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汽車(chē)摩擦材料

一、概論

摩擦材料是一種應(yīng)用在動(dòng)力機(jī)械上，依靠摩擦作用來(lái)執(zhí)行制動(dòng)和傳動(dòng)功能的部件材料。它主要包括制動(dòng)器襯片（剎車(chē)片）和離合器面片（離合器片）。剎車(chē)片用于制動(dòng)，離合器片用于傳動(dòng)。

任何機(jī)械設(shè)備與運(yùn)動(dòng)的各種車(chē)輛都必須要有制動(dòng)或傳動(dòng)裝置。摩擦材料是這種制動(dòng)或傳動(dòng)裝置上的關(guān)鍵性部件。它最主要的功能是通過(guò)摩擦來(lái)吸收或傳遞動(dòng)力。如離合器片傳遞動(dòng)力，制動(dòng)片吸收動(dòng)能。它們使機(jī)械設(shè)備與各種機(jī)動(dòng)車(chē)輛能夠安全可靠地工作。所以說(shuō)摩擦材料是一種應(yīng)用廣泛又甚關(guān)鍵地材料。

摩擦材料是一種高分子三元復(fù)合材料，是物理與化學(xué)復(fù)合體。它是由高分子粘結(jié)劑（樹(shù)脂與橡膠）、增強(qiáng)纖維和摩擦性能調(diào)節(jié)劑三大類(lèi)組成及其它配合劑構(gòu)成，經(jīng)一系列生產(chǎn)加工而制成的制品。摩擦材料的特點(diǎn)是具有良好的摩擦系數(shù)和耐磨損性能，同時(shí)具有一定的耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度，能滿(mǎn)足車(chē)輛或機(jī)械的傳動(dòng)與制動(dòng)的性能要求。它們被廣泛應(yīng)用在汽車(chē)、火車(chē)、飛機(jī)、石油鉆機(jī)等各類(lèi)工程機(jī)械設(shè)備上。民用品如自行車(chē)、洗衣機(jī)等作為動(dòng)力的傳遞或制動(dòng)減速用不可缺少的材料。

二、摩擦材料發(fā)展簡(jiǎn)史

自世界上出現(xiàn)動(dòng)力機(jī)械和機(jī)動(dòng)車(chē)輛后，在其傳動(dòng)和制動(dòng)機(jī)構(gòu)中就使用摩擦片。初期的摩擦片系用棉花、棉布、皮革等作為基材，如：將棉花纖維或其織品浸漬橡膠漿液后，進(jìn)行加工成型制成剎車(chē)片或剎車(chē)帶。其缺點(diǎn)：耐熱性較差，當(dāng)摩擦面溫度超過(guò)120℃后，棉花和棉布會(huì)逐漸焦化甚至燃燒。隨著車(chē)輛速度和載重的增加，其制動(dòng)溫度也相應(yīng)提高，這類(lèi)摩擦材料已經(jīng)不能滿(mǎn)足使用要求。人們開(kāi)始尋求耐熱性好的、新的摩擦材料類(lèi)型，石棉摩擦材料由此誕生。

石棉是一種天然的礦物纖維，它具有較高的耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度，還具有較長(zhǎng)的纖維長(zhǎng)度、很好的散熱性，柔軟性和浸漬性也很好，可以進(jìn)行紡織加工制成石棉布或石棉帶并浸漬粘結(jié)劑。石棉短纖維和其布、帶織品都可以作為摩擦材料的基材。更由于其具有較低的價(jià)格（性?xún)r(jià)比），所以很快就取代了棉花與棉布而成為摩擦材料中的主要基材料。1905年石棉剎車(chē)帶開(kāi)始被應(yīng)用，其制品的摩擦性能和使用壽命、耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度均有較大的提高。1918年開(kāi)始，人們用石棉短纖維與瀝青混合制成模壓剎車(chē)片。20世紀(jì)20年代初酚醛樹(shù)脂開(kāi)始工業(yè)化應(yīng)用，由于其耐熱性明顯高于橡膠，所以很快就取代了橡膠，而成為摩擦材料中主要的粘結(jié)劑材料。由于酚醛樹(shù)脂與其他的各種耐熱型的合成樹(shù)脂相比價(jià)格較低，故從那時(shí)起，石棉－酚醛型摩擦材料被世界各國(guó)廣泛使用至今。

