小议我国摩擦材料的发展方向.doc

小议我国摩擦材料的发展方向杜效德 白克江（东营信义汽车配件有限公司）摘要：本文主要针对乘用车用摩擦材料，从原材料、配方体系；测试标准及发达国家和地区对摩擦材料的发展要求等几个方面对我国摩擦材料的发展方向进行了简单的分析。指出了我国摩擦材料在这几个方面的发展现状及将来的发展方向。关键词：摩擦材料 配方体系 测试标准Abstract：This article make a compendiary analysis on Chinese friction materials trendency mainly used in Chinese passenger cars on raw materials、formula system and testing standard，It point it out the situation and future development of friction materials in China on the such three above aspects.Keyword: friction materials formula system testing criterion一、前言随着我国汽车制造工业的不断发展，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，尤其是随着这几年出口贸易的急剧增长，为我们提供了极多的与国外先进摩擦材料制造企业和汽车主机厂的交流机会，使我国的摩擦材料行业在原材料、生产工艺、生产设备、测试方法与标准、测试设备以及国际摩擦材料发展趋势等方面获得了大量的信息和提高，面对这样一个千载难逢的发展机遇，我国的摩擦材料行业在迎来了机会与提高的同时，我们一定要认真分析我们在技术和管理上的不足，认清国际摩擦材料行业的发展形势，极大地发挥我们在人力成本和制造成本上的优势，追求品质、创新管理、创造品牌,才能不断地消弱发达国家在这个行业的领导和垄断地位，真正的做到将我国发展成为刹车片的一大生产基地。本文主要从原材料、配方体系和测试标准几个方面简单地分析一下我国摩擦材料的发展向。二、原材料的发展方向纵观摩擦材料对原材料应用的发展，由最初的直接应用矿物原料到今天的追求合成以及精加工材料，从以前少量的几种材料进行复合到今天大量的材料进行复合，甚至是一种功能材料也不再是单一的材料来应用，已经发生了巨大的变化。下面就从摩擦材料的三大组成部份入手，对我国摩擦材料用原材料的发展做一些大致的分析。1、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。石棉做为优秀的摩擦材料增强材料，对摩擦材料的发展做出了巨大的贡献，但是随着人们生活水平的日益提高，以及环保要求的不断上升，从上世纪八十年代末九十年代初,芳纶纤维、芳纶桨粕、钢棉纤维、玻璃纤维等做为石棉的替代物踏上历史舞台，掀开了无石棉摩擦材料的发展里程，但是随着半金属摩擦材料技术的逐渐成熟，又由于人们对摩擦片的锈蚀、噪音及落灰等问题的关注，人们又开始寻求其他的纤维材料来改善这些问题。虽然木质纤维、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，使们在少金属与NAO摩擦材料的研究方面获得了极大的发展，但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，因此为了适应国际市场的需求以继续扩大出口贸易强势增长，促使我国的摩擦材料技术水平、产品质量等方面得到持续的发展，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。2、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；从最初采用单一的树脂材料到现在利用树脂，橡胶(胶乳)等进行二元复合甚至三元复合来满足人们对摩擦材料高温性能、磨损性能、高速高压性能等的日益提高，促使做为摩擦材料粘合剂的树脂从型号到品质都得到了极大的丰富和提高。但是随着人们对摩擦材料性能和工作原理的不断深入了解，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。因此说，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。