T-CI 953-2025 汽车用碳陶制动盘

汽车用碳陶制动盘2025-04-01发布2025-04-01实施中国国际科技促进会I前言 12规范性引用文件 1 14总则 25材料要求 26尺寸公差和形位公差 47性能要求 58外观要求 8 810试验及评价方法 8附录A(规范性)制动盘台架试验 参考文献 24Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容有可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。木文件由贵州省紫安新材料科技有限公司提出。本文件由中国国际科技促进会归口。本文件起草单位：贵州省紫安新材料科技有限公司、西安源创航空科技有限公司、烟台鲁航炭材料科技有限公司、西安超码科技有限公司、陕西美兰德新材料股份有限公司、国投陶瓷基复合材料研究院(西安)有限公司、上海骐杰新材料股份有限公司、上海康碳复合材料科技右限公司、河南五星新材科技股份有限公司、安徽江淮汽车集团股份有限公司、镇江澳盛轻量化汽车科技有限公司、力派尔(珠海)汽车配件有限公司、烟台凯泊复合材料科技有限公司、内蒙古柏特新材料科技有限公司、辰致(重庆)制动系统有限公司、北京优材百慕航空器材有限公司、杭州幄肯新材料科技有限公司、河北碳谷碳纤维有限公司、重庆益安汽车零部件有限公司。汽车用碳陶制动盘验及评价方法等。本文件适用于GB/T15089规定的M1、N1类车辆原车配套、盘体材料为短切碳纤维增韧碳陶复合材料制动盘(表面带涂层及不带涂层)以及M1、M2、N1、N2类车辆原车配套、盘体材料为连续碳纤维增韧碳陶复合材料制动盘(表面带涂层及不带涂层)。其中短切碳纤维增韧碳陶复合材料是将短切碳纤维(长度通常为几毫米)与陶瓷基体(本文件中特指碳和碳化硅)结合而成的复合材料；连续碳纤维增韧碳陶复合材料是将连续碳纤维与陶瓷基体(本文件中特指碳和碳化硅)结合而成的复合材料。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T3177产品几何量技术规范(GPS)光滑工件尺寸的检验GB/T3505产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法术语、定义及表面结构参数GB/T6461金属基体上金属和其它无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级GB/T6569精细陶瓷弯山强度试验方法GB/T9239.1机械振动恒态(刚性)转子平衡品质要求第1部分：规范与平衡允差的检验GB/T9286色漆和清漆划格试验GB/T9439灰铸铁件GB/T10125人造气氛腐蚀试验盐雾试验GB/T14389工程陶瓷冲击韧性试验方法GB/T15089机动车辆及挂车分类GB/T16534精细陶瓷室温硬度试验方法GB/T30512汽车禁用物质要求GB/T33501碳/碳复合材料拉伸性能试验方法GB/T34559碳/碳复合材料压缩性能试验方法QC/T316—2017汽车行车制动器疲劳强度台架试验方法QC/T556汽车制动器温度测量方法及热电偶安装要求QC/T564乘用车行车制动器性能要求及台架试验方法QC/T592液压制动钳总成性能要求及台架试验方法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。2碳纤维增韧碳和碳化硅双基体复合材料。制动盘中与制动衬片配合起摩擦制动作用的零件。非整体式碳陶制动盘中与盘体和车轴连接的零件。整体式碳陶制动盘integralC/C-SiCbrakedisc整体结构全部由碳陶材料制备的制动盘。非整体式碳陶制动盘non-integralC/C-SiCbrakedisc两制动面厚度在任一圆周/径向上的变化量。指制动盘面沿着圆周在轴向所测得的高低变化的最大与最小之差。制动盘摩损后的最小可用剩余厚度。一种高强度的制动性能试验工况。刹车盘的外侧平整表面，与制动衬片接触的部分。制品中与外界相通能为流体填充的气孔体积与制品总体积之比。产品应按规定程序批准的产品图样及技术文件制造。5材料要求5.1盘体材料性能盘体材料物理及力学性能、物相组成应符合表1规定。如图1所示，短切碳纤维制动盘(以下简称3“短纤制动盘”)取样方向为沿着径向或者沿着周向。连续碳纤维制动盘(以下简称“长纤制动盘”)取样方向为沿着纤维排布方向。