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一、摩擦材料的演變發(fā)展 摩擦材料的演變發(fā)展，經(jīng)歷了100多年的歷史。1897年英國(guó)人Aerbert frood發(fā)明了制動(dòng)片，用于馬車(chē)和早期的汽車(chē)，并建立了世界上第一個(gè)生產(chǎn)摩擦材料的Ferodo公司；隨后在1909年該公司發(fā)明了世界上第一個(gè)固化石綿基剎車(chē)片，1968年發(fā)明了世界上第一個(gè)半金屬基剎車(chē)片。 鼓式制動(dòng)器是最早形式的汽車(chē)制動(dòng)器，在盤(pán)式制動(dòng)器出現(xiàn)以前，廣泛用于各類(lèi)汽車(chē)。20世紀(jì)50年代早期，美國(guó)的Bendix公司用于汽車(chē)的盤(pán)式制動(dòng)器獲得了專利，盤(pán)式制動(dòng)器開(kāi)始大量使用。 1942年我國(guó)石禮耕先生研制的離合器片標(biāo)志著中國(guó)摩擦材料的誕生。 在1999 年法蘭克福國(guó)際汽車(chē)交易會(huì)（IAA）上，碳陶剎車(chē)盤(pán)首次被揭開(kāi)了神秘的面紗。 高科技材料的使用徹底顛覆了傳統(tǒng)的剎車(chē)盤(pán)技術(shù)：與傳統(tǒng)的灰鑄鐵剎車(chē)盤(pán)相比，碳陶剎 車(chē)盤(pán)的重量減輕了大約50%，非懸掛質(zhì)量減輕了近20 千克。碳陶剎車(chē)盤(pán)更顯著的優(yōu)點(diǎn) 還有：剎車(chē)反應(yīng)速度提高且制動(dòng)衰減降低、熱穩(wěn)定性高、無(wú)熱振動(dòng)、踏板感覺(jué)極為舒適、 操控性能提升、抗磨損性高等等。因此，碳陶剎車(chē)盤(pán)的使用壽命更長(zhǎng)，而且?guī)缀醪粫?huì) 產(chǎn)生灰塵。最初，保時(shí)捷公司于2001 年將碳陶剎車(chē)盤(pán)作為配套設(shè)備裝配在911 GT2 型 跑車(chē)上。此后，其他知名品牌汽車(chē)也陸續(xù)開(kāi)始通過(guò)采用這一創(chuàng)新型剎車(chē)技術(shù)來(lái)提高車(chē)輛 安全性并改善踏板舒適度。其中包括汽車(chē)制造商生產(chǎn)的奧迪、賓利、布加迪和蘭博基尼 等跑車(chē)與豪華汽車(chē)。 ![]()
二、剎車(chē)系統(tǒng)介紹： 由剎車(chē)系統(tǒng)功能分類(lèi)：制動(dòng)系統(tǒng)分為兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置 即：行車(chē)制動(dòng)裝置（腳制動(dòng)）、駐車(chē)制動(dòng)裝置（手制動(dòng)） 三、剎車(chē)片性能要求： 性能指標(biāo) ： 剎車(chē)片的性能指標(biāo)很多，同一個(gè)剎車(chē)片在不同溫度、不同車(chē)速、不同制動(dòng)壓力等情況下的性能有很大不同，主要的性能有以下幾點(diǎn)： 1、制動(dòng)性能： 是指在正常制動(dòng)狀態(tài)（也就是制動(dòng)溫度比較低的情況）下，剎車(chē)片的制動(dòng)能力（摩擦系數(shù)）。剎車(chē)片的摩擦系數(shù)不是越高越好，而是要在綜合性能方面取得平衡，以符合整車(chē)的設(shè)計(jì)要求。 