CN112065900A - 防止刹车片脱落的钢背结构、钢背制作模具及生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于刹车片领域，具体涉及防止刹车片脱落的钢背结构、钢背制作模具及生产工艺。在钢背与摩擦材料接触的侧面设置有凹面区域，凹面区域设置有多个与钢背本体一体成型的倒拔模凸钉，所述倒拔模凸钉的结构为顶端***尺寸大于底部***尺寸，凸起状结构的上表面为向内凹陷的圆弧面，同时制作成套使用的模具进行钢背生产。本申请解决现有大型汽车对于刹车片轻量化及高性能的要求，同时摩擦材料不会从钢背上脱落。

Description

防止刹车片脱落的钢背结构、钢背制作模具及生产工艺

技术领域

本发明属于刹车片领域，具体涉及防止刹车片脱落的钢背结构、钢背制作模具及生产工艺。

背景技术

刹车片包括钢背，摩擦材料等主要部分及其他起辅助作用的部件，即：钢背是刹车片的一部分。钢背的用途主要是用于固定摩擦材料，便于安装在刹车***上。钢背主要起固定作用，表现在制造方面：粉状的摩擦材料（大多数）经高温高压发生化学及物理作用，压制到钢背上，形成固体（也有单独成型然后铆接的），其中有的会在钢背及摩擦材料之间加上垫层，这部分不起摩擦作用，主要是降噪，隔热，缓冲作用。

钢背在使用方面：刹车过程主要是固定的刹车片与随车轮转动的刹车盘之间通过加压产生摩擦力，达到刹车的目的，摩擦力为摩擦材料与刹车盘摩擦产生，一个力是阻止车轮转动而刹车，相反的力作用在车上产生扭矩，这个力就是通过钢背传递到车上的（通过刹车钳）。

刹车片一般由钢板、粘接隔热层和摩擦块构成，其中隔热层是由不传热的材料组成，目的是隔热。摩擦块由摩擦材料、粘合剂组成，刹车时被挤压在刹车盘或刹车鼓上产生摩擦，从而达到车辆减速刹车的目的。刹车片是刹车***中最关键的安全零件，所有汽车制动效果的好坏都是刹车片起决定性作用，因此，好的刹车片是人和汽车的保护神。

随着大巴及重型卡车对刹车片的重量要求呈轻量化的趋势发展，而且对于安全性能有更高的要求。现有的刹车片钢背大部分采用冲压工艺，冲压好的刹车片钢背容易有裂痕、重量大的状况，且钢背与摩擦材料的粘结工艺一般采用起刺焊网，容易产生摩擦材料与钢背脱落，导致使用寿命短，成本高，抗疲劳强度差，安全性能低。同时，现有的钢背伴随车辆高速运转过程中，在刹车时由于摩擦产生大量的热量，钢背上的摩擦材料通过胶粘接，在高温环境下，胶容易炭化，使得摩擦材料与钢背之间脱落。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供的防止刹车片脱落的钢背结构、钢背制作模具及生产工艺，解决现有大型汽车对于刹车片轻量化及高性能的要求，同时摩擦材料不会从钢背上脱落。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供的防止刹车片脱落的钢背结构，其特殊之处在于：

在钢背1与摩擦材料接触的面设置有凹面区域2，凹面区域2设置有多个与钢背本体一体成型的倒拔模凸钉3，所述倒拔模凸钉的结构为顶端***尺寸大于底部***尺寸，凸起状结构的上表面为向内凹陷的圆弧面。

进一步的，在凹面区域上的多个倒拔模凸钉呈点阵式排列。

进一步的，凸起状结构为头大底小的倒锥形凸钉。

进一步的，凸起装结构的上表面外轮廓为圆形、或多边形。

进一步的，在凹面区域设置有多条加强筋。

本发明提供的防止刹车片脱落的钢背结构制作模具，其特殊之处在于：

制作模具包括模具一、模具二、模具三、模具四，其中模具一、模具二、模具三、模具四均由砂壳制作而成；

钢背带有倒拔模凸钉的面为摩擦面，摩擦面的制作模具包括模具一、与模具一扣合使用的模具二，模具一制作出的砂壳与模具二制作出的砂壳一起配套使用制作摩擦面，

模具一上开设有与凹面区域，在凹形区域内设置有与摩擦面倒拔模凸钉一致的孔，在模具二上也开设有与模具一尺寸一致的凹面区域，每个凹面区域上设置有与模具一上的孔数量一致的柱，孔与柱的排列方式一致且一一对应；

钢背上与带有倒拔模凸钉的面相对的面为背面，背面的制作模具包括模具三、与模具三扣合使用的模具四，模具三制作出的砂壳与模具四制作出的砂壳一起配套使用制作背面，模具三、模具四设置有与背面尺寸一致的凹面区域，模具三的凹面区域形状及结构与钢背的背面形状及结构一致，模具四的凹面区域外轮廓与钢背的背面形状一致。

