高性能自動(dòng)涂膠機(jī)在摩擦片生產(chǎn)過程中的應(yīng)用最先出現(xiàn)在華東特種纖維制造。
]]>1.1 汽車剎車片市場(chǎng)
汽車制動(dòng)器襯片，俗稱剎車片，是汽車制動(dòng)系統(tǒng)重要的安全部件，所有制動(dòng)效果的好壞都是通過剎車片體現(xiàn)出來的，剎車片雖然在主機(jī)中所占成本比較小，但功能地位十分重要，剎車片質(zhì)量性能的好壞，首當(dāng)其沖得影響著整車、整機(jī)的使用效果，直接關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)安全。這種關(guān)鍵作用決定了剎車片在眾多工業(yè)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)性地位，勢(shì)必要將其科研、生產(chǎn)及應(yīng)用擺在優(yōu)先的位置。隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，在2009年中國(guó)的汽車市場(chǎng)出現(xiàn)了“井噴式”的增長(zhǎng)。在這樣強(qiáng)大的背景下，汽車剎車片的功能和地位更不言而喻了。
1.2 目前高性能剎車片市場(chǎng)缺陷
由于中國(guó)汽車工業(yè)起步較晚，汽車零部件行業(yè)市場(chǎng)狹小，以及中國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)剎車片行業(yè)認(rèn)識(shí)不足，剎車片行業(yè)一直處于彷徨和摸索的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，在種種歷史原因的限制和約束下，中國(guó)的剎車片行業(yè)還沒有完全的實(shí)力置于一流的前沿科技領(lǐng)域。根據(jù)調(diào)查目前國(guó)內(nèi)的剎車片行業(yè)主要存在以下三方面的缺陷：首先，剎車片的涂膠方式大多采用滾膠式。滾膠式的涂膠方式從膠水材料上來分析，會(huì)造成膠水的大量浪費(fèi)，這將意味著原料成本的大量浪費(fèi)。其次從效果上來看，涂膠效果也非常的差，很難成功的達(dá)到預(yù)期的效果。最后滾膠式涂膠的環(huán)境會(huì)看上去又臟又亂。這些都會(huì)導(dǎo)致剎車片涂膠行業(yè)效率的低下從而給企業(yè)帶來不良的效應(yīng)及效益。
第2章 涂膠機(jī)產(chǎn)品簡(jiǎn)介
常州創(chuàng)偉新材料科技有限公司依托哈工大機(jī)器人研究所二十多年機(jī)器人技術(shù)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，自主研發(fā)出DY/DS/DX/DF/DZ系列2-4自由度工業(yè)全自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)器人，是集精密機(jī)械、自動(dòng)控制及精確點(diǎn)膠控制技術(shù)于一體的高科技裝備。其核心是基于先進(jìn)的DSP智能型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，具有功能強(qiáng)、易操作、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。
完整的自動(dòng)點(diǎn)膠系統(tǒng)是由點(diǎn)膠機(jī)、PC或手持式編程器、針筒、針頭、夾持器、點(diǎn)膠控制器、氣源、腳踏板（選配）、壓力桶（選配）、膠筒（選配）等組成。
產(chǎn)品特點(diǎn)：
- 原創(chuàng)設(shè)計(jì)、個(gè)機(jī)及核心部件均擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；
- 結(jié)構(gòu)緊湊，部件密封，布局合理，外觀新穎；
- 外型設(shè)計(jì)更加人性化，使操作人員疲勞感明顯減輕
- 智能運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，圖形識(shí)別，簡(jiǎn)化示教，各種參數(shù)可調(diào)；
- 步進(jìn)電機(jī)控制，點(diǎn)膠軌跡精準(zhǔn)，可滿足圖形復(fù)雜軌跡的點(diǎn)膠、灌膠、涂膠、封膠；
- 手持式編程器，編程操作更加簡(jiǎn)單，涂膠時(shí)間、軌跡行走速度可調(diào)節(jié)，程序存儲(chǔ)量可達(dá)120個(gè)；
- 配備高度、角度、溫度可調(diào)的針筒夾具，可與不同針筒、膠槍連接；
- 多種點(diǎn)膠控制器滿足不同客戶要求。
2.1 DS系列點(diǎn)膠機(jī)器人
點(diǎn)膠機(jī)也稱涂膠機(jī)，滴膠機(jī)，打膠機(jī)等，是專門對(duì)流體進(jìn)行控制，并將流體點(diǎn)滴、涂覆于產(chǎn)品表面或產(chǎn)品內(nèi)部的自動(dòng)化機(jī)器。剎車片材料的涂膠就可以采用DS系列點(diǎn)膠機(jī)。
2.1.1 功能特點(diǎn)