20世紀(jì)60年代，人們逐漸認(rèn)識(shí)到石棉對(duì)人體健康有一定的危險(xiǎn)性。在開(kāi)采或生產(chǎn)過(guò)程中，微細(xì)的石棉纖維易飛揚(yáng)在空氣中被人吸入肺部，長(zhǎng)期間處于這種環(huán)境下的人們比較容易患上石棉肺一類(lèi)的疾病。因此人們開(kāi)始尋求能取代石棉的其它纖維材料來(lái)制造摩擦材料，即無(wú)石棉摩擦材料或非石棉摩擦材料。20世紀(jì)70年代，以鋼纖維為主要代替材料的半金屬材料在國(guó)外被首先采用。80年代－90年代初，半金屬摩擦材料已占據(jù)了整個(gè)汽車(chē)用盤(pán)式片領(lǐng)域。20世紀(jì)90年代后期以來(lái)，NAO（少金屬）摩擦材料在歐洲的出現(xiàn)是一個(gè)發(fā)展的趨勢(shì)。無(wú)石棉，采用兩種或兩種以上纖維（以無(wú)機(jī)纖維為主，并有少量有機(jī)纖維）只含少量鋼纖維、鐵粉。NAO（少金屬）型摩擦材料有助于克服半金屬型摩擦材料固有的高比重、易生銹、易產(chǎn)生制動(dòng)噪音、傷對(duì)偶（盤(pán)、鼓）及導(dǎo)熱系數(shù)過(guò)大等缺陷。目前，NAO（少金屬）型摩擦材料已得到廣泛應(yīng)用，取代半金屬型摩擦材料。2004年開(kāi)始，隨汽車(chē)工業(yè)飛速發(fā)展，人們對(duì)制動(dòng)性能要求越來(lái)越高，開(kāi)始研發(fā)陶瓷型摩擦材料。陶瓷型摩擦材料主要以無(wú)機(jī)纖維和幾種有機(jī)纖維混雜組成，無(wú)石棉，無(wú)金屬。其特點(diǎn)為：

1. 無(wú)石棉符合環(huán)保要求；

2. 無(wú)金屬和多孔性材料的使用可降低制品密度，有利于減少損傷制動(dòng)盤(pán)（鼓）和產(chǎn)生制動(dòng)噪音的粘度。

3. 摩擦材料不生銹，不腐蝕；

4. 磨耗低，粉塵少（輪轂）。

三、摩擦材料分類(lèi)

在大多數(shù)情況下，摩擦材料都是同各種金屬對(duì)偶起摩擦的。一般公認(rèn)，在干摩擦條件下，同對(duì)偶摩擦系數(shù)大于0.2的材料，稱(chēng)為摩擦材料。

材料按其摩擦特性分為低摩擦系數(shù)材料和高摩擦系數(shù)材料。低摩擦系數(shù)材料又稱(chēng)減摩材料或潤(rùn)滑材料，其作用是減少機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力損耗，降低機(jī)械部件磨損，延長(zhǎng)使用壽命。高摩擦系數(shù)材料又稱(chēng)摩阻材料（稱(chēng)為摩擦材料）。

1.按工作功能分可分為傳動(dòng)與制動(dòng)兩大類(lèi)摩擦材料。如傳動(dòng)作用的離合器片，系通過(guò)離合器總成中離合器摩擦面片的貼合與分離將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上，使車(chē)輛開(kāi)始行走。制動(dòng)作用的剎車(chē)片（分為盤(pán)式與鼓式剎車(chē)片），系通過(guò)車(chē)輛制動(dòng)機(jī)構(gòu)將剎車(chē)片緊貼在制動(dòng)盤(pán)（鼓）上，使行走中的車(chē)輛減速或停下來(lái)。

2.按產(chǎn)品形狀分可分為剎車(chē)片（盤(pán)式片、鼓式片）、剎車(chē)帶、閘瓦、離合器片、異性摩擦片。盤(pán)式片呈平面狀，鼓式片呈弧形。閘瓦（火車(chē)閘瓦、石油鉆機(jī)）為弧形產(chǎn)品，但比普通弧形剎車(chē)片要厚的多，25～30mm范圍。剎車(chē)帶常用于農(nóng)機(jī)和工程機(jī)械上，屬軟質(zhì)摩擦材料。離合器片一般為圓環(huán)形狀制品。異性摩擦片多用于各種工程機(jī)械方面，如摩擦壓力機(jī)，電葫蘆等。

