汽車剎車片的粘接工藝研究

牛芳芳

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089）

汽車剎車片的粘接工藝研究

牛芳芳

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089）

闡述了汽車鼓式剎車片的粘接工藝，其過程是選用合理的表面處理方法對(duì)被粘材料鋼基板和摩擦襯板分別進(jìn)行表面處理，以酚醛-丁腈膠粘劑為膠接媒介，選擇適宜的粘接工藝實(shí)現(xiàn)了剎車片的良好粘接。

剎車片；酚醛-丁腈膠；粘接

剎車片一般由鋼板、隔熱層和摩擦襯片等構(gòu)成，其中隔熱層是由不傳熱的材料組成。摩擦襯片由摩擦材料、膠粘劑等組成。最初的摩擦片用棉花、棉布和皮革等材料作為基材，隨著車輛速度和載重的增加，造成制動(dòng)溫度相應(yīng)提高，耐熱性更優(yōu)的石棉摩擦材料得到廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)70年代，國(guó)外開始采用以鋼纖維為主要代替材料的半金屬材料，20世紀(jì)90年代后期以來，歐洲出現(xiàn)了NAO（少金屬）摩擦材料。目前，NAO型摩擦材料已被廣泛應(yīng)用。2004年開始，汽車工業(yè)飛速發(fā)展，對(duì)制動(dòng)性能要求越來越高，陶瓷型摩擦材料應(yīng)運(yùn)而生。

1 汽車剎車片的連接方式

1.1 鉚接

傳統(tǒng)的連接方法是鉚接，摩擦襯片通過銅或鋁制的鉚釘與鋼基板相連接。鉚接后，摩擦襯片和鋼基板之間允許一定的活動(dòng)量，但磨損后易松動(dòng)，剎車時(shí)噪聲較大，使用壽命較短，更換頻繁，摩擦襯片得不到充分利用，造成浪費(fèi)[1]。另外，這種連接方式因?yàn)橛谐量?，所以?qiáng)度較低，使用壽命較短。

1.2 粘接

粘接是對(duì)鋼基板和摩擦襯片進(jìn)行合適表面處理后，選用耐高溫、高強(qiáng)度的膠粘劑將摩擦襯片直接粘接在鋼板上的一種方法。粘接的剎車片與鉚接的剎車片相比，牢固耐用，安全性更高。因?yàn)闆]有鉚接產(chǎn)生的沉孔，所以粘接的剎車片強(qiáng)度較高，不易斷裂。試驗(yàn)表明，粘接剎車片的剪切強(qiáng)度可達(dá)48～68.6 MPa，遠(yuǎn)高于鉚接的剪切強(qiáng)度10.3 MPa，使用壽命比鉚接長(zhǎng)2～3倍。有研究表明，剎車片粘接比鉚接的抗剪切能力大25倍多[1]。所以目前剎車片主要采用粘接方式。

2 粘接工藝

2.1 鋼基板的表面處理

鋼基板表面處理包括表面的脫脂除油、噴砂處理和表面清洗。脫脂可除去鋼基板表面的油污和灰塵，保證膠粘劑和鋼板表面充分濕潤(rùn)，增加粘接強(qiáng)度。噴砂可除去鋼基板表面的焊渣、銹蝕及毛刺等污物。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，脫脂要在噴砂粗化前進(jìn)行，以免油污被打磨入粗化溝紋內(nèi)不易清除干凈，影響粘接效果。

2.1.1 脫脂除油

脫脂處理要求把鋼板表面的各種油脂、灰塵泥沙、金屬粉末、手汗及其在加工過程中所黏附的油性臟物徹底去除[3]。膠接質(zhì)量的好壞完全取決于膠粘劑與鋼基板表面的良好接觸，而保證措施就是必須在膠接之前將工件表面的各種油脂、臟物、銹和氧化皮等異物徹底去除。如果鋼基板的異物未被徹底去除干凈，異物就會(huì)對(duì)膠接起到一種機(jī)械屏障作用，阻礙膠接。鋼基板可以采用三氯乙烯蒸氣脫脂處理的方法。

2.1.2 噴砂處理

噴砂處理可以除去鋼板表面的氧化皮、銹蝕、積碳、焊渣及舊漆層等污物，以獲得粗糙度均勻的表面，其分為干法噴砂和濕法噴砂等。本研究采用干法噴砂，即利用金屬丸（粒徑為270～3 350 μm）以一定壓力的壓縮空氣噴射[1]。為了保證噴砂的效果，金屬丸應(yīng)采用棱角狀或圓柱狀，另外要保證噴砂用金屬丸清潔干燥，不被有機(jī)物沾污。噴砂用壓縮空氣不低于0.5 MPa。

2.1.3 表面清洗

噴砂處理過的表面可能存在一些沉積物，要用乙酸乙酯溶劑清洗一次，清洗過的表面要注意不再被二次污染[2]。

2.1.4 涂保護(hù)層

經(jīng)過處理的表面如果不立即粘接，會(huì)迅速氧化及變色失去光澤，而且易被再污染。因此，最好在處理后幾小時(shí)內(nèi)馬上進(jìn)行涂層保護(hù)，保護(hù)涂層干燥后，與膠粘劑同步固化。保護(hù)層主要采用浸涂法工藝，浸涂用膠粘劑主要是改性酚醛樹脂，如Redux70、Redux80D、J-155和A334B等[2]。

