摩擦材料中的原材料的用法
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摩擦材料(刹车片)中原材料的用法?
摩擦材料
一、概论
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。
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
被广泛应用在汽车、火车、飞机、石油钻机等各类工程机械设备上。民用品如自行车、洗衣机等作为动力的传递
或制动减速用不可缺少的材料。
二、摩擦材料发展简史
自世界上出现动力机械和机动车辆后,在其传动和制动机构中就使用摩擦片。初期的摩擦片系用棉花、棉布、
皮革等作为基材,如:将棉花纤维或其织品浸渍橡胶浆液后,进行加工成型制成刹车片或刹车带。其缺点:耐热
性较差,当摩擦面温度超过120℃后,棉花和棉布会逐渐焦化甚至燃烧。随着车辆速度和载重的增加,其制动温度
也相应提高,这类摩擦材料已经不能满足使用要求。人们开始寻求耐热性好的、新的摩擦材料类型,石棉摩擦材
料由此诞生。
石棉是一种天然的矿物纤维,它具有较高的耐热性和机械强度,还具有较长的纤维长度、很好的散热性,柔软性
和浸渍性也很好,可以进行纺织加工制成石棉布或石棉带并浸渍粘结剂。石棉短纤维和其布、带织品都可以作为
摩擦材料的基材。更由于其具有较低的价格(性价比),所以很快就取代了棉花与棉布而成为摩擦材料中的主要基材料。1905年石棉刹车带开始被应用,其制品的摩擦性能和使用寿命、耐热性和机械强度均有较大的提高。
1918年开始,人们用石棉短纤维与沥青混合制成模压刹车片。20世纪20年代初酚醛树脂开始工业化应用,由于其
耐热性明显高于橡胶,所以很快就取代了橡胶,而成为摩擦材料中主要的粘结剂材料。由于酚醛树脂与其他的各
种耐热型的合成树脂相比价格较低,故从那时起,石棉-酚醛型摩擦材料被世界各国广泛使用至今。
20世纪60年代,人们逐渐认识到石棉对人体健康有一定的危险性。在开采或生产过程中,微细的石棉纤维易飞扬
在空气中被人吸入肺部,长期间处于这种环境下的人们比较容易患上石棉肺一类的疾病。因此人们开始寻求能取
代石棉的其它纤维材料来制造摩擦材料,即无石棉摩擦材料或非石棉摩擦材料。20世纪70年代,以钢纤维为主要
代替材料的半金属材料在国外被首先采用。80年代-90年代初,半金属摩擦材料已占据了整个汽车用盘式片领域
。20世纪90年代后期以来,NAO(少金属)摩擦材料在欧洲的出现是一个发展的趋势。无石棉,采用两种或两种以
上纤维(以无机纤维为主,并有少量有机纤维)只含少量钢纤维、铁粉。NAO(少金属)型摩擦材料有助于克服半
金属型摩擦材料固有的高比重、易生锈、易产生制动噪音、伤对偶(盘、鼓)及导热系数过大等缺陷。目前,NAO
(少金属)型摩擦材料已得到广泛应用,取代半金属型摩擦材料。2004年开始,随汽车工业飞速发展,人们对制
动性能要求越来越高,开始研发陶瓷型摩擦材料。陶瓷型摩擦材料主要以无机纤维和几种有机纤维混杂组成,无
石棉,无金属。其特点为:
1. 无石棉符合环保要求;
2. 无金属和多孔性材料的使用可降低制品密度,有利于减少损伤制动盘(鼓)和产生制动噪音的粘度。
3. 摩擦材料不生锈,不腐蚀;
4. 磨耗低,粉尘少(轮毂)。
三、摩擦材料分类
在大多数情况下,摩擦材料都是同各种金属对偶起摩擦的。一般公认,在干摩擦条件下,同对偶摩擦系数大于0.2的材料,称为摩擦材料。
材料按其摩擦特性分为低摩擦系数材料和高摩擦系数材料。低摩擦系数材料又称减摩材料或润滑材料,其作用是
减少机械运动中的动力损耗,降低机械部件磨损,延长使用寿命。高摩擦系数材料又称摩阻材料(称为摩擦材料
)。
1.按工作功能分可分为传动与制动两大类摩擦材料。如传动作用的离合器片,系通过离合器总成中离合器摩擦
面片的贴合与分离将发动机产生的动力传递到驱动轮上,使车辆开始行走。制动作用的刹车片(分为盘式与鼓式
刹车片),系通过车辆制动机构将刹车片紧贴在制动盘(鼓)上,使行走中的车辆减速或停下来。
2.按产品形状分可分为刹车片(盘式片、鼓式片)、刹车带、闸瓦、离合器片、异性摩擦片。盘式片呈平面状
,鼓式片呈弧形。闸瓦(火车闸瓦、石油钻机)为弧形产品,但比普通弧形刹车片要厚的多,25~30mm范围。刹
车带常用于农机和工程机械上,属软质摩擦材料。离合器片一般为圆环形状制品。异性摩擦片多用于各种工程机
械方面,如摩擦压力机,电葫芦等。
3.按产品材质分可分为石棉摩擦材料、无石棉摩擦材料两大类。
A、石棉摩擦材料分为以下几类:
a、石棉纤维摩擦材料,又称为石棉绒质摩擦材料。生产:各种刹车片、离合器片、火车合成闸瓦、石棉绒质橡
胶带等。
b、石棉线质摩擦材料。生产:缠绕型离合器片、短切石棉线段摩擦材料等。
c、石棉布质摩擦材料。生产:制造层压类钻机闸瓦、刹车带、离合器面片等。
d、石棉编织摩擦材料。生产:制造油浸或树脂浸刹车带。石油钻机闸瓦等。
B、无石棉摩擦材料分为以下几类:
a、半金属摩擦材料。应用于轿车和重型汽车的盘式刹车片。其材质配方组成中通常含有30%~50%左右的铁质