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摩擦材料的可压缩性即压缩率(Compressibility)已成为衡量噪声、振动及平顺性(NVH)控制及刹车片磨损率的重要评价指标。对压缩率的有效控制是目前国内外生产长期难以解决的技术难题。
根据粉体成形和烧结基本理论,本文对影响摩擦材料压缩率各因素进行初步探讨。通过对制备盘式刹车片所采用的“热压+烧结”成型工艺讨论,揭示摩擦材料压缩率与其结构的作用关系。
摩擦材料粉末的理化性能与压制压力、压坯密度有较为复杂的相互关系。硬度低,则达到相应相对密度的压制压力低;粒度越小,则达到一定密度时所需的压应力越大。选择热压参数,要综合考虑热压致密化速度、致密化温度以及晶体结构等因素;同时也要考虑压坯质量、压坯分层压力、压坯密度及强度等。
烧结过程是材料获得预期晶体结构的关键工序。在摩擦材料组成确定的情况下,从提高生产效率降低成本角度,主要考虑粉末烧结动力学。其主要机理有:扩散传质机理、液态粘性流动机理、蒸发-凝固传质机理和溶解-沉淀传质机理等。
根据上述理论探索,得到控制压缩率的相关工艺控制方法。对于热压工序,要控制工艺参数为:模具外形、压制方法、压制压力、压制时间、压制温度、加压速度、卸压速度等。对于烧结工序,要控制的参数主要有烧结温度和烧结时间。
要较好地控制压缩率,压制方法宜采用双向加压,压制压力控制在50-100Mpa,加压初速度应大于2m/s,卸压速度应小于0.2m/s。根据不同类型的摩擦材料,合理地选择压制温度、压制时间、烧结温度和烧结时间。
在实践过程中,结合具体产品,综合运用上述工艺控制方法,解决了一系列控制压缩率的技术难题。如调整PQ35的压制时间为40秒、压制压力为45MPa和烧结保温时间为2.5h,其压缩率变差缩小,其Cpk值为1.76。获到了较好的解决方案,为企业取得了较好的经济效益。