第六章_摩擦材料产品的标准和检验分析

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6.6 显微组织检验
烧结摩擦材料的显微组织由金属基体、不与金属基 体相互作用的金属和非金属夹杂和孔隙组成。零件的物 理机械性能和使用性能在很大程度上取决于基体组织的 性质、相组成及其他成分的分布。因此，对烧结摩擦材 料的显微组织必须进行检验，可是在某些情况下，烧结 制品的生产者对材料显微组织的检验还没行给予应有的 重视。
• 无打击密实矫正：矫正不要求专门的工具。在进行此 项操作时，加压应避免冲击。因此，矫正是在放在液 压机柱塞下面的淬过火的钢板上进行的，而且柱塞的 行速不得超过30毫米／秒。矫正时所采用的单位压力 不得超过材料的抗压强度。经矫正处理后零件的高度 降低(对铁基制品来说平均为0.1-0.3毫米)，而其密 度和硬度得到提高。此外，硬度的提高取决于其原始 值：原始硬度越低，矫正时的改变值就越大。矫正不 仅能提高零件的硬度而且能消除翘曲。在某些情况下。 矫正还能减小烧结制品的厚度，使之达到图纸的要求。
摩擦粉末片的熔化； 摩擦粉末片在钢背上的位移； 摩擦粉末片的缺陷(割裂、裂纹、凹陷、分层、疏松)； 氧化； 摩擦粉末片变扁； 摩擦粉末片油槽不够深等。
6.2 几何尺寸的检查
• 零件几何尺寸的检查一般是用精度为0.01-0.10毫米的 普通测量工具(测微器、卡尺)来进行的。由于多数零件 要进行机加工，因此，要留有一定的余量，一般为 0.3-0.7毫米。 • 零件尺寸应当与图纸相符，零件翘曲超过给定极限便视 作烧结废品。该类废品的原因是采用变了形的垫盘或在 无压情况下将零件从高温冷却，翘曲零件可通过无打击 矫直或复烧来补救。如果这些工序都不能矫正，零件便 报废。 • 对那些在烧结过程中压出油槽的摩擦盘还要进行油槽几 何形状及尺寸的检查。违反最佳烧结参数以及使用不标 准的造形垫环均能引起油槽尺寸偏离给定尺寸。该类废 品是不可补救的。
摩擦材料硬度的测定方法：
• • • • 测定青铜基摩擦材料的硬度多用布氏硬度计； 测定铁基材料的硬度则多用布氏硬度计和洛氏硬度计； 烧结件的硬度在机加工前测定； 至少测定三个点，取平均值作为测定值。
6.5 粉末片与钢背的结合质量
• 结合质量检测方法：弯曲法。用压力机或人工将零件弯曲。 在某些情况下，弯曲是在钢辊上进行的，弯曲时钢背与钢 辊接触，钢辊的直径取决于所测定零件的尺寸。在用弯曲 法检查摩擦粉末片与钢背结合质量的同时也检查了钢背塑 性。 超声波法
• 零件的弯曲角度：取决于材料的成分，材料的塑性以及零 件的几何形状和尺寸。铜基材料：90-160°，铁基材料： 15°。
• 检验结果：青铜基摩擦零件，结合质量不合格——报废； 铁基摩擦零件——复烧。
摩擦粉末片与钢背结合不良原因：
钢背电镀层的质量不高； 烧结时使用了氧化了的钢背和粉末片； 违返了给定的烧结制度(首先是烧结时所加压力)； 使用了翘曲变形的装置。

6.7 材料的摩擦性能和磨损性能
摩擦材料的主要使用性能——摩擦系数及耐 磨性取决于摩擦材料及配对零件的化学成分及组 织，也取决于摩擦部件的结构特点及摩擦部件的 使用参数及条件。因此，为了确定摩擦偶的使用 性能，要进行一系列的预先试验，这些试验应能 使预先的估价试验接近于制动装置或传动装置的 实际使用条件下的估价。
显微组织研究方法：显微磨片法。 设备：金相显微镜（彩色为佳），三维形貌仪，电子显 微镜。 腐蚀剂： 铁基摩擦材料——4%的硝酸酒精 铜基材料——第一种——2克重铬酸，8毫升硫酸（比 重1.84克／厘米3），4毫升氯化钠(饱和溶液）及 100毫升蒸馏水；第二种——25克二氯化铁，25毫升 盐酸(比重1.19克／厘米3及100毫升蒸馏水。
• 孔隙同样应当均匀地分布在材料的整个体积中。孔隙 度不应超过该材料的允许极限。垂直照明腐蚀磨片及 未腐蚀过的磨片均可很好地看出孔隙度。在制备良好 的磨片上，孔隙很容易与灰色的鳞片状石墨分辨开来， 正如前面已经指出的，孔隙形状取决于材料的烧结方 法：无压烧结时孔隙呈圆形，加压烧结时孔隙的取向 与压力方向相垂直。 • 在研究钢背和粉末片之间的中间区域结构时，要检验 钢背上形成的电镀层的厚度与均匀度、中间层的厚度 及均匀度；是否存在有凹陷、杂质和疏松等现象。为 了使烧结摩擦层与钢背有良好的结合，大部分情况下， 在它们之间必须有显微硬度不小于材料基体显微硬度 的一定厚度的完整过渡中间层(不得有非金属夹杂物和 孔隙)。
