汽车无石棉制动摩擦片材料研究现状
第24卷第4期上海第二工业大学学报 V ol.24 No.4 2007年12月 JOURNAL OF SHANGHAI SECOND POLYTECHNIC UNIVERSITY Dec. 2007 文章编号: 1001-4543(2007)04-0291-04
汽车无石棉制动摩擦片材料研究现状
王文霞1, 2，张弦1，茆巍浩1
（1. 上海第二工业大学机电工程学院 , 上海 201209; 2. 上海大学机电工程与自动化学院，上海 200072;）
摘要：概述了目前复合纤维摩擦材料、半金属摩擦材料和粉末冶金材料三类无石棉摩擦材料配料特点，并从性能、
应用范围和研究现状等角度进行了比较。发现碳/碳复合材料具有优良的摩擦特性，是国内外摩擦材料研究应用的
热点。阐述了我国有些无石棉汽车刹车材料在连续、大量、高速及优质生产方面与国外的差距，具体表现为配料、
工艺参数采用自动化控制、制品表面烧伤处理、产品工艺操作、工艺设备和实验手段等几个方面。
关键词：材料科学；汽车刹车片材料；刹车片材料现状综述；刹车片材料类型
中图分类号： U465 文献标识码：A
0 引言
目前，全球面临资源、环境和可持续发展的严重问题。石棉的碎屑成为令人关注的环境公害。
为了替代汽车刹车材料中的石棉纤维，人们使用了多种新型的汽车刹车材料，如半金属型、聚合物粘
结型、陶瓷纤维型、复合纤维型以及粉末冶金型等刹车材料。石棉纤维主要的替代材料是钢纤维、玻璃纤
维、矿物纤维和碳纤维。研究主要集中在增强纤维的选用与优化以及基体改性方面[1]。
1 当前汽车无石棉摩擦片材料配料类型
1.1 复合纤维摩擦材料的研究[2-3]
纤维含量、纤维方向、纤维混杂以及表面处理对纤维增强聚合复合材料的性能都有影响，其磨损机制
和磨损模型及性能定量预测有待完善 [4]。
1）天然植物纤维：由木材或棉、麻织物作为摩擦制动材料，或者与橡胶等复合制成摩擦材料。天然纤
维性能不稳定，与树脂的相容性差，容易降解，容易燃烧，所以目前不单独使用天然植物纤维作为增强材
料，而是与其它纤维混杂使用，制作低速轻载情况下的制动部件[5]。
2）矿物纤维：在寻找代替石棉纤维代用品过程中，海泡石纤维、矿渣纤维和硅灰石等矿物都被实验用
作摩擦材料的增强纤维[5]。
3）金属纤维：具有合成纤维的柔软性，又有金属本身有良好的导热、耐蚀及高温下具有的良好耐磨性，
如铜纤维、钢纤维和铸铁纤维等。金属纤维在高温下容易被氧化，会影响材料性能和使用寿命[ 5-6]。
4）玻璃纤维：玻璃纤维摩擦材料的摩擦磨损特性对载荷、滑动速度及制动温度等因素反应敏感，磨损
率较低；与铸铁材料组成摩擦副时，容易产生制动噪声、振动。它具有良好的抗压缩和抗冲击性，但在重
载高温下，摩擦因数波动大，稳定性较差，磨损量大[7-8]。
5) 陶瓷纤维：陶瓷纤维摩擦材料提高了材料的热稳定性和耐热性、材料的剪切强度、耐压强度等[6]。
6）芳纶纤维：芳纶纤维是一种人造芳族酰胺有机纤维，具有较高的强度，中等的弹性模量。它密度小、
收稿日期：2007-03-12; 修回日期：2007-11-18
作者简介：王文霞(1972—)，女，天津人，博士在读，主要研究领域为机械制造CAD/CAM。
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耐热、高温下尺寸稳定性好并耐磨，缺点是容易结团，导致混料不均匀，故应用中必须限制其用量。但纤维用量太少必然降低增强效果，因此，摩擦材料中一般是芳纶与其它种类的纤维混杂使用。
芳纶纤维在非复合形式下，具有高韧性，没有碳纤维与玻璃纤维所呈现的脆性，适于制作高温高负荷下工作的摩擦力，因此最有希望取代石棉而成为下一代摩擦材料的增强材料[5,9,10]。
芳纶纤维增强摩擦材料具有较高的摩擦系数，特别是高温下具有和半金属摩擦材料相近的耐磨性，但对其在模拟制动工况下速度和压力在较大范围内变化时的摩擦学性能的系统研究尚少[9, 11]。
7）复合碳纤维：碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电传热和热膨胀系数小的特点，可用来增强聚合物组成高性能聚合物基复合材料，组成碳/铝、碳/镁、碳/铜等金属基复合材料，还可与增强碳、陶瓷组成耐高温的陶瓷复合材料。在选定碳纤维含量范围内，随着碳纤维含量的增加，它抗冲击强度增大，摩擦系数减小，磨损率降低[12]。采用复合纤维（碳纤维、玻璃纤维、钢纤维、粘合剂）摩擦性能调节剂代替单一的钢纤维或碳纤维，既保留了原有产品的优点，又降低了成本[13]。使用复合材料制成的汽车制动刹车片，它的寿命是石棉制动衬片的2~3倍[14]。
碳/碳复合材料是一种能满足高速高能载制动的高性能材料。碳/碳复合材料摩擦磨损性能受纤维取向、热处理温度，热解碳结构、表面状况、结构完整性、制备工艺、材料结构、摩擦系数（能载、转速）、环境（相对温度、温度环境气氛[15]）等众多因素的影响。至于哪些因素对其摩擦行为起决定作用，则还有待进一步的研究。碳/碳复合材料磨损机理目前没有定论[16-20]。碳/碳复合材料在湿态条件下，刹车性能会有一定程度的衰减。目前，国外几家大公司生产的这种材料刹车盘基本解决了湿态衰减问题，而国内生产的刹车盘仍存在湿态衰减现象；在碳/碳复合材料生产工艺上，国内外厂家主要采用增密方法、等温差CVD工艺、浸渍工艺和复合工艺。
1.2 粉末冶金材料
国外已开始研制颗粒增强铝基复合材料刹车盘，但有关颗粒增强铝基复合材料与刹车块材料配副的摩擦磨损性能的研究报道却很少。SiC颗粒增强铝基复合材料的磨损率低于灰铸铁。
粉末冶金衬片目前主要有铁基和铜基两种：从一般工况时的摩擦系数看，铁基的动摩擦系数明显高于铜基；在大负荷，高转速下，铜基材料好于铁基材料。铁基摩擦材料能承受重载，缺点是材料表面在制动过程中容易出现高硬度和脆性，而且有腐蚀性的白色底。铜基材料受水的影响较小，而铁基的材料在有水的条件下，动摩擦系数明显降低。铁基粉末冶金刹车片在摩擦性能上优于石棉制品[16]。这两种材料动摩擦系数均在一次正常制动后就基本恢复正常水平。它们在配方上具有极大的灵活性，其微观结构可通过工艺技术手段调节，具有广泛的综合使用性能[21]。
烧结粉末冶金的微观结构对其机械性能有显著影响。研究表明：在对烧结铜合金（Cu-Zn-Sn-Pb-Si-石墨）进行的研究中发现，空隙率和石墨含量对粉末冶金材料的摩擦因数以及能量吸收能力非常重要[22]。它们实际上是通过影响材料的弹性模量起作用的。中南大学采用粉末冶金工艺制备了以SiO2，SiC，B4C等为摩擦剂的金属基烧结摩擦材料，研究了该摩擦组元对材料的机械性能特别是摩擦磨损性能的影响。研究结果表明：SiO2，SiC，B4C等为摩擦剂比单独添加SiO2，SiC，或者SiO2+ SiC的材料性能要优异得多[23]。研究表明，SiC加强铝基金属摩擦片具有良好的耐磨性，并且摩擦副的磨损量明显减少[24]。
1.3 半金属摩擦材料
蛭石可以稳定材料在不同温度下的摩擦和磨损性能、尤其是材料在中温下的摩擦磨损性能，故可以代替部分金属纤维。蛭石可以降低材料的密度和硬度，而对于目前国内的半金属刹车材料而言，降低刹车材料密度和硬度，有利于使摩擦副获得稳定的摩擦性能。蛭石还可以减轻材料的质量，降低材料成本。
以海泡石为基材的非金属刹车制动摩擦片，具有较高的摩擦磨损性能，生产工艺简单，质量轻，价格便宜。以硅石灰和海泡石代替石棉作为增强材料能获得较好的刹车性能[25]。
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复合材料与半金属摩擦材料具有良好的配副性能，其磨损率要小于与灰铸铁配副的半金属摩擦材料。蛭石不仅是原来的填充材料的体积，有些方面可能与金属纤维有相似之处，有利于提高材料的强度和密度。
2 我国无石棉汽车刹车材料的发展方向[26-30]
目前，我国有些无石棉汽车刹车材料的研制和生产，如半金属及混杂纤维型材料，虽取得了一些成果，但在连续、大量、高速及优质生产方面，与国外相比仍存在着很大差异。差距具体表现为：1）国外上述材料在生产时多采用计算机模糊控制系统进行自动化配料、称量，而我国大都是人工操作。摩擦材料各组分如何搭配，如何减少试验次数，以最低的成本、最高的工作效能确定最优配方，是一项创造性的工作。但今日国内的配方设计，仍过分依赖经验和大量的试验，获得的配方性能只是相对较好，而非最优。
2）国外上述材料在生产过程中工艺参数采用自动化控制。这不仅大幅度提高了产品质量，减少了废品，改善了环境，而且劳动生产率高，热压机效率高，物料分散性好，产品密度均匀，实现了一人多机。
3）在制品外型尺寸精度方面，国外是小于0.05 mm, 国内则是小于0.3 mm。国内很多企业既无产品标准，又无一定的检测设备，对原材料不作分析，产品性能重复性、再现性差，使用中常出现质量问题。
4）国外非常重视制品表面烧灼处理，而国内对制品基本是没有烧灼处理。
5）在产品防噪声、防腐蚀及打印商标等工艺操作方面：国外采用自动化或机械化，而我们在这方面的手段、工艺落后。
6）国内需要加强原材料的研究。目前国内对原材料的开发研究不够，产品质量普遍不高，无法与发达国家相比。但也有个别单位所开发的产品在一些主要性能上，达到了引进车的技术要求。
7）国内在相关工艺、工装设备上要匹配。国内传统的刹车片常采用干法工艺，但在具体实施上，配料的准确性、混拌和时间、混料方式、热压时间、压力和温度等不能完全按照工艺要求进行。所以，国内要提高粉料、混合、热压及热处理（固化）等关键工艺设备水平，完善工艺操作和质量检测及控制手段确保产片大批量生产质量的稳定性。
