专利名称：金属基摩擦片无压烧结生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明属粉末冶金摩擦材料工艺技术领域，涉及一种生产粉末冶金摩擦材料的新工艺，具体地说，是一种金属基摩擦片无压烧结生产工艺。
背景技术：
烧结金属基摩擦材料是制造离合器、制动器摩擦片的关键材料。为了确保其具备一定的物理—力学性能，除金属基体(如铜或铁)外，还需加入一些起润滑作用的组份，如铅、铋、锡等低熔点金属，以及石墨二硫化钼、硫酸钡等非金属，同时还要加入一些起摩擦剂作用的组份，如二氧化硅、碳化硅等。
金属基摩擦材料是由金属和非金属粉末的混合物组合而成，而且非金属组份的含量很高，这一特点降低了金属基体的强度，使混合粉末的压制性能变差。因此，一般都采用加压烧结的方法生产金属基摩擦材料，如在有加压装置的钟罩炉中烧结。而且通常都加有高强度的钢背，把摩擦层烧结在钢背的一面或两面上，其典型的工艺流程如图1所示。从该工艺流程图中不难看出，传统的生产工艺不仅复杂，且设备投资大，生产效率低。同时还存在摩擦层密度以及其密度的均匀性均难以控制，产品质量不高，稳定性差等缺陷。
因此，寻求一种设备投资更少，生产效率更高，产品质量更好的生产方法一直是金属基摩擦材料领域研究人员的努力方向。其中，发展无压烧结的方法特别引人注意，而且已有相应的专利问世，如德国专利DE281443、DE281444，以及中国专利CN1010464B，这些专利技术都实现了无压烧结，产品质量有所改进，然而，却仍存在设备投资大(如德国专利)及摩擦层的密度及其密度的均匀性难以控制的缺点，而且还同时存在只能单件生产，生产效率仍然不高的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属基摩擦片无压烧结生产工艺，适于生产铁基和铜基摩擦材料，钢层和摩擦层的厚度可分别控制，而且控制精度高，摩擦层的厚度不受限制，摩擦层的密度容易控制，摩擦层密度的均匀性好；不仅设备投资少，操作简单，且生产效率高。
本发明的目的是这样实现的金属基摩擦片无压烧结生产工艺，其实质性特点在于在无压条件下，把构成金属基摩擦材料组份的粉末混合物铺撒在高强度的钢背上，采用烧结、轧制的方法生产金属基摩材料，而后对生产出的所述金属基摩擦材料进行冲压、机械加工，制成所需形状和尺寸的金属基摩擦片。
上述的金属基摩擦片无压烧结生产工艺，通过一次烧结一冷轧—二次烧结的方法，使所述钢背的一面或两面形成含有相应金属基摩擦材料组份并具有一定厚度和密度的摩擦层。
上述的金属基摩擦片无压烧结生产工艺，采用轧机轧制的方法，控制摩擦层的厚度和密度。
上述的金属基摩擦片无压烧结生产工艺，其中，所述的金属基包括含有其它成份的铜基、铁基摩擦片。
上述的金属基摩擦片无压烧结生产工艺，其中，铜基摩擦片的生产工艺(1)钢背的准备把高强度的钢板剪成所需宽度和长度的板条，在板条表面镀铜，并冷轧到所需的厚度，厚度差控制在±0.02mm。
(2)粉末准备根据所需金属基摩擦材料组份进行备料、称料，并装入“V”型混料器中进行混合，混合时间2～4小时，得到均匀的摩擦材料粉末混合物；(3)铺粉利用铺粉装置将混合好的粉末，均匀地铺设在已准备好的钢板上；粉末层的厚度根据所需摩擦层的厚度进行设计；(4)一次烧结在还原性气氛保护下，在无级调速的网带式或步进式连续烧结炉中进行烧结，烧结过程中连续进料；烧结的工艺条件为