2、衰退性能 ： 在山路下坡之類(lèi)的路況下，制動(dòng)器連續(xù)制動(dòng)，溫度迅速上升，剎車(chē)盤(pán)可能會(huì)達(dá)到四、五百甚至七百℃以上的高溫。剎車(chē)片的制動(dòng)能力會(huì)變差，制動(dòng)距離增加。這種現(xiàn)象叫“衰退”，我們當(dāng)然希望衰退率越小越好。優(yōu)質(zhì)剎車(chē)片的衰退率很小，有些甚至不衰退；而某些偽劣產(chǎn)品衰退嚴(yán)重，高溫時(shí)幾乎喪失制動(dòng)能力。舉個(gè)例子：某外觀極好的雜牌剎車(chē)片，在衰退試驗(yàn)中以最高制動(dòng)壓力將車(chē)速?gòu)?00km/h制動(dòng)到停止，用時(shí)104秒，制動(dòng)距離473米，最后竟起火燃燒！ 3、恢復(fù)性能： 經(jīng)過(guò)高溫衰退的剎車(chē)片，當(dāng)溫度下降時(shí)，是否能盡快恢復(fù)原有的制動(dòng)性能？這也是衡量剎車(chē)片好壞的重要指標(biāo)。 4、磨耗： 是指剎車(chē)片使用時(shí)的磨損情況里。剎車(chē)效果情況取決于摩擦材料的*****和工藝，比如碳纖維剎車(chē)片可以用上幾十萬(wàn)公里無(wú)需更換。除了剎車(chē)片本身的磨損，還要考慮剎車(chē)盤(pán)的磨損。在制動(dòng)過(guò)程中，優(yōu)質(zhì)的剎車(chē)片會(huì)在剎車(chē)盤(pán)摩擦表面生成一層保護(hù)膜，減少剎車(chē)盤(pán)的磨損，而劣質(zhì)剎車(chē)片含有大量硬點(diǎn)和雜質(zhì)，會(huì)在剎車(chē)盤(pán)表面拉出許多溝槽，加速剎車(chē)片和剎車(chē)盤(pán)的磨損。 5、噪音： 在崇尚環(huán)保的今天，這也是一項(xiàng)重要指標(biāo)。其實(shí)引起制動(dòng)噪音的因素很多，剎車(chē)片只是其中之一。一般認(rèn)為，剎車(chē)片硬度太高的話，就容易產(chǎn)生噪音。 6、其它 還有剪切強(qiáng)度、硬度、壓縮率、熱膨脹、吸水率、粘附性等等性能指標(biāo)。 四、摩擦材料的發(fā)展趨勢(shì)： No. 類(lèi)型 (材料) 制動(dòng)器 應(yīng) 用 運(yùn)用特性 歷史和使用區(qū)域 1 石棉摩擦材料 盤(pán)/鼓(F/R) 轎車(chē)/輕卡/卡車(chē) 1.歐洲北美等已禁用 1.中國(guó)AM市場(chǎng)仍在使用（50%） 2 半金屬摩擦材料 盤(pán)/(F) 轎車(chē)/ 輕卡/皮卡/火車(chē)/商用車(chē)/運(yùn)動(dòng)型車(chē)輛 1.使用中存在一些問(wèn)題,改進(jìn)型材料在一 些范圍內(nèi)使用.經(jīng)濟(jì)性,合適的性價(jià)比。 2.盤(pán)片高的壽命，抗熱性，耐久性 3.重負(fù)荷車(chē)輛和苛刻條件。 1.有代表性區(qū)域在北美，主要在AM. 2.在OE車(chē)型上已逐步被替代，但改進(jìn)型 的材料仍使用在重負(fù)荷和特別要求苛 刻的條件。 3.通用型在中國(guó)AM市場(chǎng)仍在大量使用。 3 少金屬摩擦材料 盤(pán)/盤(pán)/鼓 (F/R/R) 轎車(chē)/輕卡/ 商用車(chē) 1.發(fā)展中的材料,廣泛的運(yùn)用。 2.高的性價(jià)比.優(yōu)良的性能，卓越的解決 抗衰退和高速性能的運(yùn)用。 3.舒適的腳踏感。 1.