汽車剎車片粘接工序及其質(zhì)量檢測(cè)探究

孫喜梅

摘 要：汽車制動(dòng)系統(tǒng)中的剎車片為重要的部件，所有制動(dòng)效果都能夠利用剎車片展現(xiàn)出來。剎車片主要包括摩擦層、粘接隔熱層、鋼板，隔熱層包括熱的不良傳導(dǎo)材料和增強(qiáng)材料，摩擦層包括粘合劑、增強(qiáng)材料。對(duì)汽車剎車片粘接工藝進(jìn)行分析，使用合理表面處理方法實(shí)現(xiàn)被粘接材料鋼基板與摩擦襯板的表面處理，并且將酚醛-丁腈膠作為粘接的媒介，使用合適粘接工藝良好粘接剎車片。

關(guān)鍵詞：汽車;剎車片;粘接工序;質(zhì)量檢測(cè)

中圖分類號(hào)：U463 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1001-5922（2021）12-0151-04

Research on Adhesive Process and Quality Inspection of Automobile Brake Pad

Sun Ximei

（Zhengzhou Institute of Science and Technology， Zhengzhou 450000， China）

Abstract：The brake pad is an important part in the automobile brake system ， and all braking effects can be displayed by using it. Brake pad mainly includes friction layer， adhesive insulation layer and steel plate. The insulation layer includes thermal poor conduction material and reinforcing material， and the friction layer includes adhesive and reinforcing material. The adhesive process of automobile brake pad is analyzed， and the reasonable surface treatment method is used to process the adhesive materials， namely steel base plate and friction liner plate. In addition， bakelite-butyronitrile rubber is used as the adhesive medium. Thus brake pads can be well bonded using a suitable adhesive process.

Key words：automobile; brake pad; adhesive process; quality inspection

0 引言

隨著汽車行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，提高了汽車剎車片的需求量。為了提高汽車在使用過程中的穩(wěn)定性與可靠性，要重視汽車剎車片的質(zhì)量與精度。汽車剎車片主要包括鼓式和盤式，二者生產(chǎn)工藝不同，性能也各不相同。盤式剎車片工藝比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低、性能優(yōu)越，備受重視。但是其對(duì)工藝具有嚴(yán)格的要求，要利用粘合劑在短時(shí)間內(nèi)固化定位，然后處理固化。由于工藝特殊，鼓式剎車片粘接劑無法滿足盤式剎車片的工藝需求。目前國(guó)外利用苯酚、甲醛等基于催化作用合成酚醛樹脂應(yīng)用到盤式剎車片中，其能夠在溫度160℃/4 min定位，通過溫度200℃處理1 h破壞超過80%。我國(guó)因?yàn)槎喾N原因，盤式剎車粘接劑主要使用BC-4、BC-3和204等粘接劑，但是此粘接劑固化溫度比較高。為此，本文就全面分析汽車剎車片粘接工藝，利用合適粘結(jié)工藝良好粘接汽車剎車片。

1 汽車剎車片質(zhì)量的影響因素和連接方式

1.1 膠厚度

正常膠的厚度一般為20～40 μm，假如增加膠的厚度為60～80 μm的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷，即便是使用噴砂工藝也無法使其缺陷消除。

1.2 壓制參數(shù)

在制造汽車剎車片的過程中，壓力和溫度的相互作用會(huì)影響到剎車片脫膠情況。因?yàn)閴毫蜏囟葹榉蔷€性關(guān)系，以此為參數(shù)討論改進(jìn)汽車剎車片脫膠問題，為汽車剎車片的研制提供新的方向和思路。

1.3 粗糙度

在切面合格時(shí)，汽車剎車片在使用涂膠前不使用噴砂工序，這樣能夠?qū)x車片質(zhì)量進(jìn)行控制，降低汽車剎車片脫膠問題的出現(xiàn)幾率。