进一步的，模具一制作出的砂壳为型腔状，模具一相对两侧的侧面开设有放置加热管的凹槽，在开设凹槽的侧面相邻的侧面上边缘开设有射砂口，模具一的上表面的四角分别设置有用于容纳顶杆的安装孔，在模具一的上表面相对称的位置设置有用于容纳定位销的定位孔，其中射砂口、安装孔、定位孔均位于模具一的凹面区域以外；模具二与模具一对应的位置也设置有射砂口。

进一步的，模具一上的孔一端的尺寸大于另一端的尺寸，并且尺寸小的一端边缘向内形成圆环，

模具二上的多个柱为多个凸起状结构，凸起状结构顶部突出于模具二的凹面区域，凸起状结构底部尺寸大于顶部尺寸，凸起状结构的侧面为圆柱或多棱柱或有曲度的柱体；

模具一上的孔与模具二上的扣合作为形成钢背摩擦面的模具，模具一上还设置有多条加强筋。

进一步的，模具一、模具二、模具三、模具四上均设置一个或多个与单一钢背外形一致的凹面区域，相邻的凹面区域之间设置有浇道。

本发明提供的防止刹车片脱落的钢背及制作工艺，其特殊之处在于：

将制作钢背的模具安装到射芯机上，然后通过模具上的加热管加热到200-240℃，之后调整射砂压力为3.5-4MPa，射砂时间为2-4s，把覆膜砂通过射砂***到模具的型腔内，固化60-90s，取出壳之后放到平板上冷却4-5小时；生产完之后需要把带有凸钉的芯子组装到正面结构砂壳中，然后把砂壳组装到多层，用夹子夹紧安装浇口杯，等待浇注。

本发明与现有技术相比，其有益之处在于：

本申请的钢背结构，保证钢背产品的平面度≤0.2mm。本申请钢背产品重量相比较冲压焊网钢背重量减轻27%，解决现在国家对于重型货车和大巴刹车片由于节能减排计重收费产生的减重需求。另外本申请的结构使得摩擦材料更好的与钢背相结合，在摩擦材料受力时，摩擦材料将受到的力传递给钢背时，就能体现出头大底小的倒锥形凸钉与摩擦材料接触的性能。遇到特殊情况时，产生高温制动环境下还能保持制动性能，即使因为出现高温，粘结胶失效的状况下，摩擦材料和钢背之间也不会因为粘结胶失效而发生脱落，产品的抗拉强度≥700，屈服强度≥450，延伸率≥12，硬度为210-260HB。保证了产品的高性能要求。相比较之前的性能有了显著的提高。大幅度增加了刹车片的安全性能，保证车辆正常制动，减少安全事故的发生，给驾驶人员带来安全保障。

附图说明

图1为本发明的钢背结构摩擦面结构示意图。

图2为本发明的钢背结构背面结构示意图。

图3为本发明的模具一结构示意图。

图4为本发明的模具二结构示意图。

图5为本发明的模具三结构示意图。

图6为本发明的模具四结构示意图。

标记说明：1、钢背，2、凹面区域，3、倒拔模凸钉，4、加强筋，5、射砂口，6、定位孔，7、浇道，8、安装孔，9、凹槽，10、柱、11、孔，12、模具一，13、模具二，14、模具三，15、模具四，16、浇柱。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1

在本实施例中，提供防止刹车片脱落的钢背结构，本发明的尺寸和形状是为了便于说明钢背结构，本发明不仅仅局限于本实施例。

钢背的本体的结构为双面，一面为平面，在本申请成为正面，另一面为钢背与摩擦材料接触的侧面，在本申请称为背面，该背面设置多个与钢背本体一体成型的凸起状结构，并且凸起状结构的顶端***尺寸大于底部***尺寸，凸起状结构的上表面为向内凹陷的圆弧面，凸起状结构的上表面外轮廓为圆形、方形或多边形的任一种，侧面可以为任意形状，但是需要确保凸起状结构为头大底小。

本实施例中，凸起状结构为倒锥形凸钉，在凹面区域上的多个倒拔模呈点阵式排列，也可以按照其他的排布规律进行排布，在凹面区域设置有多条加强筋。

实施例2

在本实施例中的模具用来制作的钢背结构，模具分为两套，一套为生产摩擦面的模具一和模具二，另一套为生产背面的模具三和模具四，本实施例以同时生产两个钢背作为介绍。

基于实施例1的钢背结构，生产摩擦面的模具一和模具二配合使用。

如图3所示，生产摩擦面上带有倒拔模凸钉，为便于说明，采用左、右、前、后、上表面等方位用语，本申请不限于此，对应于两个钢背，两个凹面区域在模具一上表面对称设置，中间通过浇柱隔开，在模具一上的两个凹面区域的尺寸、形状、结构均一致，仅对其中一个区域进行描述。