3、摩擦性能调节剂(1)、无机材料以往在摩擦材料中对无机物的应用，大部份也就是用一些矿物质。如重晶石、铬铁矿、长石粉等等。众所周知,这样的材料,其稳定性随着矿源的不同和生产批次的不同都有很大的差异,所以不但使不同批次摩擦材料的稳定性不能得到保证,而且在选材上也有很大的限制。在这一点上,我们必须学习发达国家和地区的经验,在这些材料的应用上尽量的使用那些经过深加工且结构与成份更为单一的矿物材料,当然对于那些经过复合加工的摩擦性能调节剂,我们也可以在慎重的分析研究后加以利用,这样我们的产品才能够经得住市场与时间的考验。(2)、有机材料在现在的摩擦材料中，有机摩擦性能调节剂的作用已经得到了广大摩擦材料技术工作者的认同，尤其是在提高摩擦材料制动舒适性方面,如橡胶粉、轮胎粉、摩擦粉以及一些高分子材料等，虽然在不同的厂家均得到了不同程度的应用,但还没有多少厂家能够对这些材料进行深入细致的研究,进而向原材料供应商明确地提出需要材料的理化性能指标,分子量的大小,材料本身的固化程度等相关的技术指标,从而使其更好地为提高摩擦材料的综合性能发挥其应用的作用,只是停留在市场有什么用什么,没有达到可以明确地要求供应商开发满足其要求的程度,也就是说对这些材料的真正作用还没有很好的掌握,另一方面,目前国内还没有多少原材料供应商能在这些材料的开发上获得突破,形成一些应用于摩擦材料方面的专业型号,并指导摩擦材料行业的技术人员对其正确地应用,因此无论是摩擦材料技术工作者还是原材料制造商都就应在这些方面根据已经掌握的信息对有机摩擦性能调节剂的结构和性能进行细致的探讨,以解决长期依赖进口产品来满足产品的需要的被动局面,达到提高产品性能降低制造成本目的。(3)、摩擦性能调节剂的结构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。根据以上的分析可以看出,摩擦材料用国产原材料的精细化发展目前还是制约我国摩擦材料发展的主要原因之一,虽然我们可以通过进口获得优良的原材料,但其高昂的价格、较长的采购周期都在制约着我们的实际应用,因此说培养一批优秀的原材料供应商,将会对提高我国摩擦材料的发展水平起到极大的推动作用,这不但是原材料供应商自身修炼内功的当务之急，也是我国摩擦材料技术工作者不可推卸的责任。三、配方体系的发展方向摩擦材料发展到今天,摩擦材料的配方体系也发生了很大的变化,简单地说,石棉配方是较早的配方体系,也是应用时间最长的配方体系,虽然现在很多国家和地区已经禁止了石棉在摩擦材料中的应用,但在一些发展中国家,石棉配方仍然是摩擦材料市场的主宰。就我国目前的现状来说,石棉摩擦材料在某些领域还占据着相当大的比例,尤其是在重型车刹车片市场。90年代初,随着我国汽车工业的迅速发展,我国的无石棉摩擦材料首先在乘用车领域得到了良好的发展。部份企业开始了对半金属摩擦材料的研究、开发和生产,到了90年代后期,随着半金属配方体系的逐渐成熟以及纤维材料可供选择范围的扩大,不少企业开始了对少金属摩擦材料的研究和开发,现在有相当一部份企业在少金属配方的研究上已经取得了很大的成功。从目前世界范围的摩擦材料的发展来看,对半金属配方的研究和应用最成功的应属北美；对少金属配方研究和应用最成功的应属欧洲；对NAO配方的研究和应用最成功的应属日本。但是纵观整个世界摩擦材料的发展趋势,虽然各种配方体系都有其应用的市场,但少金属配方和NAO配方已经成为了引导摩擦材料发展的趋势,现在NAO配方摩擦材料已经占据了北美主机市场的60%以上,虽然少金属摩擦材料还在占据着欧洲摩擦材料市场的主体,但已经有相当多的主机和售后市场对NAO配方摩擦材料有了一定的需求。因此说,成熟半金属配方,完善少金属配方,开发NAO配方是我国摩擦材料的发展方向,只有这样,我们才紧随世界摩擦材料的发展潮流,适应国际市场的发展需求,真正培育我们自己的民族品牌.现在,虽然我们在半金属和少金属配方的研究上与国际先进水平的差距正在逐步缩水,尤其是半金属配方的研究上获得了一定的成功,但对NAO配方的研究才刚刚开始,还需要我国摩擦材料行业的技术工作者做出很大的努力。那么NAO配方到底是一种什么样的摩擦材料呢? 简单地说NAO配方就是不使用石棉及黑色金属纤维,而是采用多种有机和无机纤维混合使用做为增强材料,同时利用一些人工合成材料做为摩擦性能调节剂加工而成的一种摩擦材料。