摩阻材料制备与性能测试

1、实验十实验十 摩阻材料制备与性能测试摩阻材料制备与性能测试 一、实验目的 1了解摩擦材料的制备工艺 2掌握模压成形基本工艺 3学会使用定速式摩擦试验机 制动器是机械设备中不可缺少的部件之一制动器是机械设备中不可缺少的部件之一, ,如飞机着陆如飞机着陆, ,火车、汽车行驶过程中的减速、停火车、汽车行驶过程中的减速、停止止, ,其中设备的升降、位置的控制都需要在传动其中设备的升降、位置的控制都需要在传动设备中装设制动器。制动件是制动器的重要组成设备中装设制动器。制动件是制动器的重要组成部分。制动件是利用摩擦力工作的，所以制动件部分。制动件是利用摩擦力工作的，所以制动件有时也称为有时也称为摩擦件摩擦

2、件或者或者摩阻材料摩阻材料。 二、实验原理 制动过程实质上是将制动过程实质上是将机械能机械能( (转动或移动的转动或移动的动能动能) )转换成转换成热能热能( (还有声能等还有声能等) )，从而降低运动，从而降低运动件的动能，使运动件减速或停止。件的动能，使运动件减速或停止。 汽车制动器制动时，制动件与制动盘面的温汽车制动器制动时，制动件与制动盘面的温升为升为500500600600；而火车制动时，可达；而火车制动时，可达700700800800；飞机着陆时其制动的摩擦温度高达；飞机着陆时其制动的摩擦温度高达1000100011001100，大型超音速飞机和战斗机着陆时，大型超音速飞机和战斗机

3、着陆时的制动温度可高达的制动温度可高达13001300。 一定的制动工况条件，制动件材料性能应满一定的制动工况条件，制动件材料性能应满足如下几点要求：足如下几点要求： （1 1）具有适当的、稳定的摩撩系数，摩擦系）具有适当的、稳定的摩撩系数，摩擦系数值为数值为0.20.20.60.6。 （2 2）耐磨性能好，磨损小，又不损伤对偶面。）耐磨性能好，磨损小，又不损伤对偶面。 （3 3）有较高的耐热性，并且散热性能好。）有较高的耐热性，并且散热性能好。 （4 4）结构简单，维修更换方便。）结构简单，维修更换方便。 （5 5）经济性好。）经济性好。 常用摩擦材料品种：常用摩擦材料品种： 无石棉半金属摩

4、阻材料无石棉半金属摩阻材料 芳纶纤维复合摩阻材料芳纶纤维复合摩阻材料 混杂纤维摩阻材料混杂纤维摩阻材料 粉末冶金摩阻材料粉末冶金摩阻材料 碳碳/ /碳复合摩阻材料碳复合摩阻材料 盘式制动片盘式制动片鼓式制动片鼓式制动片离合器片离合器片二、实验原理聚合物基摩擦复合材料一般包括以下三个组分：1. 聚合物基体。大量使用改性酚醛树脂，改性的目的是增加耐热性改善其脆性及增强其共混效果，并在高温能维持一定强度。2. 增强材料。目前大力发展非石棉型摩擦材料，有矿物纤维、钢纤维、玻璃纤维、碳纤维和有机纤维等。3. 摩擦性能调节剂。摩擦材料的摩擦性能不足之处往往依靠各种摩擦性能调节剂来弥补,主要有：(1) 无机

5、填料 各种天然矿石、合成氧化物及盐类。如陶土、高岭土、云母、硫酸钡(重晶石)、氧化钡、三氧化二铝(铝矾土)等。(2) 有机摩擦粉 碳黑、石墨、橡胶粉、炭化腰果壳粉等。(3) 金属 主要是减少磨损、改善导热性及高温摩擦系数稳定性。采用的形式有金属粉、金属屑、丝状物等，采用的金属种类有铁、铜、黄铜、锌、铝、铸铁等。 三、实验仪器及药品 1. 原料：酚醛树脂粉；碳黑；钢纤维；针状硅灰石；硫酸钡（粉状）。 2. 设备：D-MS定速式摩擦试验机；高速混合机；平板硫化机；台秤；天平 3定速式摩擦试验机l定速式摩擦试验机简介定速式摩擦试验机简介 定速式摩擦试验机是定速式摩擦试验机是GB5763-98GB57

6、63-98、GBGBT5764-T5764-9898、GBl2834-2000GBl2834-2000等标准等标准规定的摩擦试验机。其具规定的摩擦试验机。其具有结构简单、成本低等优有结构简单、成本低等优点，是目前国内广泛使用点，是目前国内广泛使用的一种小样品试验机。它的一种小样品试验机。它通过小试样与摩擦盘的摩通过小试样与摩擦盘的摩擦，测定样品的摩擦磨损擦，测定样品的摩擦磨损性能。性能。（1）皮带轮 （2）旋转轴 （3）轴冷却水喷嘴（4）冷却水喷嘴（微调） （5）冷却水喷嘴（粗调） （6）辅助加热装置（7）试片 （8）摩擦盘 （9）试片支撑臂（10）加压轴 （11）摩擦力测定用弹簧 （12）链