3.按產(chǎn)品材質(zhì)分可分為石棉摩擦材料、無(wú)石棉摩擦材料兩大類(lèi)。

A、石棉摩擦材料分為以下幾類(lèi)：

a、石棉纖維摩擦材料，又稱(chēng)為石棉絨質(zhì)摩擦材料。生產(chǎn)：各種剎車(chē)片、離合器片、火車(chē)合成閘瓦、石棉絨質(zhì)橡膠帶等。

b、石棉線(xiàn)質(zhì)摩擦材料。生產(chǎn)：纏繞型離合器片、短切石棉線(xiàn)段摩擦材料等。

c、石棉布質(zhì)摩擦材料。生產(chǎn)：制造層壓類(lèi)鉆機(jī)閘瓦、剎車(chē)帶、離合器面片等。

d、石棉編織摩擦材料。生產(chǎn)：制造油浸或樹(shù)脂浸剎車(chē)帶。石油鉆機(jī)閘瓦等。

B、無(wú)石棉摩擦材料分為以下幾類(lèi)：

a、半金屬摩擦材料。應(yīng)用于轎車(chē)和重型汽車(chē)的盤(pán)式剎車(chē)片。其材質(zhì)配方組成中通常含有30％～50％左右的鐵質(zhì)金屬物（如鋼纖維、還原鐵粉、泡沫鐵粉）。半金屬摩擦材料因此而得名。是最早取代石棉而發(fā)展起來(lái)的一種無(wú)石棉材料。其特點(diǎn)：耐熱性好，單位面積吸收功率高，導(dǎo)熱系數(shù)大，能適用于汽車(chē)在高速、重負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的制動(dòng)工況要求。但其存在制動(dòng)噪音大、邊角脆裂等缺點(diǎn)。

b、 NAO摩擦材料。從廣義上是指非石棉－非鋼纖維型摩擦材料，但現(xiàn)盤(pán)式片也含有少量的鋼纖維。NAO摩擦材料中的基材料在大多數(shù)情況下為兩種或兩種以上纖維（以無(wú)機(jī)纖維，并有少量有機(jī)纖維）混合物。因此NAO摩擦材料是非石棉混合纖維摩擦材料。通常剎車(chē)片為短切纖維型摩擦塊，離合器片為連續(xù)纖維型摩擦片。

c、粉末冶金摩擦材料。又稱(chēng)燒結(jié)摩擦材料，系將鐵基、銅基粉狀物料經(jīng)混合、壓型，并在在高溫下燒結(jié)而成。適用于較高溫度下的制動(dòng)與傳動(dòng)工況條件。如：飛機(jī)、載重汽車(chē)、重型工程機(jī)械的制動(dòng)與傳動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：使用壽命長(zhǎng)；缺點(diǎn)：制品價(jià)格高，制動(dòng)噪音大，重而脆性大，對(duì)偶磨損大。

d、碳纖維摩擦材料。系用碳纖維為增強(qiáng)材料制成的一類(lèi)摩擦材料。碳纖維具有高模量、導(dǎo)熱好、耐熱等特點(diǎn)。碳纖維摩擦材料是各種類(lèi)型摩擦材料中性能最好的一種。碳纖維摩擦片的單位面積吸收功率高及比重輕，特別適合生產(chǎn)飛機(jī)剎車(chē)片，國(guó)外有些高檔轎車(chē)的剎車(chē)片也使用。因其價(jià)格昂貴，故其應(yīng)用范圍受到限制，產(chǎn)量較少。在碳纖維摩擦材料組分中，除了碳纖維外，還使用石墨，碳的化合物。組分中的有機(jī)粘結(jié)劑也要經(jīng)過(guò)碳化處理，故碳纖維摩擦材料也稱(chēng)為碳——碳摩擦材料或碳基摩擦材料。

四、摩擦材料的技術(shù)要求

摩擦材料是車(chē)輛與機(jī)械的離合器總成和制動(dòng)器中的關(guān)鍵安全零件，在傳動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中，主要應(yīng)滿(mǎn)足以下技術(shù)要求：