DS系列全自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)是一種專為各種工件涂膠而研制的高品質(zhì)三自由度涂膠設(shè)備。如下圖所示，點(diǎn)膠機(jī)采用龍門架式機(jī)械結(jié)構(gòu)，適用于點(diǎn)、直線、圓弧以及任意不規(guī)則產(chǎn)品的點(diǎn)膠、涂膠。運(yùn)動(dòng)參數(shù)下載方便，可直接讀取AUTOCAD數(shù)據(jù)文件作為運(yùn)行數(shù)據(jù)，或采用手持式編程器直接通過RS-232串口進(jìn)行示教編程。本產(chǎn)品具有很高的定位精度，并有著優(yōu)良的運(yùn)行性能和極低的運(yùn)動(dòng)噪聲，可以在載物板上固定多種工件夾具，根據(jù)用戶需求開發(fā)固定在Z軸的各種針筒夾持器，能夠滿足不同用戶的需求。DS系列點(diǎn)膠機(jī)器人外觀如圖1-1所示。
功能及特點(diǎn)：
- X、Y、Z三軸可作平面及立體運(yùn)行；
- 可作點(diǎn)、線、圓、橢圓、圓弧及不規(guī)則圖形涂膠；
- 三維位移由精密步進(jìn)馬達(dá)控制，定位精度與重復(fù)定位精度高；
- CAD圖形識(shí)別，簡(jiǎn)化示教，軌跡更準(zhǔn)確；
- 體積緊湊，密封結(jié)構(gòu)，布局合理，性價(jià)比更高；
- 手持式編程器操作使用更加方便，軌跡存儲(chǔ)量可達(dá)120個(gè)；
- 膠時(shí)間、軌跡行走速度可編程調(diào)節(jié)；
- 具有三軸微調(diào)操作，示教點(diǎn)坐標(biāo)更加準(zhǔn)確；
- 采用不銹鋼面板設(shè)計(jì)，防止膠對(duì)工作臺(tái)面的腐蝕。
- 根據(jù)人體工程學(xué)的原理，優(yōu)化臺(tái)面高度，機(jī)器臺(tái)面高度僅僅是80mm，更符合工人操作過程，減輕工人的疲勞感。
1.1.1 適用范圍
DS系列點(diǎn)膠機(jī)包括：DS-200、DS-200A、DS-300、DS-300A和DS-400，其各項(xiàng)參數(shù)如表1-2所示。
表1-1?DS系列點(diǎn)膠機(jī)參數(shù)表
| 參數(shù) | DS-200/DS-200A | DS-300/DS-300A | DS-400 | |
| 運(yùn)動(dòng)范圍（mm） | X、Y軸 | 200 | 300 | 400 |
| Z軸 | 80 | 100 | 100 | |
| 最大速度（mm/s） | X、Y軸 | 600 | 1000 | 1000 |
| Z軸 | 300 | 500 | 500 | |
| 最大載荷（Kg）（運(yùn)行速度<80mm/s） | 臺(tái)面 | 5 | 5 | 5 |
| Z軸 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | |
| 重復(fù)定位精度（mm） | ±0.01 | ±0.01 | ±0.01 | |
| 外型尺寸（mm） | 300×300×410 | 420×420×450 | 530×530×638.5 | |
| 重量（Kg） | 18 | 28 | 40 | |
| 任務(wù)存儲(chǔ)量（個(gè)） | 120 | 120 | 120 | |
| 外部接口 | RS232 | RS232 | RS232 | |
1.2 其他系列產(chǎn)品介紹
- DY系列
專為電子、電聲行業(yè)各種規(guī)格圓形工件點(diǎn)膠、涂膠所研制的二自由度點(diǎn)膠機(jī)器人，結(jié)構(gòu)精巧、操作簡(jiǎn)單。
- DS系列
為滿足各種異形工件點(diǎn)膠、涂膠而研制的三自由度精密點(diǎn)膠機(jī)器人，智能化控制系統(tǒng)，定位更精確，操作、控制更簡(jiǎn)單，性價(jià)比更高，涂膠區(qū)域200mm*200mm。
- DS 系列二
為滿足各種異形工件點(diǎn)膠、涂膠而研制的三自由度精密點(diǎn)膠機(jī)器人，智能化控制系統(tǒng)，定位更精確，操作、控制更簡(jiǎn)單，性價(jià)比更高，涂膠區(qū)域300mm*300mm。
- DX系列
專為工件流水線作業(yè)點(diǎn)膠、涂膠研制的高品質(zhì)三自由度精密點(diǎn)膠機(jī)器人，智能化控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無人值守作業(yè)。
- DF系列
專為高難度、非常規(guī)角度工件點(diǎn)膠、涂膠研制的四自由度精密點(diǎn)膠機(jī)器人，智能化控制系統(tǒng)可輕松完成高難度點(diǎn)、涂膠作業(yè)，涂膠區(qū)域300mm*300mm。
- DZ系列
為電聲行業(yè)各種規(guī)格圓形揚(yáng)聲器支架涂膠而研制的高品質(zhì)全自動(dòng)涂膠專用裝備，可實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)上料、擺置、定位、涂膠、下料。
- DH-200焊錫機(jī)器人