抗压强度(厚度方向)样品应按图2所示取样。表1盘体材料性能要求物相质%层问剪切强度(表面带涂层及不带涂层)C:20～60,(表面带涂层及不带涂层)C:20～60,(周向)(径向)o图1短纤制动盘体取样示意图4制动盘周向DTV不应大于0.007mm。制动盘径向DTV不应大于0.05mm。5单位为毫米制动盘不应出现A.3.2所述失效。按A.5.2的规定进行振动耐久性试验后，整体式制动盘不应出现A.3.1所述失效，非整体式制动盘按A.5.3的规定进行扭转疲劳强度试验后，整体式制动盘不应出现A.3.1所述失效，非整体式制动6盘不应出现A.3.2所述失效。按A.5.4的规定进行热疲劳试验后，整体式制动盘不应出现A.3.1所述失效，非整体式制动盘不应出现A.3.2所述失效。按A.5.5的规定进行高负载试验后，整体式制动盘不应出现A.3.1所述失效，非整体式制动盘不应出现A.3.2所述失效。按A.5.6的规定进行热裂纹试验后，整体式制动盘不应出现A.3.1所述失效，非整体式制动盘不应出现A.3.2所述失效。按A.5.7的规定进行AMS试验后，应满足如下要求：a)除供需双方约定外，制动盘内嵌入热电偶测得的最高温度不应超过650℃。b)AMS试验后，整休式制动盘不应出现A.3.1所述失效，非整休式制动盘不应出现A.3.2所述c)10次制动的制动距离变化率≤10%。制动盘热变形评价方式如下图4所示，测量C1-C4共四个点试验前、后的绝对变形量，其中C1,C3测量位置在大外圆往内10mm处，C2,C1测量位置在制动面内径往外10mm处，热变形数值=Max图4热变形示意图a)按附录A.5.8的规定进行单次制动热变形试验后，制动盘热变形不超过0.3mm。b)按附录A.5.8的规定进行连续制动热变形试验后，制动盘热变形不超过0.23mm。c)试验完成后，整体式制动盘不应出现A.3.1所述失效，非整体式制动盘不应出现A.3.2所述7d)试验后永久变形量不应超过以上a)和b)所述变形量。第一阶，第二阶的面内压缩模态与其接近的面外模态的分离值最小为300Hz,第三阶面内压缩模态与其接近的面外模态的分离值最小为100Hz。量产阶段，制动盘固有频率波动范围不得超过图纸名义值的±3%。7.11最小使用厚度制动盘应在显著位置注明最小使用厚度，标识应清晰、永金属盘毂、紧固件及附属件在300℃环境下放置1h,自然冷却至室温后，喷涂区域表面处理不应出7.12.2.1金属盘毂、紧固件及附属件在300℃环境下放置1h,自然冷却至室温后，按照GB/T10125进行中性盐雾试验120h。7.12.2.2按7.12.2.1的要求进行试验后，按照GB/T6461进行评级，需满足7级以上。喷涂边界5mm范围内不作评价。金属盘毂参考GB/T9286进行划格试验，评价结果≤1级。接取点测量，每个制动面测试取点数量为8个。取点方式为：沿制动盘圆周方向每45°,制动盘为有效制动面内外径的中间圆周进行交叉，得到硬度测试点。如图5所示。如果是取小样进行测试，则参照A.5.9的规定进行，每一个制动面取样测试的次数不少于5次。88.1.2制动盘制动面与安装面连接部分及安装螺栓孔周围10mm范围内不应存在肉眼可见的缺陷。8.2.2制动盘制动面与安装面连接部分及安装螺栓孔周围10mm范围内不应存在肉眼可见的缺陷。制动盘需满足GB/T30512汽车禁用物质要求。10.1.1盘体的抗压实验(包含厚度方向抗压试验)按照GB/T34559进行。试样尺寸B×W×L为10mm×10mm×10mm(如图6),试样的载荷加载方向如下图7规定。试验试样应取自试棒或本9体，数量不少于5根，试验结果中5个测试值的算术平均值符合表1规定时为合格，允许不多于2个测定值低于规定值，但不能低于规定值的70%。如果试验的结果不合格时，可从该炉次中重新抽取5个试样进行复试。复试时，每个试样的测试值均应不小于表1的规定。图6长纤制动盘抗压试样尺寸(左)和短纤制动盘抗压试样尺寸(右)标引序号说明：2——下支承面。图7抗压试验载荷加载方向10.1.2盘体的抗弯试验按照GB/T6569进行。试样尺寸B×W×L为4mm×10mm×55mm(如图8和图10),试样的载荷加载方向如下图9和图11规定。试验试样应取自试棒或本体，数量不少于5根，试验结果中5个测试值的算术平均值符合表1规定时为合格，允许不多于2个测定值低于规定值，但不能低于规定值的70%。如果试验的结果不合格时，可从该炉次中重新抽取5个试样进行复试。