3 小结
当前的摩擦材料应用最广泛的是金属基摩擦材料；主要基于铁、铜、铝基的复合汽车摩擦材料也得到了比较广泛的应用。随着高性能芳纶纤维、碳纤维的发展，汽车摩擦材料研究中碳纤维增强型材料也不断出现。复合摩擦材料的性能取决于材料的配方、成型工艺和其工作条件，所以，复合摩擦材料的研究还有待进一步的发展。从制品的加工工艺、检测角度来看，我国的摩擦材料的生产要朝着自动配方、自动化控制的生产工艺方向发展。
参考文献：
[1] 曹献坤. 摩擦材料中片状增强体作用机理研究[J]. 非金属矿，2000, 23, (4): 43–45.
[2] GEVORKIAN G，SCHORCHT H J. Preliminary investigation of the wear behaviour of self-lubricatin carbon fibre reinforced glass matrix
composites in vacuum[J]. Applied Composite Materials, 2002(9):169–177.
[3] 张扬. 汽车摩擦材料用增强纤维的研究现状与发展趋势[J]. 北京工商大学学报， 2006, 24(5):19–21.
[4] 王军祥. 纤维增强聚合物复合材料的摩擦学研究进展[J]. 摩擦学学报，2000, 20 (1): 76–80.
[5] 庄光山. 纤维在聚合物基摩擦材料中的应用[J]. 材料工艺设备, 2002(10): 27–29.
[6] 陈蓉. 纤维摩擦材料发展[J]. 广东造纸, 2000，(2): 38–40.
[7] GOPAL D, DHARIANI L R，BLUN F D. Fade and wear characteristics of a glass-fiber-reinforced phenolic friction materials[J].Wear,
1995,181: 913–921.
上海第二工业大学学报 2007年第4期294
[8] 刘建秀. 玻璃纤维增强摩擦材料冲击压缩性能研究[J]. 机械设计，2006, 23 (9): 39–41.
[9] 马宝吉. 芳纶纤维增强摩擦材料的摩擦学性能研究[J]. 摩擦学学报，2000, 20 (4): 261–263.
[10] KIM S J, JANG H. Friction and wear of friction materials containing two different phenolic resins reinforced with aramid pulp[J]. Tribology
International, 2000,33,477–484.
[11]马宝吉. 芳纶纤维增强酚醛树脂摩擦材料的磨损机理研究. [J]. 摩擦学学报，2001, 21 (3): 205–209.
[12] 张西奎. 碳纤维增强汽车摩擦材料的研究[J]. 汽车工艺与材料, 2003(4): 9–11.
[13] VANTOMME P, DEPREZ J, PLACET A, et al. Wear study of carbon–silicon carbide couples[J]. Tribology Letters, 2000, 8 (1): 51 –56.
[14] 韩英淳. 碳纤维复合材料汽车用无石棉制动衬片的研制[J]. 汽车工程, 2002, 24 (1): 46–50.
[15] YEN B K, ISHIHARA T, YAMAMOTO I. Influence of environment and temperature on “dusting ”wear transitions of carbon-carb on
composites[J]. Journal of materials sciences, 1997 (32): 681–686.
[16] 胡志彪. 炭/炭复合材料摩擦学性能及摩擦机制研究进展[J]. 材料工程, 2004(12): 59–62.
[17] 邹林华. 国外C/C复合材料摩擦学的研究现状[J]. 摩擦学学报 , 2001, 21 (2): 157–160.
[18] YEN B K, ISHIHARA T. An investigation of friction and wear mechanisms od carbon-carbon composites in nitrogen and air at elevated
temperatures[J]. Carbon, 1996, 34:489–498.
[19] GUAN Q F, LI G Y, WANG H Y. Friction-wear characteristics of carbon fiber reinforced friction material [J]. Journal of Materials Science,
2004 , 39 (2 ): 641–643.
[20] GURIN I V. Carbon-carbon composite materials for friction purposes[J]. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 2006, 40(3): 97–102.
[21] 宁克焱. 干式制动器的研究与发展[J].车辆与动力技术 , 2004 (1): 16–21.
[22] 任志俊. 粉末冶金制动摩擦材料的耐磨性能分析[J]. 机车车辆工艺, 2004(5): 4–6.
[23] 樊毅. 一种高性能烧结摩擦材料摩擦剂的选择[J].中南工业大学学报, 2001, 32 (4): 386–389.
[24] LADEN K, GUéRIN J D, WATREMEZ M, et al. Frictional characteristics of Al–SiC composite brake discs[J]. Tribology Letters, 2000(8):237–
247.
[25] 沈上越. 两种纤维状矿物作为汽车刹车片增强材料的实验研究[J]. 摩擦学学报，2005, 23 (3): 253–257.
[26] 赵小楼. 汽车摩擦材料的研究现状与发展趋势[J]. 润滑与密封，2006(8): 173–176.
[27] 罗成等. 我国无石棉汽车刹车材料的现状与前景[J]. 汽车科技, 1998(3): 44–48.
[28] 石志刚. 国外汽车摩擦材料工业的新进展[J]. 非金属矿, 2001, 24 (3): 52–54.
[29] 蔡仁华. 入世后我国摩擦材料行业发展趋势[J]. 非金属矿, 2002，25(1): 58–59.
[30] 张明远. 汽车制动器衬片“热膨胀”原因分析及控制研究[J].汽车工艺与材料, 2004 (10): 35–38.
Design and Pricing of Life Insurance Under Stochastic Interest Rates
WANG Wen-xia，ZHANG Xian , MAO Wei-hao （1. School of Mechanical and Electrical Engineering, Shanghai Second Polytechnic University, Shanghai 201209, P.R. China; 2. College of Mechatronical Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai）Abstract: This article presents classification of three typical non asbestos brake material , those are, fiber composite ,semi-metallic and sinter metal friction material .This paper also compares their characteristics and applications, in which carbon carbon composite material has the best performance on braking and it has been a research focus in material field. The paper also points out developing trend of brake materials and some problems for developing home brake friction material and distance from aboard in continuous, massive and highly efficient production presents , such as automatic control processing, burn surface processing,
procedure operations ,equipment and experimental methods, and so on.
