Разработка технологии изготовления тормозной колодки из композиционных полимерных материалов (стр. 6 из 10)
Скорость движения наполнителя, т.е. производительность процесса, будет определяться скоростью самого медленного физического или химического процесса, происходящего при получении прессматериала, и конструктивными возможностями сушильной камеры (количеством зон и их размерами). Режим термообработки определяется кинетикой реакции синтеза олигоамидоэфира на поверхности наполнителя, в данном случае на поверхности базальтовой нити РКБ-600.
Время, необходимое на прохождение процессов фильтрации, смачивания и диффузии при совмещении связующего АПИ-3 с базальтовой нити РБК-600, оценивается в соответствии с рекомендациями /9,10/ и, с учетом высокой смачивающей способности связующего АПИ-3, является значительно меньшим, чем время затрачиваемое на прохождение процесса синтеза. Поэтому, скорость движения наполнителя в пропитывающей установке рассчитывается исходя из условий синтеза олигоамидоэфира, т.е. необходимости выдержки материала при 600С в течение 20 минут. В существующих пропиточных установках используют сушильные камеры, имеющие высоту от 2,5 до 4-х метров с длиной пути прохождения материала от 5 до 32 метров (что обеспечивается количеством проходов по высоте сушильной камеры). Для организации процесса получения прессматериала на основе АПИ-3 целесообразно выбрать сушильные камеры высотой 4 м с тремя проходами материала по высоте камеры. При этом скорость движения наполнителя будет:
Vдвиж = L (м) / t (мин) = 4 м × 3 раза / 20 мин = 1,2 м/мин.
Вследствие того, что для проведения синтеза олигоамидоэфира на поверхности наполнителя требуется нагрев и выдержка при одной температуре (1800С), то сушильная камера пропиточной установки будет иметь только одну температурную зону (рис. 3.1).
При организации процесса следует учесть механические свойства наполнителя базальтовой нити РБК-600. Базальтовые волокна легко распушаются по поверхности от соприкосновения с различными элементами установки. Поэтому количество соприкосновений сухого базальтового наполнителя с путевыми роликами должно быть минимальным. В данном случае предполагается только один контакт на входе в пропиточную ванную. После того как на базальтовое волокно нанесено связующее, т.е. волокно защищено, количество контактов не регламентируется. Жесткость базальтовых волокон ограничивает допустимый радиус изгиба волокон без разрушения, который можно ориентировочно оценить в соответствии с формулой:
sр,в = Ер,в× dв / dизг
В соответствии с этой зависимостью для базальтовых волокон в нити РКБ-600 допустимый минимальный радиус изгиба составляет 0,3 мм. Диаметры путевых роликов пропиточных машин как правило значительно превосходят данное значение. Поэтому этот фактор не будет учитываться при организации технологического процесса.
Пропиточная ванна должна быть оснащена подогревом, с мощностью нагревательных элементов, обеспечивающих нагрев связующего до температуры 55±5 0С (т.е. до оптимального значения вязкости, без использования дополнительных растворителей). В этом случае в сушильную камеру будет попадать уже подогретый до температуры термообработки материал, что сокращает общее время цикла.
Если пропиточная ванна не снабжена нагревательными элементами и пропитка должна проводиться при температуре окружающей среды, то связующее необходимо разбавить до требуемого уровня вязкости (17–19 сек). В качестве разбавителя возможно использование ацетона, который при термообработке в сушильной камере полностью удаляется и не влияет на механизм и направление синтеза олигоамидоэфира. В этом случае общее время нахождения материала в сушильной камере несколько увеличится из-за необходимости прогрева материала до 600С со скоростью не более 50С/мин., при этом несколько уменьшиться скорость движения наполнителя в пропиточной установке.
Таким образом, для получения прессматериала ДБВ-ФИ можно использовать стандартные пропиточные установки:
пропиточная ванна должна иметь обогрев до 55±50С;
сушильная камера высотой 4 м, имеет одну зону нагрева (600), обеспечивает три прохода материала; снабженная инфракрасными нагревателями;
скорость движения – 1.2 м/мин;
путевые ролики – стандартные.