1.4 底料

通過分析可以看出來，添加底料措施對(duì)汽車剎車片脫膠情況并沒有改善[1]。

1.5 裝配質(zhì)量的控制

在制作汽車剎車片的過程中，要通過層次分析法分析汽車剎車片的裝配線質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，包括卡簧鉚接工藝、傳感器安裝工序、消音片安裝工序等，還要制定改善汽車剎車片裝配線的措施，控制質(zhì)量步驟：①降低產(chǎn)品放置的難易程度，從而減少精確放置;②降低不同工序產(chǎn)品的傳遞，避免人為失誤;③對(duì)員工進(jìn)行操作培訓(xùn)，構(gòu)成以人操作為中心的制作工序與產(chǎn)品生產(chǎn)工序。另外，導(dǎo)致剎車片早期磨損主要原因包括：①劣質(zhì)剎車盤或者鼓的材料和結(jié)構(gòu)磨損剎車片;②因?yàn)殚L(zhǎng)期使用制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)鉗，受損導(dǎo)致制動(dòng)不回位，以此使片和盤長(zhǎng)期拖磨，從而導(dǎo)致嚴(yán)重磨損;③原本制動(dòng)片設(shè)計(jì)的面積比較小，如果長(zhǎng)期超速行駛、高溫使用和超載工作，就會(huì)導(dǎo)致剎車片磨損嚴(yán)重;④剎車片材料無法使需求得到滿足，摩擦層設(shè)計(jì)密度不合理，從而導(dǎo)致剎車片嚴(yán)重磨損[2]。

1.6 汽車剎車片連接方式

（1）鉚接。汽車剎車片傳統(tǒng)方法就是鉚接，通過銅質(zhì)基板和鋁質(zhì)基板對(duì)摩擦襯片進(jìn)行連接。在鉚接后的鋼基板與摩擦襯片存在活動(dòng)量，導(dǎo)致摩擦后松動(dòng)，剎車時(shí)噪聲比較大，使用壽命短，所以更換頻繁。

（2）粘接。粘接是指摩擦襯片與鋼基板處理后，利用耐高溫、高強(qiáng)度的粘合劑粘接在鋼板中。鉚接剎車片與粘接剎車片進(jìn)行對(duì)比，粘接剎車片的安全性比較高。因?yàn)殂T接并不會(huì)出現(xiàn)沉孔，所以粘結(jié)剎車片的強(qiáng)度高，并不會(huì)出現(xiàn)斷裂問題。有相關(guān)研究表示，粘接剎車片剪切強(qiáng)度一般為48～68.6 MPa，高于鉚接剪切強(qiáng)度。

2 汽車剎車片的粘結(jié)工藝

2.1 鋼基板表面處理

通過表面脫脂除油、噴砂處理、清洗等脫脂能夠?qū)︿摶灞砻孢M(jìn)行處理，去除鋼基板表面油污和灰塵，充分濕潤(rùn)鋼基板表面與粘合劑，提高粘接強(qiáng)度，噴砂能夠去除鋼基板表面的焊渣、銹蝕等污物。通過實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可看出，要在噴砂粗化前進(jìn)行脫脂，從而有效清除油污，避免影響到粘接效果。

（1）脫脂除油。脫脂除油過程中要徹底去除鋼板表面金屬粉末、油脂、灰塵泥沙、油性臟污，膠接質(zhì)量和粘合劑、鋼基板表面是否良好接觸密切相關(guān)，要求在膠接前將工件表面的油脂、銹、氧化皮等異物去除。假如沒有徹底清除鋼基板異物，異物就會(huì)導(dǎo)致膠接出現(xiàn)機(jī)械屏障作用，對(duì)膠接造成阻礙。另外，鋼基板能夠利用三氯乙烯蒸汽脫脂處理方法實(shí)現(xiàn)[3]。

（2）表面清洗。表面在噴砂處理后會(huì)出現(xiàn)沉積物，要使用乙酸乙酯溶劑進(jìn)行清洗，清洗之后避免表面二次污染。

（3）噴砂處理。噴砂處理能夠清除鋼板表面的積碳、焊渣、舊漆層等污物，從而得到均勻粗糙度表面，包括濕法噴砂和干法噴砂等。本文使用干法噴砂，也就是通過金屬丸根據(jù)一定壓力壓縮空氣噴射。為了對(duì)噴砂效果進(jìn)行保證，金屬丸利用棱角狀和圓柱狀，保證噴砂用金屬丸清潔、干燥，噴砂用壓縮空氣超過0.5 MPa。

