3 陶瓷制动摩擦片的性能优势
陶瓷制动摩擦片是制动片的一种,很多消费者起初都会误认为陶瓷制成的,其实陶瓷制动片是从金属陶瓷而非金属陶瓷的原理出发,制动片由于高速大力制动时,在摩擦表面产生高温,据测定,可达到800~900℃,有的甚至更高。在此高温下,制动片表面会发生金属陶瓷烧结类似反应,使制动片在此温度下有良好的稳定性。而传统的制动片在此温度下不会产生烧结反应,由于表面温度急剧升高会使表面物质熔化甚至产生气垫,这就有造成连续制动后制动性能急剧降低或者制动失灵的情况。包括矿物纤维、芳纶纤维和陶瓷纤维(因为钢纤维会锈蚀,产生噪音和粉尘,因此不能满足陶瓷型配方的要求),比其他的制动片颜色更淡并且更昂贵,陶瓷型制动片更清洁安静,并且在提供卓越制动性能的同时,不磨耗对偶件。陶瓷型配方并非指的使用陶瓷纤维的配方,判断一个配方是否为陶瓷型的标准主要是材料的性能,但这个材料指的不是用什么原材料,而是成品的性能。
陶瓷制动片相比其他类型的制动片有如下的优点:
摩擦系数是任何摩擦材料最重要的性能指标,关系制动片制动能力的好坏。在制动过程中由于摩擦产生热量,工作温度的增高,一般的制动片的摩擦材料受温度的影响摩擦系数开始下降。在实际的应用中会降低摩擦力从而降低了制动作用。普通制动片摩擦材料不成熟,摩擦系数太高造成制动过程中方向失控、烧片、刮伤制动盘等不安全因素。即使制动盘的温度高达到650℃时,陶瓷制动片的摩擦系数仍在0.45~0.55左右,能保证车辆具有良好的制动性能。有较好的热稳定性和较低的热传导率,良好的耐磨性。长期使用温度在1000℃,此特性使陶瓷可适合各种高性能制动材料的高性能要求,可满足制动片高速化、安全化、高耐磨等技术要求。有很低的热衰减性,无论第一代陶瓷产品还是第四代陶瓷刹车片,仍然能保证车辆具有良好的制动性能,以保证安全,制动片热衰减的现象很小。
有良好的机械强度和物理性能,能够承受较大的压力与剪切力。摩擦材料制品在装配使用之前,有需进行钻孔、装配等机械加工,才能制成制动片总成。因此要求摩擦材料必须具有足够的机械强度,以保证在加工或使用过程中不出现破损与碎裂。
因陶瓷材料的散热快的缘故,所以用于制动的制造中,它的摩擦系数都要高于金属制动片的摩擦系数。制动片在制动时会产生瞬时的高温,尤其在高速行驶或紧急制动时。在高温状态下,摩擦片的摩擦系数会下降,称为热衰退性。普通制动片热衰退性的低,高温状态和紧急制动时的产生制动油温度升高使制动延迟,甚至丧失制动效果安全系数低。
在舒适性指标中,车主往往最关心的是制动片的噪音情况,其实噪音也是普通制动片长久以来无法解决的问题。传统制动片中金属是主要产生摩擦力的材料,制动力大,但是磨损大,而且易出现噪音。安装陶瓷制动片后,在正常行驶中,不会产生异常嚣叫(即刮嚓声)。噪音产生于摩擦片与摩擦盘之间的非正常摩擦,其产生的原因非常复杂,制动力、制动盘温度、车辆速度以及气候条件都有可能是噪音产生的原因。此外,噪音在制动起始、制动实施和制动释放三个不同阶段产生的原因是不一样的。如果噪音频率在0~550Hz之间,车内是不会感觉到的,但如果超过800Hz,车主就能明显感觉到制动噪音。
陶瓷制动片采用的大颗粒石墨/黄铜/高级陶瓷(非石棉)和半金属等高科技材料具有耐高温、耐磨、刹车稳定、修复刹车盘、环保、无噪音使用寿命长等优点,优良的材质特性,克服了传统制动片的材料和工艺上的缺陷是目前国际上最尖端的高级陶瓷制动片。除此之外,陶瓷渣球含量低,增强性好,也可降低制动片的对偶磨损和噪音。
使用寿命是大家非常关注的指标,普通制动片的使用寿命在2万km以下,而陶瓷制动片的使用寿命在2万km以上。那是因为陶瓷制动片采用的独特配方材料只有1‖2种含静电的粉末,其他的材料都为无静电的材质,这样掉粉就会随车辆的运动而被风带走,不会粘附在轮毂上影响美观了。陶瓷材料的寿命比普通半金属的提高50%以上。使用陶瓷制动片后,在制动盘上不会出现刮槽(即划痕),延长了原车制动盘20%的使用寿命。
从有关部门提供的定速试验中试样的摩擦磨损性能测试结果可以看出,不管是摩擦系数的稳定性还是材料的磨损率,新型陶瓷基制动片都要优于树脂基制动片。从200℃~350℃的升温过程中,树脂基制动片产生了较大的热衰退,由200℃的0.44降到350℃的0.34,下降幅度达22.7%。磨损方面,150℃以前,树脂基制动片和陶瓷基制动片相差不大,即两种材料低温磨损接近;200℃以后,由于陶瓷基体具备优异的高温粘结效果,成倍地提高了材料的耐磨性能。在350℃时,陶瓷制动片的磨损率仅为0.27,远远低于树脂基制动片的1.35,总的磨损率(0.95)也远远小于树脂基制动片(3.23)。
陶瓷基制动片经历高温摩擦后,表面平整光洁,无剥落掉块现象。由于陶瓷配方采用了大量人工合成的无机和有机填料,材料之间有良好的亲和性,摩擦过程中形成了较好的摩擦层和转移膜;同时,陶瓷粘结相在高温下不会发生分解,且仍然具有良好的粘结效果,各种填料能牢靠地镶嵌在基体里面,因此试验过程中摩擦系数稳定,高温热衰退小。而树脂基制动片在低温时摩擦膜较为完整,摩擦表面光滑;经过高温摩擦后,高温固化时树脂的分解相对增加,分解形成的焦油状物质粘着在摩擦表面,使原来摩擦材料与对偶材料的干摩擦转变为边界摩擦和半流体摩擦的混合摩擦,导致摩擦系数大幅下降,材料发生热衰退现象。同时,由于树脂的大量热分解,降低了其粘结作用,因而材料磨损加剧,导致摩擦材料表面凹凸不平,有转移膜,以及膜氧化、破裂后形成的碎片,材料发生了严重的热衰退,热氧化磨损严重。从定速试验结果来看,新型陶瓷基摩擦材料表现出了优异的摩擦磨损性能。
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