影响汽车刹车片粘接质量的因素分析.doc

影响汽车刹车片粘接质量的因素分析李欣刘晓辉孙士勇(黑龙江省科学院石油化学研究分院，哈尔滨市，150040)(黑龙江国际工程咨询公司，哈尔滨市，150040)刹车片是汽车制动系统的一个关键部件，直接影响汽车使用的安全可靠性。粘接型刹车片与铆接型刹车片相比，制造工艺相对复杂，质量影响因素较多。粘接质量既取决于胶粘剂本身的性能，也与被粘材料(蹄铁、摩擦片)的表面性质、粘接工艺等因素有关。我国目前粘接刹车片生产厂家众多，粘接质量参差不齐，一些厂家由于粘接工艺过程控制和检测不完善，导致粘接质量不稳定，甚至出现制动时刹车片脱胶掉片事故。为此，本文将从胶粘剂和摩擦片的选用、蹄铁和摩擦片的表面处理、涂胶工艺、干燥条件、固化工艺、质量检测等方面来讨论影响刹车片粘接质量的因素。1胶粘剂的选用汽车刹车片分为盘式片和鼓式片(制动蹄片)2种，二者的固化成型工艺和使用性能要求不同，因此所用胶粘剂的性能也有所差异，如表1所示。鼓式片用胶粘剂除要求耐热外，还要求有较好的弹性，即要求较高的耐冲击性能。盘式片制动时温度较高，因此，所用胶粘剂耐热性要求突出，并要求有较快的固化速度。在涂胶工艺方面，盘式片用胶粘度低，固含量高，主要采用喷涂工艺；鼓式片用胶粘度变化范围较大，主要采用辊涂或挤出机施胶工艺。高粘度胶粘剂的填隙能力强，很适合用于粘接性较差的蹄铁和摩擦片间的粘接，因此选胶时要注意选专用型胶种。表1鼓式片和盘式片的粘接特点刹车片类型粘接工艺鼓式片盘式片蹄铁与已热压蹄背和摩擦片固化成型固化成型的摩擦的粘接与摩擦片片的复合粘接的固化成型在压机上同步完成环境温度160压机机头温度：180，时间23h，160180，热压固化条件或200250，时间：812min，0.51.4MPa压力：30MPa丁腈改性酚醛聚乙烯醇缩醛胶粘剂类型为主，如PL605,改性酚醛，环氧改Redux80，J-147,性酚醛为主，如J147B(高粘度)Redux64，J147C性能要求耐热、耐冲击耐热要求高涂胶辊涂和挤出机喷涂为主涂胶为主2摩擦片的选用从摩擦片性能角度考虑，铆接与粘接用摩擦片的要求没有区别；但从粘接质量角度考虑，许多铆接用摩擦片不一定适用于粘接用途。摩擦片材料密度小、气孔大，有利于粘接；相反，硬度偏高，密度偏大，表面致密，尺寸不规范(内弧半径大于蹄背外弧半径)不利于粘接。有些摩擦片可能含有较多的增塑性材料或挥发性成分，固化过程中可能迁移到粘接表面或胶层中，还有些摩擦片在加热过程中尺寸稳定性差，这些因素都对粘接不利。一些新开发的摩擦材料配方，由于缺少粘接方面的实验数据，也给刹车片厂带来许多麻烦，因此建议在新型摩擦片开发时除考虑摩擦性能外，对粘接方面的要求也要作为附加条件进行综合考虑。3表面处理31蹄背(蹄铁)的表面处理(1)除油主要是用有机溶剂(如乙酸乙酯、丙酮、过氯乙烯等)对表面进行清洗，采用蒸气溶剂洗涤效果最理想。汽油类油性溶剂慎用，因为汽油类溶剂可能会在金属表面形成油膜，影响粘接质量。(2)打磨打磨的目的是除去表面的锈蚀和氧化层，露出基体新鲜的表面。过去采用砂布和砂轮打磨，现在主要采用专用设备进行喷砂除锈，这是目前效率最高、效果最好的一种方法。(3)清洗喷砂处理过的表面，可能存在一些沉积物，要用有机溶剂清洗一次，清洗过的表面要注意不再被污染。(4)涂保护层经过处理的表面如果不立即粘接，会迅速氧化及变色失去光泽，而且易被再污染。因此，最好在处理后几小时内马上进行涂层保护，保护涂层干燥后，与胶粘剂同步固化。