（4）涂保護(hù)層。如果沒有對(duì)粘接表面立刻處理，就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)氧化、變色，失去光澤。那么，在處理后就要涂層保護(hù)，在保護(hù)涂層干燥后與粘合劑同步固化，利用浸涂法工藝涂抹保護(hù)層。

2.2 摩擦襯片

摩擦襯片材料要具備高效、穩(wěn)定的摩擦系數(shù)與耐磨性、高導(dǎo)熱性，要求利用比熱容與大密度使工作強(qiáng)度得到提高?；诟哓?fù)荷作用，無論是冷態(tài)或者熱態(tài)，抗粘著性良好，不會(huì)與配件出現(xiàn)粘接、涂抹的情況，阻尼性良好，避免在工作頻率范圍出現(xiàn)共振，使成本得到降低。石棉型、半金屬、NAO（Non-Asbestos Organic）、碳纖維等都屬于常用的摩擦材料。利用浸泡有機(jī)溶劑棉紗將表面的油污、印記等去除，還能夠利用硬刷、溶劑等清洗表面[4]。

2.3 粘合劑選擇

利用分析汽車剎車片使用環(huán)境與性能需求，使用粘合劑的滿足條件要具備高強(qiáng)度、良好耐熱性、韌性和耐磨性，對(duì)于鋼基板與摩擦襯片的粘接性能良好。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，酚醛-丁腈膠粘劑的強(qiáng)度比較高，并且具有較大的粘接強(qiáng)度，所以可以使用酚醛-丁腈膠粘劑。酚醛-丁腈膠粘劑的基本配方如表1所示。

2.3.1 原材料

乙酸乙酯、丁腈橡膠、酚醛樹脂、乙醇、碳酸鈣、六亞甲基四胺、氧化鎂、二氧化硅等。

2.3.2 試驗(yàn)方法

調(diào)配膠料：在雙輥混煉機(jī)中塑煉丁晴橡膠，之后添加氧化鎂、二氧化硅等填料與助劑進(jìn)行混煉，均勻之后出料。使丁腈橡膠混煉之后剪碎溶解在乙醇、乙酸乙酯的混合溶劑中，添加酚醛樹脂和其他填料、助劑。利用高速分散劑混合膠料在橡膠和樹脂溶解后，能夠變成粘稠液態(tài)膠狀物。

配制試片：使用45#碳鋼片，表面利用砂紙擦洗和打磨，然后常溫涂膠。然后涼置10 min之后再次涂膠，之后搭接鋼片，施加壓力為0.3 MPa左右，在溫度80℃條件下預(yù)烘30 min，之后在溫度180℃條件下固化150 min。

2.3.3 粘合劑性能測(cè)試

鋁合金化和氧化之后根據(jù)GB 7124—86、GB 7122—86對(duì)剝離強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)一定溫度初步定位后實(shí)現(xiàn)工藝試驗(yàn)處理。粘合劑紅外譜圖使用紅外投射光譜采集KBr壓片法，200、10 mg樣品，8 cm-1分辨率，掃描64次，譜區(qū)范圍設(shè)置為400～4 000 cm-1。

2.3.4 粘合劑分析

（1）固化工藝。本文剎車片粘合劑主要成分包括丁腈橡膠和酚醛樹脂，熱固性業(yè)態(tài)酚醛樹脂具有反應(yīng)活性端羥甲基，在加熱、加壓時(shí)會(huì)出現(xiàn)不可逆固化反應(yīng)。在加熱時(shí)，使用橡膠硫化機(jī)樹脂，促進(jìn)丁腈橡膠硫化的速度。所以，剎車片粘合劑要在壓力下進(jìn)行加熱固化，固化時(shí)間、溫度為粘合劑高強(qiáng)度、良好性能的重點(diǎn)。隨著固化時(shí)間越來越長(zhǎng)，樹脂也會(huì)完善橡膠硫化程度，交聯(lián)體系也越來越牢固，提高其粘接強(qiáng)度;使固化溫度得到提高，能夠使固化時(shí)間縮短，并且粘接強(qiáng)度也沒有太大的變化，為粘合劑的使用固化提供選擇。