目前在市场上还有一种比较流行的配方-陶瓷配方,其实陶瓷配方就是NAO配方,只不过是比较细分的一种叫法而已。下面就简单地对陶瓷配方做一些介绍。陶瓷基摩擦材料是一种利用无机矿物纤维和有机纤维做为增强材料，以改性树脂和橡胶粉为粘合剂，利用多种人工合成的有机和无机材料做为摩擦性能调节剂配合加工而成的非金属摩擦材料。其特点是：1.无噪音陶瓷配方不但很好地消除了行车制动噪音，而且通过对静摩擦系数和动摩擦系数的平衡，解决了制动过程中半金属及少金属配方很难克服的低频噪音，并且使手动档车长时间停车起动及自动档车起步时的“gu-gu”噪音得到了很好的解决。2.无落灰,不腐蚀轮毂以往的半金属、少金属摩擦材料虽然具有良好的摩擦性能和磨损性能，但其在使用过程中产生的灰尘，容易吸附于轮毂之上，难以清洗并由于受环境条件的影响而造成对腐蚀。陶瓷配方优异的磨损性能及其摩擦粉尘的特有性能极好地解决了这一问题,一般行车千公里以内不会有明显的轮毂落灰现象。3.使用寿命长 与半金属摩擦材料相比，陶瓷基摩擦材料虽然制造成本较高，但其较低的密度和卓越的耐磨损性，可以改善其不足。陶瓷配方采用了大量的人工合成的无机和有机材料，材料之间具有良好的亲合性能，并在使用过程中可以形成优异的摩擦层和转移膜，具有很好的润滑作用，大大地提高了摩擦材料的使用寿命，与以往的半金属配方和少金属配方相比，其使用寿命可以提高1.5倍以上。4.制动舒适、环保 陶瓷配方优秀的理化机械性能以及其良好的制动性能，赋予了摩擦材料无制动噪音、落灰少的特点，刹车时脚感舒适，完全附合日益提高的环保要求。四、测试标准的发展方向虽然目前我国有GB5763-1998、GB/T5764-1998、GB/T11834-2000三项摩擦材料产品标准；QC/T42-92、GB/T17469-1998两项汽车制动器衬片评价标准；GB/T11609-89、GB/T11610-89、GB/T5766-1996、ZB/TT24006-89、JC/T472-92、JC/T527-93、JC/T528-93、JC/T685-1998八项摩擦材料物理机械性能试验方法标准，并且其先后为我国摩擦材料的发展发挥了极大的作用，但随着我国摩擦材料在国际摩擦材料行业中地位的不断上升，国际贸易量的不断的增加，这些标准在内容和深度上已经远远不能适应我国摩擦材料的飞速发展。这就需要我们在现有标准的基础上学习借鉴国外先进的测试方法和标准，来提高和补充我们现有的试验方法和标准，以促使我国摩擦材料进一步发展壮大。就我们现有的标准来看，大部份的测试方法还只是停留在静态条件下对摩擦材料的性能的分析研究，而就目前摩擦材料的发展来看，更多的需要是我们对摩擦材料进行动态的研究。在国外很多的汽车制造商和摩擦材料生产商,甚至是测试机构均有自己的整车试验标准和试车场,对试验标准按照试验室模拟测试到整车测试,根据摩擦磨损性能、噪音、道路状况、不同的季节以及按照车辆重量和结构的不同等很多方面都有细分。虽然我国个别的一些汽车制造厂具有这样的试验能力，但做为摩擦材料的制造者-摩擦材料生产企业，不要说整车测试能力，就是对整车的测试标准能够理解和掌握也为数极少。除个别一些企业利用克劳斯试验机对摩擦材料进行研究外，大部份的企业还停留在利用定速试验机对摩擦系数与磨损的研究，对摩擦材料理化性能的研究一般也只是针对密度、硬度和强度，这一方面是由于受测试条件的限制，另一方面与测试标准的落后有一定的关系。因此说完善测试标准，健全测试手段是推进我国摩擦材料发展的必要保证。经过这么多年的发展，尤其是随着近些年来出口贸易与国际合作的不断扩展，我国的摩擦材料企业和制动器企业都在不同程度上了解和掌握了一些国外的先进标准，如：ISO的相关标准，北美的FMVSS系列、SAE系列标准；欧洲的Ak系列、ECE系列标准；日本的JASO系列、JISD系列标准；欧美发达国家及地区的法律法规；以及世界上先进的整车制造厂家和制动器公司的试验方法及标准。同时个别企业的产品也已经通过了E-MARK及BEEP认证，甚至达到了为国外主机配套的水平，因此说加强这些标准的学习与应用，是推动我国摩擦材料发展、占领国外主机配套与售后市场的必由之路。