2.2 摩擦襯片的表面處理

摩擦襯片所用的材料應(yīng)有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，較高的導(dǎo)熱性，較高的耐磨性，且有較大的比熱容和密度，較高的工作溫度，足夠的強(qiáng)度，較低的熱脹系數(shù)，不易燃燒，良好的耐油、水和熱腐蝕能力，在較高的負(fù)荷作用下，不論冷態(tài)或熱態(tài)時(shí)均具有良好的抗粘著性，不會(huì)與配對(duì)件發(fā)生粘接和涂抹現(xiàn)象，良好的阻尼性，保證在工作頻率范圍內(nèi)不出現(xiàn)共振，良好的制造工藝，成本較低。常用的摩擦材料有石棉型摩擦材料、半金屬摩擦材料、NAO摩擦材料、粉末冶金摩擦材料和碳纖維摩擦材料等[4]。

用浸泡有機(jī)溶劑的棉紗除去表面的油污、印記以及蠟質(zhì)層，也可用硬刷和溶劑清洗表面[2]。

2.3 膠粘劑的選擇

通過對(duì)汽車鼓式剎車片的使用環(huán)境和性能要求分析，其所用膠粘劑需滿足條件應(yīng)具有優(yōu)異的耐熱性、較高強(qiáng)度、耐磨性、韌性及良好的抗沖擊性能，能對(duì)鋼基板和摩擦襯片均有良好的粘接性能。根據(jù)文獻(xiàn)[1，5]，酚醛-丁腈膠粘劑具有較高強(qiáng)度、優(yōu)異的韌性、抗沖擊、耐熱、耐磨耐久以及粘接強(qiáng)度較大等優(yōu)點(diǎn)，粘接剎車片的摩擦材料和汽車離合器襯片均有較好的效果，綜合鼓式汽車剎車片所用膠粘劑的條件和文獻(xiàn)參考，選用酚醛-丁腈膠較適宜。酚醛-丁腈膠基本配方如表1所示。值得注意的是，丁腈和酚醛的配比對(duì)膠粘劑的性能影響較大。樹脂過多會(huì)使膠粘劑韌性較差，不耐沖擊，丁腈過多又會(huì)影響膠粘劑的膠接強(qiáng)度及耐熱性。2者最好選擇質(zhì)量比為1∶1為宜。

表1 酚醛-丁腈膠基本配方表Tab.1 Basic formulation of phenolic-nitrile adhesive

2.4 鋼板與摩擦襯片的粘接

鋼板與摩擦襯片用本研究的方法進(jìn)行表面處理后，用輥涂或擠出機(jī)涂膠，一般涂2遍膠，上膠量控制在干膠質(zhì)量的0.020～0.022 g/cm2，涂膠完畢后晾20 min，然后用80 ℃烘20～40 min后 合 攏 ， 在 壓 力 為0.3～0.5 MPa、溫度為160～170 ℃下固化3 h[1，2]。

3 結(jié)論

采用合理的處理方法對(duì)剎車片鋼基板和摩擦襯板表面進(jìn)行處理后，以酚醛-丁腈膠粘劑為膠接媒介，選用適宜的粘接工藝實(shí)現(xiàn)了鼓式汽車剎車片的良好粘接。剎車片的粘接生產(chǎn)是一項(xiàng)綜合性、技術(shù)性較強(qiáng)的工作，要在整個(gè)粘接工藝中嚴(yán)把每個(gè)步驟的質(zhì)量關(guān)，才能確保剎車片的粘接質(zhì)量和使用安全。

[1]李子?xùn)|,李廣宇,劉志軍.實(shí)用膠粘技術(shù)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2007.

[2]李欣,劉曉輝,孫士勇.影響汽車剎車片粘接質(zhì)量的因素分析.粘接[J].1999,20(6):35-37.

[3]liuqiminnpcq.金屬磷化前脫脂劑的應(yīng)用.百度文庫.2011,1.

[4]王忠偉,劉長(zhǎng)生.摩擦離合器與制動(dòng)器的摩擦材料分析[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào),2001,14(4):114-115.

[5]程時(shí)遠(yuǎn),李盛彪,黃世強(qiáng).膠黏劑[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

Study of bonding process of automobile brake pads

NIU Fang-fang
(Xi'an Aeronautical Polytechnic Institute, Xi'an, Shaanxi 710089, China)

The article introduced the bonding process of automobile drum brake pads, including selecting the appropriate surface treatment methods for the steel substrate and friction liner, using the phenolic - nitrile adhesive as the bongding material, and choosing reasonable bonding techniques. This process made the automobile drum brake pads obtain better bonding results.

brake pads; phenolic-nitrile adhesive; bonding

TG494

A

1001-5922（2017）12-0068-03

2017-07-07

牛芳芳（1985-），女，工學(xué)碩士，講師，研究方向?yàn)閺?fù)合材料成型和膠接。E-mail：niuff_199049@163.com。