烧结温度650℃-900℃，烧结时间10-60分种；具体烧结参数根据所要求的摩擦材料层厚度及其总厚度进行设定；(5)轧制用冷轧的方法对经一次烧结后的摩擦材料进行轧制，并以轧制的方法控制摩擦材料的密度和尺寸；轧制精度为±0.02mm；(6)二次烧结在还原性气氛保护下，把经冷轧后的材料进行二次烧结，使摩擦层与钢背之间的粘结牢度及摩擦层的机械强度进一步提高；烧结的工艺条件为烧结温度650℃-900℃，烧结时间10-60分种；具体烧结参数在一次烧结的基础上根据摩擦材料层厚度及其总厚度进行设定。
铁基摩擦片的生产工艺(1)钢背的准备把高强度的钢板剪成所需宽度和长度的板条，在板条表面镀铜，并冷轧到所需的厚度，厚度差控制在±0.02mm；(2)粉末准备根据所需金属基摩擦材料组份进行备料、称料，并装入“V”型混料器中进行混合，混合时间为2～4小时，得到均匀的摩擦材料粉末混合物；(3)铺粉利用铺粉装置将混合好的粉末，均匀地铺撒在已准备好的钢板上；粉末层的厚度根据所需摩擦层的厚度进行设计；(4)一次烧结在还原性气氛保护下，在无级调速的网带式或步进式连续烧结炉中进行烧结，烧结过程中连续进料；烧结的工艺条件为烧结温度800℃-1000℃，烧结时间15-60分种；具体烧结参数根据摩擦材料层厚度及其总厚度进行设计；(5)轧制用冷轧的方法对经一次烧结后的摩擦材料进行轧制，并以此来控制摩擦材料层的密度和尺寸；轧制精度为±0.02mm；
(6)二次烧结在还原性气氛保护下，把经冷轧后的材料进行二次烧结，使摩擦层与钢背之间的粘结牢度及摩擦层的机械强度进一步提高；烧结的工艺条件为烧结温度1000℃-1200℃，烧结时间15-60分种；具体烧结参数在一次烧结的基础上根据摩擦材料层厚度及其总厚度进行设定。
本发明金属基摩擦片无压烧结生产工艺由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果1、由于本发明生产工艺既适于生产铁基摩擦片，又适于生产铜基摩擦片，因此适用范围较广。
2、本发明由于其钢基体层和摩擦层的厚度可分别控制，采用冷轧的方法使摩擦层致密，因而，摩擦层的厚度不受限制，可以是任意厚度；并且加工精度高，其厚度公差可达±0.02mm。
3、由于本发明利用轧制的方法控制摩擦材料的密度和尺寸，采用先做成摩擦材料板材，然后冲压出摩擦片毛坯的方法，如同轧制钢板一样来轧制摩擦片的板材，并且其烧结和轧制均是连续的，而不是单件、单炉进行操作，因此生产效率很高，其它生产工艺无法与之相比。
4、由于本发明摩擦层的密度容易控制，因而使摩擦层密度的均匀性大大提高。
5、由于本发明轧制时轧辊与被轧材料是线接触，轧制力很大，即被轧工件单位面积所受压力很大，因而解决了传统生产工艺所需的大吨位压制设备的问题，而且轧轧制速度快、效率高，所需的设备数量少，设备投资因而大幅度降低。
通过以下对本发明金属基摩擦片无压烧结生产工艺的实施例并结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。其中附图为图1为传统的烧结摩擦材料生产工艺流程框图；图2为本发明金属基摩擦片无压烧结生产工艺流程框图；
图3为利用本发明生产工艺所生产出的本发明金属基摩擦片的断面结构示意图。
具体实施例方式
如图2、3所示的金属基摩擦片无压烧结生产工艺，在无压条件下，把构成金属基摩擦材料组份的粉末混合物铺撒在高强度的钢背上，采用烧结、轧制的方法生产金属基摩材料，然后对生产出的所述金属基摩擦材料进行冲压、机械加工，制成所需形状和尺寸的金属基摩擦片。
