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技术∣陶瓷制动盘——真的是陶瓷的吗?
作者: 未名 来源: 经销商微动课堂 日期: 2020年12月25日

在高速行驶的“车代”,缩短制动距离、提高车辆制动中的操控安全性能,已显得尤为重要。而陶瓷制动器凭借其特殊的材料特性,与传统制动装置相比,具有明显的优势,在具有大发动机功率的汽车上尤为突出,我们将从以下几个方面来介绍陶瓷制动盘的特点。
 
一、陶瓷制动盘的材料特性
由碳素纤维复合材料(C/C材料*)制成的制动盘和制动摩擦片多年来一直被成功地应用于赛车领域,为了在汽车批量生产中用来制造制动器。 这种材料被进一步开发成碳素纤维强化碳化硅(C/SiC陶瓷*),碳化硅特性与金刚石相似,它具有非常高的硬度。因此耐磨性非常好,同时还具有较好的耐化学和耐高温特性。而在碳化硅中加入碳素纤维后,其材料的断裂韧度得到明显提高。
 

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因制动盘摩擦面部分需要更强的硬度和耐磨性,其碳化硅(陶瓷)含量明显高于底板中的含量。与此相对的是,底板中含有更多的碳素纤维,以确保底板具有足够的零件强度。
 
二、C/SiC陶瓷制动盘的优点
与传统的金属制动器材料(例如灰铸铁)相比,C/SiC陶瓷具有以下明显的优势:
 
◆零件重量减轻(每个车轮重量可减轻50%)。更轻的刹车盘就意味着悬挂重量的减轻。使悬挂系统的反应更快,因而能够提升车辆整体的操控水平。
◆在温度迅速变化时,抗热震性增强,制动盘不会受温度影响而产生几何变形。
◆高温下制动盘/摩擦片的摩擦系数(热衰减性)降低幅度减小。
 
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备注:在制动过程中由于摩擦产生热量,制动盘工作温度增高。一般制动盘的摩擦材料受温度影响其摩擦系数开始下降,从而降低了制动效果。而陶瓷制动盘在其温度高达到650度时,其摩擦系数仍在0.45-0.55左右,能保证车辆具有良好的刹车性能。
 
◆与传统制动盘相比耐磨性更强,寿命延长约4倍。
◆冷却性能提高, 为实现最佳的制动冷却效果, 陶瓷制动盘都设计有专门的内部风冷通道。
 
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三、陶瓷制动盘的结构特征
陶瓷制动盘的生产过程极为复杂,为达到较高的质量标准,需分多个步骤对制动盘毛坯件进行成本高昂的后期加工。
 
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碳素纤维与酚醛树脂的混合物在高温高压条件下形成CFK材料(碳素纤维强化塑料),在900℃高温脱氧处理过程中转化为碳,形成C/C材料。经过机械加工后在1500℃高温中硅溶液渗入C/C毛坯件(渗硅)与碳结合转化为碳化硅,经过此工序后即制成摩擦环材料C/SiC陶瓷。
 
由于制动盘和制动摩擦片之间会产生较高的温度,为防止制动摩擦片和制动活塞上的高温被传递到制动液中,因此需要使用不同于传统制动装置的特制制动钳。为了避免出现这种情况,在制动活塞与制动摩擦片之间加入了二氧化锆陶瓷隔热件。
 
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小贴士:一旦制动液沸腾,便会在制动系统中产生蒸汽泡和空气,导致制动效能降低。

(转载请注明来源: 汽车制动网/chebrake.com 责任编辑:Jack)

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