保护层主要采用浸涂法工艺，浸涂用胶粘剂主要是改性酚醛树脂，如Redux70、Redux80D、J155、A334B等。32摩擦片的表面处理用浸泡有机溶剂的棉纱除去表面的油污和印记以及蜡质层，也可用硬刷和溶剂清洗表面。4涂胶工艺41涂胶方法目前广泛采用的涂胶方法包括辊涂、挤出机施胶条、喷涂；刷涂仅在小规模生产厂被采用。各种涂胶方法和各种涂胶设备对胶粘剂的粘度要求不同，如粘度控制不当，不但影响涂胶质量，也影响粘接质量。对挤出机来讲，要求胶液粘度大，以保证挤出的胶条尺寸稳定，不发生流淌。喷涂要求胶液粘度很低，但固含量较高，以保证喷涂流畅且有足够的胶层厚度。辊涂对粘度的要求差异较大，具体根据每一种辊涂机械要求而定。42涂胶量实际生产中常遇到的问题是涂胶量不够，摩擦片与蹄铢间的贴合不能达到100。从胶层看并不缺胶，但局部涂胶量不够。主要原因是被粘材料(蹄铁或摩擦片)表面存在不同程度的不规整性，胶层厚度不均匀，结果造成合拢后粘接不良。这种情况只要调整涂胶设备增加涂胶量即可得到改善，但胶量也不要过大，因为胶层过厚会造成粘接强度下降。对于贴合较致密的摩擦片和蹄铁，上胶量控制在干胶质量00200022gcm-2比较适宜。5干燥条件摩擦片涂胶后要经过充分的干燥，以除去胶液中的挥发性物质(有机溶剂)。干燥工艺有3种：加热干燥(一般条件为7080，3050min)；或室温晾置12h以上(冬季室温较低，需延长晾置时间)；或加热、晾置结合使用效果更佳。由于各种胶粘剂组成及性质都存在差异，凭胶膜是否有粘性来判断干燥效果是不可靠的。胶膜干燥不好，溶剂挥发不彻底，会影响粘接强度。有些胶种对干燥条件依赖性较强，采用加热干燥强度较好，而采用室温晾置则性能不理想，因此要通过试验来摸索最佳的干燥条件。6固化工艺固化工艺包括3个相关的因素：温度、时间、压力。加热的目的是使胶膜完成化学反应以产生足够的粘接强度；加压则有2方面的作用，一是防止固化过程中胶层软化产生流动，保证摩擦片与蹄铁紧密贴合；二是防止胶层发泡，因为胶层发泡将导致粘接强度大幅度下降。当压力较大时不但可以减少胶层缺陷，还能降低胶层厚度提高粘接性能；每种胶的说明书都对该胶固化温度、时间和压力作了规定，固化温度一般是指最低固化温度值，在此温度以下即使延长加热时间也不会固化完全。此外，加压时保证压力分布均匀也是非常重要的。7粘接质量检测刹车片经过上述工艺过程完成粘接后，还要通过力学性能测试来评价粘接质量。测试包括破坏性试验和非破坏性试验2种。由于刹车片在制动中的重要作用，要求每个刹车片都要进行非破坏性试验，方法是对刹车片施以剪切力，负荷为破坏性试验所需负荷的50。破坏性检测一般是定期抽样进行，受检数量约占刹车片总量的1。也可用锤子和凿子进行破坏试验，通过观察粘接破坏处状态来判断粘接质量。如果破坏集中在摩擦材料上，或者整个破坏面都被摩擦材料残留物及胶粘剂残留物覆盖，蹄铁面无脱皮或脱皮很少，表明粘接质量最好，反之则有问题。常见的不良粘接情况如表2所示。总之，刹车片的粘接生产是一项综合性、技术性很强的工作，影响粘接质量的因素较多，必须建立一套完整的粘接体系(包括胶粘剂和被粘材料的优选，表面处理，粘接工艺，质量检测等)，才能确保刹车片的粘接质量和使用安全。表2常见粘接质量问题检测项目问题原因改进方法1.胶接边缘处无气泡挤出固化压力低或固化温度低或缺胶提高压力、温度或增加涂胶量2.粘接处挤出的气泡断断续续缺胶或压力不均匀增加涂胶量或调整加压装置外观检验3.挤出的气泡软（丁腈酚醛胶层固化温度低或固化时间短提高固化温度