1.適宜而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)。

摩擦系數(shù)是評(píng)價(jià)任何一種摩擦材料的一個(gè)最重要的性能指標(biāo)，關(guān)系著摩擦片執(zhí)行傳動(dòng)和制動(dòng)功能的好壞。它不是一個(gè)常數(shù)，而是受溫度、壓力、摩擦速度或表面狀態(tài)及周?chē)橘|(zhì)因素等影響而發(fā)生變化的一個(gè)數(shù)。理想的摩擦系數(shù)應(yīng)具有理想的冷摩擦系數(shù)和可以控制的溫度衰退。由于摩擦產(chǎn)生熱量，增高了工作溫度，導(dǎo)致了摩擦材料的摩擦系數(shù)發(fā)生變化。

溫度是影響摩擦系數(shù)的重要因素。摩擦材料在摩擦過(guò)程中，由于溫度的迅速升高，一般溫度達(dá)200℃以上，摩擦系數(shù)開(kāi)始下降。當(dāng)溫度達(dá)到樹(shù)脂和橡膠分解溫度范圍后，產(chǎn)生摩擦系數(shù)的驟然降低，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“熱衰退”。嚴(yán)重的“熱衰退”會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)效能變差和惡化。在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)降低摩擦力，從而降低了制動(dòng)作用，這很危險(xiǎn)也是必須要避免的。在摩擦材料中加入高溫摩擦調(diào)節(jié)劑填料，是減少和克服“熱衰退”的有效手段。經(jīng)過(guò)“熱衰退”的摩擦片，當(dāng)溫度逐漸降低時(shí)摩擦系數(shù)會(huì)逐漸恢復(fù)至原來(lái)的正常情況，但也有時(shí)會(huì)出現(xiàn)摩擦系數(shù)恢復(fù)得高于原來(lái)正常的摩擦系數(shù)而恢復(fù)過(guò)頭，對(duì)這種摩擦系數(shù)恢復(fù)過(guò)頭我們稱(chēng)之為“過(guò)恢復(fù)”。

摩擦系數(shù)通常隨溫度增加而降低，但過(guò)多的降低也是不能忽視。我國(guó)汽車(chē)制動(dòng)器襯片臺(tái)架試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中就有制動(dòng)力矩、速度穩(wěn)定性要求。（QC/T 239-1997 貨車(chē)、客車(chē)制動(dòng)器性能要求；QC/T 582-1999 轎車(chē)制動(dòng)器性能要求；T564-1999 轎車(chē)制動(dòng)器臺(tái)架試驗(yàn)方法；QC/T 479-1999 貨車(chē)、客車(chē)制動(dòng)器臺(tái)架試驗(yàn)方法），因此當(dāng)車(chē)輛行駛速度加快時(shí)，要防止制動(dòng)效能的下降因素。

摩擦材料表面沾水時(shí)，摩擦系數(shù)也會(huì)下降，當(dāng)表面的水膜消除恢復(fù)至干燥狀態(tài)后，摩擦系數(shù)就會(huì)恢復(fù)正常，稱(chēng)之為“涉水恢復(fù)性”。

摩擦材料表面沾有油污時(shí)，摩擦系數(shù)顯著下降，但應(yīng)保持一定的摩擦力，使其仍有一定的制動(dòng)效能。

2.良好的耐磨性。

摩擦材料的耐磨性是其使用壽命的反映，也是衡量摩擦材料耐用程度的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。耐磨性越好，表示它的使用壽命越長(zhǎng)。但是摩擦材料在工作過(guò)程中的磨損，主要是由摩擦接觸表面產(chǎn)生的剪切力造成的。工作溫度是影響磨損量的重要因素。當(dāng)材料表面溫度達(dá)到有機(jī)粘結(jié)劑的熱分解溫度范圍時(shí)，有機(jī)粘結(jié)劑如橡膠、樹(shù)脂產(chǎn)生分解、碳化和失重現(xiàn)象。隨溫度升高，這種現(xiàn)象加劇，粘結(jié)作用下降，磨損量急劇增大，稱(chēng)之為“熱磨損”。