通过一次烧结—冷轧—二次烧结的方法，使所述钢背的一面或两面形成含有相应金属基摩擦材料组份并具有一定厚度和密度的摩擦层。并采用轧机轧制的方法，控制摩擦层的厚度和密度。
本发明的金属基包括含有其它成份的铜基、铁基摩擦片。
本发明铜基摩擦片的生产工艺步骤大致如下(1)钢背的准备把高强度的钢板剪成所需宽度和长度的板条，在板条表面镀铜，并冷轧到所需的厚度，厚度差控制在±0.02mm。
(2)粉末准备根据所需金属基摩擦材料组份进行备料、称料，并装入“V”型混料器中进行混合，混合时间2～4小时，得到均匀的摩擦材料粉末混合物；(3)铺粉利用铺粉装置将混合好的粉末，均匀地铺设在已准备好的钢板上；粉末层的厚度根据所需摩擦层的厚度进行设计；(4)一次烧结在还原性气氛保护下，在无级调速的网带式或步进式连续烧结炉中进行烧结，烧结过程中连续进料；烧结的工艺条件为烧结温度650℃-900℃，烧结时间10-60分种；具体烧结参数根据所要求的摩擦材料层厚度及其总厚度进行设定；(5)轧制用冷轧的方法对经一次烧结后的摩擦材料进行轧制，并以轧制的方法控制摩擦材料的密度和尺寸；轧制精度为±0.02mm；
(6)二次烧结在还原性气氛保护下，把经冷轧后的材料进行二次烧结，使摩擦层与钢背之间的粘结牢度及摩擦层的机械强度进一步提高；烧结的工艺条件为烧结温度650℃-900℃，烧结时间10-60分种；具体烧结参数在一次烧结的基础上根据摩擦材料层厚度及其总厚度进行设定；本发明铁基摩擦片的生产工艺步骤大致如下(1)钢背的准备把高强度的钢板剪成所需宽度和长度的板条，在板条表面镀铜，并冷轧到所需的厚度，厚度差控制在±0.02mm；(2)粉末准备根据所需金属基摩擦材料组份进行备料、称料，并装入“V”型混料器中进行混合，混合时间为2～4小时，得到均匀的摩擦材料粉末混合物；(3)铺粉利用铺粉装置将混合好的粉末，均匀地铺撒在已准备好的钢板上；粉末层的厚度根据所需摩擦层的厚度进行设计；(4)一次烧结在还原性气氛保护下，在无级调速的网带式或步进式连续烧结炉中进行烧结，烧结过程中连续进料；烧结的工艺条件为烧结温度800℃-1000℃，烧结时间15-60分种；具体烧结参数根据摩擦材料层厚度及其总厚度进行设计；(5)轧制用冷轧的方法对经一次烧结后的摩擦材料进行轧制，并以此来控制摩擦材料层的密度和尺寸；轧制精度为±0.02mm；(6)二次烧结在还原性气氛保护下，把经冷轧后的材料进行二次烧结，使摩擦层与钢背之间的粘结牢度及摩擦层的机械强度进一步提高；烧结的工艺条件为烧结温度1000℃-1200℃，烧结时间15-60分种；
具体烧结参数在一次烧结的基础上根据摩擦材料层厚度及其总厚度进行设定。
对于铜基摩擦片的生产如图2、3所示，生产钢背的厚度为1.2mm、总厚为2.0mm，直径为φ90mm，具有上下二面摩擦层的铜基摩擦片毛坯，其摩擦材料的组份为8％锡、4％铅、6％二氧化硅、9％铁、5％石墨，其余为铜。其具体工艺方法如下1、将厚度为2mm的65Mn钢板，剪成宽度为95mm的板条，二面镀铜，镀铜层的厚度为12μm，镀铜后用轧机轧制至1.2±0.02mm厚。
2、按照要求的组分进行配料、称料，并装入“V”型混料器中混料，混合时间为3小时，混料器的转速为40转/分。混合后装入干燥带盖的容器中待用。同时，取样进行化学分析，如分析结果显示混料不均，则需延长混料时间。
3、铺粉、一次烧结将准备好待用的混合粉铺撒在已准备好的钢背1上，单面铺粉的厚度控制在1.4mm左右。而后进行一次烧结。其工艺条件为温度780℃，时间20分钟。利用与上述相同的方法，在钢背1的另一面烧结一层同样厚度的摩擦层2。将一次烧结后的金属基摩擦材料的总厚度控制在3.8mm左右。