目前这些测试方法及标准还分散在不同的企业和技术人员手中，这就需要我国摩擦材料行业形成一个组织或者机构来整合这些资源，扩大交流与合作，对我国现有摩擦材料标准进行修订，从原材料标准、产品的理化机械性能、摩擦摩损性能到整车性能测试形成一套完整的、适合我国国情的测试方法及标准，甚至是国家法律法规，来保障我国摩擦材料的科学、规范化发展，并在摩擦材料工业比较集中的地方建立摩擦材料开发和检测中心，使我们对摩擦材料的研究开发不再局限于目前的发展现状，而是从原材料的固有特性，产品的密度、硬度、膨胀、强度、压缩量、气孔率、热传导、固有频率、PH值、与对偶的磨损与转移、噪音、落灰等多个方面对摩擦材料进行全方位的开发研究，缩小与发达国家和地区的差距，达到与国外主机及制动器待业的顺畅的交流，促使我国的摩擦材料行业真正地赶上世界一流水平，推动日益增加的出口贸易的进一步发展。五、结论1.NAO配方必将是未来摩擦材料的发展方向。2.原材料制造商必须尽快提高生产技术和过程控制能力,积极地推进原材料的深加工能力,确保原材料质量的稳定性。3.完善健全测试标准,形成一套完整的摩擦材料测试方法与标准,是提高国际交流水平，促进我国的摩擦材料发展的有力保障。4.进一步成熟半金属配方,完善少金属配方,开发NAO配方才是我国摩擦材料行业技术工作者的努力方向。5.消除低价竟争，争取规模效益，提高产品内在质量，创造民族品牌是我国摩擦材料发展的必由之路。参考文献：1、周元学、白克江.浅析中国摩擦材料的发展现状与面临的问题摩擦密封材料.2005（3）2、江世履.我国入世后摩擦材料行业标准化工作思路之我见摩擦密封材料.2003(3)3、ISO/TC22 15484（ISO/TC22/SC02 N631）INTERNATIONAL STANDARD.2004（2）4、施密特博.摩擦材料的分析方法摩擦密封材料.2005（3）5、徐仁泉.摩擦控制添加剂在摩擦材料中的应用摩擦密封材料.2003（4）汽车盘式制动系统在使用过程中的问题探讨延海新（东营信义汽车配件有限公司）摘要：本文介绍了汽车制动系统在行车使用过程中出现的噪音、抖动等问题及解决方法;通过从摩擦材料、制动盘、制动液及制动系统的安装等几方面来分析。关键词：噪音、抖动、摩擦材料、制动盘Abstract:This article will introduce the problems of brake system (such as noise, shake and so on) happens during the traveling and their solutions; the analysis is based on the following aspects: friction material, brake rotor, brake liquid and the installation of the brake system etc.Keyword: noise, shake, friction material, brake rotor.一、前言优质的汽车零部件是汽车安全行驶的基础,作为对社会有责任心的信义品牌,担负着中国轿车制动系统的定点专业制造商，提醒驾乘人士一定要使用高质量的纯正产品,防患于未然,假冒伪劣的汽车配件直接影响到车辆的运行和安全性能,从而威胁驾乘人士的生命安全,因此汽车制动系统是关系到司机及乘客的安全与舒适性,特别是在当前经济高速发展的时代,交通运输业更是处在领先发展的行业,高等级公路通及全国各地,汽车数量的快速增长,汽车速度也越来越快,而汽车系统的性能优劣,关系到汽车制动是否有效、可靠,故被称为“安全件”或“保安件”,是汽车最重要的零件之一。汽车制动系统主要有刹车片、刹车盘、制动液、刹车软管、制动泵、刹车钳等几部分组成其中刹车片、刹车盘、制动液是制动过程中最关键的零部件,也是易损件,其三者直接影响到制动效果,因此车辆在行驶制动过程中噪音、抖动、制动力不足等问题的出现,都是由以上三者造成的。在探讨制动系统的过程中,也可把三者作为一个整体来研究,也可分开单独进行分析原因。二、刹车片的因素1、刹车片的安装在刹车片的更换安装过程中,应仔细检查所更换的刹车片是否是与车型型号一致,相同的型号是车辆制动安全的首要保证。如安装老桑塔纳与捷达刹车片时，二种刹车片都能安装到制动钳上，但是二者钢片槽口略有尺寸差别，在使用过程中可能会导致摩擦材料脱落，刹车失灵。还应检查制动钳的工作状况，用毛刷清除钳体的油污。粉尘及钳体定位销，清除卡簧及导柱上污物并润滑，观察制动盘的表面，不应起沟、起槽，应每5000公里检查一次，测量其厚度，单边磨损量超过2应更换。