歐洲風(fēng)格的典型運(yùn)用在AM 和OE市場(chǎng)。特別在滿足OE高?*****敵蛻系撓τ?，冉惵迪、奔驰、宝聭? 2.同樣運(yùn)用在福特，通用在歐洲的車(chē)型。 4 有機(jī)摩擦材料（NAO） NAO-陶瓷摩擦材料 盤(pán)/盤(pán)/鼓 (F/R/R) 轎車(chē)/輕卡/ 卡車(chē)/商用車(chē) 1.發(fā)展中的材料,廣泛的使用, 2.少的積塵，盤(pán)/片長(zhǎng)的壽命，優(yōu)化的性 能,特別適用于解決NVH 噪音方案。 1.日本材料的典型風(fēng)格和運(yùn)用，但在歐洲和北美突出解決NVH 問(wèn)題和摩擦副粘附性問(wèn)題。 5 粉末冶金摩擦材料 疊盤(pán)/盤(pán) (F/R) 賽車(chē)/飛機(jī)/火車(chē)/坦克/軍車(chē)/船舶/工程機(jī)械 1.制動(dòng)和傳動(dòng)的高速高溫的穩(wěn)定性，速度大于250km/h,溫度高于600℃的條件和高的壽命 1、銅基粉末冶金及陶瓷已替代鐵基。運(yùn)用在高性能制動(dòng)器。 2、中國(guó)引進(jìn)銅基粉末冶金運(yùn)用在時(shí)速250km/h以上高速列車(chē)上，已廣泛使用。 6 C-C 摩擦材料 疊盤(pán)/盤(pán) (F/R) 賽車(chē)/飛機(jī) 1.高模量和強(qiáng)度，卓越的熱傳導(dǎo)和比熱， 高的孔隙率。 2.高速高溫的穩(wěn)定性，低溫在800 ℃， 高溫在1000 ℃以上的摩擦穩(wěn)定性。 1、在90年代末已運(yùn)用在高性能制動(dòng)器，在世界范圍內(nèi)廣泛運(yùn)用在飛機(jī)，賽車(chē)。 如美國(guó)：MD-11,Boeing767,777,F-22 如法國(guó)：Airbus等。 7 陶瓷摩擦材料 金屬陶瓷摩擦材料 C-陶瓷摩擦材料 盤(pán)/盤(pán) (F/R) 賽/重型車(chē)輛/飛機(jī)/坦克 1、高速高溫苛刻條件下的摩擦穩(wěn)定性， 使用溫度在800-1000 ℃以上。 2、特定的摩擦副和吸收高的熱能 。 3、高的氣孔率 1、新一代材料已運(yùn)用在高性能制動(dòng)器，歐美主要運(yùn)用在航天軍事，如大重型運(yùn)輸機(jī)，新型戰(zhàn)斗機(jī)等。 2.C-陶材料將優(yōu)于C-C材料的未來(lái)發(fā)展。 五、剎車(chē)材料分類(lèi) 剎車(chē)材料是一類(lèi)結(jié)構(gòu)--功能復(fù)合材料 復(fù)合材料是按基體連續(xù)相進(jìn)行分類(lèi) 材料的特征性能主要由基體材料決定 金屬基剎車(chē)材料—基體連續(xù)相為金屬 樹(shù)脂基剎車(chē)材料—基體連續(xù)相為樹(shù)脂 陶瓷剎車(chē)材料—基體連續(xù)相為陶瓷 炭/炭剎車(chē)材料—基體連續(xù)相為沉積炭 六、粉末冶金剎車(chē)材料 ![]()
制造工藝 混 料 冷壓成型 熱壓燒結(jié) 機(jī)***** 防銹處理 產(chǎn)品特性 摩擦系數(shù)高而穩(wěn)定（0.3－0.4) 耐磨性能優(yōu)良 耐熱性能良艱（６00－800℃) 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高 材料硬度大 制動(dòng)噪音高 對(duì)偶件磨損大 容易生銹 七、陶瓷剎車(chē)材料 ![]()