摩擦材料产品的标准和 检验
前言
检验标准：
• 为了检测摩擦材料是否合格，人们根据具体摩擦材料 的使用条件、制备工艺、材料组分等特点，制订了摩 擦材料的检测标准。例如BS ISO 15484-2008标准 就是专门为道路车辆、制动衬面摩擦材料制订的产品 定义和质量保证标准，它是参照国际ISO标准，并根 据我国具体情况制订并下发严格执行的一个摩擦材料 产品的标准。另外，在国际或国家标准里，还有一些 是专门针对摩擦材料某方面性能的检测标准，如 GB/T 10430-2008（烧结金属摩擦片粘结性能检验 方法），就是针对摩擦片粘结性能进行检测的文件。
检验项目：
• 在烧结摩擦制品生产过程中，半成品(粉料、压件)要 进行按工序的质量检查，成品也要经过质量检查。检 查有以下各项目：外观、几何尺寸、化学成分、硬度、 摩擦层与钢背的结合质量、显微组织、摩擦性能等。 在某些情况下，还检验钢背的硬度和塑性。
6.1零件的肉眼观察
对成品进行肉眼观察可发现下列废品：
摩擦磨损试验建议按如下程序进行：
• 测定材料的物理机械性能，以便在计算确定材料的摩 擦性能时加以考虑； • 在实验室进行摩擦和磨损试验，以便估价物理机械性 能及摩擦制度(速度、压力、温度）对材料的摩擦系数 及磨损的影响； • 进行摩擦试件台架试验，这种试验可确定各种结构参 数对材料摩擦性能的影响； • 现场试验，以便确定整个机构的可靠性和使用寿命； • 为了检验大批量生产的制品的摩擦性能，既进行从成 品上切割的试件的实验室试验，也进行成品的台架试 验，用摩擦试验机来进行摩擦性能和磨损性能的实验 室试验或模拟试验。
检验方法：
• 化学分析法 • 光谱法。
6.4 硬度的测定
烧结材料的硬度能说明烧结过程进行的完全程度，它 首先取决于孔隙度。孔隙度最终又影响制品的物理机械 性能和使用性能。测定硬度的方法取决于零件的几何形 状，尺寸以及摩擦材料的成分，通常在相应的技术条件 中都有说明。 偏离给定硬度的原因： 压制时的粉末称量不准确， 偏离了正常的烧结(或热处理）工艺， 烧结时使用了翘曲装置， 将制品叠装入容器内时发生了倾斜及一些其他原因。
硬度不合格的补救措施：
• 复烧：复烧及无打击密实矫正都会提高材料的密度， 用来补救硬度低的零件。复烧制度是根据材料成分、 零件的几何尺寸及第一次烧结时所达到的硬度来确定 的。此时还必须考虑到摩擦粉末片的成分变化(如由于 石墨的烧损、铅的熔出等)，钢背的渗碳及由此产生的 脆化，保持零件尺寸及摩擦粉末片上油槽的几何形状 的必要性。 • 退火：铁基摩擦材料的硬度比较高，这是因为材料的 密度大，又因为其显微组织发生了变化，摩擦粉末片 组织中珠光体和渗碳体增多就会使硬度增高，而铁素 体和石墨增多则会降低其硬度。硬度过高的零件需要 退火，零件的性能取决于退火工艺。
6.3摩擦材料的化学成分
在摩擦零件制造过程中，粉料、压件、烧结粉末片以 及热处理片都要进行化学成分的检验。其中粉料和烧结件 的化学成分检验是必须进行的，压件进行化学分析是不合 算的。 • 对铜基摩擦材料在工艺过程各阶段的化学成分的专门研究 表明只有铅含量变化最大，石墨很少变化，而其余成分(铁、 石墨、锡)的含量则仍保持在材料的允许误差范围内。因此， 建议只测定铅在烧结摩擦粉末片中的含量，其余成分的含 量视作与原始粉料中的相同。 • 显然，对铁基材料来说，也是只检验那些在烧结过程中含 量会发生变化的成分才是合算的。属于这类元素的有：石 墨、金属硫化物、易熔金属。
注意事项：
• 在进行烧结制品的组织分析时，首先要考虑的是个别结 构成分的分布和大小。通过金属粉末在烧结过程中扩散 所形成的金属基体(钢和锡及铜和锌等)如是合格制品，必 须是能够保证基体强度的完整骨架。结合力不强的骨架 由于表面颗粒聚集体被剥落会降低材料的强度和耐磨性。 • 在含有鳞片状石墨的摩擦材料中，石墨颗粒在压制时会 取与压制方向相垂直的方向。单向压制时会形成层状结 构使材料的摩擦剂(例如二氧化硅)应当均匀地分布在金属 基体中。同时，颗粒形状和粒度也很重要，对于青铜基 材料来说，采用粉碎粒度为30-60微米的棱角状的二氧 化硅顺粒最为适宜；用浮选和沉降法所得到的球状颗粒 以及更细粒度的颗粒均不适宜，因为用这种二氧化硅制 成的材料摩擦性能差。氧化铝、铝硅酸盐等有类似的作 用。