在更换安装刹车片时，用销钉顶出导柱后，取下刹车片，用专用工具将活塞推回，再将同型号的新刹车片安装上，并保证制动片能够自由滑动防止刹车片拖磨，造成早期的刹车片磨损。依照以上相反程度再把钳体安装上去即可。正确的安装也是避免制动时产生噪音和抖动。2、安装完毕后应反复踩制动踏板、使活塞、刹车片、制动盘相接触，安装后初始行驶速度不宜超过40公里/小时，制动510次为宜，使制动片与制动盘摩擦接触面越多越好，达到80以上，可以轻松随意驾驶。3、行车过程中要经常对刹车片进行检查，通过短距离的道路测试以检查制动系统的实际操作状况，在直道或弯道上的实际测试把制动系统的制动力显示出来；反复踩压制动踏板可以检查摩擦片厚度，伴有机械零件间的噪音、沉闷的金属声和“喀哒”的怪响，就应当卸下车轮对制动盘上的摩擦片和安装部件进行检查，当摩擦厚度小于1.51.8时，可能是制动效果的最小厚度，制动效率急剧减少，此时厚度的摩擦材料要比以前磨损的更快，建议马上更换新的刹车片。4、制动力矩不足与拖磨现象汽车用刹车片的性能设计是根据不同的车型、满载和空载的不同特点为依据，特别是针对出租车的行驶速度、载客量、变换不同的行驶道路。但是在实际使用过程中，可能会出现制动力不足或拖磨现象。根据这种现象，我们可以从以下几方面来考虑。A、刹车片与制动盘的接触面积可能贴合不好。B、刹车片与刹车盘的对称性，若不对称，制动力会分配不均，刹车时跑偏或拖磨。C、刹车片在设计过程种要降低摩擦材料硬度。D、配方设计不当或生产工艺不合理，在刹车过程种温度升高，摩擦材料产生膨胀，出现抱死或拖磨现象。正规厂家的刹车片其厚度、平行度、平面度都要求非常严格，不会出现与刹车盘贴不好现象；配方材料设计考虑到刹车时产生高温，加入一些传热快、透气性好的材料。克服制动的制动力矩不足与刹车时摩擦材料发热膨胀，产生拖磨现象。5、制动噪音汽车刹车时产生的噪音，对驾乘与周围人群都会产生一种烦感心情；受到指责。其实刹车噪音是一个比较复杂的现象，当摩擦材料与其对偶件刹车盘不和谐时，产生不规则震动、形成噪音。A、在配方设计过程中，厂家一直考虑在摩擦材料中加入低硬度、多气孔的材料；并采用高速原料混合机，使一些绒状物料充分开疏，粉状材料混合均匀，避免了产生噪音的金属材料成团现象，克服摩擦表面硬度相差悬殊，造成制动力矩不足形成噪音。B、受生产工艺影响，刹车片的稳定性除靠材料本身的特性外，生产工艺也很关键，刹车片表面的摩擦材料如有部分分配不均匀的成团的颗粒或成团的钢纤维等。在压制过程中投料量的偏差，导致表面硬度悬殊，产生噪音与刹车时的跑偏现象。这就需要在加工工艺中从压制的时间、温度、投料偏差进行克服。三、液压制动机构原因分析制动液压机构造是由制动踏板总成，真空助力器总成等制动管路连通。目的是将驾驶员较少的作用力通过真空助力器总成传给车轮制动器，从而减轻驾驶员的劳动强度，进一部提高行车安全性。1、如果制动管漏或阻塞，制动液不足，制力油压下降而失灵，应定期检查制动管路，排除渗漏，添加制动液疏通管路，确保制动液不低于油杯内最低液位线。2、制动管内进入空气，致使制动迟缓，连踩脚踏板数下，若一直感觉制动踏板发软，不要松开脚踏板，旋松车轮放气的制动液，旋紧放气螺钉，松开脚踏板。依此方法直到无带有气液的制动液流出；放气的同时要及时添加制动液。3、制动主缸皮碗属易磨损件，若发现皮碗磨损应及时更换皮碗，若皮碗发涨，则说明制动液不纯，应按厂家要求更换制动液。四、制动盘抖动原因分析有些驾驶员在新购制动盘安装以后，会发现方向盘有明显抖动现象，这种现象有时经过数百公里盘片磨合后仍然存在，有时在高速行使裁踏板制动时，尤为明显，其可能原因是1制动盘安装不当轮毂制动盘安装端面必须擦拭干净，否则安装面夹有微小污物时，会造成制动盘安装倾斜，即便有很小的污物及砂粒也会影响安装，造成制动盘在行驶旋转时轴向摆动，因此司机朋友发现抖动后，可拆下制动盘将安装面擦净后，重新安装，抖动便可能消失。2制动盘摩擦部分在制造时，对安装基准面的跳动允许值一般小于0.020.03，制动盘摩擦部圆周方向厚度差一般小于0.01,否则行驶时会引起盘制动面偏摆,从而引起抖动,因此建议司机朋友一般购买质量好的制动盘。制动盘安装面由于精车内孔及钻孔时存在毛刺,也会引起制动盘安装倾斜从而抖动,因此可将毛刺去除.3、制动盘材料对金相组织有严格的要求.当组织不当时,如存在较多炭化物,在与摩擦块摩擦时会引起振动乃至抖动,此时用布氏硬度计检验时常可发现其硬度