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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

    众所周知,摩托车制动摩擦片也叫刹车皮,在制动系统中是最关键的安全零件。制动效果的好坏是制动摩擦片起决定性作用,所以说好的制动摩擦片是人和车的保护神。为适应现
代摩托车日益苛刻的高速、安全、舒适等要求,必须不断努力发展制动系统及其制动摩擦材料。特别是在高温制动时,制动摩擦材料的稳定性及安全性至关重要。
    1 研制开发新型摩擦材料已
  成为相关行业的当务之急摩擦材料是一种应用在动力机械上,依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料。它主要包括制动器衬片(刹车片)和离合器面片(离合器片)。刹车片用于制动,离合器片用于传动。任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。摩擦材料是这种制动或传动装置上的关键性部件。它最主要的功能是通过摩擦来吸收或传递动力。如离合器片传递动力,制动片吸收动能。它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。所以说摩擦材料是一种应用广泛又甚关键地材料。制动摩擦材料对生态环境的负面影响和对人身健康的潜在威胁越来越受到人们的密切关注,并成为该行业的研究热点。
    摩擦材料是一种高分子三元复合材料,是物理与化学复合体。它是由高分子粘结剂(树脂与橡胶)、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成,经一系列生产加工而制成的制品。摩擦材料的特点是具有良好的摩擦系数和耐磨损性能,同时具有一定的耐热性和机械强度,能满足车辆或机械的传动与制动的性能要求。它们被广泛应用在交通车辆、石油钻机等各类工程机械设备上;也可作为动力的传递或制动减速用不可缺少的材料。
    制动系统是摩托车的关键部件之一,而刹车片的综合性能直接影响到制动系统的稳定性和可靠性。摩托车高速化要求越来越高,相应对制动摩擦材料以及结构也提出了更加苛刻的要求。目前国内已应用的摩擦材料中,无一能全面综合满足新的要求,因此导致一些赛车、进口车主要依靠进口来维持,这一状况己严重制约了摩托车的制动性能乃至我国摩托车业的高速发展。因此尽快研制开发新型摩擦材料已成为摩擦材料业的当务之急。
    由于现在摩托车制动系统主要使用的半金属摩擦材料和无石棉摩擦材料刹车片存在噪音、振动、磨损率高、使用寿命短等问题,而可替代的碳/碳复合摩擦材料虽然性能优异,但其成本较高,通常只是在飞机上使用。而陶瓷材料具有比重小、熔点高、硬度大、化学稳定性好和耐腐蚀等优点已被广泛地使用在摩擦材料上。因此,开发摩擦性能稳定,磨损率低,使用寿命长,无噪音和振动的新型陶瓷摩擦材料已经成为现在摩擦材料研究的一个热门领域。
    陶瓷刹车片颠覆了传统意义上的陶瓷刹车概念,它是由陶瓷纤维、不含铁的填料物质、胶粘剂和少量的金属组成的。金属陶瓷是一种既象钢铁那样坚硬又象陶瓷一样耐高温、耐腐蚀的复合材料。纯金属在高温中容易被氧化使强度大大降低。而陶瓷能耐高温、耐腐蚀,但脆性大,导电率低,高温流动性差。如果把金属和陶瓷掺合在一起,就可在高熔点的情况下得到强度高,硬度大、抗氧化能力强,并具有一定的延展性和良好的热稳定性的金属陶瓷。
    离合器从动盘是摩托车传输动力的关键部件。通常离合器从动盘所用摩擦面片材料多为树脂石棉摩擦材料。由于石棉摩擦材料在频繁起停离合以及起步过程中滑摩功大,摩擦片温度升高,会造成摩擦片的摩擦系数下降,降低离合器传扭能力;或造成摩擦片烧蚀碳化,形成龟裂,降低摩擦片使用寿命等。国外已经采用金属陶瓷摩擦材料作为重载汽车、公共汽车及工程车辆的离合器从动盘面片材料。它采用了价廉钢纤维和粒状石墨替代部分铜、锡等粉末和鳞片石墨,并研究了它们对金属陶瓷摩擦材料的力学与摩擦磨损性能的影响规律,成功研发出多种摩托车离合器用金属陶瓷摩擦材料。主要力学和摩擦磨损性能为:抗弯强度李55MPa,在0.4~1.0MPa比压下摩擦系数0.30~0.48, 20次制动材料磨损0.045mm,对偶磨损≤ 0.005mm。已达到和超过了国外(日本)同类材料。其成本可降低10%~20%。金属陶瓷摩擦材料和离合器摩擦片的制备是采用粉末冶金方法,其基本工艺为原材料按配方进行混合均匀、采用模压法制成压坯、压坯与钢背组合后进行保护气氛下加压烧结而制得,性能达到国际先进水平。金属陶瓷摩擦片装成的金属陶瓷离合器从动盘主要适用于需要频繁起停离合以及起步过程中滑摩功大,如摩托车、全地形车等车辆。这种从动盘在恶劣工况条件下性能可靠,在使用中不会对发动机飞轮及压盘(摩擦对偶)造成损伤,可以同规格的树脂石棉或玻纤摩擦片从动盘互换,使用寿命里程与树脂石棉从动盘相比可提高1~3倍,可以取得巨大的经济和社会效益。
    制造金属陶瓷材料相对比较简单,只需要在氧化铝中加入一些金属铬;在碳化钦中加人一些金属镍,就可以制造成金属陶瓷。掺有超微陶瓷粉末的金属铝,是一种重量轻、强度高、韧性大、耐热性能好的金属陶瓷。含20%的超微钻粉末的金属陶瓷是性能很好的耐高温材料,主要用于运载火箭的喷嘴。由于金属陶瓷具有金属和陶瓷两者的优点,因此,应用范围极为广泛。金属陶瓷具有很高的机械强度和硬度,有良好的化学稳定性,又有好的导热性和导电性,而且比重小,很适合原子能工业和航空工业的需要。例如,要把原于反应堆的体积缩小,以便在舰船、潜水艇中使用,就得提高它的工作温度,用金属做成的核燃料元件,在70℃就会破裂或变形,可是用金属陶瓷作元件,温度即使高达1000℃,反应堆还能照常工作。火箭技术更需要耐高温的材料,比如,洲际导弹、宇宙飞船等,当它们返回大陆时,由于速度很高,和大气剧烈地摩擦,会产生极高的温度,金属陶瓷可以“赴汤蹈火”地承担这项重任。还有一种叫“发汗材料”的金属陶瓷,当温度增加到一定高度时,发汗材料所含的金属就被蒸发了。好象人发汗一样,出汗,就带走了大量的热量,使飞行器温度下降,不至于被高温烧毁。发汗材料虽然“出汗”,可是其外部形状和大小却保持不变。这就可以保证飞行器正常运行,能准确地到达目的地。

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