DH-200焊錫機(jī)器人是自動(dòng)三維焊錫機(jī)器人，可以通過示教編程器對(duì)焊接點(diǎn)的示教程序完成焊接工藝過程，簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)送錫控鈕便可調(diào)節(jié)送錫速率；全自動(dòng)出錫系統(tǒng)，焊接簡(jiǎn)便，送錫速度及時(shí)間穩(wěn)定，能達(dá)到理想時(shí)接效果，提高了工作效率；選用拆消靜電材料制成，能避免敏感電子零件因靜電而受損壞；可調(diào)?；劐a功能，減少浪費(fèi)焊錫。笨產(chǎn)品具有很高的定位精度，保證產(chǎn)品焊接的一致性，滿足客戶的需求。
- DG-100磁路自動(dòng)裝備生產(chǎn)線
DG-100磁路自動(dòng)裝備生產(chǎn)線是實(shí)現(xiàn)電聲期間的盆架、磁石和蓋板的自動(dòng)上料、點(diǎn)膠、固化、裝配與一體的自動(dòng)化生產(chǎn)線，自動(dòng)完成電聲器件的磁路裝配生產(chǎn)工藝過程，實(shí)現(xiàn)電聲期間 裝配的自動(dòng)化生產(chǎn)，節(jié)約人力，降低成本并提高質(zhì)量，對(duì)推動(dòng)電聲產(chǎn)品檔次的提升有著非常重要的意義。
- DM-100微型麥克風(fēng)生產(chǎn)線
DM-100微型麥克風(fēng)生產(chǎn)線是實(shí)現(xiàn)微型數(shù)字化麥克風(fēng)的裝配、拆邊、整形、檢測(cè)、分揀于一體的自動(dòng)化生產(chǎn)線，主要由外殼、膜片與墊片的自動(dòng)裝配模塊，背極座、背極板、過渡電極與電路板的手工裝配模塊，微型麥克風(fēng)的自動(dòng)拆邊與整形模塊和微型麥克風(fēng)的自動(dòng)檢測(cè)與分揀模塊組成，自動(dòng)完成微型麥克風(fēng)的全部關(guān)鍵生產(chǎn)工藝過程，實(shí)現(xiàn)微型麥克風(fēng)的自動(dòng)化生產(chǎn)，節(jié)約人力，降低成本，并提高質(zhì)量，對(duì)微型麥克風(fēng)產(chǎn)品檔次的提升有著非常重要的意義。
第2章 試驗(yàn)評(píng)價(jià)
2.1 點(diǎn)膠所需的配件
下表為6個(gè)針頭同時(shí)出膠所需的配件。
| 名稱 | 型號(hào) | 數(shù)量 | 備注 |
| 全自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī) | DS-300 | 1臺(tái) | |
| 點(diǎn)膠控制器 | DC-200 | 6臺(tái) | |
| 壓力桶 | YLT-100 | 6臺(tái) | |
| 點(diǎn)膠信號(hào)控制線 | 一拖六 | 1根 | |
| 編程器 | DHP-100 | 1臺(tái) | |
| 夾具 | DT-103 | 1個(gè) | |
| 點(diǎn)膠針頭 | 按要求定制 | 6個(gè) |
2.2 系統(tǒng)搭建
- 氣路連接：從氣泵接出，一分為六，分別接到6個(gè)點(diǎn)膠控制器的進(jìn)氣口，然后將6個(gè)點(diǎn)膠控制器的的出氣口分別接到6個(gè)壓力桶的進(jìn)氣口，壓力桶的出膠口接到6個(gè)針頭，然后將針頭固定在點(diǎn)膠機(jī)的夾具上，完成氣路連接。
- 電源線連接：將點(diǎn)膠控制器及點(diǎn)膠機(jī)的電源線分別插入插排。
- ?點(diǎn)膠控制信號(hào)線連接：將有一端接頭部分連接到點(diǎn)膠機(jī)，另外六端接頭接到6個(gè)點(diǎn)膠控制器。
2.3 點(diǎn)膠參數(shù)
軌跡速度：70mm/s
點(diǎn)膠控制器壓力：0.075Mpa
壓力桶壓力：0.6Mpa（注：實(shí)際壓力為控制器壓力）
1.1 點(diǎn)膠視頻
見剎車片點(diǎn)膠視頻.AVI
1.2 點(diǎn)膠過程中存在的問題及解決的辦法
1)?涂膠不均勻，有部分寬，有部分窄
解決辦法：編程時(shí)，在涂膠寬的地方略微將Z軸抬高一些，在涂膠窄的地方將Z軸降低一些，這樣反復(fù)調(diào)，直到涂膠均勻?yàn)橹?。此為無鏟角針頭。
2) 由于剎車片本身存在一部分差異，這樣無鏟角針頭就不適合所有剎車片
解決辦法：將無鏟角針頭改為有鏟角針頭，且夾具采用DT-103，具有彈簧，點(diǎn)膠時(shí)鏟角就刮著剎車片走，彈簧的作用使得針頭不會(huì)刮剎車片太狠，它具有自身調(diào)節(jié)Z軸高度功能。
3) 剎車片的前段沒有膠水
解決辦法：可以在起始點(diǎn)處加一個(gè)獨(dú)立點(diǎn)，讓它先出一部分膠水，這樣就解決了剎車片前段沒有膠水的問題。
第2章 同類產(chǎn)品的對(duì)比
下表為統(tǒng)計(jì)出來的一些數(shù)據(jù)，可以用作參考。
| 項(xiàng)目 | 本項(xiàng)目情況 | 國(guó)內(nèi)產(chǎn)品情況 | 國(guó)外產(chǎn)品情況 | |
| 兩軸點(diǎn)膠機(jī) | S軸驅(qū)動(dòng)方式 | 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) | 氣缸驅(qū)動(dòng) | 氣缸驅(qū)動(dòng) |
