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陶瓷摩擦材料在摩托车传动和制动系统中的应用(1)
来源:摩托车技术  作者:佚名  2016-05-24 09:47:13


 

   2 摩托车陶瓷制动摩擦片材
    料引领时尚潮流
    传统的摩托车陶瓷制动摩擦片材料用石棉纤维填充酚醛树脂制造,其中石棉由硅酸盐矿物而制得,其组成中含有一定数量的结晶水。现代摩托车速度的提高,使制动部件表面温度高达300~500℃。石棉摩擦材料导热性和耐热性差,在400℃左右将失去结晶水,550℃时结晶水完全丧失,已基本失去增强效果。石棉脱水后会造成摩擦性不稳定、工作层材料变质、磨损加剧,出现明显的“热衰退”现象。加上石棉在加工、使用中其粉尘具有致癌作用,因此石棉基刹车片在西方工业国家已被禁用,我国也已限制该类材料的使用。很明显石棉有机摩擦材料已不适应摩托车工业和现代社会发展需求,将逐步被新材料所取代。
    第二代摩托车制动摩擦片材料系半金属石墨复合材料。其主要成分是钢纤维、石墨、金属粉及其辅料,用改性酚醛树脂粘结成型,因刹车片中金属含量占总重的一半而得名。美、欧、日等国家在60年代开始广泛推广使用。半金属片的耐磨性能比石棉片提高25%以上,同时其有摩擦系数高、导热性好、加工成型容易等优点,因此该类材料目前在我国刹车片市场上占主导地位。但产品还存在以下缺点:钢纤维易生锈,锈蚀后易粘着或易损伤对偶,且锈蚀后产品强度降低、磨损加大;热传导率高,在高温时易使制动系统产生气阻导致摩擦片层与钢板脱开;硬度较高,会损伤对偶材料,产生振颤和低频制动噪音;密度大。
    环境友好的无金属、无石棉型制动摩擦材料,根据客户需要或工况需求可以加入少量的金属组分。第三代摩托车制动摩擦片材料系无石棉有机摩擦材料(NAO)。主要使用玻璃纤维、芳香族聚酞纤维或其它纤维(碳、陶瓷等)来作为加固材料,主要优点是无论在低温还是高温都保持良好的制动效果,减少磨损,降低噪音,延长刹车盘的使用寿命。NAO型刹车片的材料已经历了几次变革,现NAO材料在诸多方面已经有效超过了石棉制动片的性能,这主要是在抗摩性能及噪音等方面。摩擦材料制动器衬片以环保的天然矿物、天然纤维等为原材料,通过组合摩擦材料研究方法(包括原材料组合筛选、黄金分割法设计配方、灰色相关度优化性能和摩擦性能可拓综合评价等)开发了环境友好的无石棉有机摩擦材料,具有原材料成本低、产品性能和商业化价值等优异良好的特点,受到消费者欢迎。
    更轻的制动盘就意味着悬挂下质量的减小。这令悬挂系统的反应更快,因而能够提升车辆整体的操控水平。另外,普通的制动盘容易在全力制动下因高热产生热衰退,而陶瓷制动盘能有效而稳定的抵抗热衰退,其耐热效果比普通制动盘高出许多倍。陶瓷制动盘并非就是普通陶瓷,而是在1700℃高温下碳纤维与碳化硅合成的增强型复合陶瓷。
    陶瓷制动片的制动能力要强于传统制动片,并且还很轻。当然它最大的特点就是耐高温和耐磨,陶瓷制动片改善制动性能。陶瓷制动片可长期使用温度在1000℃,可适合各种高性能制动材料的高性能要求,比如在摩托赛车中,刹车片清一色都是还有陶瓷成分的制动片。
    陶瓷制动片起源于赛车运动,一般来说,在直线行驶时,大家的发动机排量相同,输出功率相近,很难超车,要超越对手最好的办法就是在入弯前延时刹车,这样才能在激烈的对抗中战胜对手。但是如果刹车性能不好,那赛车势必会冲出赛道。因此源于赛车运动的刹车片必须具备制动距离短,耐高温,抗磨损等特征。陶瓷制动片是从金属陶瓷而非非金属陶瓷的原理出发,刹车片由于高速大力制动时,在摩擦表面产生高温,据测定,可达到800~900℃,有的甚至更高。在此高温下,制动片表面会发生金属陶瓷烧结类似反应,使制动片在此温度下有良好的稳定性。而传统的制动片在此温度下不会产生烧结反应,由于表面温度急剧升高会使表面物质熔化甚至产生气垫,这就造成连续制动后制动性能急剧降低或者制动失灵的情况。陶瓷盘的重量只有普通铸铁盘的一半不到,陶瓷制动盘在制动最初阶段就立刻能产生最大的刹车力,因此甚至无需制动辅助增加系统,而整体制动比传统制动系统更快、距离更短、为了抵抗高热,在制动活塞与制动衬块之间有陶瓷来隔热,陶瓷制动盘有非凡的耐用性,如果正常使用是终生免更换的,而普通的铸铁制动盘一般用上几年就要更换。
    陶瓷制动片是摩擦材料中的新品种,陶瓷制动片是由陶瓷纤维、不含铁的填料物质、胶私剂和少量的金属所组成的,具有无噪音、无落灰、不腐蚀轮毂、使用寿命长、环保等优点。陶瓷制动片是一种最新的刹车片技术,它有着相对传统制动片更好的特性。陶瓷制动片目前在一些高档车上才有应用。陶瓷制动片改变了传统的观点。陶瓷制动片的陶瓷是一种碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料。这种复合材料具有相当好的特性,可根据客户特殊应用需要定制成型,比如需要高强度的超低密度材料。有人统计过,一个陶瓷制动片的实用寿命大约是传统制动片的两倍还要多,可实现10万km不换制动片,这无疑又降低了养车成本。

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