拋光與噴砂工序對汽車剎車片加工工藝影響試驗研究

唐玉龍，魯力群，史蕾蕾，桑飛

(1.山東理工大學交通與車輛工程學院，山東淄博 255000；2.山東金麒麟股份有限公司，山東樂陵 251400)

拋光與噴砂工序對汽車剎車片加工工藝影響試驗研究

唐玉龍1，魯力群1，史蕾蕾1，桑飛2

(1.山東理工大學交通與車輛工程學院，山東淄博 255000；2.山東金麒麟股份有限公司，山東樂陵 251400)

在分析盤式制動器剎車片制造工藝的基礎上，針對剎車片的表面處理工序拋光、噴砂的作用進行試驗驗證。試驗結果表明：拋光、噴砂兩種工序都對剎車片表面質量有重要影響，其中拋光能解決鋼背沖壓過程中出現的毛邊、毛刺以及熱壓機上壓制過程中出現的溢料問題；噴砂能清理鋼背表面的銹跡、油污,對噴塑材料有固定作用。

剎車片；拋光；噴砂

0 引言

汽車剎車片的生產制造過程總體可分為鋼背沖壓、熱壓、表面處理三大步，需要經歷二十幾個工序，每一項工序的制作工藝都決定了剎車片最終的性能，若其中一項工序出現問題，剎車片的制造將無法繼續，甚至不得不進行報廢處理。拋光[1]、噴砂[2]是剎車片制造表面處理環節中的兩項重要工序，二者的主要作用是增強產品的表面質量。文中通過試驗的方法，分析、驗證拋光、噴砂兩種工序在剎車片加工過程中的重要作用。

1 汽車剎車片生產工藝

1.1 汽車剎車片結構組成

剎車片[3]也叫剎車皮、制動襯片，由于制動卡鉗的結構不同，導致剎車片的附件安裝形式不同，一般有內、外片之分。在汽車的制動系統中，剎車片是最關鍵的安全零件，其優劣直接決定著汽車制動性能的發揮，所以性能良好的剎車片是人和汽車的保護神。

剎車片一般由鋼板、粘接隔熱層和摩擦塊構成,如圖1所示。鋼板也叫鋼背[4]，要經過涂裝來防銹，鋼背的材質通常為Q235B碳素結構鋼，是由沖壓設備沖壓一次成型。隔熱層是由不傳熱的材料組成，汽車制動時剎車片摩擦塊與制動盤摩擦產生較大的熱量，其作用就是阻隔熱量傳遞到鋼背上，防止剎車片被損傷。摩擦塊由摩擦材料、粘合劑組成，剎車時被擠壓在制動盤或制動鼓上產生摩擦，從而達到車輛減速剎車的目的。由于摩擦作用，摩擦塊會逐漸被磨損，一般來講成本越低的剎車片磨損得越快。

圖1 剎車片結構

1.2 汽車剎車片加工工藝流程

汽車剎車片加工工藝流程[5]如圖2所示，分別需要經過原材料檢驗、配料、混料、稱料、熱壓、熱處理及表面處理等過程。

圖2 汽車剎車片加工工藝流程圖

原材料檢驗。對將要采用的原材料進行必要的檢驗，并針對其物理化學指標特性對在配方中的比例進行必要的調整。

配料。按配方確定的比例對原材料進行稱量。目前常用的有人工計量和計算機自動配料系統自動計量兩種方式，后者較為先進可靠。

混料。將配好的原材料進行混合。混料可分為濕法混料和半干法混料。常用的混料機有三軸螺旋式、二軸式、犁耙式等，以犁耙式最為常用。

稱料。壓制剎車片以前需要根據配方稱取符合質量要求的材料，分別為主料和輔料。主料就是混合料，輔料作為墊層起到隔熱的作用。常見的有人工稱料和自動稱料，后者效率較高。

熱壓。熱壓成形分為一步成形和二步成形法：一步成形法就是將材料裝入模具，直接熱壓成形；二步法則先將原料預壓成毛坯，再裝入熱壓模熱壓定形。

熱處理。為了節省熱壓時間、提高熱壓機工作效率，熱壓成形后摩擦材料中的樹脂等有機組分的化學效應并不完全充分，所以要進一步在一定的溫度先完成熱處理過程。常見的工序是烘烤和燒蝕。

表面處理。根據產品要求,對剎車片外觀進行必要的修正加工，常見的工序包括:開槽、磨削、拋光、噴砂、噴塑等。其中拋光、噴砂是重要的表面處理工序，對剎車片的表面質量影響至關重要，下面將用試驗的方法，對其進行試驗研究分析。

2 汽車剎車片拋光、噴砂試驗及分析

2.1 試驗準備

選取品種一、品種二兩種型號的剎車片，各取160片。將每種型號剎車片平均分成4個部分，每部分40片，分別裝盒。4盒分別標記用于區分做不同工序試驗的剎車片，剎車片體積較小，用字母“P”標記剎車片：只有左方寫“P”，代表拋光不噴砂；只有右方寫“P”，代表噴砂不拋光；左右方都寫上“P”,代表既拋光又噴砂；剎車片空白的，代表不拋光不噴砂。兩種型號標記相同的剎車片放在一起，方便做同種工序的試驗。

2.2 試驗過程

對標記為拋光不噴砂、既拋光又噴砂的兩種剎車片進行拋光處理。剎車片加工工藝中的拋光工序是使用拋光機清理產品周邊的溢料、毛刺、銹蝕，要求產品外觀無毛刺、無溢料、材料無損傷。