制造工藝 混料、造粒、干燥（關(guān)鍵材料預(yù)處理、鋼背預(yù)處理） 熱成型壓制 高溫?zé)崽幚?/font> 組合機(jī)***** 表面及防銹處理 陶瓷基剎車(chē)材料 產(chǎn)品特性 金屬、陶瓷纖維/陶瓷剎車(chē)材料---低金屬陶瓷剎車(chē)材料 耐熱性能優(yōu)異（＞650℃）、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、剎車(chē)舒適性好、使用壽命長(zhǎng) 工藝性能較差 陶瓷纖維/陶瓷剎車(chē)材料---非金屬陶瓷基剎車(chē)材料 耐熱性能優(yōu)異（＞650℃）、制動(dòng)噪音低、剎車(chē)舒適性良好、剎車(chē)落灰少、使用壽命長(zhǎng) 工藝性能較差、成本較高 八、炭/炭剎車(chē)材料
制造工藝![]()
炭纖維針刺預(yù)制體 基體炭增密（樹(shù)脂浸漬/固化-炭化、化學(xué)氣相滲透（CVI） ） 高溫?zé)崽幚?/font> 抗氧化涂層 炭/炭剎車(chē)副 組織結(jié)構(gòu) 炭/炭復(fù)合材料是以炭纖維為增強(qiáng)體、炭為基體的一類(lèi)先進(jìn)復(fù)合材料。
九、制動(dòng)噪音研究 影響因素 制動(dòng)器結(jié)構(gòu)因素 鼓式制動(dòng)器比蹄式制動(dòng)器更易產(chǎn)生制動(dòng)噪音 剎車(chē)副特性因素 制動(dòng)器剛度越大，產(chǎn)生噪音的可能性越少 剎車(chē)片材料的硬度越高，較易產(chǎn)生制動(dòng)噪音 制動(dòng)工況因素 范圍廣泛500--17000HZ 隨著制動(dòng)壓力的升高而略有增加 使用環(huán)境因素 高溫比低溫產(chǎn)生噪音的可能性小 潮濕環(huán)境比干燥環(huán)境產(chǎn)生噪音的可能性大 噪音抑制 調(diào)節(jié)彈性體含量、降低高硬度材料用量、增加材料孔隙度、增加成膜材料用量等 剎車(chē)片開(kāi)槽、倒角、加裝消音片、涂敷減振膠等 修改制動(dòng)器部件，如制動(dòng)襯片和制動(dòng)蹄的幾何參數(shù)和形狀。 調(diào)節(jié)剎車(chē)盤(pán)/鼓的微觀組織及成分 前面兩種方法的結(jié)合，改變制動(dòng)器的振動(dòng)特性。如優(yōu)化制動(dòng)器部件的剛度、阻尼特性等。 十、減少剎車(chē)黑灰 剎車(chē)黑灰的主要成因 在高溫、高能和氧氣不足下，發(fā)生3Fe+2O2→Fe3O4,有磁性黑色的Fe3O4粘在剎車(chē)盤(pán)、鼓和鋼圈上 石墨在高于450℃時(shí)快速氧化，脫落并粘在剎車(chē)盤(pán)、鼓和鋼圈上 黑色的硫化銻在550℃時(shí)升華，凝固在剎車(chē)盤(pán)、鼓和鋼圈上 磨損量低≠剎車(chē)少黑灰 減少剎車(chē)黑灰的途徑 降低剎車(chē)材料的磨損率 減少鋼纖維的用量 減少石墨、硫化銻等黑色成分的用量 十一、剎車(chē)片為什么要開(kāi)槽、倒角？ 給剎車(chē)片開(kāi)槽、倒角主要有以下三個(gè)作用： 1、通過(guò)改變振蕩頻率水平的頻率的來(lái)降低噪音。 2、開(kāi)槽還提供一個(gè)讓氣體和灰塵在高溫 中散發(fā)的通道，有效降低制動(dòng)效率衰退。 3、為了防止和減少裂化。
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發(fā)表于 2015-5-7 14:14:57
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