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剎車(chē)摩擦材料的演變發(fā)展

一、摩擦材料的演變發(fā)展

鼓式制動(dòng)器、摩托車(chē)剎車(chē)圈、Drum brake、輪轂剎車(chē)圈專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家無(wú)錫九環(huán)2023年6月17日訊 摩擦材料經(jīng)歷了100多年的歷史演變。1897年英國(guó)人Aerbertfrood發(fā)明了制動(dòng)片，用于馬車(chē)和早期的汽車(chē)，并建立了世界上第一個(gè)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(gè)固化石綿基剎車(chē)片，1968年發(fā)明了世界上第一個(gè)半金屬基剎車(chē)片。

鼓式制動(dòng)器是最早形式的汽車(chē)制動(dòng)器，在盤(pán)式制動(dòng)器出現(xiàn)以前，廣泛用于各類(lèi)汽車(chē)。20世紀(jì)50年代早期，美國(guó)的Bendix公司用于汽車(chē)的盤(pán)式制動(dòng)器獲得了專(zhuān)利，盤(pán)式制動(dòng)器開(kāi)始大量使用。1942年我國(guó)石禮耕先生研制的離合器片標(biāo)志著中國(guó)摩擦材料的誕生。

在1999 年法蘭克福國(guó)際汽車(chē)交易會(huì)（IAA）上，碳陶剎車(chē)盤(pán)首次被揭開(kāi)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(chē)盤(pán)技術(shù)：與傳統(tǒng)的灰鑄鐵剎車(chē)盤(pán)相比，碳陶剎車(chē)盤(pán)的重量減輕了大約50%，非懸掛質(zhì)量減輕了近20 千克。碳陶剎車(chē)盤(pán)更顯著的優(yōu)點(diǎn)還有：剎車(chē)反應(yīng)速度提高且制動(dòng)衰減降低、熱穩(wěn)定性高、無(wú)熱振動(dòng)、踏板感覺(jué)極為舒適、操控性能提升、抗磨損性高等等。

因此，碳陶剎車(chē)盤(pán)的使用壽命更長(zhǎng)，而且?guī)缀醪粫?huì)產(chǎn)生灰塵。最初，保時(shí)捷公司于2001 年將碳陶剎車(chē)盤(pán)作為配套設(shè)備裝配在911 GT2 型跑車(chē)上。此后，其他知名品牌汽車(chē)也陸續(xù)開(kāi)始通過(guò)采用這一創(chuàng)新型剎車(chē)技術(shù)來(lái)提高車(chē)輛安全性并改善踏板舒適度。其中包括汽車(chē)制造商生產(chǎn)的奧迪、賓利、布加迪和蘭博基尼等跑車(chē)與豪華汽車(chē)。

二、剎車(chē)系統(tǒng)介紹

由剎車(chē)系統(tǒng)功能分類(lèi)：制動(dòng)系統(tǒng)分為兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置即：行車(chē)制動(dòng)裝置（腳制動(dòng)）、駐車(chē)制動(dòng)裝置（手制動(dòng)）

三、剎車(chē)片性能要求

剎車(chē)片的性能指標(biāo)很多，同一個(gè)剎車(chē)片在不同溫度、不同車(chē)速、不同制動(dòng)壓力等情況下的性能有很大不同，主要的性能有以下幾點(diǎn)：

1、制動(dòng)性能

是指在正常制動(dòng)狀態(tài)（也就是制動(dòng)溫度比較低的情況）下，剎車(chē)片的制動(dòng)能力（摩擦系數(shù)）。剎車(chē)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(chē)的設(shè)計(jì)要求。

2、衰退性能

在山路下坡之類(lèi)的路況下，制動(dòng)器連續(xù)制動(dòng)，溫度迅速上升，剎車(chē)盤(pán)可能會(huì)達(dá)到四、五百甚至七百℃以上的高溫。剎車(chē)片的制動(dòng)能力會(huì)變差，制動(dòng)距離增加。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(chē)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(shí)幾乎喪失制動(dòng)能力。

3、恢復(fù)性能

經(jīng)過(guò)高溫衰退的剎車(chē)片，當(dāng)溫度下降時(shí)，是否能盡快恢復(fù)原有的制動(dòng)性能？這也是衡量剎車(chē)片好壞的重要指標(biāo)。