| U軸驅(qū)動(dòng)方式 | 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，定位精度高 | 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，定位精度無法保證 | 精密直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，定位精度無法保證 | |
| 三軸點(diǎn)膠機(jī) | 機(jī)器臺(tái)面高度 | 80mm，方便人工操作 | 120mm | 100mm |
| 單軸最大速度 | 1000mm/s | 800 mm/s | 1000 mm/s | |
| 重復(fù)定位精度 | ±0.01mm | ±0.05mm | ±0.02mm | |
| 分辨率 | 0.0035mm | 0.014mm | 0.01mm | |
從上表數(shù)據(jù)，可以對(duì)比出我們研發(fā)的機(jī)器所具備的優(yōu)點(diǎn)：
2.1 精準(zhǔn)性高
公司研發(fā)的高性能點(diǎn)膠機(jī)器人是采用了先進(jìn)的技術(shù)，對(duì)點(diǎn)膠的軌跡及膠量都設(shè)計(jì)精準(zhǔn)的編程控制。這樣就保證了客戶在使用我們的點(diǎn)膠機(jī)的時(shí)候有較高的效率及完美的效果。這一點(diǎn)相對(duì)于同類產(chǎn)品來說占據(jù)絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。
2.2 性價(jià)比高
正因?yàn)槲覀凕c(diǎn)膠技術(shù)精準(zhǔn)性高，因此成本的節(jié)約也是高性能的第二大亮點(diǎn)。相對(duì)于其他產(chǎn)品來講，我們的點(diǎn)膠機(jī)器人是有著高效率低成本的優(yōu)勢(shì)，一是我們的設(shè)備跟同類設(shè)備相比，我們的價(jià)格是很適中的；二是我們的設(shè)備在生產(chǎn)用途上浪費(fèi)的膠水量很少，這也在不知不覺間節(jié)約了膠水的成本。最后在成本價(jià)相對(duì)適中的情況下，我們的設(shè)備能生產(chǎn)出高效率，性能完美的產(chǎn)品，這就是我們的發(fā)光點(diǎn)。
2.3 用途廣泛
高性能的點(diǎn)膠設(shè)備廣泛適用于稠度不等的各種膠水，并且適用于多個(gè)領(lǐng)域，例如：
電聲行業(yè)：揚(yáng)聲器、傳話筒、送話器等各種形狀電聲器件的涂膠；
電子行業(yè)：繼電器封裝、線圈點(diǎn)膠、LED點(diǎn)膠、機(jī)殼粘接；
信息行業(yè)：手機(jī)按鍵點(diǎn)膠、手機(jī)電池封裝、筆記本電池封裝、PDA封膠、光驅(qū)封裝；
汽車行業(yè)：汽車擋風(fēng)玻璃涂膠、車燈、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋密封涂膠；
儀表制造行業(yè)：水表、電表、煤氣表等儀表的點(diǎn)膠封裝；
半導(dǎo)體行業(yè)：IC封裝、IC綁定、半導(dǎo)體密封墻與填料、LCD封膠、PCB邦定封膠；
醫(yī)療行業(yè)：醫(yī)療定量液體填充、生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)；
科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：精密定位平臺(tái)、精密操作平臺(tái)。
2010年10月發(fā)表于《2010汽車制動(dòng)系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展研討會(huì)會(huì)議文集》
高性能自動(dòng)涂膠機(jī)在摩擦片生產(chǎn)過程中的應(yīng)用最先出現(xiàn)在華東特種纖維制造。
]]>膠原纖維在摩擦材料中的運(yùn)用最先出現(xiàn)在華東特種纖維制造。
]]>1：概況：
由于石棉的危害眾所周知，近二十年來，尋找石棉代用品為世人關(guān)注，特別在汽車摩擦材料中，隨著汽車工業(yè)和城市化的迅速發(fā)展，石棉粉塵對(duì)環(huán)境的污染令人擔(dān)憂。由于作為石棉代用品的一些主體纖維，例如，鋼纖維，玻璃纖維，硅酸鋁纖維,巖石棉硅灰石纖維等，都有一些不可克服的缺陷，需要一些其他纖維或材料來彌補(bǔ)。華東特種纖維制造有限公司多年來為開發(fā)特種纖維代替石棉，開發(fā)了目前歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家比較通用的多種纖維。如碳纖維予氧絲，纖維素纖維，巖石棉，膠原纖維等用于摩擦材料。代替了進(jìn)口。取得了良好的社會(huì)效益。本文對(duì)膠原纖維用于無石棉摩擦材料進(jìn)行了探討，膠原纖維也是一種特種纖維, 膠原蛋白是形成膠原原纖維的基本單位?由大分子鏈并列形成膠原基本結(jié)構(gòu)單元的原膠原分子?,?由三條肽鏈相互纏繞成螺旋結(jié)構(gòu),膠原蛋白除具有蛋白質(zhì)的一般性質(zhì)外?還有許多特有的性質(zhì)?這是由其特殊的組成和結(jié)構(gòu)所決定鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，而膠原蛋白膠原肽鏈間存在離子鍵!氫鍵!范德華力及非極性基團(tuán)產(chǎn)生的疏水鍵等作用力，同時(shí)?膠原分子內(nèi)和分子間還存在醇醛縮合交聯(lián)!醛氨縮合交聯(lián)和醛醇組氨酸的交聯(lián)，使得膠原的多條肽鏈牢固地連接起來?具有很高的抗張強(qiáng)度 膠原分子間按四分之一錯(cuò)列方式超分子聚集形成穩(wěn)定的韌性很強(qiáng)的原纖維?原纖維進(jìn)一步聚集形成膠原纖維此外?分子內(nèi)及分子間的共價(jià)交聯(lián)賦予膠原較高的物理化學(xué)穩(wěn)定性和很多實(shí)用的特性?如高拉伸強(qiáng)度生物降解性能!生物相容性,低抗原性,低刺激性.特別好的韌性和抗沖擊性.