選用合適的減磨填料和耐熱性好的樹(shù)脂、橡膠，能有效地減少材料的工作磨損，特別是熱磨損，可延長(zhǎng)其使用壽命。

摩擦材料的耐磨性指標(biāo)有多種表示方法，我國(guó)GB5763-98“汽車(chē)制動(dòng)器襯片”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的磨損指標(biāo)（定速式摩擦試驗(yàn)機(jī)）100℃～350℃溫度范圍的每檔溫度（50℃為一擋）時(shí)磨損率。磨損率系樣品與對(duì)偶表面進(jìn)行相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中做單位摩擦功時(shí)體積磨損量，可由測(cè)定其摩擦力的滑動(dòng)距離及樣品因磨損的厚度減少而計(jì)算出。但由于被測(cè)樣品在摩擦性能測(cè)試過(guò)程中，受高溫影響會(huì)產(chǎn)生不同程度的熱膨脹，掩蓋了樣品的厚度磨損，有時(shí)甚至出現(xiàn)負(fù)值，即樣品經(jīng)高溫磨損后的厚度反而增加。這就不能真實(shí)正確反映出實(shí)際磨損。故有的生產(chǎn)廠(chǎng)家除測(cè)定樣品的體積磨損外，還要測(cè)定樣品的重量磨損率。

3.具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和物理性能。

摩擦材料制品在裝配使用之前，有需進(jìn)行鉆孔、鉚裝裝配等機(jī)械加工，才能制成剎車(chē)片總成或離合器總成。在摩擦工作過(guò)程中，摩擦材料除了要承受很高溫度的同時(shí)，還要承受較大的壓力與剪切力。因此要求摩擦材料必須具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以保證在加工或使用過(guò)程中不出現(xiàn)破損與碎裂。如：鉚接剎車(chē)片：要求有一定的抗沖擊強(qiáng)度、鉚接應(yīng)力、抗壓強(qiáng)度等。粘結(jié)剎車(chē)片：盤(pán)式片要具有足夠的常溫粘結(jié)強(qiáng)度與高溫（300℃）粘結(jié)強(qiáng)度，以保證摩擦材料與鋼背粘結(jié)牢固，可經(jīng)受盤(pán)式片在制動(dòng)過(guò)程中高剪切力，而不產(chǎn)生相互脫離，造成制動(dòng)失效的嚴(yán)重后果。離合器片要求具有足夠的抗沖擊強(qiáng)度、靜彎曲強(qiáng)度、最大應(yīng)變值以及旋轉(zhuǎn)破壞強(qiáng)度，為了保證離合器片在運(yùn)輸、鉚裝加工過(guò)程中不致?lián)p壞，也為了保障離合器片在高速旋轉(zhuǎn)的工作條件下不發(fā)生破裂。

4.制動(dòng)噪音低。

制動(dòng)噪音關(guān)系到車(chē)輛行駛的舒適性，而且對(duì)周?chē)h(huán)境特別是對(duì)城市環(huán)境造成噪音污染。對(duì)于轎車(chē)和城市公交車(chē)來(lái)說(shuō)，制動(dòng)噪音是一項(xiàng)重要的性能要求。就轎車(chē)盤(pán)式片而言，摩擦性能良好的無(wú)噪音或低噪音剎車(chē)片成為首先產(chǎn)品。隨汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)對(duì)制動(dòng)噪音人們?cè)絹?lái)越重視，有關(guān)部門(mén)已經(jīng)提出了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。一般汽車(chē)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的噪音不應(yīng)超過(guò)85dB。

引起制動(dòng)噪音的因素很多，因剎車(chē)片只是制動(dòng)總成的一個(gè)零件，制動(dòng)時(shí)剎車(chē)片與剎車(chē)盤(pán)（鼓）在高速與高壓相對(duì)運(yùn)動(dòng)下的強(qiáng)烈摩擦作用，彼此產(chǎn)生振動(dòng)，從而放大產(chǎn)生不同程度的噪音。

就摩擦材料而言，長(zhǎng)期使用經(jīng)驗(yàn)告訴我們，造成制動(dòng)噪音的因素大致有：

（1）摩擦材料的摩擦系數(shù)越高，越易產(chǎn)生噪音，達(dá)到0.45～0.5或更高時(shí)，極易產(chǎn)生噪音。

（2）制品材質(zhì)硬度高易產(chǎn)生噪音。

（3）高硬度填料用量多時(shí)易產(chǎn)生噪音。

（4）剎車(chē)片經(jīng)高溫制動(dòng)作用后，工作表面形成光亮而硬的碳化膜，又稱(chēng)釉質(zhì)層。在制動(dòng)摩擦?xí)r會(huì)產(chǎn)生高頻振動(dòng)及相應(yīng)的噪音。