Key words: new material; brake material; outline of automobile brake material; friction material classification
制动器摩擦片的磨损计算
1.制动器摩擦片的磨损计算 为了选择合理的摩擦片面积, 通常采用下列几种度量摩擦片磨损指标. 单位摩擦片面积车重T g 2/厘米公斤∑=F G g a T 式中 ?G ——汽车总重； ∑F ——总摩擦面积。 对于轻型汽车，T g 可取为0.5～2.0公斤/2厘米，中型汽车为2.0～2.9公斤/2 厘米，对于重型汽车为2.9～4.2公斤/2厘米。 2.摩擦片与制动鼓间的单位压力片P ，由下式计算出平均单位压力。 如02b R M βμ鼓蹄片=P 式中 蹄M —一个制动蹄的制动力矩； 单位压力片P 对摩擦片的磨损影响很大，当片P 增大时，磨损亦加速。 简单非平衡式制动器的片P 值如下： 紧蹄 0.1001=P ～14.0公斤/2 厘米 松蹄 02P =3.0～5.0公斤/2厘米 紧急制动时 最大P =25～30公斤/2厘米 3.单位摩擦功L 当汽车制动时，其全部动能转化为摩擦功。制动器摩擦片单位面积上所分到的摩擦功，是随着汽车制动时的速度大小而变化的。因此，单位摩擦功用下式计算： 22 /254厘米米公斤?=∑??F V G L 式中 ?V —汽车开始制动是速度，以公里/小时计。 ?V 可按汽车一般行驶速度30公里/小时和最大速度max ?V （或紧急制动时）来分别计算。 当以 ?V =30公里/小时制动时；
本车L=7～20公斤·米/2 厘米 当以最大车速max ?V 制动时； 本车L=30～70公斤·米/2厘米 从制动器的机构合理行来看，应使前后制动器的单位摩擦功接近相等。 六 制动器的升温计算 制动时制动器将汽车的动能转变为热能, 一部分的热传到空气中, 一部分则被制动部件 （主要是制动鼓）所吸收, 使其温度升高, 摩损加剧。 当汽车在水平道路上行驶，紧急制动时热量几乎全部被制动鼓所吸收。于是从速度?V 到完全停车，制动鼓的温升计算公式 C 10850012鼓 g c z V G ????=??τ 式中 ?V —汽车开始制动时速度 鼓g —每个制动鼓的重量， C-制动鼓的热容量， Z-制动鼓数量 在从速度?V =30公里/小时制动到完全停车的情况下, 制动鼓温度的升高不应超过15 ℃ 。 为了防止在长时间下坡时制动摩擦衬片发热过度, 建议采用辅助制动器。 我们曾在有关汽车制造和使用部门配合下, 在云南山区进行山区汽车制动试验。 试验表明, 山区制动器使用十分频繁, 平均每公里制动3 ～5 次, 每分钟制动4 ～6 次。 在下坡行驶时, 制动时间占整个一下坡行驶时间的61 χ 以上。在下云南568 坡时, 最高鼓温竞达582～600度和500℃ 左右.在这样高的温度下, 摩擦片的摩擦系数降低很多, 如不采用必要措施。制动就将失效。
摩擦材料
摩擦材料（盘式片、鼓式片、制动蹄） ——指点行业运作迷津 （一）摩擦材料的应用领域及重要性 摩擦材料是用于运动中起传动、制动、减速、驻车等作用的功能配件，主要用于汽车、火车、飞机、摩托车、工程机械、船舶机械等的制动器、离合器中的刹车片、离合器面片、闸瓦（片）等，其中60%以上用于汽车工业。 汽车用制动器衬片俗称“刹车片”，按用途可分为两类：行车制动和驻车制动刹车片。行车制动又分为盘式制动和鼓式制动刹车片。 汽车用制动刹车片在汽车工业中属于关键的安全件，汽车的制动和驻车都离不开它，刹车片质量的优劣直接关系到使用者的生命财产安全，摩擦材料质量性能的好坏，直接影响这整车、整机的使用效果，虽然在主机中所占成本较小，但功能和地位十分显赫。 （二）摩擦材料行业现状 A—国外摩擦材料行业现状 1897年，在英国，一个名叫Aerber Frood的人创造行的发明了摩擦材料，并成立了FERODO公司，从此奠定了摩擦材料的发展基石。 100多年的发展，现状国外发达国家的刹车片行业已经发展到了一个全新的高度，无论是在制动刹车片的生产设备、技术及工艺上，还是在产品的质量个管理等方面均处于世界绝对领先地位，刹车片的生产已经精细化、完美化，甚至于艺术品化。 最重要的，同时也是中国摩擦材料行业基本上很难做到的一点：发达国家的刹车片生产企业和整车汽车生产商对刹车片的开发是同步的，从刹车片的选定到出样品，要经过噪声检测、台架试验、匹配试验以及冬、夏季路试等反复测试，直到其性能均达到要求并稳定后，才批量生产。 目前，从世界范围来看，摩擦材料行业早已经品牌化、规模化、标准化。对于先进的生产刹车片的技术工艺而言，国外大致分为三块：北美（半金属配方）；欧洲（少金属配方）日本（NA——无石棉有机物配方）。国外行业规范，想进入其市场，刹车片生产企业的设备、技术、工艺、产品的质量都应匹配，同时通过其市场的质量认证标准。 B—中国摩擦材料行业现状 据不完全统计，我国国内现有摩擦材料生产企业超过600多家（若包括无生产许可证或小作坊式的，估计有800多家以上），销售产值约180亿人民币，其中70%产品为汽车用摩擦材料占30%，国外需求的摩擦材料占70%，产值前50各生产企业中，国外、合资、独资占30家。
鼓式制动器 设计说明书
车辆工程专业课程设计题目：鼓式制动器设计 学院机械与能源工程学院专业车辆工程 年级车辆10级班级车辆1012 姓名李开航学号 2010715040 成绩指导老师赖祥生
精品文档 目录 第1章绪论....................................................... 1.1制动系统设计的目的 (1) 1.2制动系统设计的要求 (1) 第2章鼓式制动器的设计计算及相关说明 (2) 2.1鼓式制动器有关计算 (2) 2.1.1基本参数 (2) 2.1.2确定前后轴制动力矩分配系数β (2) 2.1.3鼓式制动器制动力矩的确定 (3) 2.2鼓式制动器的结构参数与摩擦系数的选取 (4) 2.2.1制动鼓半径 (4) 2.2.2制动鼓摩擦衬片的包角、宽度、和起始角 (4) 2.2.3张开力作用线至制动器中心的距离 (4) 2.2.4制动蹄支销中心的坐标位置 (5) 2.2.5摩擦片的摩擦系数 (5) 2.3后轮制动轮缸直径与工作容积的设计计算 (5) 2.4摩擦衬片的磨损特性计算 (6) 2.5驻车计算 (8) 第3章鼓式制动器主要零件的结构设计 (10) 3.1制动鼓 (10) 3.2制动蹄 (11) 3.3制动底板 (12) 3.4支承 (12) 3.5制动轮缸 (13) 3.6摩擦材料 (13) 3.7制动器间隙 (13) 第4章鼓式制动器的三维建模 (14) 第5章结论 (15) 参考文献 (16)
第1章绪论 1.1制动系统设计的目的 汽车是现代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通运输工具。汽车制动系是汽车底盘上的一个重要系统,它是制约汽车运动的装置。而制动器又是制动系中直接制约汽车运动的一个关键装置，是汽车上最重要的安全件。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大,人们对安全性、可靠性要求越来越高，为保证人身和车辆的安全,必须为汽车配备十分可靠的制动系统。 1.2制动系统设计的要求 本次的课程设计选择了鼓式制动器，制定出制动系统的结构方案，确定计算制动系统的主要设计参数制动器主要参数设计和液压驱动系统的参数计算。利用CATIA绘制装配图，布置图和零件图。最终进行制动力分配编程，对设计出的制动系统的各项指标进行评价分析。 第2章鼓式制动器的设计计算及相关说明 2.1鼓式制动器有关计算