2：試驗(yàn)的基本配方：
含有4%膠原纖維制造的盤式剎車片，其基本配方如下：
3：試驗(yàn)方法和試驗(yàn)結(jié)果：
除按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5763 –2008進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)外按照SAE J661進(jìn)行摩擦性能測(cè)試，另外按照ECE R90 臺(tái)架試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)程序見表1
樣品的GB5763-2008 和SAE J661 的試驗(yàn)結(jié)果果見圖2，圖3
表1?R90臺(tái)架試驗(yàn)程序
ECE-R90試驗(yàn)過程及試驗(yàn)方法(Test Procedure)
| Section | # Of Stops | Initial-Release Speed ( km/h ) | Control | IBT(℃) | Cycle Time(s) | |
| 001 | 測(cè)量剎車片厚度重量 | |||||
| 0002： | Burnish 磨合 | 32 | 80-3 | 0.3g Pedal force=70N | <100 | —— |
| 0003： | 32 | 120-60 | 0.3gPedal force=70N | <200 | —— | |
| 0004： | 3 | 80-3 | 0.3gPedal force=70N | <100 | —— | |
| 0005： | Cold performance test冷特性 | 2 | 80-3 | P=2、2.7、4.0、6.0、8.0、10.0 、12.0 MPa | <100 | —— |
| 0006： | Speed sensitivity test速度特性 | 3 | 80-3 | P=P1(while deceleration=-5m/s2) | <100 | —— |
| 0007： | 3 | 120-3 | P=P1 | <100 | —— | |
| 0008： | 3 | 160-3 | P=P1 | <100 | —— | |
| 0009： | FADE TEST熱衰退 | 15 | 120-60 | 0.3gPedal force=70N | 開始小于100度 | 45秒 |
| 10： | 熱摩擦特性 | 1 | 80-3 | 0.45g | 衰退結(jié)束后30秒 | |
| 11： | 磨合 | 20 | 120-60 | 0.3gPedal force=70N | <200 | |
| 12： | 磨合基準(zhǔn) | 3 | 80-3 | 0.3gPedal force=70N | <100 | —— |
| 13： | 冷特性試驗(yàn) | 2 | 80-3 | P=2、2.7、4.0、6.0、8.0、10.0 、12.0 MPa | <100 | —— |
| 14： | 速度特性 | 3 | 80-3 | P=P1(while deceleration=-5m/s2) | <100 | —— |
| 15： | 速度特性 | 3 | 120-3 | P=P1 | <100 | —— |
| 16： | 速度特性 | 3 | 160-3 | P=P1 | <100 | —— |
| 17： | 最后測(cè)量 |
小樣物理性能如下剪切強(qiáng)度4.49Mpa洛氏硬度45密度2.3, SAE 摩擦編碼G G
4：試驗(yàn)結(jié)果討論：
- 從試驗(yàn)結(jié)果看,試驗(yàn)樣品的摩擦系數(shù)屬于中高,磨損率中等,制動(dòng)效能比較好,速度穩(wěn)定性比較好,特別是高速特性。R90的臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果（見圖4）充分說明了這一點(diǎn)，在其他臺(tái)架試驗(yàn)程序，如QCT564-2008測(cè)試也得到類似的結(jié)果。
- 膠原纖維是一種新型的有機(jī)纖維,該產(chǎn)品在混合中容易分散,吸附其他纖維和填充料的能力比較強(qiáng)，縮短了混合時(shí)間使混合料更加均勻,減少了混合過程的灰塵.對(duì)減少環(huán)境污染也有較好的作用。
- 膠原纖維為動(dòng)物蛋白纖維,有較好的強(qiáng)度和韌性, 有一定的彈性,對(duì)改進(jìn)材料的柔軟性和壓縮性有較好的作用。以前,人們用牛皮做摩擦材料,以特有的強(qiáng)度和韌性用于抗高沖擊的摩擦壓力機(jī)等.
