抛光与喷砂工序对汽车刹车片加工工艺影响试验研究

唐玉龙，鲁力群，史蕾蕾，桑飞

(1.山东理工大学交通与车辆工程学院，山东淄博 255000；2.山东金麒麟股份有限公司，山东乐陵 251400)

抛光与喷砂工序对汽车刹车片加工工艺影响试验研究

唐玉龙1，鲁力群1，史蕾蕾1，桑飞2

(1.山东理工大学交通与车辆工程学院，山东淄博 255000；2.山东金麒麟股份有限公司，山东乐陵 251400)

在分析盘式制动器刹车片制造工艺的基础上，针对刹车片的表面处理工序抛光、喷砂的作用进行试验验证。试验结果表明：抛光、喷砂两种工序都对刹车片表面质量有重要影响，其中抛光能解决钢背冲压过程中出现的毛边、毛刺以及热压机上压制过程中出现的溢料问题；喷砂能清理钢背表面的锈迹、油污,对喷塑材料有固定作用。

刹车片；抛光；喷砂

0 引言

汽车刹车片的生产制造过程总体可分为钢背冲压、热压、表面处理三大步，需要经历二十几个工序，每一项工序的制作工艺都决定了刹车片最终的性能，若其中一项工序出现问题，刹车片的制造将无法继续，甚至不得不进行报废处理。抛光[1]、喷砂[2]是刹车片制造表面处理环节中的两项重要工序，二者的主要作用是增强产品的表面质量。文中通过试验的方法，分析、验证抛光、喷砂两种工序在刹车片加工过程中的重要作用。

1 汽车刹车片生产工艺

1.1 汽车刹车片结构组成

刹车片[3]也叫刹车皮、制动衬片，由于制动卡钳的结构不同，导致刹车片的附件安装形式不同，一般有内、外片之分。在汽车的制动系统中，刹车片是最关键的安全零件，其优劣直接决定着汽车制动性能的发挥，所以性能良好的刹车片是人和汽车的保护神。

刹车片一般由钢板、粘接隔热层和摩擦块构成,如图1所示。钢板也叫钢背[4]，要经过涂装来防锈，钢背的材质通常为Q235B碳素结构钢，是由冲压设备冲压一次成型。隔热层是由不传热的材料组成，汽车制动时刹车片摩擦块与制动盘摩擦产生较大的热量，其作用就是阻隔热量传递到钢背上，防止刹车片被损伤。摩擦块由摩擦材料、粘合剂组成，刹车时被挤压在制动盘或制动鼓上产生摩擦，从而达到车辆减速刹车的目的。由于摩擦作用，摩擦块会逐渐被磨损，一般来讲成本越低的刹车片磨损得越快。

图1 刹车片结构

1.2 汽车刹车片加工工艺流程

汽车刹车片加工工艺流程[5]如图2所示，分别需要经过原材料检验、配料、混料、称料、热压、热处理及表面处理等过程。

图2 汽车刹车片加工工艺流程图

原材料检验。对将要采用的原材料进行必要的检验，并针对其物理化学指标特性对在配方中的比例进行必要的调整。

配料。按配方确定的比例对原材料进行称量。目前常用的有人工计量和计算机自动配料系统自动计量两种方式，后者较为先进可靠。

混料。将配好的原材料进行混合。混料可分为湿法混料和半干法混料。常用的混料机有三轴螺旋式、二轴式、犁耙式等，以犁耙式最为常用。

称料。压制刹车片以前需要根据配方称取符合质量要求的材料，分别为主料和辅料。主料就是混合料，辅料作为垫层起到隔热的作用。常见的有人工称料和自动称料，后者效率较高。

热压。热压成形分为一步成形和二步成形法：一步成形法就是将材料装入模具，直接热压成形；二步法则先将原料预压成毛坯，再装入热压模热压定形。

热处理。为了节省热压时间、提高热压机工作效率，热压成形后摩擦材料中的树脂等有机组分的化学效应并不完全充分，所以要进一步在一定的温度先完成热处理过程。常见的工序是烘烤和烧蚀。

表面处理。根据产品要求,对刹车片外观进行必要的修正加工，常见的工序包括:开槽、磨削、抛光、喷砂、喷塑等。其中抛光、喷砂是重要的表面处理工序，对刹车片的表面质量影响至关重要，下面将用试验的方法，对其进行试验研究分析。

2 汽车刹车片抛光、喷砂试验及分析

2.1 试验准备

选取品种一、品种二两种型号的刹车片，各取160片。将每种型号刹车片平均分成4个部分，每部分40片，分别装盒。4盒分别标记用于区分做不同工序试验的刹车片，刹车片体积较小，用字母“P”标记刹车片：只有左方写“P”，代表抛光不喷砂；只有右方写“P”，代表喷砂不抛光；左右方都写上“P”,代表既抛光又喷砂；刹车片空白的，代表不抛光不喷砂。两种型号标记相同的刹车片放在一起，方便做同种工序的试验。

