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焦炭特性对刹车片压缩率的影响
作者: 见下文 来源: 汽车零部件杂志 日期: 2020年10月刊

作者:旷文敏,方志峰,张小浩,陈小刚
泰明顿摩擦材料技术(上海)有限公司
摘要:
将不同颗粒形貌的焦炭,应用于盘式刹车片中,研究其对刹车片压缩率的影响。通过观察刹车片中复合材料结构特点,分析了产品压缩率差异的原因。为了进一步研究焦炭材料对摩擦材料压缩率的影响机制,观察分析了焦炭材料的颗粒度分布、pH值、热稳定性特征、颗粒形貌、比表面积等。研究结果表明:焦炭不规则的颗粒形貌和过大比表面积,消耗了过多的酚醛树脂,因而减弱了树脂材料的黏附效果,导致复合材料结构疏松、压缩率水平高于常规水平。
 
0 引 言
在汽车制动器中,摩擦材料的功能主要是将动能转化为热能从而达到制动的效果,摩擦材料性能对行车制动、驻车等安全方面有着重要影响。同时,随着新能源汽车的发展,人们对整车尤其是制动噪声的要求也越来越高。压缩反应是制动器衬片或衬块重要的设计参数,它对制动期间评价转移制动液体积、制动踏板运动和颤抖或噪声的倾向是有一定的指导意义,它也是盘式制动块重要的质量控制的参数。一般认为,较高的压缩性能,有助于改善刹车片的NVH性能。然而,过大的压缩率会导致磨损过高。所以在摩擦材料开发阶段,压缩率的测试很受开发者重视。
 
一般而言,盘式刹车片摩擦材料由树脂黏结剂、纤维增强材料、摩擦性能调节剂和低成本填料组成。从复合材料结构角度看,摩擦材料的压缩率主要通过优化树脂黏结剂和成型工艺来调节,或者通过使用橡胶类等有机材料或者硬度相对较低的蛭石等弹性颗粒等材料来改善压缩率。纤维增强材料主要作用是将复合材料各组分抓附、连接在一起,通过纤维增强效应,为复合材料提供符合要求的结构强度,因此对摩擦材料的压缩率影响比较复杂,而纤维材料本身对摩擦材料压缩率贡献较少。对于无机材料为主的填料材料而言,由于材料本身硬度大,且一般具有良好的晶体结构,所以一般认为无机材料对刹车片压缩率影响不大。以石墨、焦炭为代表的碳材料,在配方中主要起到润滑、导热等功能,因此关于碳材料在摩擦材料中的研究主要集中在对摩擦因数稳定性等方面,而关于碳材料对摩擦材料压缩率的影响,却很少见于报道。
 
本文作者研究了焦炭材料对刹车片压缩率的影响机制。结果表明,焦炭颗粒多孔、比表面积较大时,会导致刹车片的压缩率显著增大。
 

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材料的结构相对不够紧致,最终导致图2观察到的结果。当产品结构过于疏松,其压缩率水平将偏高于正常水平。
 
3 结 论
根据生产现场出现刹车片产品压缩率异常偏高,探寻了焦炭颗粒形貌对刹车片压缩率的影响。结果显示,虽然焦炭颗粒的物理检测指标非常接近,材料颗粒尺寸分布相同的情况下,比表面积大、颗粒表面多孔的焦炭,在复合材料中提供了过多的比表面积,因而消耗了较多的树脂黏结剂,最终导致了复合材料结构疏松,树脂无法将各种组分重复黏合在一起,使产品的压缩率异常偏高。
 
摩擦材料作为多组分配方的复合材料,产品特性受影响因素非常多,一旦出现问题,很难在短时间内找到根本原因,因此对原材料的质量控制非常重要。但是在日常材料控制中,由于测试资源的限制,采用BET等相对高端设备作为批次质量控制的难度较大,因此企业还应该加强对供应商管理,从而提高产品稳定性。

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

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