聚合物基自润滑材料的研究现状和进展
聚合物基自润滑材料的研究现状和进展 由于聚合物本身具有较低的摩擦系数,优良的机械性能及耐腐蚀性等优点,其基自润滑复合材料具有非常优异的摩擦磨损性能,正在被广泛的应用到减摩领域。本文综述了聚醚醚酮、聚四氟乙烯及聚酰亚胺等几种高聚物的摩擦磨损特点及其应用,聚合物基自润滑复合材料发展现状。指出目前聚合物基高性能自润滑材料的制备途径主要是通过聚合物与聚合物共混及添加纤维、晶须等来提高基体的机械强度,通过添加各类固体自润滑剂来提高摩擦性能,有效提高其综合性能。聚合物基自润滑材料可取代传统金属材料,成为全新的一类耐摩擦磨损材料。 论文关键词:高聚物,复合材料,自润滑材料,摩擦,磨损 1、聚醚醚酮(PEEK) 1.1 聚醚醚酮(PEEK)的特点 聚醚醚酮(PEEK)是一种高性能热塑性高聚物,具有良好机械性能、抗化学腐蚀性和抗辐射性,显着的热稳定性和耐磨性。它可以在无润滑、低速高载下或在液体、固体粉尘污染等 收稿日期: 修订日期: 作者简介:刘良震(1980-),男,助理讲师, E-mail:ldcllfz@https://www.360docs.net/doc/348859461.html, 恶劣环境下使用。因而关于聚醚醚酮及其复合材料的研究越来越受到人们重视。聚醚醚酮是一种半晶态热塑性聚合物,为了改善其机械性能,尤其是摩擦学性能,常在其中添加聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)和碳纤维(FC)等材料,也可添加颗粒增强型材料或进行特种表面处理等离子体处理等。当聚醚醚酮及其复合材料与金属材料相互对磨时,通常在金属表面形成聚合物转移膜,其结构、成分均与原有的聚合物及复合材料不同,其性能、厚度及连续程度均对摩擦副的摩擦学性能有重大影响[4]。 1.2 对聚醚醚酮(PEEK)摩擦性能的研究 章明秋等人[5,6]对聚醚醚酮(PEEK)在无润滑滑动条件下磨损产生的磨屑的形态进行研究,结果表明,聚醚醚酮(PEEK)的磨屑具有分形特征,其分形维数与载荷的关系对应于磨损率与载荷的关系,能够反映聚醚醚酮(PEEK)磨损机制的变化。在给定的试验条件下,随着载荷的增大,聚醚醚酮(PEEK)的磨损机制从粘着磨损为主伴随着疲劳-剥层磨损,进而转变为热塑性流动磨损。 张人佶等[7,8]利用扫描电镜、扫描微分量热仪、红外光谱仪、俄歇电子谱仪等分析手段系统的研究了聚醚醚酮(PEEK)及其复合材料的滑动转移膜,结果表明:纯聚醚醚酮(PEEK)在滑动摩擦过程中形成不连续的转移膜。聚四氟乙烯(PTFE)的光滑分子结构有助于使转移膜更光滑,固体润滑效果也更好。在PEEK/FC30中,不仅加入PTFE,而且加入具有层状
解析汽车制动系统基础结构
制动十问解析汽车制动系统基础结构 理解制动系统的基础结构有什么好处？很多人对此嗤之以鼻，觉得张口闭口蹦出的都是 ABS、ESP之类的名词才叫酷，你还别小看这些基础的理论知识，它可以用来提高自己在防忽悠方面的抵抗力，比如，文中会提到的制动片磨损问题，当有奸商对你狠下毒手的时候， 你便可以给他好好的上一课，另外，这在买车时也能派上用场，为了促成一单生意，销售顾 问有可能会适当的将某些功能进行夸大，例如，他家的车所装配的行车稳定系统（ESP、DSC……）可以依据制动片的磨损程度来额外施加制动力以提高驾驶员的驾驭感受，此时，你便可笑着对他说：“别逗了”。 接手这个选题是需要一定勇气的，因为，围绕汽车制动这个话题在此前已经制作过太多的内 容，等到我来做这方面内容时，无论从选题立意还是文章的切入点来看，都不太容易带动大家的阅读热情。在斟酌之后，我打算换个方式聊聊汽车制动，以让大家对这一部分能有更深 刻的认识，当然，在文章中同样会收纳一些较为实用的内容，话不多说，大家各取所需吧。 ?为什么你踩下制动踏板时，车速会慢下来? 和土.匚事iirjjiLre.
一张图可以很清楚的把这个问题交代清楚，为了减轻大家的阅读压力，我不打算用过多文字 来描述这部分，还是把精力放在后面的内容吧。 ?在制动结束后，制动片和制动盘是怎么被分开的? 这又牵扯出一个问题，在完成制动后，制动片和制动盘是如何被分开的？其实很简单，松开制动踏板后，制动系统内的制动压力随即下降，因此，制动卡钳的活塞处于松弛的状态 （在 橡胶密封圈的变形作用下回位），滚动的车轮带着制动盘一起旋转，依靠旋转时细微的摆动，制动盘便可顺利挣脱制动片的束缚，推动制动片跟着活塞回位。 ?制动踏板的背后是什么? 脚下的每一块踏板分别具备何种作用是个关键，这在学车时，教练会反复强调，因为它不仅 是起步的关键，最为主要的则是与安全息息相关，但你知道在这些踏板的背后是什么样的构 造吗？顺应本文主旨，今日所谈仅限制动。
汽车制动系统摩擦片材料基本知识
汽车制动系统摩擦片材料基本知识 摩擦材料 一、概论 摩擦材料就是一种应用在动力机械上,依靠摩擦作用来执行制动与传动功能的部件材料。它主要包括制动器衬片(刹车片)与离合器面片(离合器片)。刹车片用于制动,离合器片用于传动。 任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。摩擦材料就是这种制动或传动装置上的关键性部件。它最主要的功能就是通过摩擦来吸收或传递动力。如离合器片传递动力,制动片吸收动能。它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。所以说摩擦材料就是一种应用广泛又甚关键地材料。 摩擦材料就是一种高分子三元复合材料,就是物理与化学复合体。它就是由高分子粘结剂(树脂与橡胶)、增强纤维与摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成,经一系列生产加工而制成的制品。摩擦材料的特点就是具有良好的摩擦系数与耐磨损性能,同时具有一定的耐热性与机械强度,能满足车辆或机械的传动与制动的性能要求。它们被广泛应用在汽车、火车、飞机、石油钻机等各类工程机械设备上。民用品如自行车、洗衣机等作为动力的传递或制动减速用不可缺少的材料。 二、摩擦材料发展简史 自世界上出现动力机械与机动车辆后,在其传动与制动机构中就使用摩擦片。初期的摩擦片系用棉花、棉布、皮革等作为基材,如:将棉花纤维或其织品浸渍橡胶浆液后,进行加工成型制成刹车片或刹车带。其缺点:耐热性较差,当摩擦面温度超过120℃后,棉花与棉布会逐渐焦化甚至燃烧。随着车辆速度与载重的增加,其制动温度也相应提高,这类摩擦材料已经不能满足使用要求。人们开始寻求耐热性好的、新的摩擦材料类型,石棉摩擦材料由此诞生。石棉就是一种天然的矿物纤维,它具有较高的耐热性与机械强度,还具有较长的纤维长度、很好的散热性,柔软性与浸渍性也很好,可以进行纺织加工制成石棉布或石棉带并浸渍粘结剂。石棉短纤维与其布、带织品都可以作为摩擦材料的基材。更由于其具有较低的价格(性价比),所以很快就取代了棉花与棉布而成为摩擦材料中的主要基材料。1905年石棉刹车带开始被应用,其制品的摩擦性能与使用寿命、耐热性与机械强度均有较大的提高。1918年开始,人们用石棉短纤维与沥青混合制成模压刹车片。20世纪20年代初酚醛树脂开始工业化应用,由于其耐热性明显高于橡胶,所以很快就取代了橡胶,而成为摩擦材料中主要的粘结剂材料。由于酚醛树脂与其她的各种耐热型的合成树脂相比价格较低,故从那时起,石棉－酚醛型摩擦材料被世界各国广泛使用至今。 20世纪60年代,人们逐渐认识到石棉对人体健康有一定的危险性。在开采或生产过程中,微细的石棉纤维易飞扬在空气中被人吸入肺部,长期间处于这种环境下的人们比较容易患上石棉肺一类的疾病。因此人们开始寻求能取代石棉的其它纤维材料来制造摩擦材料,即无石棉摩擦材料或非石棉摩擦材料。20世纪70年代,以钢纤维为主要代替材料的半金属材料在国外被首先采用。80年代－90年代初,半金属摩擦材料已占据了整个汽车用盘式片领域。20世纪90年代后期以来,NAO(少金属)摩擦材料在欧洲的出现就是一个发展的趋势。无石棉,