7、轮 （13）杠杆水平调整装置 （14）杠杆 （15）杠杆水平指示器（16）砝码 （17）摩擦力记录滚筒 （18）油缓冲器 （19）支点轴 （20）球头螺栓 （21）左右螺纹套（22）铝本体 试验中的摩擦力用自动记录仪记录。用焊有热电试验中的摩擦力用自动记录仪记录。用焊有热电偶的银片偶的银片(8mm8mm0.6mm)，以，以0.10.2N的压力，放在摩擦圆盘摩擦部位宽度的中心线上，的压力，放在摩擦圆盘摩擦部位宽度的中心线上，且从试片中心沿旋转方向且从试片中心沿旋转方向50100mm处测定摩擦处测定摩擦盘的表面温度，摩擦盘的温度可以通过加热和冷盘的表面温度，摩擦盘的温度可以通过加热和冷却装置在却装

8、置在l00350内进行调整。定速式试验机内进行调整。定速式试验机的基本原理是以一个恒定的压力将被测试样压在的基本原理是以一个恒定的压力将被测试样压在摩擦圆盘的表面上，摩擦圆盘以一定的速度旋转，摩擦圆盘的表面上，摩擦圆盘以一定的速度旋转，从而沿接触表面的切线方向产生一个摩擦力，通从而沿接触表面的切线方向产生一个摩擦力，通过对该摩擦力的测定来确定被测试样过对该摩擦力的测定来确定被测试样(材料材料)的摩的摩擦系数擦系数（= f/F，其中，其中f为摩擦力；为摩擦力；F为正压力）。为正压力）。此外，定速式摩擦试验机还可以在试验过程中控此外，定速式摩擦试验机还可以在试验过程中控制温度的变化，模拟不同的试验

9、环境和对不同的制温度的变化，模拟不同的试验环境和对不同的试样重复进行同一测试条件的试验。试样重复进行同一测试条件的试验。1. 摩擦材料制备摩擦材料制备（1）无石棉摩擦材料按以下配方（）无石棉摩擦材料按以下配方（wt%）自行设计：酚醛树）自行设计：酚醛树脂粉脂粉1525；碳黑；碳黑510；钢纤维；钢纤维1530；针状硅灰石；针状硅灰石1525；剩余部分为硫酸钡（粉状）。剩余部分为硫酸钡（粉状）。（2） 将各组份按配方称重，采用干法混料，用高速混合机将将各组份按配方称重，采用干法混料，用高速混合机将原料混合均匀。将混合好的原料放置烘箱中烘干（原料混合均匀。将混合好的原料放置烘箱中烘干（70，2h）

10、，待用。），待用。（3） 采用模压成型工艺制备矩形摩擦片，压制温度为采用模压成型工艺制备矩形摩擦片，压制温度为1605 ，压制压力，压制压力255MPa 。模压过程中需放气。模压过程中需放气23次。次。具体模压成型工艺请参照具体模压成型工艺请参照“模压成型实验模压成型实验”。摩擦片的热处。摩擦片的热处理温度为理温度为130 进行进行2h，然后，然后150 再进行再进行8h 。摩擦片摩擦。摩擦片摩擦性能，按性能，按GB5763-98汽车用制动器衬片汽车用制动器衬片，采用，采用D-MS定速定速式摩擦试验机测试。式摩擦试验机测试。四、实验步骤 四、实验步骤 2. 摩擦性能测试 （1）从上面制备的摩擦

11、片上割取两个试样，试样片摩擦面尺寸为25 mm25 mm，允许偏差为-0.20 mm。试样厚度为57 mm，2个试样的厚度差要小于0.2 mm。对制好的2个试样进行编号； （2）按试验要求，确定砝码的重量，把砝码挂在砝码盘上； （3）把试片装到试片夹具的方孔中，上面装上压板，压板的球面朝上。再把试片夹具装到试片支撑臂的燕尾槽中。调节加压杆的水平，使杠杆水平指示器指向零位，锁紧； 四、实验步骤 （4）把热电偶放到摩擦盘上，打开测温开关，按启动按钮，在100以下的温度进行试片的磨合，至接触面达95%以上。磨合之后，在常温下用千分尺测试其4个角和中心处的厚度，作好记录并做好标记； （5）在试验规定的温度100下，作额定转数（5000转）的试验。记录滚筒上装上记录纸，放下热电偶，计数器清零，预设转数，按风机启动按钮（也可在喷嘴加水调温之前启动），启动主电动机，用粗微调喷嘴控制试验温度，允差10，达到预设的额定转数后，自动停机。记录测量的试片厚度； （6）使用同样的方法在各个规定的试验温度(如150、200、250、300、350)下进行试验操作并作记录； （7）测试实