對標記噴砂不拋光和上一步進行完拋光工序的既拋光又噴砂的兩種剎車片進行噴砂處理。噴砂工序是通過高壓氣體使棕剛玉顆粒高速撞擊鋼背表面，以清理鋼背表面的銹跡、油污，要求鋼背表面無銹蝕、無油污、材料無破損。

對所有的剎車片進行噴塑處理。拋光、噴砂、噴塑都是剎車片表面處理工序，噴塑在拋光、噴砂工序完成后進行。噴塑工序是在鋼背面及產品周邊噴涂一種有機物質，用來提升產品外觀，防止鋼背生銹。要求鋼背正面和側面覆蓋均勻完整，務必不能露出底材；另外工藝孔處不能露出摩擦材料的顏色。

在每種標記的剎車片里，隨機選取兩片，進行劃格試驗，用來檢測涂層的附著力。握住切割工具，使刀垂直于樣板表面對切割刀具均勻施力，并采用適宜的間距導向裝置，用均勻的切割速率在涂層上形成規定的切割數,切割兩次，軌跡相互垂直，觀察軌跡交匯處的涂層是否脫落。所有切割都應劃透至底材表面。

同樣選取上述的剎車片樣品進行鹽霧試驗，用來檢測剎車片鋼背面的耐腐蝕質量。

2.3 試驗分析

2.3.1 噴塑后樣品外觀分析

表1、表2分別是品種一和品種二噴塑后樣品外觀，為便于對比，表中分別列出了不拋光不噴砂、拋光不噴砂、不拋光噴砂、拋光噴砂4種工序后鋼背面及材料側面的表面質量。

表1 品種一噴塑后樣品外觀

表2 品種二噴塑后樣品外觀

對噴塑完成的兩種剎車片進行挑選對比觀察,統計結果如表3所示。

表3 拋光、噴砂工藝統計結果

經過綜合對比發現，兩種不同品種剎車片試驗結果基本一致，只是在同一工序下出現問題的剎車片數量有所差異，試驗結果如下：

(1)不拋光不噴砂噴塑狀態下，剎車片鋼背面有較多麻點，側面有毛邊；

(2)拋光不噴砂噴塑狀態下，剎車片鋼背面有較多麻點，側面基本無毛邊；

(3)不拋光噴砂噴塑狀態下，剎車片鋼背表面無明顯麻點，側面有毛邊；

(4)既拋光又噴砂噴塑狀態下，剎車片鋼背表面無明顯麻點，側面基本無毛邊。

麻點是由于未采用噴砂工序，剎車片鋼背面的銹跡、油污沒有被清理導致的；而側面毛邊是由于未采用拋光工序，剎車片的鋼背邊角的毛刺以及摩擦材料邊角的溢料沒有被清理導致的。

2.3.2 劃格試驗結果

為了檢驗拋光、噴砂工序對剎車片噴塑材料的附著性能，進行了劃格試驗。表4是剎車片經過不拋光不噴砂、拋光不噴砂、不拋光噴砂、拋光噴砂4種不同工序進行劃格后的試驗結果。

表4 劃格試驗結果

從劃格試驗結果看：拋光不噴砂工序狀態下，剎車片出現鋼背塑層脫落的情況；其余3種工序狀態下，符合劃格試驗技術標準要求。由此可見，噴砂工序能起到固定噴塑材料的作用。

2.3.3 鹽霧試驗結果

為了檢驗不拋光不噴砂、拋光不噴砂、不拋光噴砂、拋光噴砂4種不同工序對鋼背面的耐腐蝕能力的影響，進行了鹽霧試驗。從4種工序各取了2片進行了試驗，圖3是鹽霧試驗的結果，從試驗結果看：8片剎車片樣品均正面漆膜完整、工藝孔銹蝕完好，說明無論拋光、噴砂工序進行與否，都符合鹽霧試驗的標準要求。

圖3 鹽霧試驗結果

3 結論

(1)在汽車剎車片制造過程中，拋光工序能解決剎車片在熱壓機上壓制過程中出現的溢料及鋼背沖壓過程中出現的毛邊、毛刺問題，如果不進行拋光工序，少部分產品側面會因溢料形成毛邊，從而影響產品外觀質量。

(2)試驗結果表明：噴砂工序能清理鋼背表面的銹跡、油污，對剎車片噴塑材料有固定作用。如不進行噴砂工序，噴塑后產品大部分鋼背表面會產生麻點，影響產品外觀質量。

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ExperimentalStudyontheInfluenceofPolishingandSandblastingProcessonAutomobileBrakePad

TANG Yulong1,LU Liqun1,SHI Leilei1,SANG Fei2

(1.School of Car Engineering, Shandong University of Technology, Zibo Shandong 255000，China;2.Shandong Gold Phoenix Co., Ltd., Laoling Shandong 251400，China)

Based on the analysis of the manufacturing process of disc brake pads, the effects of the polishing and sandblasting to the surface of the brake pads were tested. The test results show that polishing and sandblasting process have important influences on the surface quality of the brake block. The polishing process can solve the problem of burrs in the process of stamping steel back and the problem of overflow in pressing process of hot press.Sandblasting can clean rust,oil on the steel back surface and it can fix the plastic materials.

Brake pads; Polishing; Sandblasting

TH162+.1

B

1674-1986(2017)09-019-04

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.09.004

2017-05-26

山東省高等學校科技計劃項目(J11LD23)

唐玉龍(1990—)，男，碩士研究生，主要研究方向為剎車片制造工藝。E-mail:1976607301@qq.com。

魯力群，E-mail:84881051@qq.com。