模具一上与摩擦面对应的一个凹面区域上按照加工需要的排列顺序设置有多个孔，每个孔顶端的尺寸大于底端的尺寸，并且孔的顶部向内逐渐缩小，并在孔内部向内形成圆台，也就是孔为向内凹陷的凸台。

此外，模具一的左右两侧面分别设置凹槽，用来在此处布置加热管，在模具一的上表面四个角上分别设置容纳顶杆的安装孔，以便于制壳时便于起模及受热均匀，模具一的上表面还对称设置有用于容纳定位销的定位孔，保证生产的产品错位，在模具一上表面开有射砂口，在型腔内设有0.15毫米厚的排气道。

如图4所示，模具二上设置与孔数量及排列一致的多个柱，每个柱为凸起状结构，凸起状结构顶部突出于模具二的凹面区域，凸起状结构底部尺寸大于顶部尺寸，凸起状结构顶部伸入至模具一的孔的底部，凸起状结构的底部贴合模具一的顶部，凸起状结构的形状与孔的形状一致，在本实施例中凸起状结构的侧面为圆柱，也可以采用多棱柱或有曲度的柱体，需要确保孔与柱的外形、尺寸、结构一致。

在生产倒拔模凸钉的模具上形成有多个凸起状结构，凸起状结构根据具体生产需要而设计，本申请凸起状结构的上表面为向内凹陷的圆弧面，凸起状结构顶部突出于模具，凸起状结构底部尺寸大于顶部尺寸，凸起状结构的侧面为圆柱或多棱柱或有曲度的柱体，在生产倒拔模的模另一个模具上设置有多个与凸起状结构一致的孔，为配合凸起状结构，孔的尺寸及数量与凸起状结构一致，使用时，凸起状结构被容纳在孔内。

基于实施例1的钢背结构，生产背面的模具三和模具四配合使用。

如图4所示，生产的背面为平面状，为便于说明，采用左、右、前、后、上表面等方位用语，本申请不限于此，对应于两个钢背，两个凹面区域在模具三的上表面对称设置，中间通过浇道隔开，在模具三上的两个凹面区域的尺寸、形状、结构均一致，仅对其中一个区域进行描述。

与模具一的凹面区域以外的位置相同，在模具三的凹面区域以外的位置，左右两侧面分别设置凹槽，用来在此处布置加热管，在模具三的上表面四个角上分别设置容纳顶杆的安装孔，以便于制壳时便于起模及受热均匀，模具三的上表面还对称设置有用于容纳定位销的定位孔，保证生产的产品错位，在模具三上表面开有射砂口，在型腔内设有0.15毫米厚的排气道。制成模具的砂壳厚度减到15-18毫米，中间厚度9-11毫米，提高了生产效率，降低生产成本，更合理的浇注***使得工艺出品率相比较常规工艺提高8%，减少铁水浪费现象。

实施例3

本实施例防止刹车片脱落的钢背结构制作工艺， 模具开发之后需要安装到射芯机上，然后通过加热管加热到200-240℃，温度是通过安装到模具上的热电偶测温的。设备自动监测温度升降。之后调整设备射砂压力为3.5-4MPa，射砂时间为2-4s，把覆膜砂通过射砂***到模具的型腔内。固化60-90s。取出壳之后放到平板上冷却4-5小时。每次制壳时需要在模具型腔内喷脱模剂。生产完之后需要把背面倒锥形凸钉的芯子组装到正面结构砂壳中。然后把砂壳组装到25-30层，用夹子夹紧安装浇口杯，等待浇注。

开始熔炼，在一吨的中频电炉内加入38-40%的Q10生铁，40-45%的回炉料，18-20%的废钢，增碳剂，铜，铬，钼。温度加热到1520-1550℃，调整原铁液化学成分为：C3.8％～4.1％，Si1.2％～1.8％，P≤0.04％，Mn0.2％～0.4％，S≤0.02％，Cu0.3％～0.5％，Cr≤0.05％，Sn≤0.013％。

把炉內扒渣干净，使用深度为直径的1.5-2倍的球化包倒入铁水，之后转移到球化房，使用喂丝球化法加入球化剂和孕育剂，球化剂加入1.2-1.4%，孕育剂加入0.5-0.7%，球化过程需要在60-90s内完成。之后从球化包倒入浇注包时进行二次孕育，孕育剂加入0.1-0.3%，经过二次孕育之后，温度控制在1380-1420℃内把铁水倒入组装好的砂壳内，在浇注过程中加入0.1-0.15%的孕育剂进行随流孕育，整个浇注过程需要在9分钟内完成。等到铁水在砂壳中冷却到500℃以下开始清理落砂，从而完成产品的成型过程，并且得到化学成分为：C3.6％～3.9％，Si2.2％～2.8％，P≤0.04％，Mn0 .2％～0.4％，Cu0.3％～0.5％，Cr≤0.05％，Sn0.013％～0.02％，，S≤0.015％，Mg≤0.05％，RE≤0.02％的产品。

