剎車片是指固定在與車輪旋轉的制動鼓或制動盤上的摩擦材料,其中的摩擦襯片及摩擦襯塊承受外來壓力,產生摩擦作用從而達到車輛減速的目的。
剎車片也叫剎車皮。在汽車的剎車系統中,剎車片是最關鍵的安全零件,所有剎車效果的好壞都是剎車片起決定性作用,所以說好的剎車片是人和汽車的保護神。
剎車片構成
剎車片一般由鋼板、粘接隔熱層和摩擦塊剎車片一般由鋼板、粘接隔熱層和摩擦塊構成。
傳統制造工藝中,在剎車片上使用的摩擦材料是由多種粘合劑或添加劑組成的混合物,並在其中添入纖維以提高其強度,起加固作用。剎車片生產廠家在關於使用材料的公布上特別是新配方上往往是守口如瓶的,當然,一些成分配料如:雲母、硅石、橡膠碎片等是公開的。而剎車片制動的最終效果、抗磨損能力、抗溫能力及其它性能將取決於不同成分間的相對比例。
鋼板
鋼板要經過塗裝來防銹,塗裝過程用SMT-4爐溫跟蹤儀來檢測塗裝過程的溫度分布來保證質量。
隔熱層
隔熱層是由不傳熱的材料組成,目的是隔熱。
摩擦塊
摩擦塊由摩擦材料、粘合劑組成,剎車時被擠壓在剎車盤或剎車鼓上產生摩擦,從而達到車輛減速剎車的目的。
由於摩擦作用,摩擦塊會逐漸被磨損,一般來講成本越低的剎車片磨損得越快。
摩擦材料使用完後要及時更換剎車片,否則鋼板與剎車盤就會直接接觸,最終會喪失剎車效果並損壞剎車盤。
剎車片原材料的組成
剎車片原材料一般分為粘結劑、增強纖維、摩擦性能調節劑、填料四大部份:
粘結劑
粘結劑是摩擦材料中的一個最重要的組元,它可以影響材料的熱衰退性能、恢復性能、磨損性能和機械性能。一般有熱固性、熱塑性、橡膠類、復合型類幾種,汽車摩擦材料中一般采用的是熱固化型粘結劑,具體應用的有酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、環氧樹脂、硅樹脂、聚酰胺樹脂等。應用最廣泛的是酚醛樹脂及其改性樹脂。改性的目的是改善樹脂的高溫性能。為了更大的提高粘結劑的高溫性能,現在先進的汽車摩擦材料已經有些采用聚酰亞胺樹脂,但目前這種樹脂成本太高,普及不容易 。
增強纖維
增強纖維是摩擦材料也是主要的摩擦組元起增強基的作用,傳統材料用的是石棉等礦物纖維,半金屬汽車摩擦材料中使用的是鋼纖維,同時加入少量銅纖維及其少量礦物纖維。近年來,增強纖維的種類也越來越多,其中最引人注目的是芳綸(Kevlar)的應用。有機纖維的加入,可以降低材料的密度、減小其磨損量,但同時也會降低材料的摩擦系數。為了提高摩擦材料在各溫度段的穩定性及其纖維和粘結劑的親和性能,在實際應用中往往采用多種纖維混合使用。
摩擦性能調節劑
摩擦性能調節劑可以分為2類:(1)減摩材料:莫氏硬度一般小於2,它的加入可提高材料的耐摩性,減小噪音及降低摩擦系數。這類材料主要有:石墨、二硫化钼、鉛、銅等。(2)摩阻材料:莫氏硬度一般大於4,它的加入可以增加材料的摩擦系數。大部分無機填料和部分金屬及其氧化物屬這一類。摩擦性能調節劑的加入主要是調節材料的熱穩定性能以及其工作穩定性。
填料
填料主要以粉末的形式加入。填料的作用很多,比如說加入銅粉,它的作用是可以在摩擦材料和對偶間形成轉移膜,既能提高摩擦力矩和穩定摩擦系數,有能減小對對偶件的損傷,提高整個摩擦副的耐摩性能。加入硫酸鋇,可以提高材料的密度。
剎車片的主要性能要求
一般,對剎車片的基本要求主要有耐磨損、摩擦系數大、優良的隔熱性能。
1、高性能:
摩擦系數高(金麒麟陶瓷剎車片摩擦系數達0.45,屬於高摩擦系數剎車片),耐高溫,高速行駛和高溫行駛過程中表現突出,駕駛過程中高速高溫情況下制動效果和制動舒適性良好。
2、安全性:
熱衰退低,恢復性能良好,山區道路和高溫、高速狀態下制動性能不降低。最大限度的提高了車輛的安全性。非常適合與山路地區,高速以其他各種路況的使用!
3、舒適性:
制動舒適,無噪音,無污染,制動平衡。
4、合理的使用壽命: 一般非改裝車輛,在正常行駛的情況的下,前制動器的剎車片壽命為3—5萬公裡,後制動器剎車片的使用壽命為8-10萬公裡.前剎車盤使用壽命6-10萬公裡.當然經常在山區行駛的汽車剎車片和盤則壽命要短很多.