3.2 Технологическая блок схема и получение ДБВ-ФИ
Блок схема.
 |
1. Хранение исходных материалов.  |
2. Контроль качества исходных материалов.
3. Получение прессматериала ДБВ-ФИ.  |
4. Контроль качества ДБВ-ФИ.  |
5. Хранение препрега ДБВ-ФИ.
Хранение исходных материалов.
Операция осуществляется в складских помещениях согласно
ГОСТ 12. 1. 005–76:
* температура воздуха 18–20 0С;
* относительная влажность не выше 60%;
* не допускается нарушение целостности упаковки материалов.
3.2.1 Контроль качества связующего
Производится на соответствие паспортным данным или требований технических условий. Контроль связующего проводят с помощью ареометра и вискозиметра.
Параметры, контролируемые при проверке:
· плотность при 20 0С – 1,189 г./м3, при 60 0С – 1,163 г./м3;
· вязкость при 20 -165 сек, при 60 0С – 22 сек.
Срок хранения не должен превышать 4 месяца.
Контроль качества наполнителя
Для проверки качества базальтовой нити отбирают пробу от каждой партии с любой катушки и контролируют на обрыв волокна, отсутствие механических повреждений, толщину, ширину материала в соответствии с ТУ 06-И81–85.
При получении неудовлетворительных результатов проводят повторный контроль, результаты которого распространяются на всю партию.
Получение прессматерала ДБВ-ФИ
Получение ДБВ-ФИ заключается в пропитке с подсушкой базальтового наполнителя (Базальтовой нити РКБ-600 связующим АПИ-3. Пропитку РКБ-600 можно осуществлять на пропиточной машине УПСТ-300. Максимальная скорость пропитки составляет 1,2 м/мин, производительность – 20 кг/час. Машина имеет зонную сушильную камеру, пропиточная камера позволяет подогревать связующее для снижения вязкости.
Перед запуском установки необходимо убедиться в исправности всех узлов и механизмов, протянуть наполнитель по протяжному траку, установить натяжение 3±0,2 Н, требуемую температуры в сушильной камере и скорость протяжки нити.
Режимы пропитки и сушки назначаются из условия необходимости выдержки препрега во время сушки в течение 20 минут при 60 0С. Для пропитки нити РКБ-600 температура сушки составляет 60 0С, скорость движения 1,2 м/мин.
Уровень связующего в ванне поддерживается на 20–25 мм выше лакирующих валков. Контроль вязкости связующего в ванне осуществляется один раз в три часа и в случае ее увеличения добавляется ацетон в ванну пропиточной машины. Выходящий из сушильной камеры препрег подается на автоматические ножницы, где режется на заданные отрезки и ссыпается в упаковочную тару.
Контроль качества
Контролируемые параметры: прессматериал должен быть не липким и содержать связующего 30±3% размер гранул 15 -20 мм.
Липкость определяется отслаиванием целлофановой пленки, которое должно проходить без прилипания, характерного липкого расслаивания.
Визуально прессматериал контролируется на отсутствие непропитанных участков и односторонней пропитки.
Содержание связующего определяется взвешиванием по разности масс отмеренного отрезка препрега и сухой углеродной ленты.
Содержание связующего определяется по формуле:
С = Мп – Мн·100, (%)
Мн
где: С – содержание связующего, % масс;
Мп – масса препрега после сушки, г;
Мн – масса непропитанного наполнителя, г.
Хранение прессматериала
Хранение герметично упакованного в пленочный мешок прессматериала может осуществляться в течение 12 месяцев при температуре не выше 20 0С и относительной влажности 50–60%.
4. Разработка технологии изготовления фрикционных тормозных колодок.
4.1 Обоснование выбора метода
Выбор метода формования изделия из ПМ определяется конфигурацией и размерами изделия, техническими требованиями к нему, типом и технологическими свойствами полимерного материала, возможностями существующего оборудования и его доступностью, техническим оснащением производства и экономической целесообразностью производства.
Производство тормозных колодок для тормозных систем автомобилей можно отнести к категории крупносерийных производств, т. к. потребность в масштабах государства и отрасли высока. В год планируется изготовление 150000 шт. изделий данного типоразмера.