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摩擦材料与机械

2020-03-03    来源:

一、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。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。广泛应用于汽车、火车、飞机等交通工具的制动器和离合器摩擦片上,特指制动衬片和离合器面片,是非常重要的保安零件,其性能直接影响机器的稳定性和乘架人员安全,因此,在制造、质量控制、检验等过程中都有严格的要求。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。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。

 

二、摩擦片的分类:1.按工作功能分,可分为传动与制动两大类摩擦材料。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)。 

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三、主要满足的技术要求:

1. 适宜而稳定的摩擦系数,是评价任何一种摩擦材料的一个最重要的性能指标,关系着摩擦片执行传动和制动功能的好坏,它不是一个常数,而是受温度、压力、摩擦速度或表面状态及周围介质因素等影响而发生变化的一个数。理想的摩擦系数应具有理想的冷摩擦系数和可以控制的温度衰退,由于摩擦产生热量,增高了工作温度,导致了摩擦材料的摩擦系数发生变化。

2. 良好的耐磨性,是其使用寿命的反映,也是衡量摩擦材料耐用程度的重要技术经济指标。耐磨性越好,表示它的使用寿命越长。但是摩擦材料在工作过程中的磨损,主要是由摩擦接触表面产生的剪切力造成的。工作温度是影响磨损量的重要因素。当材料表面温度达到有机粘结剂的热分解温度范围时,有机粘结剂如橡胶、树脂产生分解、碳化和失重现象。随温度升高,这种现象加剧,粘结作用下降,磨损量急剧增大,称之为“热磨损”。选用合适的减磨填料和耐热性好的树脂、橡胶,能有效地减少材料的工作磨损,特别是热磨损,可延长其使用寿命。摩擦材料的耐磨性指标有多种表示方法,我国GB5763-98“汽车制动器衬片”国家标准中规定的磨损指标(定速式摩擦试验机)100℃~350℃温度范围的每档温度(50℃为一挡)时磨损率。磨损率系样品与对偶表面进行相对滑动过程中做单位摩擦功时体积磨损量,可由测定其摩擦力的滑动距离及样品因磨损的厚度减少而计算出。但由于被测样品在摩擦性能测试过程中,受高温影响会产生不同程度的热膨胀,掩盖了样品的厚度磨损,有时甚至出现负值,即样品经高温磨损后的厚度反而增加。这就不能真实正确反映出实际磨损。故有的生产厂家除测定样品的体积磨损外,还要测定样品的重量磨损率。

3.具有良好的机械强度和物理性能,摩擦材料制品在装配使用之前,有需进行钻孔、铆装装配等机械加工,才能制成刹车片总成或离合器总成。在摩擦工作过程中,摩擦材料除了要承受很高温度的同时,还要承受较大的压力与剪切力。因此要求摩擦材料必须具有足够的机械强度,以保证在加工或使用过程中不出现破损与碎裂。如:铆接刹车片:要求有一定的抗冲击强度、铆接应力、抗压强度等。粘结刹车片:盘式片要具有足够的常温粘结强度与高温(300℃)粘结强度,以保证摩擦材料与钢背粘结牢固,可经受盘式片在制动过程中高剪切力,而不产生相互脱离,造成制动失效的严重后果。离合器片要求具有足够的抗冲击强度、静弯曲强度、最大应变值以及旋转破坏强度,为了保证离合器片在运输、铆装加工过程中不致损坏,也为了保障离合器片在高速旋转的工作条件下不发生破裂。

4.制动噪音低,制动噪音关系到车辆行驶的舒适性,而且对周围环境特别是对城市环境造成噪音污染。对于轿车和城市公交车来说,制动噪音是一项重要的性能要求。就轿车盘式片而言,摩擦性能良好的无噪音或低噪音刹车片成为首先产品。随汽车工业的发展,现对制动噪音人们越来越重视,有关部门已经提出了标准规定。一般汽车制动时产生的噪音不应超过85dB。引起制动噪音的因素很多,因刹车片只是制动总成的一个零件,制动时刹车片与刹车盘(鼓)在高速与高压相对运动下的强烈摩擦作用,彼此产生振动,从而放大产生不同程度的噪音。

5.对偶面磨损较小,摩擦材料制品的传动或制动功能,都要通过与对偶件即摩擦盘(鼓)在摩擦中实现。在此摩擦过程中,这一对摩擦偶件相互都会产生磨损,这是正常现象。但是作为消耗性材料的摩擦材料制品,除自身应该尽量小的磨损外,对偶件的磨损也要小,也就是应该使对偶件的使用寿命相对的较长。这才充分显示出具有良好的摩擦性能的特性。同时在摩擦过程中不应将对偶件即摩擦盘或制动鼓的表面磨成较重的擦伤、划痕、沟槽等过渡磨损情况。

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四、刹车片的生产流程:大致可以按下图所示的工艺流程进行。

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五、刹车片生产设备的简单分类:

1、 通用机械:除尘器、岗位送风机、空压机、冷干机、循环水系统; 

2、 混料机械:配料线、混料机、分箱机、自动称料机;

3、 钢背处理:抛丸机、喷砂机、涂胶机、钢背处理线;

4、 成型压机:等比压机、冷压机、热压机、各类模具(冷压模、弹簧模、一次成型模、等比压模具等);

5、 热处理设备:热处理箱、通过式热处理风道;

6、 加工机械:研磨机、一体机、开槽倒角机、清片机;

7、 包装线:喷粉线、等离子机、消音片机、喷码机、铆接机、热收缩机、封箱机、打带机;

8、 试验设备:惯量台架、万能试验机、定速、车载。