复试时，每个试样的测试值均应不小于表1的规定。图8长纤制动盘试样尺寸图10短纤制动盘试样尺寸图11短纤制动盘抗弯试验载荷加载方向10.1.3盘体的层间剪切试验按照ASTMC1292-00进行。试样尺寸建议，长度L×两槽间距h×宽W×槽宽d为30mm×6mm×15mm×0.5mm(如图12)。试验试样应取自试棒或本体，数量不少于5根，试验结果中5个测试值的算术平均值符合表1规定时为合格，允许不多于2个测定值低于规定值，但不能低于规定值的70%。如果试验的结果不合格时，可从该炉次中重新抽取5个试样进行复试。图12层间剪切试验10.1.4盘体的冲击韧性试验按照GB/T14389进行。试样尺寸B×W×L为10mm×10mm×55mm(如图13和图15),试样的载荷加载方向如下图14和图16规定。试验试样应取自试棒或本体，数量不少于5根，试验结果中5个测试值的算术平均值符合表1规定时为合格，允许不多于2个测定值低丁规定值，但不能低丁规定值的70%。如果试验的结果不合格时，可从该炉次中重新抽取5个试样进行复试。复试时，每个试样的测试值均应不小于表1的规定。图13长纤制动盘试样尺寸图14长纤制动盘冲击韧性试验载荷加载方向图15短纤制动盘试样尺寸10.1.5盘体的抗拉试验按照GB/T33501进行。试样尺寸B×W×L为10mm×15mm×150mm(如图17和图19),试样的载荷加载方向如下图18和图20规定。试验试样应取自试棒或本体，数量不少于5根，试验结果中5个测试值的算术平均值符合表1规定时为合格，允许不多于2个测定值低于规定值，但不能低于规定值的70%。如果试验的结果不合格时，可从该炉次中重新抽取5个试样进行复图17长纤制动盘试样尺寸加载方向图19短纤制动盘试样尺寸d——密度，单位为克/立方厘米(g/cm³);D——水的密度，单位为克/立方厘米(g/cm³);mi——试样的干燥质量，单位为克(g);盘体物相采用重量分析法对试样进行分析。首先采用80%HNO₃+20%HF(体积比)的混合溶液对试样腐蚀48h除掉残留Si,然后在马弗炉静态空气氛和700℃条件下氧化24h,除掉炭纤维和基体试验试样应取自试棒或本体，尺寸B×W×L为10mm×10mm×5mm,数量不少于3个。制动面粗糙度的检测方法按GB/T3505的规定。剩余不平衡量的检测方法按GB/T9239.1的规定。(规范性)制动盘台架试验A.1应用范围试验方法、技术要求和失效判定准则。A.2试验相关要求A.2.1试验惯量试验惯量的设置应尽可能接近理论惯量。理论惯量是指，在车辆制动时产生的总惯量在相应车轮上分配的惯量。按公式(A.1)计算。I=M·rdyn²M——试验质量(制动时，车辆总质量在相应车轮上分配的质量),单位为千克(kg);rdyn——轮胎动态滚动半径，单位为米(m)。A.2.2试验质量前制动器的试验质量M的计算方法如下：后制动器的试验质量M的计算方法如下：Ga——汽车满载总质量(kg);L——汽车轴距(m);hg——汽车满载时重心高度(m);a——满载时重心至前轴的水平距离(m);b——满载时重心至后轴的水平距离(m);T——试验所需最大制动强度(如无其他规定，所有试验计算前制动器的试验质量时，取减速度1g。计算后制动器的试验质量时，取减速度0.45g,g=9.8m/s²)。A.2.3环境要求A.2.3.1试验时不带车轮，在试验阶段，若试验无明确规定，则被试制动器处冷却风速应当限定为11m/s,其他情况下的风速不做限定。A.2.3.2若试验无明确规定，出风口的冷却空气温度为：室温。A.2.3.3若试验无明确规定，冷却风量要求≥2500m³/h。A.2.4试验设备要求除另有规定外，试验设备应满足QC/T564中试验设备要求的规定。下列自动数据采集系统取样频率最小100Hz;a)制动等效线速度测试；b)制动管路压力；c)制动输出力矩；d)制动盘温度；e)制动液波动量(可选);f)冷却风速。热电偶安装位置为制动衬块接触面的摩擦轨迹中心半径处，温度测量应符合QC/T556的规定。A.3样品失效判定准则A.3.1整体式碳陶制动盘样品失效判定准则台架试验过程中，当制动盘出现如下现象之一时，即判定制动盘样品失效：a)制动盘制动面的径向裂纹长度超过制动面宽度的三分之二；b)制动盘制动面有连带面积大于1cm²的剥落；c)制动盘制动面的裂纹达到了制动盘制动面内径或外径；d)制动盘制动面上有贯穿性径向裂纹；e)制动盘在制动面外的任何区域出现变形、结构损坏或裂纹。