盤(pán)產(chǎn)生振動(dòng)的因素：

盤(pán)的變化，硬度公差

制動(dòng)器振動(dòng) 盤(pán)的熱變化

盤(pán)的生銹

（1）制動(dòng)鉗加黃油，隔離振動(dòng)頻率。

（2）盤(pán)的變形、公差、硬度均布性等。

由此可知，適當(dāng)控制摩擦系數(shù)，使其不要過(guò)高，降低制品的硬度，減少硬質(zhì)填料的用量，避免工作表面形成碳化層，使用減震墊或涂膠膜以降低震動(dòng)頻率，均有利于減少與克服噪音。

5. 對(duì)偶面磨損較小。

摩擦材料制品的傳動(dòng)或制動(dòng)功能，都要通過(guò)與對(duì)偶件即摩擦盤(pán)（鼓）在摩擦中實(shí)現(xiàn)。在此摩擦過(guò)程中，這一對(duì)摩擦偶件相互都會(huì)產(chǎn)生磨損，這是正常現(xiàn)象。但是作為消耗性材料的摩擦材料制品，除自身應(yīng)該盡量小的磨損外，對(duì)偶件的磨損也要小，也就是應(yīng)該使對(duì)偶件的使用壽命相對(duì)的較長(zhǎng)。這才充分顯示出具有良好的摩擦性能的特性。同時(shí)在摩擦過(guò)程中不應(yīng)將對(duì)偶件即摩擦盤(pán)或制動(dòng)鼓的表面磨成較重的擦傷、劃痕、溝槽等過(guò)渡磨損情況。

五、摩擦材料的結(jié)構(gòu)與組成

摩擦材料屬于高分子三元復(fù)合材料，它包括三部分：

（1）以高分子化合物為粘結(jié)劑；

（2）以無(wú)機(jī)或有機(jī)纖維為增強(qiáng)組分；

（3）以填料為摩擦性能調(diào)節(jié)劑或配合劑。

1.有機(jī)粘結(jié)劑

摩擦材料所用的有機(jī)粘結(jié)劑為酚醛類(lèi)樹(shù)脂和合成橡膠，而以酚醛類(lèi)樹(shù)脂為主。它們的特點(diǎn)和作用是當(dāng)處于一定加熱溫度下時(shí)先呈軟化而后進(jìn)入粘流態(tài)，產(chǎn)生流動(dòng)并均勻分布在材料中形成材料的基體，最后通過(guò)樹(shù)脂固化作用的橡膠硫化作用，把纖維和填料粘結(jié)在一起，形成質(zhì)地致密的有相當(dāng)強(qiáng)度及能滿(mǎn)足摩擦材料使用性能要求的摩擦片制品。

對(duì)于摩擦材料而言，樹(shù)脂和橡膠的耐熱性是非常重要的性能指標(biāo)。因?yàn)檐?chē)輛和機(jī)械在進(jìn)行制動(dòng)和傳動(dòng)工作時(shí)，摩擦片處于200℃～450℃左右的高溫工況條件下。此溫度范圍內(nèi)，纖維和填料的主要部分為無(wú)機(jī)類(lèi)型，不會(huì)發(fā)生熱分解。而對(duì)于樹(shù)脂和橡膠，有機(jī)類(lèi)的來(lái)說(shuō)，又進(jìn)入熱分解區(qū)域。摩擦材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)此時(shí)多會(huì)發(fā)生不利的變化（摩擦系數(shù)、磨損、機(jī)械強(qiáng)度等），特別是摩擦材料在檢測(cè)和使用過(guò)程中發(fā)生的三熱（熱衰退、熱膨脹、熱龜裂）現(xiàn)象，其根源都是由于樹(shù)脂和橡膠、有機(jī)類(lèi)的熱分解而致。因此選擇樹(shù)脂與橡膠對(duì)摩擦材料的性能具有非常重要的作用。選用不同的粘結(jié)劑就會(huì)得出不同的摩擦性能和結(jié)構(gòu)性能。目前使用酚醛樹(shù)脂及其改性樹(shù)脂。如：腰果殼油改性、丁腈粉改性、橡膠改性及其它改性酚醛樹(shù)脂作為摩擦材料的粘結(jié)劑。