- 在一般情況下，高速制動(dòng)溫度比較高，材料有較好的高速摩擦性能說明材料有一定的耐溫性。
- 由于膠原纖維不同于礦物纖維，硬度低，彈性好，降低了制動(dòng)噪音和振動(dòng)提高摩擦材料的NHV性能。
- 對(duì)對(duì)偶磨損小，價(jià)格和其他一般的有機(jī)纖維相當(dāng)，比芳倫便宜得多。是無石棉摩擦材料中石棉纖維的優(yōu)良的代用品之一。
5：結(jié)論：
- 用膠原纖維制造摩擦材料，有良好的摩擦磨損性能。
- 膠原纖維和其他無石棉代用纖維如纖維素纖維如鋼纖維，碳纖維預(yù)氧絲，纖維素纖維，礦物纖維復(fù)合，可以減少芳倫的用量，降低成本
- 膠原纖維對(duì)提高摩擦材料速度特性降低噪音等方面的機(jī)理尚需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究。
發(fā)表于《2010汽車制動(dòng)系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展研討會(huì)會(huì)議文集2010年10月》
膠原纖維在摩擦材料中的運(yùn)用最先出現(xiàn)在華東特種纖維制造。
]]>復(fù)合鋼纖維在摩擦材料中的運(yùn)用最先出現(xiàn)在華東特種纖維制造。
]]>一、基本工藝:
復(fù)合鋼纖維是將鋼纖維與表面處理劑,摩擦調(diào)整劑等材料進(jìn)行表面處理和復(fù)合,可以根據(jù)需不同而加而成.的纖維狀材料,其外觀見圖1
圖1復(fù)合鋼纖維圖片
合鋼纖維圖片.jpg)
試驗(yàn)用具有代表性的含有復(fù)合鋼纖維的盤式剎車片基本配比如下：
復(fù)合鋼纖維：30-65%，?
潤(rùn)滑劑和填料?10–30%，?
粘合劑?3-10%
其他摩擦性能調(diào)整劑和填料?適量
2：基本工藝：混料—壓制—-熱處理
徐仁泉：華東特種纖維制造公司特約顧問，高級(jí)工程師
二：試驗(yàn)方法和結(jié)果：
- 按照SAE J661的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試其摩擦磨損性能，平均磨損率由試驗(yàn)過程的總摩擦功計(jì)算其體積和重量折算的單位功的體積磨損率。其結(jié)果見圖1
- 按照國(guó)標(biāo)GB5763-1998 汽車用制動(dòng)器襯片的試驗(yàn)方法，測(cè)試其摩擦系數(shù)和單位功的體積磨損率10－7cm3/Nm，同時(shí)還測(cè)試了每一個(gè)溫度條件下的重量磨損（克）和根據(jù)重量磨損的重量計(jì)算的體積折算磨損率10－7cm3/Nm。和由重量磨損折算的體積磨損率的比較評(píng)估。重量磨損折算體積磨損率由下式計(jì)算 △V2=((△WH265)/(Wμ125)
其中：△V2由每一個(gè)溫度下的重量磨損折算的體積磨損率10－7cm3/Nm
△?W 每一個(gè)溫度下的重量磨損?克
H?樣品的平均厚度?毫米
μ?每一個(gè)試驗(yàn)溫度的平均摩擦系數(shù)
加入50％復(fù)合鋼纖維的盤式剎車片和100％復(fù)合鋼纖維溫壓樣品的試驗(yàn)結(jié)果見圖2
3.:按照AK MARSTR 轎車制動(dòng)器臺(tái)架試驗(yàn)方法試驗(yàn)結(jié)果見圖3.
圖1：加入50％復(fù)合鋼纖維的盤式剎車片的樣品和100％復(fù)合鋼纖維溫壓樣品的
SAE J661 CHASE 試驗(yàn)機(jī)的測(cè)試結(jié)果
比較結(jié)果.jpg)
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三：試驗(yàn)結(jié)果討論：
從試驗(yàn)結(jié)果看，使用復(fù)合鋼纖維的盤式剎車片，無論是定速試驗(yàn)和臺(tái)架試驗(yàn)，都有比較穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，臺(tái)架試驗(yàn)中摩擦性能也比較好，如磨合性能,冷制動(dòng)性能，特性試驗(yàn)，高溫摩擦性能等比較穩(wěn)定.二次衰退和高溫性能都很好.見圖1.2.3由于復(fù)合鋼纖維表面已經(jīng)有處理劑進(jìn)行了改性，提高了與其它填充料的結(jié)合能力，改善了耐磨性，見圖1和圖2.