摩擦材料
摩擦材料 一、概论 摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料。它主要包括制动器衬片（刹车片）和离合器面片（离合器片）。刹车片用于制动，离合器片用于传动。 任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。摩擦材料是这种制动或传动装置上的关键性部件。它最主要的功能是通过摩擦来吸收或传递动力。如离合器片传递动力，制动片吸收动能。它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。所以说摩擦材料是一种应用广泛又甚关键地材料。 摩擦材料是一种高分子三元复合材料，是物理与化学复合体。它是由高分子粘结剂（树脂与橡胶）、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成，经一系列生产加工而制成的制品。摩擦材料的特点是具有良好的摩擦系数和耐磨损性能，同时具有一定的耐热性和机械强度，能满足车辆或机械的传动与制动的性能要求。它们被广泛应用在汽车、火车、飞机、石油钻机等各类工程机械设备上。民用品如自行车、洗衣机等作为动力的传递或制动减速用不可缺少的材料。 二、摩擦材料发展简史 自世界上出现动力机械和机动车辆后，在其传动和制动机构中就使用摩擦片。初期的摩擦片系用棉花、棉布、皮革等作为基材，如：将棉花纤维或其织品浸渍橡胶浆液后，进行加工成型制成刹车片或刹车带。其缺点：耐热性较差，当摩擦面温度超过120℃后，棉花和棉布会逐渐焦化甚至燃烧。随着车辆速度和载重的增加，其制动温度也相应提高，这类摩擦材料已经不能满足使用要求。人们开始寻求耐热性好的、新的摩擦材料类型，石棉摩擦材料由此诞生。 石棉是一种天然的矿物纤维，它具有较高的耐热性和机械强度，还具有较长的纤维长度、很好的散热性，柔软性和浸渍性也很好，可以进行纺织加工制成石棉布或石棉带并浸渍粘结剂。石棉短纤维和其布、带织品都可以作为摩擦材料的基材。更由于其具有较低的价格（性价比），所以很快就取代了棉花与棉布而成为摩擦材料中的主要基材料。1905年石棉刹车带开始被应用，其制品的摩擦性能和使用寿命、耐热性和机械强度均有较大的提高。1918年开始，人们用石棉短纤维与沥青混合制成模压刹车片。20世纪20年代初酚醛树脂开始工业化应用，由于其耐热性明显高于橡胶，所以很快就取代了橡胶，而成为摩擦材料中主要的粘结剂材料。由于酚醛树脂与其他的各种耐热型的合成树脂相比价格较低，故从那时起，石棉－酚醛型摩擦材料被世界各国广泛使用至今。 20世纪60年代，人们逐渐认识到石棉对人体健康有一定的危险性。在开采或生产过程中，微细的石棉纤维易飞扬在空气中被人吸入肺部，长期间处于这种环境下的人们比较容易患上石棉肺一类的疾病。因此人们开始寻求能取代石棉的其它纤维材料来制造摩擦材料，即无石棉摩擦材料或非石棉摩擦材料。20世纪70年代，以钢纤维为主要代替材料的半金属材料在国外被首先采用。80年代－90年代初，半金属摩擦材料已占据了整个汽车用盘式片领域。20世纪90年代后期以来，NAO（少金属）摩擦材料在欧洲的出现是一个发展的趋势。无石棉，采用两种或两种以上纤维（以无机纤维为主，并有少量有机纤维）只含少量钢纤维、铁粉。NAO（少金属）型摩擦材料有助于克服半金属型摩擦材料固有的高比重、易生锈、易产生制动噪音、伤对偶（盘、鼓）及导热系数过大等缺陷。目前，NAO （少金属）型摩擦材料已得到广泛应用，取代半金属型摩擦材料。2004年开始，随汽车工业飞速发展，人们对制动性能要求越来越高，开始研发陶瓷型摩擦材料。陶瓷型摩擦材料主要以无机纤维和几种有机纤维混杂组成，无石棉，无金属。其特点为： 1. 无石棉符合环保要求； 2. 无金属和多孔性材料的使用可降低制品密度，有利于减少损伤制动盘（鼓）和产生制动噪音的粘度。 3. 摩擦材料不生锈，不腐蚀； 4. 磨耗低，粉尘少（轮毂）。 三、摩擦材料分类 在大多数情况下，摩擦材料都是同各种金属对偶起摩擦的。一般公认，在干摩擦条件下，同对偶摩擦系数大于0.2的材料，称为摩擦材料。 材料按其摩擦特性分为低摩擦系数材料和高摩擦系数材料。低摩擦系数材料又称减摩材料或润滑材料，其作用是减少机械运动中的动力损耗，降低机械部件磨损，延长使用寿命。高摩擦系数材料又称摩阻材料（称为摩擦材料）。
于国内纸基摩擦材料的发展现状分析
关于国内纸基摩擦材料的发展现状分析 纸基摩擦材料具有静、动摩擦系数比值小，运转平稳柔和、低噪音、无震动、吸收能量强和环保低成本等特点。克服了传统粉末冶金铜基摩擦材料动摩擦系数低，静、动摩擦系数比值大，运转震动大等缺点。由于纸基摩擦材料的居多优点，从70年代开始摩擦材料生产厂家大多数都先后纷纷研制或挖人才效仿制造。经历三十多年的漫长过程，虽然已经形成一定规模的生产量，逐渐被用户接受，已经广泛应用于摩托车、自行车、汽车、叉车、拖拉机、工程机械、船舶、起重机械、民用家电等的湿式离合器或制动器中。但是大多数产品还处于小批量生产阶段，生产设备简陋，以手工操作为主或借用传统的粉末冶金摩擦片的加工方法，产品的机械性能和摩擦磨损性能稳定性、统一性较差，如尺寸公差、外观、色差、空隙率、均匀度等方面与国外先进产品相比还存在着一定差距。本人多年关注纸基摩擦材料的发展，并且参与纸基摩擦材料的生产设备和生产工艺的研究，对近几年来我国纸基摩擦材料的发展状况有比较浅草了解，提出个人看法仅供参考。 一．纸基摩擦材料的成本优势 粉末冶金铜基摩擦材料由于生产厂家不断发展和扩大，竞争日趋激烈，加之有色金属是不可再生资源，价格不断上涨，以铜粉为例2000年后平均每年涨幅在15%以上，而成品价格由于各生产厂家的竞争因素基本不变，随着社会发展近年来工厂某些运作成本不断提高，所以粉末冶金摩擦材料的生产成本不断提高。利润空间越来越小，目前铜基摩擦材料大多数产品基本上不存在技术知识产权价格因素和品牌价格因素。近年来生产摩擦材料的民营个私企业不断涌现，而且迅速形成规模生产，这类企业相对运作成本较低对市场的冲击较大。所以对规模型生产摩擦材料的老企业经受着越来越严谨的考验，必须重视企业的内功修炼，一方面保持和提高产品质量占居行业的品牌地位，进行设备
蹄块摩擦材料配方