4、轧制把经一次烧结后的材料冷轧至2.0±0.02mm，使摩擦层2致密。
5、二次烧结把经冷轧后的材料进行二次烧结，使摩擦层2与钢背1之间的粘结牢度及摩擦层2的机械强度进一步提高。其工艺条件为温度为840℃，时间为20分钟。
6、冲压把烧结好的铜基摩擦材料冲压成直径为φ90的金属基摩擦片毛坯。
7、机械加工成铜基摩擦片成品。
续请参见图3，生产钢背1厚度为3.2mm，总厚为4.0mm，直径为φ90mm，具有上下二面摩擦层2的铜基摩擦片毛坯，其摩擦材料的组份为8％锡、4％铅、6％二氧化硅、9％铁、5％石墨，其余为铜。其具体工艺如下1、将厚度为4mm的65Mn钢板，剪成宽度为95mm的板条，二面度铜，镀铜层的厚度为12μm，镀铜后用轧机轧制至3.20±0.02mm厚。
2、按照要求组分进行配料、称料，并装入“V”型混料器中混料，混合时间为3.5小时，混料器的转速为40转/分。混合后装入干燥带盖的容器中待用。同时，取样进行化学分析，如分析结果显示混料不均，则需延长混料时间。
3、铺粉、一次烧结将准备好待用的混合粉铺撒在已准备好的钢背1上，单面铺粉的厚度1.4mm，而后进行一次烧结。烧结的工艺条件为温度780℃，时间35分钟。再采用同样的方法，在钢背1的另一面烧结一层同样厚度的摩擦层2。将一次烧结后的铜基摩擦材料的总厚度控制在5.6mm左右。
4、轧制把经一次烧结后的材料冷轧至4.0±0.02mm，使摩擦层2致密。
5、二次烧结把经冷轧后的材料进行二次烧结，使摩擦层2与钢背1之间的粘结牢度及摩擦层2的机械强度进一步提高。其工艺条件为温度为850℃，时间为35分钟。
6、冲压把烧结好的铜基摩擦材料冲压成直径为φ90的摩擦片毛坯。
7、机械加工成铜基摩擦片成品。
对于铁基摩擦片的生产仍请参见图3，生产总厚3.0mm、钢背厚2.0mm、φ135、牌号为F1002G具有上下二面摩擦层2的铁基摩擦片毛坯，其摩擦材料的组份中含有10％铜、8％铅、6％石墨、3％三氧化二铝，余量为铁，其生产工艺过程如下1、用厚度为3.0mm的65Mn钢板，剪成142mm宽的板条，双面镀铜后，用轧机轧至2.00±0.02mm。
2、按照要求的成分进行配料、称料，并装入“V”型混料器中混料，混合3小时，混料器的转速为40转/分；混合后装入干燥密封的容器中待用，并取样送化学分析，如分析结果显示混料不均匀，则需延长混料时间，直至混料均匀。
3、一次烧结把准备好的混合粉均匀铺在已准备好的钢背1上，单面铺粉厚度1.5mm，烧结后在钢背1的另一面，烧结一层同样厚度的摩擦层2，一次烧结后总厚度为4.80-4.90mm，烧结条件温度880℃、时间32分钟。
4、轧制把一次烧结后的材料用轧机轧至3.0±0.02mm，使摩擦层2致密。
5、二次烧结把轧制后的材料再次进行烧结，使摩擦层2与钢背1之间的粘结强度和摩擦层2的机械强度进一步提高；二次烧结的工艺条件为温度1050℃、时间35分钟。
6、冲压把烧结好的摩擦材料冲成φ135的摩擦片毛坯。
权利要求
1.金属基摩擦片无压烧结生产工艺，其特征在于在无压条件下，把构成金属基摩擦材料组份的粉末混合物铺撒在高强度的钢背上，采用烧结、轧制的方法生产金属基摩材料，然后对生产出的所述金属基摩擦材料进行冲压、机械加工，制成所需形状和尺寸的金属基摩擦片。
2.根据权利要求1所述的金属基摩擦片无压烧结生产工艺，其特征在于通过一次烧结—冷轧—二次烧结的方法，使所述钢背的一面或两面形成含有相应金属基摩擦材料组份并具有一定厚度和密度的摩擦层。