對(duì)樹(shù)脂的質(zhì)量要求是：

（1）耐熱性好，有較好的熱分解溫度和較低的熱失重。

（2）粉狀樹(shù)脂細(xì)度要高，一般為100目～200目，最好在200目以上，有利于混料分散的均勻性，可降低樹(shù)脂在配方中的用量。

（3）游離粉含量低，以1％～3％為宜。

（4）適宜的固化速度 40s～60s（150℃）和流動(dòng)距離（120℃ 40～80mm）

2. 纖維增強(qiáng)材料

纖維增強(qiáng)材料構(gòu)成摩擦材料的基材，它賦予摩擦制品足夠的機(jī)械強(qiáng)度，使其能承受摩擦片在生產(chǎn)過(guò)程中的磨削和鉚接加工的負(fù)荷力以及使用過(guò)程中由于制動(dòng)和傳動(dòng)而產(chǎn)生的沖擊力、剪切力、壓力。

我國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及汽車(chē)制造廠(chǎng)根據(jù)摩擦片的實(shí)際使用工況條件，對(duì)摩擦片提出了相應(yīng)的機(jī)械強(qiáng)度要求。如：沖擊強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度等。為了滿(mǎn)足這些強(qiáng)的性能要求，需要選用合適的纖維品種增加、滿(mǎn)足強(qiáng)度性能。

摩擦材料對(duì)其使用的纖維組分要求：

（1）增強(qiáng)效果好。

（2）耐熱性好。在摩擦工作溫度下不會(huì)發(fā)生熔斷、碳化與熱分解現(xiàn)象。

（3）具有基本的摩擦系數(shù)。

（4）硬度不宜過(guò)高，以免產(chǎn)生制動(dòng)噪音和損傷制動(dòng)盤(pán)或鼓。

（5）工藝可操作性好。

3. 填料

摩擦材料組分中的填料，主要是由摩擦性能調(diào)節(jié)劑和配合劑組成。使用填料的目的，主要有以下幾個(gè)方面：

（1）調(diào)節(jié)和改善制品的摩擦性能、物理性能與機(jī)械強(qiáng)度。

（2）控制制品熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱性、收縮率，增加產(chǎn)品尺寸的穩(wěn)定性。

（3）改善制品的制動(dòng)噪音。

（4）提高制品的制造工藝性能與加工性能。

（5）改善制品外觀(guān)質(zhì)量及密度。

（6）降低生產(chǎn)成本。

在摩擦材料的配方設(shè)計(jì)時(shí)，選用填料必須要了解填料的性能以及在摩擦材料的各種特性中所起到的作用。正確使用填料決定摩擦材料的性能，在制造工藝上也是非常重要的。

根據(jù)摩擦性能調(diào)節(jié)劑在摩擦材料中的作用，可將其分為“增磨填料”與“減磨填料”兩類(lèi)。摩擦材料本身屬于摩阻材料，為能執(zhí)行制動(dòng)和傳動(dòng)功能要求具有較高的摩擦系數(shù)，因此增摩填料是摩擦性能調(diào)節(jié)劑的主要成分。不同填料的增摩作用是不同的。

增摩填料的莫氏硬度通常為3～9。硬度高的增摩效果顯著明顯。5.5硬度以上的填料屬硬質(zhì)填料，但要控制其用量、粒度。（如氧化鋁、鋯英石等）

減磨填料：一般為低硬度物質(zhì)，低于莫氏硬度2的礦物。如：石墨、二硫化鉬、滑石粉、云母等。它既能降低摩擦系數(shù)又能減少對(duì)偶材料的磨損，從而提高摩擦材料的使用壽命。

摩擦材料是在熱與較高壓力的環(huán)境中工作的一種特殊材料，因此就要求所用的填料成分必須有良好的耐熱性，即熱穩(wěn)定性，包括熱物理效應(yīng)和熱化學(xué)效應(yīng)等。

填料的堆砌密度對(duì)摩擦材料的性能影響很大。摩擦材料的不同的性能要求，對(duì)填料的堆砌密度的要求也是不同的，

2016-04-16 23:02:04