- 復(fù)合鋼纖維,由于纖維表面進(jìn)行了處理，,與未處理的鋼纖維比,在混合料壓制中改變纖維在制品中的排列方向,,可以穩(wěn)定制動(dòng)效能,如速度穩(wěn)定性.駐車制動(dòng)性能.
- 減少有機(jī)粘合劑用量 ,這對(duì)于現(xiàn)代摩擦材料是非常重要的,低的粘合劑用量,對(duì)改善摩擦材料的綜合性能,它對(duì)穩(wěn)定摩擦性能,如效能特性,速度特性,噪音,調(diào)整氣孔率,,減少衰退,降低原材料成本等
- 改善工藝過程加工性能,如提高混合料壓制的流動(dòng)性,改善纖維與其他材料的接觸界面,提高粘結(jié)強(qiáng)度,,降低壓制壓力,成型溫度,縮短壓制時(shí)間,降低粘合劑的用量等降低加工成本，
工藝的適應(yīng)性比較好,如對(duì)冷壓，溫壓,熱壓等工藝，都有很好的適應(yīng)性.使纖維和填充料，黏合劑之間有更好的粘接性。其本身也有很好的摩擦磨損性能。用其溫壓成型的全部為復(fù)合鋼纖維的樣品。按照SAEJ661 測(cè)試，結(jié)果見圖 1,可見其有良好的摩擦磨損性能.復(fù)合鋼纖維由多種原材料復(fù)合,因此，自身的摩擦磨損性能很好，其類似于高比重的半金屬摩擦片.
由于黏合劑的結(jié)構(gòu)和加工的工藝,保證了纖維表面的粘接，提高了磨損性能，特別是高溫的磨損性能。對(duì)于現(xiàn)代摩擦材料，一般要求有比較低的樹脂含量5％以下。復(fù)合鋼纖維由于表面黏結(jié)性能的改善，可以減少主體配方樹脂用量，和在低樹脂含量下使摩擦材料有好的摩擦磨損性能、
由于鋼纖維的復(fù)合在混合料和壓制可以改變纖維在摩擦材料中排列的方向以改善制動(dòng)效能。所以研究纖維復(fù)合和幾種纖維和填料預(yù)先進(jìn)行復(fù)合也是很重要的,國(guó)外,很多公司都使用預(yù)混合的纖維和顆粒料。這方面還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。特別是液體樹脂和表面處理劑，混合工藝和方法，表面處理的工藝和設(shè)備。摩擦材料的非石棉纖維往往都有一些缺點(diǎn)，因此改進(jìn)纖維的表面性能是非常重要的，如荷蘭的礦棉用硅烷或橡膠進(jìn)行表面處理，美國(guó)的硅灰石也用處理劑進(jìn)行表面處理以改善表面的粘接性能和摩擦磨損性能。我們也采用表面處理劑，橡膠樹脂等對(duì)纖維如礦棉涂膠，硅灰石表面處理，有機(jī)纖維和空心球表面處理,丙烯氰纖維的表面處理等，這對(duì)改善產(chǎn)品性能，如混合料的工藝性能，阻燃，耐磨性，抗噪音等多有較好的效果。用鋼纖維或其他纖維復(fù)合也可以制成不同的復(fù)合的顆粒預(yù)混料見圖4,
另外，可以根據(jù)客戶的要求，制成各種不同特性要求的復(fù)合纖維或預(yù)混料，如不同的顏色，不同的摩
擦特性，如高摩擦的，低摩擦的，軟質(zhì)的硬質(zhì)的纖維團(tuán)的，橡膠基的，樹脂基的和各種無機(jī)和有機(jī)黏合劑的，不同的粒度等等。
如德國(guó)的顆粒料，含有promaxon 等特別輕的填料，輥壓法的顆粒料,可以直接輥壓成型或冷壓成型。也可以作為予混料加入到其他料中復(fù)合，以改變混合料的工藝性能，如流動(dòng)性，，彈性硬度等，提高耐磨性，制動(dòng)效能，降低噪音，克服半金屬摩擦材料的部分缺點(diǎn),以及降低成本，由于復(fù)合纖維或顆粒料可以自成體系，可以彌補(bǔ)主體配方的不足，起到相輔相成的作用。
由于復(fù)合過程一般要用液體的涂抹，浸泡，混合等。因此處理的工藝和設(shè)備也需要進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。如混料機(jī)的選擇，加料順序和混合工藝方法，干燥方法等。
近幾年來，由于混料機(jī)技術(shù)和原材料工業(yè)的發(fā)展，液體黏合劑和處理劑的品種已有比較大的發(fā)展，如各種液體樹脂，橡膠，以及無機(jī)和有機(jī)高分子材料。以及各種新的摩擦材料原料，使得比較容易的制成摩擦材料的復(fù)合預(yù)混料如復(fù)合鋼纖維以及顆粒料等。
四：結(jié)論
- 復(fù)合鋼纖維用于摩擦材料，是改善摩擦材料的性能的一種可行的方法之一,對(duì)改善摩擦材料的制動(dòng)效能,衰退和速度特性,溫度特性,均有一定的作用..