3.根据权利要求1所述的金属基摩擦片无压烧结的生产工艺，其特征在于采用轧机轧制的方法，控制摩擦层的厚度和密度。
4.根据权利要求1所述的金属基摩擦片无压烧结生产工艺，其特征在于所述的金属基包括各种成份的铜基、铁基摩擦片。
5.根据权利要求1所述的金属基摩擦片无压烧结生产工艺，其特征在于包括以下生产步骤铜基摩擦片的生产工艺(1)钢背的准备把高强度的钢板剪成所需宽度和长度的板条，在板条表面镀铜，并冷轧到所需的厚度，厚度差控制在±0.02mm。(2)粉末准备根据所需金属基摩擦材料组份进行备料、称料，并装入“V”型混料器中进行混合，混合时间2～4小时，得到均匀的摩擦材料粉末混合物；(3)铺粉利用铺粉装置将混合好的粉末，均匀地铺设在已准备好的钢板上；粉末层的厚度根据所需摩擦层的厚度进行设计；(4)一次烧结在还原性气氛保护下，在无级调速的网带式或步进式连续烧结炉中进行烧结，烧结过程中连续进料；烧结的工艺条件为烧结温度650℃-900℃，烧结时间10-60分种；具体烧结参数根据所要求的摩擦材料层厚度及其总厚度进行设定；(5)轧制用冷轧的方法对经一次烧结后的摩擦材料进行轧制，并以轧制的方法控制摩擦材料的密度和尺寸；轧制精度为±0.02mm；(6)二次烧结在还原性气氛保护下，把经冷轧后的材料进行二次烧结，使摩擦层与钢背之间的粘结牢度及摩擦层的机械强度进一步提高；烧结的工艺条件为烧结温度650℃-900℃，烧结时间10-60分种；具体烧结参数在一次烧结的基础上根据摩擦材料层厚度及其总厚度进行设定；铁基摩擦片的生产工艺(1)钢背的准备把高强度的钢板剪成所需宽度和长度的板条，在板条表面镀铜，并冷轧到所需的厚度，厚度差控制在±0.02mm；(2)粉末准备根据所需金属基摩擦材料组份进行备料、称料，并装入“V”型混料器中进行混合，混合时间为2～4小时，得到均匀的摩擦材料粉末混合物；(3)铺粉利用铺粉装置将混合好的粉末，均匀地铺撒在已准备好的钢板上；粉末层的厚度根据所需摩擦层的厚度进行设计；(4)一次烧结在还原性气氛保护下，在无级调速的网带式或步进式连续烧结炉中进行烧结，烧结过程中连续进料；烧结的工艺条件为烧结温度800℃-1000℃，烧结时间15-60分种；具体烧结参数根据摩擦材料层厚度及其总厚度进行设计；(5)轧制用冷轧的方法对经一次烧结后的摩擦材料进行轧制，并以此来控制摩擦材料层的密度和尺寸；轧制精度为±0.02mm；(6)二次烧结在还原性气氛保护下，把经冷轧后的材料进行二次烧结，使摩擦层与钢背之间的粘结牢度及摩擦层的机械强度进一步提高；烧结的工艺条件为烧结温度1000℃-1200℃，烧结时间15-60分种；具体烧结参数在一次烧结的基础上根据摩擦材料层厚度及其总厚度进行设定。
全文摘要
本发明公开了一种金属基摩擦片无压烧结生产工艺，其特点是，把构成金属基摩擦材料组份的粉末混合物铺撒在高强度的钢背上，采用烧结—轧制—烧结的方法，生产金属基摩擦材料，再对所生产出的金属基摩擦材料进行冲压、机械加工，制成所需形状和尺寸的摩擦片。本发明对于生产铁基和铜基摩擦材料均适用，其钢背和摩擦层的厚度可分别控制，而且控制精度高，摩擦层的厚度不受限制，摩擦层的密度容易控制，摩擦层密度的均匀性更好；不仅设备投资少，操作简单，而且生产效率高。
文档编号B22F7/04GK1759961SQ20051011016
公开日2006年4月19日 申请日期2005年11月9日 优先权日2005年11月9日
发明者温世达, 何光志, 陈进添, 帅志宏 申请人:上海核威实业有限公司