制动器摩擦片材料介绍 目前，国内外用于制动的摩擦材料主要有石棉树脂(国家法规已限制使用)型摩擦材料、无石棉树脂型摩擦材料、金属纤维增强摩擦材料、半金属纤维增强摩擦材料和混杂纤维增强摩擦材料等，国内以半金属纤维增强摩擦材料的应用最为普遍。上述这些摩擦材料的基本成分是增强纤维摩擦材料的生产过程一般为： 原料储存→称重→混合→预成型(常温模)→高温压模→样品修饰处理→检视→包装出厂。 1、石棉、钢纤维及克维拉(芳纶纤维)制动片的典型配方 a.石棉制动片配方一般为：50%石棉、15%树脂、20%耐磨粒、15%填充料。 b.钢纤维制动片配方一般为：30%钢纤维、15%树脂,10%氧化锌,10%金属粉,15%陶瓷,10%橡胶粒、10%石墨。 c.芳纶纤维制动片配方一般为：5%芳纶纤维、15%金属粉、15%耐磨粒、15%树脂、50%填充料。 2、摩擦材料中各组分的作用 2.1增强纤维 纤维在摩擦材料中作为增强剂，对制动片的强度、摩擦和磨损性能起着重要作用。 2.2粘结剂树脂和纤维材料、填充料等各组分能否良好粘结，取决于树脂对这些材料的浸润性能以及与它们形成化学键的可能性。目前，摩擦材料最常用的粘结剂是各种酚醛树脂及其改性树脂，常用酚醛树脂的性能如表3所示，它的作用是将增强纤维与其他组分粘合在一起。粘结剂是摩擦材料的基体，直接影响到材料的各种性能，因此粘结剂应满足以下性能要求。 a.在一般温度(100℃以下)下，保证摩擦材料有足够的机械强度(抗击强度、冲击强度、压缩强度、剪切强度以及一定的伸长率)。 b.当制动摩擦表面温度在200~300℃时，树脂不发生粘流、分解，应保持一定的强度，以支持摩擦表面层的工作要求，且与对偶件有良好的贴合性。
摩擦材料行业分析
综述: 经过“十一五”期间的努力，摩擦密封材料行业取得了长足的进步。国际化步伐进一步加快，新技术研究、新产品开发、新材料应用、新设备换代、新工艺创造成绩斐然。行业总体规模和经济效益有了显著增长，2010年摩擦密封材料行业总产值由“十一五”初期的56.7亿元增加到101.51亿元，产品出口交货值由16.2亿元增加到37.14亿元，分别增长了79.03%和129.26%。 1.国外概况 1.1行业结构合理，产能集中度较高，跨国和跨地区经营进一步发展，产品生产逐步转移到劳动力便宜的发展中国家和地区进行，尤其注重向中国市场的转移。大部分主机配套集中在为数不多的零部件集团，如：辉门、霍尼韦尔、泰明顿、阿基波罗等。 1.2无石棉、少金属的环保型摩擦材料（又称NAO型摩擦材料）已经开始向市场推广； 消费者对制动噪音越来越重视，制动噪音已经成为区分车辆制动性能的关键因素之一，各大摩擦材料厂和制动系统生产厂家开始联合研究和开发低噪音制动系统，并取得了很多工程技术上的突破；通过控制产品压缩量来降低噪音已经成为各大摩擦材料厂质量控制的重要手段。 1.3欧美一些国家已经就限制摩擦材料中有害重金属组分及铜的含量进行立法。在可以预见的将来，摩擦材料中重金属组分的含量将会成为摩擦材料出口欧美的一项贸易限制。 1.4生产设备自动化控制和精密度较高，部分工序实现了连续化生产；因而生产效率比较高；原材料生产企业普遍具有相当规模且质量稳定，并能够根据用户需要对所供产品进行精加工和新的开发。 1.5大型摩擦材料企业拥有雄厚的科研力量和先进的研究测试设备，科研开发的资金投入普遍占到销售额的3～5%，有的甚至更高一些。他们不仅深入研究摩擦材料的表观和微观结构及性能，同时非常重视摩擦材料和对偶件及制动系统的整体匹配性研究。 1.6 把产品质量标准和测试方法标准作为一种日常工作，不断进行研究。国际同行对欧洲和北美地区采用的不同测试方法进行了有效的协调统一，标准全球化日趋成熟。 2 .国内概况 2．1 基本情况 随着我国国民经济的快速发展，汽车、摩托车、机械、铁路、石油、化工、船舶、航空、矿山、冶金等诸多领域对摩擦密封材料行业提出了更高的要求。铁路运输不断提速；城市轨道交通大量发展；汽
中国摩擦材料发展方向
中国摩擦材料发展方向 我国摩擦材料的未来发展方向,主要体现在三个大的领域方面，随着我国汽车产业的不断发展,做为汽车制动系统关键零部件之一的刹车片也得到了突飞猛进的发展。而今新能源时代到来之际,我国企业须认清国际摩擦材料行业的发展形势。以下是刹车片的三种重要材料：首先是纤维增强材料,纤维做为摩擦材料的骨架材料，不但对摩擦片的强度起着至关重要的作用，同时也对摩擦片的性能有着重要的影响。目前在欧美等发达国家和地区又开始对纤维的结构和理化性能提出了更为严格的要求,而木质纤维、无机晶须(硫酸钡晶须;碳酸钙晶须;钛酸钾晶须等)、矿物纤维、陶瓷纤维、碳纤维、各种有机合成纤维等给我们提供了大量的选择余地,但从成本等综合因素上来看晶体结构和水溶性纤维材料等将是我们未来摩擦材料中 的首选纤维。?刹车片的另一个重要材料是粘合剂。粘合剂是我们生产摩擦材料必不可少的材料，人们从最早利用纯酚醛树脂(固态和液态），到后来采用各种橡胶通过多种工艺对酚醛树脂进行改性,发展到今天使用多种无机物或有机物对树脂进行改性。目前已经不再是单纯的追求摩擦系数和磨损性能的稳定和提高,而是从摩擦片与刹车盘表面的相互作用去分析摩擦材料的工作原理。所以做为摩擦材料的粘合剂材料,不再仅限于树脂与橡胶,而是已经拓展到了利用金属粉末或金属硫化物在高温下所具有的特殊性能,来 减少树脂在摩擦材料中的使用比例,弥补树脂及橡胶在高温条件下的不足，改善高温时在刹车片与刹车盘之间形成的转移膜的结构与性能,进而提高摩擦片的摩擦性能以及其与刹车盘的磨损性能，从而达到提高制动的安全性能、舒适性能和环保性能。?因此,我们在采用高性能的树脂来提高摩擦材料性能的同时，应更多地关注和利用一些金属粉末或金属硫化物以改善摩擦过程中形成的转移膜的形状与结构，使静态摩擦系数与动态摩擦系数达到相对的平衡,确保刹车片与刹车盘具有良好的磨损性能的同时，达到提高摩擦材料的速度与压力敏感性、消除高温衰退、减少噪音、减少落灰的目的。最后就是摩擦性能调节剂:摩擦性能调节剂在改善摩擦材料综合性能过程中起着非常关键的作用,过去我们的摩擦材料技术工作者在材料品种 的选择上做了大量的研究，并且对其形状和结构也做了相应的探讨,但与世界先进的水平相比还有很大的差距，今后的研究工作不但要在选材上不断扩大应用范围，而且要对每种材料的粒度分布做出明确的规定, 并且对其理化性能提出详细的技术参数，同时在配方的研究过程中,对于同一种材料的应用，要根据其形状与粒度的进行多种型号的搭配使用，以确保其优点在摩擦材料中得到充分的发挥。 汽车刹车材料的发展趋势
汽车制动摩擦材料的性能要求及影响因素分析
汽车制动摩擦材料的性能要求及影响因素分析 发表时间：2018-09-12T14:20:56.057Z 来源：《科技新时代》2018年7期作者：张国华 [导读] 本文围绕汽车制动摩擦材料的相关议题进行了探讨，分别论述了汽车制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响因素。 杭州优纳摩擦材料有限公司浙江省杭州市 311404 摘要：本文围绕汽车制动摩擦材料的相关议题进行了探讨，分别论述了汽车制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响因素，汽车制动摩擦材料热衰退性能的影响因素，以及启辰制动摩擦材料噪音及振动的影响因素，供相关人士参考。 关键词：摩擦材料、汽车、摩擦性能、热性能、影响因素 1引言 对于汽车生产来说，制动摩擦材料在汽车制动器、汽车离合器以及摩擦传动装置中起着关键的作用，在制动摩擦材料性能要求方面，不仅需要摩擦材料具备良好的摩擦磨损性能，同时在热衰退性能、振动性能以及减噪性能上也应有较良好的表现。在某种程度上制动摩擦材料性能的优劣将直接影响到汽车系统运行的安全性和可靠性。为此对汽车制动摩擦材料的性能进行分析和研究是十分重要且十分必要的。 2汽车制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响因素 汽车制动摩擦材料的摩擦磨损性能主要与摩擦系数，摩擦稳定性以及磨损率有关，通常来说，摩擦材料需要在稳定适中的摩擦系数下尽可能拥有较低的材料磨损率。 （一）摩擦材料自身组分的影响 汽车制动摩擦材料是由多种材料所制成的复合型材料，因此在制作过程中各物料组分的不同会对摩擦材料的摩擦性能造成不同的影响。 磨料的影响。比如在摩擦材料中添加氧化铝、硫酸钡、锆英石、铬铁矿粉、硫化锑等金属填料，添加石墨等减磨材料，均可以使摩擦材料本身的摩擦性能得到改善和提升。根据添加物质性能的不同，也会对摩擦材料的性能产生不同的影响。比如添加氧化铝、锆英石、铬铁矿粉、硫化锑可以提高摩擦材料的高温摩擦系数；添加硫酸钡可以提高摩擦材料的热稳定性；添加石墨可以有效改善摩擦材料的热衰退性能，增加抗摩擦性能。 添加纤维的影响。在摩擦材料的制作过程中通过添加增强纤维可以提高材料的摩擦性能。在实际生产中，添加纤维有多种类型，如铜纤维、钢纤维等金属型纤维；玻璃纤维、陶瓷纤维等无机型纤维；芳纶纤维、纤维素纤维等有机型纤维等。金属型纤维在摩擦材料中起着骨架支撑的作用，但是由于金属的密度较大且对环境有一定的负面影响，因此在摩擦材料的制作中往往含量较低。有机型纤维在性能上具有较好的亲水性，同时在混合的过程中分散均匀度较好，因此可以提高摩擦材料的抗裂性能。此外由于该类型纤维对环境无污染，与其他物质的适应性好，因此应用较为普遍。无机型纤维在隔热性和减噪性方面表现良好，对环境无污染，但是在传热性上表现稍差，一般在应用时适当加入一些良好导热性的材料作为平衡。另外，无机纤维加入量过多容易导致摩擦材料的开裂，降低其摩损性能。 固体润滑剂的影响。固体润滑剂主要包括石墨、炭黑、氟化物等炭材料；硫、硒等硫族化合物；氮化硼；二硫化钼、硫化铅、硫化锌等金属硫化物。这些固体润滑剂有较低的莫氏硬度，可以在摩擦材料使用过程中发生有效的转移，以此来稳定摩擦材料的摩擦系数，减少摩擦噪音，提高摩擦材料的耐磨损性能。 （二）摩擦材料制作工艺的影响 不同的烧蚀或成型制作工艺也会对摩擦材料的摩擦性能造成影响。目前在摩擦材料的制作过程中多采用热压成型工艺。在热压成型过程中主要由加压、排气和固化三个基本环节。对于热压温度的控制需要参考模压树脂的差示扫描热量曲线中固化温度的变化情况。良好的热压成型工艺可以使树脂材料和其他物料结合程度得到改善，有效排出材料中的气体，控制摩擦材料成品中的含胶量，使摩擦材料成品拥有较好的密实度，提高摩擦材料的耐磨损性能。 3汽车制动摩擦材料热衰退性能的影响因素 摩擦材料的热衰退性能是影响摩擦材料使用寿命以及汽车运行安全与否的重要性能。通常情况下，高温会提高材料的热衰退性，若材料的热衰退十分严重，极容易导致汽车制动失效等故障，尤其是上下坡行驶过程中，摩擦材料的抗热衰退性对于行驶的安全十分必要。 （一）摩擦材料生产原料的影响 目前在摩擦材料的生产制造中，通常采用对树脂进行性能的优化，通过性能改良和优化来提高树脂的热分解温度，使摩擦材料能够在较高的温度条件下摩擦系数更加稳定，提高摩擦材料的抗热衰退性能。比如利用纳米金属材料对树脂进行导热性能的改良，纳米金属材料本身导热性能优异，与树脂原料结合后可以将摩擦表面产生的热量迅速地传递到材料内部，减少摩擦材料自身的温度差，减少树脂的热分解反应，提高摩擦材料的稳定性。另外，基于硫化锑在高温条件下容易生产硬度更高的氧化物，因此在原料中加入硫化锑不仅能够提高材料的耐磨损性，同时也起到了抗热衰退性的作用。 （二）摩擦材料制作工艺的影响 烧蚀技术涉及到摩擦材料的炭化，因此可以通过对烧蚀工艺优化来改善摩擦材料的抗热衰退性。为避免摩擦材料在高温过程中剧烈炭化，可以在烧蚀工艺前线对摩擦材料进行高温预处理，使材料在经过高温烧蚀过程中能够降低炭化的速率，提高摩擦材料的抗热衰退性。 4汽车制动摩擦材料噪音及振动的影响因素 随着汽车行业的不断发展，汽车制造技术也越来越贴合消费者的需求，从过去的功能性，美观性逐渐走向功能性、美观性、舒适性、环保性。对于汽车制动摩擦材料而言，越来越注重材料的降噪性能和抗振动性能。在降噪性能方面，可从摩擦材料的生产配方入手，通过降低原料中金属的含量来提高降噪性能。另外，由于摩擦材料中的孔隙率对降噪性能有着十分重要的影响，因此，可采用较高的显气孔率来
探究刹车片摩擦材料的研究现状与发展趋势
探究刹车片摩擦材料的研究现状与发展趋势 发表时间：2019-09-18T10:02:32.580Z 来源：《防护工程》2019年11期作者：赵盟盟 [导读] 新型陶瓷基摩擦材料是当前全新的一种材料，其材料的引用可以提升安全性与稳定性，满足当前的需求。 山东金麒麟股份有限公司山东乐陵 253600 摘要：现阶段的工业制造逐渐向轻量化、高质量、高安全以及高寿命方向发展，进而对当前的制动系统提出更高的要求，以保证其整体性能。新型陶瓷基摩擦材料是当前全新的一种材料，其材料的引用可以提升安全性与稳定性，满足当前的需求。 关键词：刹车片摩擦材料；现状；发展 1 引言 作为车辆和机械离合器总成及制动器中的关键性安全部件，高性能刹车片摩擦材料的研究广泛受到各科研机构和主机厂的关注。刹车片摩擦材料作为制动装置中的核心要素，利用摩擦材料的摩擦性能将转动的动能转化为热能及其他形式的能量，从而实现运动装置制动，其性能的优良直接影响着整机装备运行的安全性、可靠性、舒适性等. 2 刹车片摩擦材料的主要性能 一般对刹车片的基本要求主要有耐磨损、摩擦系数大、优良的隔热性能。按无石棉有机物刹车材料主要是作为石棉的替代晶而研制的，用于制动鼓或制动蹄。摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料。它主要包括制动器衬片（刹车片）和离合器面片（离合器片）。刹车片用于制动，离合器片用于传动。任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。摩擦材料是这种制动或传动装置上的关键性部件。它最主要的功能是通过摩擦来吸收或传递动力。如离合器片传递动力，制动片吸收动能。它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。 所以说摩擦材料是一种应用广泛又甚关键地材料。摩擦材料是一种高分子三元复合材料，是物理与化学复合体。它是由高分子粘结剂（树脂与橡胶）、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成，经一系列生产加工而制成的制品。摩擦材料的特点是具有良好的摩擦系数和耐磨损性能，同时具有一定的耐热性和机械强度，能满足车辆或机械的传动与制动的性能要求。它们被广泛应用在汽车、火车、飞机、石油钻机等各类工程机械设备上。民用品如自行车、洗衣机等作为动力的传递或制动减速用不可缺少的材料。 3 刹车片摩擦材料发展过程 通过上文的分析发现，阿基波罗工业株式会社和美国辉门公司在专利数量和时期上具有代表性，对其各个时期的代表性专利进行分析，发现刹车片摩擦材料的发展可分为去石棉时期、无石棉发展时期和新材料时期。 3.1 去石棉时期 早在19世纪30年代，菲罗多就有专利提到了含铅或铅合金的摩擦片，还有一篇专利提到了含石棉的刹车片，这就是早期的石棉刹车片。早期的刹车片往往含有石棉，因为石棉能为摩擦材料提供较高机械强度及良好的耐热性、耐磨性等关键性能，甚至至今石棉在摩擦材料中的影响还没有被单一增强纤维所取代。自19世纪50年代，石棉被发现可能具有致癌性。之后19世纪70年代，石棉的致癌形成了一种共识，1989年，美国出台了法案规定禁止石棉材料的使用。 