产品的抗拉强度≥700，屈服强度≥450，延伸率≥12，硬度为210-260HB。保证了产品的高性能要求。相比较之前的性能有了显著的提高。大幅度增加了刹车片的安全性能，保证了无数家庭的完整。生产效率高，满足现代需求。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.防止刹车片脱落的钢背结构，其特征在于：在钢背（1）与摩擦材料接触的面设置有凹面区域（2），凹面区域（2）设置有多个与钢背本体一体成型的倒拔模凸钉（3），所述倒拔模凸钉的结构为顶端***尺寸大于底部***尺寸，凸起状结构的上表面为向内凹陷的圆弧面。

2.如权利要求1所述的防止刹车片脱落的钢背结构，其特征在于：在凹面区域上的多个倒拔模凸钉呈点阵式排列。

3.如权利要求2所述的防止刹车片脱落的钢背结构，其特征在于：凸起状结构为头大底小的倒锥形凸钉。

4.如权利要求3所述的防止刹车片脱落的钢背结构，其特征在于：凸起装结构的上表面外轮廓为圆形、或多边形。

5.如权利要求4所述的防止刹车片脱落的钢背结构，其特征在于：在凹面区域设置有多条加强筋。

6.防止刹车片脱落的钢背结构制作模具，其特征在于：

制作模具包括模具一（12）、模具二（13）、模具三（14）、模具四（15），其中模具一、模具二、模具三、模具四均由砂壳制作而成；

钢背带有倒拔模凸钉的面为摩擦面，摩擦面的制作模具包括模具一、与模具一扣合使用的模具二，模具一制作出的砂壳与模具二制作出的砂壳一起配套使用制作摩擦面，

模具一上开设有与凹面区域，在凹形区域内设置有与摩擦面倒拔模凸钉一致的孔（11），在模具二上也开设有与模具一尺寸一致的凹面区域，每个凹面区域上设置有与模具一上的孔数量一致的柱（10），孔与柱的排列方式一致且一一对应；

钢背上与带有倒拔模凸钉的面相对的面为背面，背面的制作模具包括模具三、与模具三扣合使用的模具四，模具三制作出的砂壳与模具四制作出的砂壳一起配套使用制作背面，模具三、模具四设置有与背面尺寸一致的凹面区域，模具三的凹面区域形状及结构与钢背的背面形状及结构一致，模具四的凹面区域外轮廓与钢背的背面形状一致。

7.如权利要求6所述的防止刹车片脱落的钢背结构制作模具，其特征在于：

模具一制作出的砂壳为型腔状，模具一相对两侧的侧面开设有放置加热管的凹槽（9），在开设凹槽的侧面相邻的侧面上边缘开设有射砂口（5），模具一的上表面的四角分别设置有用于容纳顶杆的安装孔（8），在模具一的上表面相对称的位置设置有用于容纳定位销的定位孔（6），其中射砂口、安装孔、定位孔均位于模具一的凹面区域以外；模具二与模具一对应的位置也设置有射砂口。

8.如权利要求7所述的防止刹车片脱落的钢背结构制作模具，其特征在于：

模具一上的孔一端的尺寸大于另一端的尺寸，并且尺寸小的一端边缘向内形成圆环，

模具二上的多个柱为多个凸起状结构，凸起状结构顶部突出于模具二的凹面区域，凸起状结构底部尺寸大于顶部尺寸，凸起状结构的侧面为圆柱或多棱柱或有曲度的柱体；

模具一上的孔与模具二上的扣合作为形成钢背摩擦面的模具，模具一上还设置有多条加强筋。

9.如权利要求8所述的防止刹车片脱落的钢背结构制作模具，其特征在于：

模具一、模具二、模具三、模具四上均设置一个或多个与单一钢背外形一致的凹面区域，相邻的凹面区域之间设置有浇道。

10.防止刹车片脱落的钢背制作工艺，其特征在于：

将制作钢背的模具安装到射芯机上，然后通过模具上的加热管加热到200-240℃，之后调整射砂压力为3.5-4MPa，射砂时间为2-4s，把覆膜砂通过射砂***到模具的型腔内，固化60-90s，取出壳之后放到平板上冷却4-5小时；生产完之后需要把带有凸钉的芯子组装到正面结构砂壳中，然后把砂壳组装到多层，用夹子夹紧安装浇口杯，等待浇注。

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