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年英國人Aerbert frood發(fā)明了制動片，用于馬車和早期的汽車，并建立了世界上第一個生產(chǎn)摩擦材料的Ferodo公司；隨后在1909年該公司發(fā)明了世界上第一個固化石綿基剎車片，1968年發(fā)明了世界上第一個半金屬基剎車片。鼓式制動器是最早形式的汽車制動器，在盤式制動器出現(xiàn)以前，廣泛用于各類汽車。20世紀(jì)50年代早期，美國的Bendix公司用于汽車的盤式制動器獲得了專利，盤式 制動器開始大量使用。1942年我國石禮耕先生研制的離合器片標(biāo)志著中國摩擦材料的誕生。在1999年法蘭克福國際汽車交易會 （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 還有：剎車反應(yīng)速度提高且制動衰減降低、熱穩(wěn)定性高、無熱振動、踏板感覺極為 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，而且?guī)缀醪粫?產(chǎn)生灰塵。最初，保時捷公司于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)開始通過采用這一創(chuàng)新型剎車技術(shù)來提高 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：制動系統(tǒng)分為兩套獨立的制動裝置即：行車制動裝置（腳制動）、駐車制動裝置（手制動）三、剎車片性能要求：性能指標(biāo)：剎車片的性能指標(biāo)很多，同一個剎車片在不同溫度、不同車速、不同制動壓力等情 況下的性能有很大不同，主要的性能有以下幾點：1、制動性能：是指在正常制動狀態(tài)（也就是制動溫度比較低的情況）下，殺I車片的制動能力（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)計要求。2、衰退性能：在山路下坡之類的路況下，制動器連續(xù)制動，溫度迅速上升，剎車盤可能會達(dá)到四、五百甚至七百°C以上的咼溫。剎車片的制動能力會變差，制動距離增加。

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，高溫時幾乎喪失制動能力。舉個例子：某外觀 極好的雜牌剎車片，在衰退試驗中以最咼制動壓力將車速從100km/h制動到停止，用時104秒，制動距離473米，最后竟起火燃燒！3、恢復(fù)性能：經(jīng)過高溫衰退的剎車片，當(dāng)溫度下降時，是否能盡快恢復(fù)原有的制動性能？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公里無需更換。除了剎車片本身的磨損，還要考慮 剎車盤的磨損。在制動過程中，優(yōu)質(zhì)的剎

5、車片會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和雜質(zhì)，會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，這也是一項重要指標(biāo)。其實引起制動噪音的因素很多，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：No.類型（材料）制動器應(yīng) 用運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AM市場仍在使用(50%2半金屬摩擦材料盤 /(F)轎車/輕卡/皮卡/火車/商用車/運動

6、型車輛1. 使用中存在一些問題，改進(jìn)型材料在一些圍使用.經(jīng)濟(jì)性,合適的性價比。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AM市場仍在大量使用。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，廣泛的運用。2. 高的性價比.優(yōu)良的性能，卓越的解決抗衰退和高速性能的運用。3. 舒適的腳踏感。1. 歐洲風(fēng)格的典型運用在 AM和0E市場。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)格和運用， 但在歐洲和北美突出解決 NVH問題和摩擦副粘附性 問題。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.制動和傳動的高速高溫的穩(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。運用在高性能制動器。2、中國引進(jìn)銅基粉末冶金運用在時速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年代末已運用在高性能制動器，在世界圍廣泛運用在飛機(jī)，賽車。如美國：MD-11,Boe in g767,777,F-22如法國：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、 新一代材料已運用在高性能制動器，歐美主要運用在航天軍事，如大重型運輸機(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噪音咼對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）、制動噪音低、殺I車舒適性良好、殺I車落灰少、使用壽命 長工藝性能較差、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、制動噪音研究影響因素制動器結(jié)構(gòu)因素鼓式制動器比蹄式制動器更易產(chǎn)生制動噪音剎車副特性因素 制動器剛度越大，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)生制動噪音制動工況因素圍廣泛 500-17000HZ隨著制動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器部件，如制動襯片和制動蹄的幾何參數(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，改變制動器的振動特性。如優(yōu)化制動器部件的剛度、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