随后，各公司开始寻求对石棉的替代，大体分为两个发展方向，一种为用金属纤维等进行替代，后来演变为用途十分广泛的半金属刹车片，如菲罗多专利中出现了含金属纤维的刹车片，金属开始替代石棉；1982年阿基波罗公司一种定义为半金属的刹车片出现了，中提到了铝和氧化铝同酚醛树脂、金属粉末、橡胶、石墨和钢纤和高含碳量的铁粉热压得到这种摩擦材料。其中钢纤维和金属粉末（如：还原铁粉、铸铁粉等）主要替代石棉用作增强材料。提出一种包含碎玻璃纤维的摩擦材料具有良好的抗磨损和抗衰退性能，具体包含树脂，碎玻璃纤维（浸渍有１％的酚醛树脂）、有机粉末、填料、金属粉末、润滑剂和一些其他的纤维，并且分散了噪音的集中产生。这种刹车片即为早期的NAO型刹车片。此阶段汽车工业对于汽车速度提出了更高的要求，因此摩擦材料不仅关注对石棉纤维的替代，对于粘结剂的改性以提高分解温度也被重视。 3.2 无石棉发展时期 从20世纪80年代至2000年，刹车片摩擦材料的专利开始大量涌现，主要还是针对无石棉配方的改进。半金属配方刹车片具有较高的摩擦系数，优异的热传导性和耐磨性，但也有易生锈、易损伤刹车盘等缺点，另外在噪音和舒适性方面都不尽如人意，这也不满足汽车工业对汽车舒适性的要求。世界发达国家更加注重对噪音、振动、顿挫感（简称NVH）等舒适性能方面的研究。减少刹车片中金属含量，由半金属向低金属转变成为当时的主要研究方向。最显著的特点是发表了大量无石棉有机（简称NAO）刹车片，NAO主要特点为具有适宜的摩擦系数、低噪音、少落灰和较好的舒适性。 3.3 新材料时期 3.3.1 新型陶瓷基摩擦材料 21世纪初，面对世界范围内对于汽车环保和舒适性更高的要求，刹车片摩擦材料的发展对环保要求也越来越苛刻，日本、欧美地区的刹车片向着绿色，环保，经济的方向发展。此时由于芳纶与钛酸钾纤维具有良好的协同作用，在NAO型刹车片中已得到了十分广泛的应用。粉末状钛酸钾的工艺，并且和纤维状钛酸钾具有相似的摩擦性能和力学强度，可以对钛酸钾纤维进行替代。 3.3.2 新型陶瓷基摩擦材料 汽车制动器在进行制作过程中，其主要是利用当前的衬片功能进行发挥，其由当前的填料、增强纤维以及粘结剂组成，利用粘接剂自身的功能与优势，将相关的材料进行合理的融合，经过粘接、加热、固化等工序，促使其形成质量良好的摩擦材料，提升整体性能，满足当前的需求。例如，作者通过合理的实验，对当前的汽车刹车片新型陶瓷基材料的性能进行分析，通过不同的粘结剂的不同体积分数明确其最优效果，进而选择出摩擦材料的最高强度与韧性，提升其整体性能。以实际的案例为例，在某实验中，将当前的钛酸钾晶须作为增强纤维，充分发挥出其自身的摩擦性能，并利用不同的钛酸钾含量进行分析，不同的含量对其整体性能产生的影响。 填料也是当前重要的组成部分，其自身的性能优势在于对摩擦材料的磨损性能进行合理的调节，进而提升其实际的制动与传动要求，例如，当前较为常见的填料主要有碳酸钙、氧化铁、氧化铝等相关的材料，不同的材料其对于当前的性能影响也不同。氧化铝可以提升材
制动摩擦片检测教案
汽车制动盘和制动摩擦片检测 【课题】汽车制动盘和制动摩擦片检测《汽车维护教程》第一级下册（高等教育出版社）【课时】2课时 【教材内容分析】 《汽车维护操作》主要介绍汽车维护操作的基本知识，主要内容包括丰田概况、丰田技术员、基本的维修操作、工作安全、5S、定期维护的目的、定期维护的的基本知识、定期维护等。本工位主要让学生了解和掌握汽车前轮制动器摩擦片和制动盘的检测方法以及能正确判断制动盘和制动摩擦片的磨损情况。 【学生情况分析】 本课所面临的教学对象为中职学校汽修专业的学生，其实中职的学生不比普高的学生差，只是我们老师没有激发学生的学习兴趣，并且没有养成一种良好的学习习惯而已。面对这样的情况，首先我们应该要激发其学习兴趣。对于那些报汽车专业学生相信应该对汽车还是有一定兴趣，但这需要我们教育好、引导好。此外，由于中职学生学习难度不能太大，要让学生容易接受。因此我们需将各个操作项目进行分步骤细化讲解，来降低学习的学习难度。 制动盘和制动摩擦片的结构、原理在之前的项目循环中已经讲解过，本堂课为实训课，在学生知道结构原理的基础上加强学生动手操作能力，让我们学生的技能学习更加符合企业的现实需要。 【教学目标】 认知目标： 1、指导各检查项目的原因和依据。 2、知道制动盘和制动摩擦片检查的作业流程。 能力目标： 1、能借助举升设备和常用工具，在15分钟内独立拆卸和安装制动摩擦片，且作 业流程规范，安装后能正常使用。 2、能借助测量工具，在规定时间内进行掌制动摩擦片、制动盘的检查。 3、让学生能独立的按照整个项目内容的作业流程进行操作。 情感目标： 1、操作步骤规范，动作标准。 2、工具、场地整理清洁，有安全环保意识。 【教学难点重点】 重点：汽车制动摩擦片的的拆卸方法。（通过操作强化记忆。） 难点：千分尺使用 （通过将该操作进行一步一步的分解，一个动作、一个动作的进行细化讲解来突破难点。）【教学方法】 分组教学与演示教学法 【教学平台和资源】 多媒体、自制ppt幻灯片、工作任务书若干、评分表若干、千分尺4套、各类拆装工具4套、整车两辆等 【教学策略与思路】 我校开展汽修任务驱动和项目教学的工作已有四年的时间，本人参加汽修项目教学的工作也有四年，我校汽修项目教学的框架基本形成，包括从学生的整队、7s的管理、教学模
刹车片摩擦材料成分
刹车片（摩擦材料）的成分 摩擦材料种类繁多。汽车制动器和离合器用的摩擦材料，几乎都是用树脂或橡 胶作为粘接剂的有机摩擦材料。到目前发现可以用于制造有机摩擦材料的天然和合成材料近百种，人们选择其中几种或十几种原料，按一定比例混合，生产出具有不同特性的摩擦材料。原料的选取与配合比例称为配方。配方是摩擦材料生产中最重要的技术要素。配方五花八门，千变万化，但万变不离其宗。归纳起来，任何一种实用配方都不外乎由下述四大类基本材料组成： 粘合剂：约占5%~25% 增强剂：约占20%~50% 摩擦调节剂：约占30%~60% 工艺调节剂：约占0.5%~1% （1）粘合剂： 如热固性树脂和橡胶等。粘合剂的作用是将配方中各组分粘合为一体，形成具有足够强度、适当硬度、尽可能高的耐温性和耐磨性的固体。 粘合剂的耐温性是影响摩擦材料性能的主要因素。因此，其种类和用量 是配方设计中重点考虑的。 （2）增强纤维： 如石棉纤维、天然矿物纤维、人造矿物纤维、有机纤维、植物纤维、素纤维、碳纤维。增强纤维必须能提供足够的强度，应有很好的耐热性 能和耐磨性能，而且不能刮伤对偶。 （3）摩擦性能调节剂：
摩擦性能调节剂的种类很多，用途各异，必须针对所选择的树脂和纤维 的种类，结合使用要求，进行不同的搭配，以形成满足不同用途的配方 体系。 a\ 能提高摩擦系数的: 常采用的是非金属矿物及其制品。例如：重晶石（硫酸钡）、硅灰石、 氧化铝、矾土（刚玉）、氧化铁红（黑）、焦炭粉等等。这些原料的 主要作用是使刹车片有足够的摩擦系数，不仅在100°C左右的常温区 段，而且在400~500°C的高温区段都能产生足够的制动力。 b\ 能稳定摩擦系数的： 主要原料有石墨、二硫化钼、云母、滑石、软金属等。这些原料的硬 度都很低，在摩擦表面起润滑作用，使摩擦系数趋于稳定，并用来保 护摩擦对偶。 c\ 有机摩擦性能调节剂： 常用的有橡胶份、轮胎粉等。加入这些材料有助于降低材料的硬度和 密度、稳定摩擦系数、降低磨损，但过量的使用会导致热衰退。 d\ 金属粉末（屑）： 在一些重载荷的刹车片配方中，也有加入一定份额的金属粉或屑的情 况，常用的有铁粉、铜粉（屑）、铝粉等。加入金属组分主要是为了 改进材料的高温摩擦磨损性能。 （4）工艺调节剂：