2.2 试验过程

对标记为抛光不喷砂、既抛光又喷砂的两种刹车片进行抛光处理。刹车片加工工艺中的抛光工序是使用抛光机清理产品周边的溢料、毛刺、锈蚀，要求产品外观无毛刺、无溢料、材料无损伤。

对标记喷砂不抛光和上一步进行完抛光工序的既抛光又喷砂的两种刹车片进行喷砂处理。喷砂工序是通过高压气体使棕刚玉颗粒高速撞击钢背表面，以清理钢背表面的锈迹、油污，要求钢背表面无锈蚀、无油污、材料无破损。

对所有的刹车片进行喷塑处理。抛光、喷砂、喷塑都是刹车片表面处理工序，喷塑在抛光、喷砂工序完成后进行。喷塑工序是在钢背面及产品周边喷涂一种有机物质，用来提升产品外观，防止钢背生锈。要求钢背正面和侧面覆盖均匀完整，务必不能露出底材；另外工艺孔处不能露出摩擦材料的颜色。

在每种标记的刹车片里，随机选取两片，进行划格试验，用来检测涂层的附着力。握住切割工具，使刀垂直于样板表面对切割刀具均匀施力，并采用适宜的间距导向装置，用均匀的切割速率在涂层上形成规定的切割数,切割两次，轨迹相互垂直，观察轨迹交汇处的涂层是否脱落。所有切割都应划透至底材表面。

同样选取上述的刹车片样品进行盐雾试验，用来检测刹车片钢背面的耐腐蚀质量。

2.3 试验分析

2.3.1 喷塑后样品外观分析

表1、表2分别是品种一和品种二喷塑后样品外观，为便于对比，表中分别列出了不抛光不喷砂、抛光不喷砂、不抛光喷砂、抛光喷砂4种工序后钢背面及材料侧面的表面质量。

表1 品种一喷塑后样品外观

表2 品种二喷塑后样品外观

对喷塑完成的两种刹车片进行挑选对比观察,统计结果如表3所示。

表3 抛光、喷砂工艺统计结果

经过综合对比发现，两种不同品种刹车片试验结果基本一致，只是在同一工序下出现问题的刹车片数量有所差异，试验结果如下：

(1)不抛光不喷砂喷塑状态下，刹车片钢背面有较多麻点，侧面有毛边；

(2)抛光不喷砂喷塑状态下，刹车片钢背面有较多麻点，侧面基本无毛边；

(3)不抛光喷砂喷塑状态下，刹车片钢背表面无明显麻点，侧面有毛边；

(4)既抛光又喷砂喷塑状态下，刹车片钢背表面无明显麻点，侧面基本无毛边。

麻点是由于未采用喷砂工序，刹车片钢背面的锈迹、油污没有被清理导致的；而侧面毛边是由于未采用抛光工序，刹车片的钢背边角的毛刺以及摩擦材料边角的溢料没有被清理导致的。

2.3.2 划格试验结果

为了检验抛光、喷砂工序对刹车片喷塑材料的附着性能，进行了划格试验。表4是刹车片经过不抛光不喷砂、抛光不喷砂、不抛光喷砂、抛光喷砂4种不同工序进行划格后的试验结果。

表4 划格试验结果

从划格试验结果看：抛光不喷砂工序状态下，刹车片出现钢背塑层脱落的情况；其余3种工序状态下，符合划格试验技术标准要求。由此可见，喷砂工序能起到固定喷塑材料的作用。

2.3.3 盐雾试验结果

为了检验不抛光不喷砂、抛光不喷砂、不抛光喷砂、抛光喷砂4种不同工序对钢背面的耐腐蚀能力的影响，进行了盐雾试验。从4种工序各取了2片进行了试验，图3是盐雾试验的结果，从试验结果看：8片刹车片样品均正面漆膜完整、工艺孔锈蚀完好，说明无论抛光、喷砂工序进行与否，都符合盐雾试验的标准要求。

图3 盐雾试验结果

3 结论

(1)在汽车刹车片制造过程中，抛光工序能解决刹车片在热压机上压制过程中出现的溢料及钢背冲压过程中出现的毛边、毛刺问题，如果不进行抛光工序，少部分产品侧面会因溢料形成毛边，从而影响产品外观质量。

(2)试验结果表明：喷砂工序能清理钢背表面的锈迹、油污，对刹车片喷塑材料有固定作用。如不进行喷砂工序，喷塑后产品大部分钢背表面会产生麻点，影响产品外观质量。

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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

山东省高等学校科技计划项目(J11LD23)

唐玉龙(1990—)，男，硕士研究生，主要研究方向为刹车片制造工艺。E-mail:1976607301@qq.com。

鲁力群，E-mail:84881051@qq.com。