剎車摩擦材料的演變發(fā)展

1、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，用于馬車和早期的汽車，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)固化石綿基剎車片，1968年發(fā)明了世界上第一個(gè)半金屬基剎車片。鼓式制動(dòng)器是最早形式的汽車制動(dòng)器，在盤式制動(dòng)器出現(xiàn)以前，廣泛用于各類汽車。20世紀(jì)50年代早期，美國(guó)的Bendix公司用于汽車的盤式制動(dòng)器獲得了專利，盤式 制動(dòng)器開始大量使用。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)際汽車交易會(huì) （IAA）上,碳剎車盤首次

2、被揭開了神秘的面紗。高科技材料的使用徹底顛覆了傳統(tǒng)的剎車盤技術(shù)：與傳統(tǒng)的灰鑄鐵剎車盤相比，碳剎車盤的重量減輕了大約50%非懸掛質(zhì)量減輕了近20千克。碳剎車盤更顯著的優(yōu)點(diǎn) 還有：剎車反應(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，碳剎車盤的使用壽命更長(zhǎng)，而且?guī)缀醪粫?huì) 產(chǎn)生灰塵。最初，保時(shí)捷公司于2001年將碳剎車盤作為配套設(shè)備裝配在 911 GT2型 跑車上。此后，其他知名品牌汽車也陸續(xù)開始通過(guò)采用這一創(chuàng)新型剎車技術(shù)來(lái)提高 車輛安全性并改善踏板舒適度。其中包括汽車制造商生產(chǎn)的奧迪、賓利、布加迪和蘭博 基尼 等跑車與豪華汽車。二、剎車系統(tǒng)介

3、紹：由剎車系統(tǒng)功能分類：制動(dòng)系統(tǒng)分為兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置即：行車制動(dòng)裝置（腳制動(dòng)）、駐車制動(dòng)裝置（手制動(dòng)）三、剎車片性能要求：性能指標(biāo)：剎車片的性能指標(biāo)很多，同一個(gè)剎車片在不同溫度、不同車速、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，殺I車片的制動(dòng)能力（摩 擦系數(shù)）。剎車片的摩擦系數(shù)不是越高越好，而是要在綜合性能方面取得平衡，以 符合整車的設(shè)計(jì)要求。2、衰退性能：在山路下坡之類的路況下，制動(dòng)器連續(xù)制動(dòng)，溫度迅速上升，剎車盤可能會(huì)達(dá)到四、五百甚至七百°C以上的咼溫。剎車片的制動(dòng)能力會(huì)變差，制動(dòng)距離增加。

4、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 極好的雜牌剎車片，在衰退試驗(yàn)中以最咼制動(dòng)壓力將車速?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？這也是衡量剎車片好壞的重要指標(biāo)。4、磨耗:是指剎車片使用時(shí)的磨損情況里。 剎車效果情況取決于摩擦材料的*和工藝，比 如碳纖維剎車片可以用上幾十萬(wàn)公里無(wú)需更換。除了剎車片本身的磨損，還要考慮 剎車盤的磨損。在制動(dòng)過(guò)程中，優(yōu)質(zhì)的剎

5、車片會(huì)在剎車盤摩擦表面生成一層保護(hù)膜， 減少剎車盤的磨損，而劣質(zhì)剎車片含有大量硬點(diǎn)和雜質(zhì)，會(huì)在剎車盤表面拉出許多 溝槽，加速剎車片和剎車盤的磨損。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，剎車片只是其中之一。一般認(rèn)為，剎車片硬度太高的話，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.類型（材料）制動(dòng)器應(yīng) 用運(yùn)用特性歷史和使用區(qū)域石棉摩擦材料盤/鼓(F/R)轎車/輕卡/卡車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 /(F)轎車/輕卡/皮卡/火車/商用車/運(yùn)動(dòng)

6、型車輛1. 使用中存在一些問(wèn)題，改進(jìn)型材料在一些圍使用.經(jīng)濟(jì)性,合適的性價(jià)比。2. 盤片高的壽命，抗熱性，耐久性3. 重負(fù)荷車輛和苛刻條件。1. 有代表性區(qū)域在北美，主要在 AM.2. 在0E車型上已逐步被替代，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/盤/鼓(F/R/R)轎車/輕卡/商用車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0E市場(chǎng)。特別在滿足0E高?*敵蛻系撓t茫 綈碌稀1汲邸1.卩 懟?2. 同樣運(yùn)用在福特

7、，通用在歐洲的車型。4有機(jī)摩擦材料(NAONAO瓷摩擦材料盤/盤/鼓(F/R/R)轎車/輕卡/卡車/商用車1. 發(fā)展中的材料，廣泛的使用，2. 少的積塵，盤/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/盤(F/R)賽車/飛機(jī)/火車/坦克/軍車/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600C的條件和高的壽命1、銅基粉末冶金及瓷已替代鐵基。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以上高速列車上，已廣泛使用。C-

8、C摩擦材料疊盤/盤(F/R)賽車/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 J高溫在1000 C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，在世界圍廣泛運(yùn)用在飛機(jī)，賽車。如美國(guó)：MD-11,Boe in g767,777,F-22如法國(guó)：Airbus等。7瓷摩擦材料金屬瓷摩擦材料C-瓷摩擦材料盤/盤(F/R)賽/重型車輛/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 C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

9、型戰(zhàn)斗機(jī)等。2. C-材料將優(yōu)于C-C材料的未來(lái)發(fā)展。五、剎車材料分類剎車材料是一類結(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 材料的特征性能主要由基體材料決定 金屬基剎車材料一基體連續(xù)相為金屬 樹脂基剎車材料一基體連續(xù)相為樹脂 瓷剎車材料一基體連續(xù)相為瓷 炭/炭剎車材料一基體連續(xù)相為沉積炭六、粉末冶金剎車材料制造工藝混料冷壓成型熱壓燒結(jié)*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(6 00 800 C)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高材料硬度大制動(dòng)噪音咼對(duì)偶件磨損大容易生銹七、瓷剎車材料制造工藝 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)崽幚斫M合機(jī)*表面及

10、防銹處理瓷基剎車材料產(chǎn)品特性金屬、瓷纖維/瓷剎車材料-低金屬瓷剎車材料耐熱性能優(yōu)異（ 650C）、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、剎車舒適性好、使用壽命長(zhǎng)工藝性能較差瓷纖維/瓷剎車材料-非金屬瓷基剎車材料耐熱性能優(yōu)異（ 650C）、制動(dòng)噪音低、殺I車舒適性良好、殺I車落灰少、使用壽命 長(zhǎng)工藝性能較差、成本較高八、炭/炭剎車材料制造工藝炭纖維針刺預(yù)制體基體炭增密（樹脂浸漬/固化-炭化、化學(xué)氣相滲透（CVI）高溫?zé)崽幚砜寡趸繉犹?炭剎車副組織結(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)噪音剎車副特性因素 制動(dòng)器剛度越大，產(chǎn)

11、生噪音的可能性越少剎車片材料的硬度越高，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片開槽、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)剎車盤/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、阻尼特十、減少剎車黑灰剎車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 盤、鼓和鋼圈上石墨在高于450C時(shí)快速氧化，脫落并粘在剎車盤、鼓和鋼圈上黑色的硫化銻在550C