4、磨耗

是指剎車(chē)片使用時(shí)的磨損情況里。剎車(chē)效果情況取決于摩擦材料的*****和工藝，比如碳纖維剎車(chē)片可以用上幾十萬(wàn)公里無(wú)需更換。除了剎車(chē)片本身的磨損，還要考慮剎車(chē)盤(pán)的磨損。在制動(dòng)過(guò)程中，優(yōu)質(zhì)的剎車(chē)片會(huì)在剎車(chē)盤(pán)摩擦表面生成一層保護(hù)膜，減少剎車(chē)盤(pán)的磨損，而劣質(zhì)剎車(chē)片含有大量硬點(diǎn)和雜質(zhì)，會(huì)在剎車(chē)盤(pán)表面拉出許多溝槽，加速剎車(chē)片和剎車(chē)盤(pán)的磨損。

5、噪音

在崇尚環(huán)保的今天，這也是一項(xiàng)重要指標(biāo)。其實(shí)引起制動(dòng)噪音的因素很多，剎車(chē)片只是其中之一。一般認(rèn)為，剎車(chē)片硬度太高的話(huà)，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(shì)

石棉摩擦材料

1、盤(pán)/鼓(F/R)轎車(chē)/輕卡/卡車(chē)/2、歐洲北美等已禁用

2、中國(guó)AM市場(chǎng)在使用（50%）

半金屬摩擦材料

1、盤(pán)/(F)轎車(chē)/ 輕卡/皮卡/火車(chē)/商用車(chē)/運(yùn)動(dòng)型車(chē)輛

2、使用中存在一些問(wèn)題，改進(jìn)型材料在一些范圍內(nèi)使用。經(jīng)濟(jì)性，合適的性?xún)r(jià)比。

3、盤(pán)片高的壽命，抗熱性，耐久性

4、重負(fù)荷車(chē)輛和苛刻條件。

少金屬摩擦材料

盤(pán)/盤(pán)/鼓(F/R/R)轎車(chē)/輕卡/商用車(chē)

1、發(fā)展中的材料,廣泛的運(yùn)用。

2、高的性?xún)r(jià)比.優(yōu)良的性能，卓越的解決抗衰退和高速性能的運(yùn)用。

3、舒適的腳踏感。

有機(jī)摩擦材料（NAO）

陶瓷摩擦材料盤(pán)/盤(pán)/鼓(F/R/R)轎車(chē)/輕卡/卡車(chē)/商用車(chē)

1、發(fā)展中的材料,廣泛的使用,

2、少的積塵，盤(pán)/片長(zhǎng)的壽命，優(yōu)化的性能,特別適用于解決NVH 噪音方案。

粉末冶金摩擦材料

疊盤(pán)/盤(pán)(F/R)賽車(chē)/飛機(jī)/火車(chē)/坦克/軍車(chē)/船舶/工程機(jī)械

1、制動(dòng)和傳動(dòng)的高速高溫的穩(wěn)定性，速度大于250km/h,溫度高于600℃的條件和高的壽命；

2、銅基粉末冶金及陶瓷已替代鐵基。運(yùn)用在高性能制動(dòng)器。

3、中國(guó)引進(jìn)銅基粉末冶金運(yùn)用在時(shí)速250km/h以上高速列車(chē)上，已廣泛使用。

C-C 摩擦材料

疊盤(pán)/盤(pán)(F/R)賽車(chē)/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 ℃，高溫在1000 ℃以上的摩擦穩(wěn)定性。

陶瓷摩擦材料/金屬陶瓷摩擦材料

C-陶瓷摩擦材料盤(pán)/盤(pán)(F/R)賽/重型車(chē)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800-1000 ℃以上

2、特定的摩擦和吸收高的熱能

3、高的氣孔率

4、新一代材料已運(yùn)用在高性能制動(dòng)器，歐美主要運(yùn)用在航天軍事，如大重型運(yùn)輸機(jī)，新型戰(zhàn)斗機(jī)等。

5、C-陶材料將優(yōu)于C-C材料的未來(lái)發(fā)展。

五、剎車(chē)材料分類(lèi)

剎車(chē)材料是一類(lèi)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(lèi)

材料的特征性能主要由基體材料決定

金屬基剎車(chē)材料—基體連續(xù)相為金屬

樹(shù)脂基剎車(chē)材料—基體連續(xù)相為樹(shù)脂

陶瓷剎車(chē)材料—基體連續(xù)相為陶瓷

炭/炭剎車(chē)材料—基體連續(xù)相為沉積炭

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