本文粘接固化工藝條件：先擦干凈被粘材料表面，在常溫下涂膠涼10 min之后再次涂膠;之后搭接試片，使用夾具施加壓力0.3 MPa，在溫度180℃條件下固化150 min，自然冷卻[5]。

（2）丁腈橡膠對(duì)粘接性能影響。丁腈橡膠的耐熱性、耐油性、耐磨性、粘接力良好，添加在剎車片膠結(jié)劑中能夠降低膠層脆性，使膠層內(nèi)聚強(qiáng)度與柔韌性得到提高。以基礎(chǔ)配方作為基礎(chǔ)，添加熱固型業(yè)態(tài)酚醛樹脂共100份。不同丁腈橡膠的使用量對(duì)拉伸剪切強(qiáng)度影響如圖1所示，以此表示剎車片膠在同個(gè)配方的23、100和200℃溫度條件下剪切強(qiáng)度逐漸降低;添加40份丁腈橡膠的剪切強(qiáng)度比較小，逐漸地降低。在丁腈橡膠不斷增加的過程中，剪切強(qiáng)度也在不斷的增加，添加到100份的時(shí)候?yàn)樽畲笾?。使丁腈橡膠用量得到提高，降低剎車片剪切強(qiáng)度。另外，丁腈橡膠使酚醛樹脂粘合劑韌性得到增加，還會(huì)參與到固化交聯(lián)反應(yīng)中，使粘合劑耐熱性與強(qiáng)度得到提高。但是添加大量的丁腈橡膠無法完全硫化，降低交聯(lián)密度，丁腈橡膠為非結(jié)晶性橡膠，自身的強(qiáng)度比較低，所以會(huì)降低強(qiáng)度。添加100份丁腈橡膠的時(shí)候，剎車片膠耐熱性、粘接性良好[6]。

（3）填料和助劑對(duì)粘合劑性能影響。為了使汽車剎車片粘接工藝性能改變，使成本得到降低，將二氧化硅和碳酸鈣等添加到膠液中。為了使酚醛樹脂反應(yīng)速度調(diào)節(jié)，添加烏洛托品與硫化促進(jìn)劑，使剎車片粘合劑固化后構(gòu)成耐熱、牢固的膠層。通過多次試驗(yàn)得出最佳的配方[7];表2為剎車片粘合劑性能。

粘接性能對(duì)比。粘合劑粘接鋁合金試片性能對(duì)比詳見表3，由表3可知，粘合劑A粘接鋁合金常溫剪切強(qiáng)度與玻璃強(qiáng)度最低，具有較高的高溫剪切強(qiáng)度，能夠快速固化，其他粘合劑具有較高的固化溫度。粘合劑A粘接鋁合金具有較低的常溫剪切與玻璃強(qiáng)度，但是對(duì)于剎車片使用非金屬材料的粘接效果良好，常溫在到400℃時(shí)破壞材料，破壞面積為98%，表3為粘合劑粘接盤式剎車片的性能。粘合劑A的固化速度比較快，在140℃/5 min定位，在180℃處理0.5 h完全固化。

通過上述分析，本文所研制粘合劑固化速度比較快，具有較高的高溫剪切強(qiáng)度，尤其是對(duì)于非金屬材料具備良好粘接性能，成本低[8]。

3 結(jié)語(yǔ)

使用適宜處理方法處理剎車片鋼基板與摩擦襯板后，通過酚醛-丁腈膠粘接作為媒介，利用合適粘接工藝良好粘接汽車剎車片。剎車片粘接生產(chǎn)具有較強(qiáng)的技術(shù)性與綜合性，在粘接工藝中嚴(yán)格把握好每個(gè)步驟，從而保證剎車片的粘接質(zhì)量與使用過程中的安全性。

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