速實驗結果 實施例4 硫化錫30，芳綸纖維2，礦物纖維 18，碳纖維2，玻璃纖維2，黃銅纖維0，鉻鐵礦 5，人造石墨7，鱗片石墨14，摩擦粉4，橡膠 2，複合填料10，碳酸鈣粉4。
實施例4製備方法同實施例1，表5為實施例4製備剎車片的定速實驗檢驗結果表5實施例4剎車片的定速實驗結果
權利要求
一種公交車用非金屬陶瓷基鼓式剎車片，其特徵是其材料配方按重量百分比計為非金屬複合纖維20-40，摩擦性能調節劑10-20，陶瓷粘結劑20-30，導熱性纖維0-5，彈彈性增韌劑5-10，填料10-20，其中所述陶瓷粘結劑是指金屬硫化物無機高溫粘結劑；所述的非金屬複合纖維由複合纖維、碳纖維和玻璃纖維組成，其重量配比為碳纖維∶玻璃纖維∶複合纖維＝1∶1∶10；複合纖維由芳綸纖維、礦物纖維組成；所述的導熱性纖維為黃銅纖維；所述的摩擦性能調節劑，包括增磨劑，由質量0-5％的鉻鐵礦粉組成，還包括潤滑劑，由人造石墨和鱗片石墨1∶2的重量配比組成；所述的彈性增韌劑由摩擦粉和橡膠組成，其重量配比為摩擦粉∶橡膠＝2∶1；所述的填料由複合填料和碳酸鈣組成，其重量配比為複合填料∶碳酸鈣＝5∶2。
2.根據權利要求1所述的公交車用非金屬陶瓷基鼓式剎車片，其特徵是其材料配方 按重量百分比計算為陶瓷粘結劑 20 30，複合纖維 20 30，碳纖維0 5， 玻璃纖維 0 5，黃銅纖維 0 5， 鉻鐵礦 0 5，人造石墨 0 7， 鱗片石墨 7 14，摩擦粉4 10， 橡膠2 5，複合填料 5 10， 碳酸鈣粉 2 4。
3.製備權利要求1所述的公交車用非金屬陶瓷基鼓式剎車片的方法，其特徵是包括 如下步驟(1)、混料將稱量好的各物料投入高速混料機中的次序為先將非金屬複合纖維、摩 擦性能調節劑進行預混合，保證複合纖維處於均勻分散狀態，然後加入其它原輔材料，進行 均勻攪拌；(2)、冷壓；壓制壓力100 200kgf/cm2；(3)、熱壓壓制壓力200 300kgf/cm2，熱壓溫度150 160°C，排氣5 8次，保壓時 間根據剎車片的厚度而定，一般是55 65s/mm ；(4)、將成型後的剎車片在1.8 2. 2小時從室溫升溫到155 165°C，保溫4 8小 時，然後隨爐冷卻至室溫；(5)、將熱處理後的剎車片按技術要求進行磨內、外弧、鑽孔，然後在300 400°C的溫 度下進行陶瓷化處理，印標、檢驗、包裝。
全文摘要
本發明公開了一種公交車用非金屬陶瓷基鼓式剎車片及其製備方法，其生產流程如下首先按非金屬複合纖維20-40，摩擦性能調節劑10-20，陶瓷粘結劑20-30，導熱性纖維0-5，彈性增韌劑5-10，填料10-20，依次稱取放入高速混料機內混勻，然後按照傳統樹脂基摩擦材料的幹法成型工藝進行壓制、熱固化處理，最後機加工、陶瓷化處理、檢驗包裝。按照所述工藝製得的非金屬陶瓷基鼓片剎車片具有緊急制動靈敏、舒適平穩、無噪音、少落灰、經濟性好等性能，而且生產工藝簡單，環保，特別適用於城市公交車。
文檔編號F16D69/02GK101839294SQ20101017882
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月20日 優先權日2010年5月20日
發明者劉伯威, 蔣輝珍, 賀雲果 申請人:湖南博雲汽車制動材料有限公司;中南大學