牛芳芳

（西安航空职业技术学院，陕西 西安 710089）

汽车刹车片的粘接工艺研究

牛芳芳

（西安航空职业技术学院，陕西 西安 710089）

阐述了汽车鼓式刹车片的粘接工艺，其过程是选用合理的表面处理方法对被粘材料钢基板和摩擦衬板分别进行表面处理，以酚醛-丁腈胶粘剂为胶接媒介，选择适宜的粘接工艺实现了刹车片的良好粘接。

刹车片；酚醛-丁腈胶；粘接

刹车片一般由钢板、隔热层和摩擦衬片等构成，其中隔热层是由不传热的材料组成。摩擦衬片由摩擦材料、胶粘剂等组成。最初的摩擦片用棉花、棉布和皮革等材料作为基材，随着车辆速度和载重的增加，造成制动温度相应提高，耐热性更优的石棉摩擦材料得到广泛应用。20世纪70年代，国外开始采用以钢纤维为主要代替材料的半金属材料，20世纪90年代后期以来，欧洲出现了NAO（少金属）摩擦材料。目前，NAO型摩擦材料已被广泛应用。2004年开始，汽车工业飞速发展，对制动性能要求越来越高，陶瓷型摩擦材料应运而生。

1 汽车刹车片的连接方式

1.1 铆接

传统的连接方法是铆接，摩擦衬片通过铜或铝制的铆钉与钢基板相连接。铆接后，摩擦衬片和钢基板之间允许一定的活动量，但磨损后易松动，刹车时噪声较大，使用寿命较短，更换频繁，摩擦衬片得不到充分利用，造成浪费[1]。另外，这种连接方式因为有沉孔，所以强度较低，使用寿命较短。

1.2 粘接

粘接是对钢基板和摩擦衬片进行合适表面处理后，选用耐高温、高强度的胶粘剂将摩擦衬片直接粘接在钢板上的一种方法。粘接的刹车片与铆接的刹车片相比，牢固耐用，安全性更高。因为没有铆接产生的沉孔，所以粘接的刹车片强度较高，不易断裂。试验表明，粘接刹车片的剪切强度可达48～68.6 MPa，远高于铆接的剪切强度10.3 MPa，使用寿命比铆接长2～3倍。有研究表明，刹车片粘接比铆接的抗剪切能力大25倍多[1]。所以目前刹车片主要采用粘接方式。

2 粘接工艺

2.1 钢基板的表面处理

钢基板表面处理包括表面的脱脂除油、喷砂处理和表面清洗。脱脂可除去钢基板表面的油污和灰尘，保证胶粘剂和钢板表面充分湿润，增加粘接强度。喷砂可除去钢基板表面的焊渣、锈蚀及毛刺等污物。根据实际经验，脱脂要在喷砂粗化前进行，以免油污被打磨入粗化沟纹内不易清除干净，影响粘接效果。

2.1.1 脱脂除油

脱脂处理要求把钢板表面的各种油脂、灰尘泥沙、金属粉末、手汗及其在加工过程中所黏附的油性脏物彻底去除[3]。胶接质量的好坏完全取决于胶粘剂与钢基板表面的良好接触，而保证措施就是必须在胶接之前将工件表面的各种油脂、脏物、锈和氧化皮等异物彻底去除。如果钢基板的异物未被彻底去除干净，异物就会对胶接起到一种机械屏障作用，阻碍胶接。钢基板可以采用三氯乙烯蒸气脱脂处理的方法。

2.1.2 喷砂处理

喷砂处理可以除去钢板表面的氧化皮、锈蚀、积碳、焊渣及旧漆层等污物，以获得粗糙度均匀的表面，其分为干法喷砂和湿法喷砂等。本研究采用干法喷砂，即利用金属丸（粒径为270～3 350 μm）以一定压力的压缩空气喷射[1]。为了保证喷砂的效果，金属丸应采用棱角状或圆柱状，另外要保证喷砂用金属丸清洁干燥，不被有机物沾污。喷砂用压缩空气不低于0.5 MPa。

2.1.3 表面清洗

喷砂处理过的表面可能存在一些沉积物，要用乙酸乙酯溶剂清洗一次，清洗过的表面要注意不再被二次污染[2]。

2.1.4 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、J-155和A334B等[2]。

2.2 摩擦衬片的表面处理

摩擦衬片所用的材料应有高而稳定的摩擦系数，较高的导热性，较高的耐磨性，且有较大的比热容和密度，较高的工作温度，足够的强度，较低的热胀系数，不易燃烧，良好的耐油、水和热腐蚀能力，在较高的负荷作用下，不论冷态或热态时均具有良好的抗粘着性，不会与配对件发生粘接和涂抹现象，良好的阻尼性，保证在工作频率范围内不出现共振，良好的制造工艺，成本较低。常用的摩擦材料有石棉型摩擦材料、半金属摩擦材料、NAO摩擦材料、粉末冶金摩擦材料和碳纤维摩擦材料等[4]。

用浸泡有机溶剂的棉纱除去表面的油污、印记以及蜡质层，也可用硬刷和溶剂清洗表面[2]。

2.3 胶粘剂的选择

通过对汽车鼓式刹车片的使用环境和性能要求分析，其所用胶粘剂需满足条件应具有优异的耐热性、较高强度、耐磨性、韧性及良好的抗冲击性能，能对钢基板和摩擦衬片均有良好的粘接性能。根据文献[1，5]，酚醛-丁腈胶粘剂具有较高强度、优异的韧性、抗冲击、耐热、耐磨耐久以及粘接强度较大等优点，粘接刹车片的摩擦材料和汽车离合器衬片均有较好的效果，综合鼓式汽车刹车片所用胶粘剂的条件和文献参考，选用酚醛-丁腈胶较适宜。酚醛-丁腈胶基本配方如表1所示。值得注意的是，丁腈和酚醛的配比对胶粘剂的性能影响较大。树脂过多会使胶粘剂韧性较差，不耐冲击，丁腈过多又会影响胶粘剂的胶接强度及耐热性。2者最好选择质量比为1∶1为宜。

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

2.4 钢板与摩擦衬片的粘接

钢板与摩擦衬片用本研究的方法进行表面处理后，用辊涂或挤出机涂胶，一般涂2遍胶，上胶量控制在干胶质量的0.020～0.022 g/cm2，涂胶完毕后晾20 min，然后用80 ℃烘20～40 min后 合 拢 ， 在 压 力 为0.3～0.5 MPa、温度为160～170 ℃下固化3 h[1，2]。

3 结论

采用合理的处理方法对刹车片钢基板和摩擦衬板表面进行处理后，以酚醛-丁腈胶粘剂为胶接媒介，选用适宜的粘接工艺实现了鼓式汽车刹车片的良好粘接。刹车片的粘接生产是一项综合性、技术性较强的工作，要在整个粘接工艺中严把每个步骤的质量关，才能确保刹车片的粘接质量和使用安全。

[1]李子东,李广宇,刘志军.实用胶粘技术[M].北京:国防工业出版社,2007.

[2]李欣,刘晓辉,孙士勇.影响汽车刹车片粘接质量的因素分析.粘接[J].1999,20(6):35-37.

[3]liuqiminnpcq.金属磷化前脱脂剂的应用.百度文库.2011,1.

[4]王忠伟,刘长生.摩擦离合器与制动器的摩擦材料分析[J].中国公路学报,2001,14(4):114-115.

[5]程时远,李盛彪,黄世强.胶黏剂[M].北京:化学工业出版社,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，工学硕士，讲师，研究方向为复合材料成型和胶接。E-mail：niuff_199049@163.com。