A.3.2非整体式碳陶制动盘样品失效判定准则准则如下：a)制动盘制动面的径向裂纹长度超过制动面宽度的三分之二；b)制动盘制动面有连带面积大于1cm²的剥落；c)制动盘制动面的裂纹达到了制动盘制动面内径或外径；d)制动盘制动面上有贯穿性径向裂纹；e)制动盘从连接部位延伸至制动盘内径或外径的裂纹；f)制动盘制动面外的任何区域出现变形、结构损坏或裂纹；g)紧固件出现松动、损坏现象，螺栓拧紧力矩变化量≥25%。A.4试验样件准备若试验无特殊要求，试验使用随机抽取的正常生产工艺生产的新制动盘进行。A.4.2制动盘要求A.4.2.1若试验无特殊要求，每个试验应测试3个样本。A.4.3制动衬片要求试验前后，对试验使用的每一副制动衬片厚度进行检测与记录。A.4.4碳陶制动盘台架安装要求试验前碳陶制动盘轴向跳动值≤0.05mm。A.5试验方法及技术要求A.5.1静扭强度试验按QC/T592规定的试验方法进行试验。试样为带新制动衬块的制动钳总成及半磨损状态制动衬块的制动钳总成两种状态，模拟实车状态固定制动钳总成，加制动管路压力至20MPa,在沿制动盘旋转方向上施加两倍最大制动力矩的扭矩，并保持5s。A.5.2振动耐久性试验按JASOC448—2010中5.12规定的试验方法进行试验。A.5.3扭转疲劳强度试验按QC/T316—2017中4.4规定的试验方法进行试验。以0.6g相当制动力矩，制动次数20次×10⁴次，每5万次进行一次检查。A.5.4热疲劳试验根据不同车辆类型，区分短纤制动盘(M1,N1)和长纤制动盘(M1,M2,N1,N2)热疲劳实验方法和条件。A.5.4.1短纤制动盘(表面带涂层及不带涂层)表A.1短纤制动盘热疲劳试验项试验项目1制动初始温度：≤300℃(从室温开始)制动减速度：1m/s²和2ms²交替进行2每循环制动初始温度：≤100℃制动初始速度：80%Vmax(Vmx为厂定最大设计车速)制动周期：70s制动减速度：5m/s²磨合程序结束后，若盘片贴合面积未达到80%以上，应按序号1的试验方法和试验条件继续磨A.5.4.2长纤制动盘(表面带涂层及不带涂层)表A.2长纤制动盘热疲劳试验项试验项口1制动初始温度：≤300℃(从室温开始)制动减速度：1m/s²和2m/s²交替进行2每循环制动初始温度：≤250℃制动减速度：1m/s²和2m/s²交替进行3每循环制动初始温度：≤100℃制动减速度：3m/s²4同序号25同序号36同序号27每循环制动初始温度：≤80℃制动速度：85km/h(恒定)制动扭矩：相当于0.5m/s²制动减速度制动时间：5s制动周期：35s8同序号29每循环制动初始温度：≤80℃制动速度：85km/h(恒定)制动扭矩：相当于1m/s²制动减速度制动时问：5s制动周期：35s磨合程序结束后，若盘片贴合面积未达到80%以上，应按序号1的试验方法和试验条件继为一个试验循环。A.5.5高负载试验根据不同车辆类型，区分短纤制动盘(M1,N1)和长纤制动盘(M1,M2,N1,N2)高负载实验方法和条件。A.5.5.1短纤制动盘(表面带涂层及不带涂层)表A.3短纤制动盘高负载试验项试验项目1制动初始温度：≤300℃(从室温开始)制动减速度：1m/s²和2m/s²交替进行2每循环制动初始温度：100℃制动减速度：1g(g=9.8m/s²)每循环制动次数：1磨合程序结束后，若盘片贴合面积未达到80%以上，应按序号1的试验方法和试验条件继续磨A.5.5.2长纤制动盘(表面带涂层及不带涂层)表A.4长纤制动盘高负载试验项试验项目1制动初始温度：≤300℃(从室温开始)制动减速度：1m/s²和2m/s²交替进行2每循环制动初始温度：≤200℃制动减速度：9m/s²磨合程序结束后，若盘片贴合面积未达到80%以上，应按序号1的试验方法和试验条件继续磨A.5.6热裂纹试验表A.5热裂纹试验项试验项目1制动初始温度：≤300℃(从室温开始)制动减速度：1m/s²和2m/s²交替进行2每循环制动初始温度：100℃制动初始速度：若最大车速≥200km/h,则试验初始速度为160速<200km/h,则试验初始速度为制动减速度：0.5g(g=9.8m/s²)单个循环内两次制动间隔：70s,单个循环内两次制动间隔时间如下图A.1示磨合程序结束后，若盘片贴合面积未达到80%以上，应按序号1的试验方法和试验条件继续磨第一次制动开始第一次制动结束第二次制动开始时间图A.1热裂纹单个循环内两次制动间隔时间图示A.5.7AMS