汽车用摩擦材料主要包括刹车片和离合器片,虽然它们只是汽车中的小部件,所占的成本比例也微不足道,但因起着传动、转向、减速、制动等作用,直接关系到行驶安全和整车质量,所以越来越引起汽车厂商和摩擦材料行业的密切关注。国内外对它的研发趋势,已不仅仅停留在制动可靠的简单要求上,正在向着制动安全、乘坐舒适、减少污染、保护健康的方向发展。
一、以原料取代为切入点,追求产品的环保性
全面推行无石棉化汽车可以四通八达,如果刹车片中存在有害物质,摩擦时排出的粉屑就会四处扩散。西方工业化国家已不再使用石棉生产摩擦材料,我国*也在强制性标准中规定:“2003年10月1日之后,制动衬片应不含石棉。”从不久前召开的’2002(北京)摩擦与密封材料技术交流暨产品展示会上可以看出,全行业对此已有足够的思想准备,参展的所有企业都展示出了自己的无石棉产品,一些企业还形成了批量生产能力,并有一定量的出口。
低金属乃至无金属化zui初大量使用的石棉替代物是钢纤维。但因它存在比重大、易生锈及易加速材料表面碳化、引起摩擦性能衰退的缺陷,所以目前材料结构已从“半金属”向“低金属”或“无金属”过渡。继之而起的替代纤维有海泡石、硅灰石、纤水镁石、超细陶瓷纤维、岩棉、玻璃纤维或它们的混合物,而纯植物纤维的应用已成为该领域的技术成果。
无芳香族纤维及低树脂化在取代石棉的进程中,应用得zui多的有机合成纤维,莫过于开夫拉(kevlar)及其同族衍生物纤维。此外,摩擦材料还要应用酚醛树脂或改性酚醛树脂。这些原料都属于芳香族化合物,经高温摩擦会释放出有害气体。所以,在摩擦材料中已开始忌讳使用有机合成纤维,对酚醛树脂的用量也尽量削减,甚至只有5%~6%的比例。
二、通过技术创新,赋予产品更优越的性能
制动平稳、舒适过去曾经一度沉寂的冷压法工艺,经过科技人员一番“扬长避短”的技术改进以后,zui近又重新流行起来。用这种方法生产的摩擦材料,比重小,硬度较低,摩擦系数稳定,恢复性好,因此刹车平稳、无震颤、无噪音。其技术要点是,湿法浸渍混料,高压力(30~50兆帕)模压,高温(180~240℃)后处理固化。为了增加物料的加工流动性、提高产品尺寸度和防止变形,又派生出低加热模压工艺。
表面自洁性能摩擦性能的热衰退是摩擦材料的大敌,它大多数是由积聚在材料表面的炭化层引起的。采用造粒技术使产品形成大量微孔,可以吸收产生的炭化物;在配方中使用碳质或石墨质原料,它们不易被“烧焦”,还可在材料表面形成稠密的转移膜。清洁的摩擦面自然能够保持良好的工作状态,即使在高温下摩擦系数也衰减很小,任何时候都能达到有效制动的目的。
内部结构的自适应性进行原料的优化配比,采用*的制造工艺,使摩擦材料内部各成分性能互补,相得益彰,形成自适应性的微观结构。例如,当刹车片进入高温摩擦状态时,其中高比热、高导热率的碳材料就吸收这些热功并把热量迅速传播出去;当摩擦表面出现热分解物时,材料内部的大量气孔就立即“打扫”、吸纳它们;当制动产生较强的冲击力时,富有弹性及柔性的层状物质就会起到缓冲、减震作用。经过特殊处理的增强纤维,连同与之紧密粘接的基质材料,则始终维持足够的物理强度。
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