5、較低的掉粉率
剎車片的摩擦系數
剎車片的摩擦系數是指兩表面間的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值。它是和表面的粗糙度有關,而和接觸面積的大小無關。依運動的性質,它可分為動摩擦系數和靜摩擦系數。
剎車片最重要的性能指標就是摩擦系數。
國家標准規定的剎車摩擦系數在0.35-0.40之間。合格的剎車片摩擦系數適中、穩定, 如果摩擦系數低於0.35,剎車時就會超過安全制動距離甚至剎車失靈, 如果摩擦系數高於0.40,剎車容易突然抱死,出現翻車事故。
國家非金屬礦制品質量監督檢驗中心 檢驗人員:"國家標准規定,350度摩擦系數應該大於0.20。
剎車片的類型分類
汽車剎車片從類型上分有:
-用於盤式制動器的剎車片
-用於鼓式制動器的剎車蹄
-用於大卡車的來令片
剎車鼓上裝的是剎車蹄,但一般人叫剎車片就統指剎車片和剎車蹄,所以用“盤式剎車片”來特別指明是盤式制動器上裝的剎車片。並不是剎車盤。
從配方技術上分有:半金屬,少金屬,石棉,陶瓷
以下就簡單談一談幾種不同材質的剎車片。
石棉型剎車片
從最初開始石棉就已經被用作剎車片的加固材料,由於石棉纖維具有高強度和耐高溫的特性,因此可以滿足剎車片及離合器盤和襯墊的要求。
但是除了危害健康方面的因素外,石棉型剎車片還存在著另一個重要問題。由於石棉是絕熱的,其導熱能力特別差,通常反復使用制動器會使熱量在剎車片中堆積起來,剎車片變熱後,它的制動性能就要發生改變,要產生同樣的摩擦和制動力會需要更多的踩剎車次數,這種現象被稱為“制動萎縮”,如果剎車片達到一定的熱度,將導致制動失靈。
當車輛制造商和制動材料供應商決定發展新的更安全的石棉替代品時,新的摩擦材料幾乎同時應運而生。這就是下面要談到的“半金屬”混合物型和無石棉有機物型(NAO)剎車片。
“半金屬”混合物型剎車片
“半金屬”混合物型剎車片(Semi-met)主要是采用粗糙的鋼絲絨作為加固纖維和重要的混合物。從外觀上(細的纖維和微粒)可以很方便地將石棉型和無石棉有機物型剎車片(NAO)區分開來,另外它們還具有一定的磁性。
鋼絲絨具有較高的強度和導熱性,這使得“半金屬”混合物型剎車片同傳統的石棉型剎車片有著不同的制動特性。例如:“半金屬”剎車片內部金屬含量較高而強度大,高金屬含量同時也改變了剎車片的摩擦特性,通常是指“半金屬”剎車片需要更高的制動壓力來完成同樣的制動效果。特別是在低溫環境中高金屬含量同樣也就意味著剎車片會引起較大的制動盤或制動鼓的表面磨損,同時會產生更大的噪音。
“半金屬”混合物型剎車片(Semi-met)的主要優點在於它的溫控能力及較高的制動溫度,同石棉型的傳熱性能差與制動盤、制動鼓的冷卻能力差相比它們在剎車時幫助制動盤和制動鼓將熱量從其表面上散發出去,熱量被傳遞到制動鉗及其組件上。當然如果這些熱量處理不當也會產生問題,剎車液受熱後溫度會上升,如果溫度達到一定水平,將導致制動萎縮和剎車液沸騰。這種熱量同時對制動鉗、活塞密封圈及回位彈簧也有一定的影響,會加快這些組件老化,這也是在制動維修時要重新裝配制動鉗及更換金屬件的原因。
無石棉有機物型剎革材料{NAO)
無石棉有機物型剎車材料主要使用玻璃纖維、芳香族聚酷纖維酷或其它纖維(碳、陶瓷等)來作為加固材料,其性能主要取決於纖維的類型及其它添加混合物。
無石棉有機物剎車材料主要是作為石棉的替代晶而研制的,用於制動鼓或制動蹄,但是近期它們也正在開始被嘗試用作前盤式剎車片的替代品。就性能而言,NAO型剎車片更接近石棉剎車片,而不是半金屬剎車片。它不像半金屬剎車片那樣具有良好的導熱性和良好的高溫可控性。
新型的NAO原材料與石棉剎車片相比有何不同?典型的石棉為基礎的摩擦材料含有五到七種基礎混合物,它們包括加固用石棉纖維、多種添加材料以及粘合劑等,如亞麻仁油、樹脂、苯酣醒、樹脂。相比較而言,NAO摩擦材料大約包含十七種不同的棍合物材料,因為去掉石棉不能等同於簡單地更換一種替代品,而需要用一大批混合物來保證制動性能,使之持平或超過石棉摩擦塊的制動效果。
NAO型剎車片的材料已經歷了幾次變革,現在的NAO材料在諸多方面已經有效地超過了石棉剎車片的性能,這主要是在抗摩性能及噪音等方面。
當然規范標准首先應確定下來,因為只有這樣才能檢驗任何新的摩擦材料配方。這些規范中應包括摩擦性能、抗疲勞能力、溫度適應性、抗磨損能力以及噪音等。摩擦材料越好摩擦塊在不同的溫度及壓力下的摩擦性能保持得越好,換句話說,在低溫或高溫情況下,其性能應變化不大。
摩擦材料越好,反復制動後越不可能出現制動萎縮,這使得“制動踏板感覺”保持良好。較好的材料同時也會減少磨損,降低噪音,同時還有利於延長制動鼓與制動盤的使用壽命。