- 可以提高摩擦材料的耐磨性,降低成本
- 有較好的工藝適應(yīng)性,對(duì)于復(fù)合鋼纖維的配方體系以及作用機(jī)理需要進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。
- 表面處理，干燥，混合工藝和設(shè)備需要進(jìn)一步研究和完善。
發(fā)表于摩擦密封材料2009第3期
復(fù)合鋼纖維在摩擦材料中的運(yùn)用最先出現(xiàn)在華東特種纖維制造。
]]>噴膠巖石棉在盤式剎車片中的運(yùn)用最先出現(xiàn)在華東特種纖維制造。
]]>
| 項(xiàng)目 | RFC-1 | RFC-2 |
| 外觀 | 黃色的纖維組成的絨狀物或顆粒狀物 | 黃色的纖維組成的絨狀物或顆粒狀物 |
| 纖維長(zhǎng)度mm | 0.8~1.5 | 0.5~1.0 |
| 含水量 | <2.0% | <2.0% |
| 比重 | 2.6~2.8g/cm3 | 2.6~2.8g/cm3 |
| 渣球含量 | <5.0% | <5.0% |
一：樣品制造
1：基本工藝：混料，熱壓，熱處理，燒蝕處理
1、基本配比：
噴膠巖石棉?常州 華東特種纖維?5-15% 碳纖維預(yù)氧絲?常州 華東特種 纖維?1-5% 其他纖維：芳綸，杜邦，阿克蘇 ，有機(jī)纖維 華東特種纖維?15-30% 金屬纖維：鋼纖維珠海，紫銅纖維：常州華宇?10-20% 黏合劑?酚醛樹脂?上海?十拿?3130?4-10% 固體潤(rùn)滑劑 硫化物。石墨，煅燒石油焦(華東特種)?10-40% 其他?適量
二、試驗(yàn)方法和結(jié)果:
1、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
按照上面 的基本工藝和配比制造的GM(吉馬)樣品，按照GB5763-1998用定速試驗(yàn)機(jī)，按照SAEj661用CHASE 試驗(yàn)機(jī)，按照SAE2430用臺(tái)架試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)行測(cè)試評(píng)估。按照GB5763-1998 的試驗(yàn)結(jié)果與日本以及國(guó)外某礦棉供應(yīng)商提供的樣品比較測(cè)試見圖2，其中磨損分別是按照國(guó)標(biāo)計(jì)算的體積磨損率Δ量磨損折算的體積磨損率ΔV2和每一個(gè)溫度下的兩塊樣品的磨損中重量ΔW，按照SAEJ661的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1 , 臺(tái)架試驗(yàn)樣品用吉馬含有噴膠巖石棉的樣品 FMSI7497-D601，試驗(yàn)用轉(zhuǎn)動(dòng)慣量85.3kgm2試驗(yàn)結(jié)果見圖3，評(píng)估結(jié)果見表2，圖中SPECIFIC TORQUE 為比力矩Nm/Kpa，即制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的力矩和制動(dòng)壓力之比。
表1?樣品CHASE測(cè)試結(jié)果
| 樣品名稱 | 正常摩擦系數(shù) | 熱摩擦系數(shù) | 重量磨損*% | 線性磨損*% |
| GM含有巖石棉的樣品 | 0.41F | 0.4F | 1.4 | 1.5 |
| 外來含進(jìn)口巖石棉樣品 | 0.48G | 0.47G | 3.7% | 3.8 |
剎車片在臺(tái)架試驗(yàn)全過程的線性磨損0.32毫米。重量磨損單片5.3克。對(duì)偶磨損0.05毫米，
三、試驗(yàn)結(jié)果討論：
最近幾年來。摩擦性能比較好的的陶瓷型摩擦材料以及NAO等材料發(fā)展迅速，摩擦磨損性能比以前多有很大的提高，其重要特點(diǎn)為：樹脂等有機(jī)粘結(jié)劑含量低（1），摩擦性能平穩(wěn)，氣孔率高。成型溫度低等特點(diǎn)，在樹脂等有機(jī)物含量低的情況下。要使材料的摩擦磨損保持到比較好的水平，配方中的每一種材料的選擇多非常重要。涂膠巖石棉在無機(jī)的人造纖維中廣泛使用，巖石棉的原料來源于煉鋼的礦渣或類似的巖石，其產(chǎn)品的硬度低于硅灰石，其熔點(diǎn)大約1000度左右，在汽車盤式剎車片的制動(dòng)過程中，例如衰退試驗(yàn)或高速制動(dòng)，多會(huì)產(chǎn)生比較高的溫度，表面的體積溫度高達(dá)600度以上，這樣局部接觸面的閃火溫度在1000度以上，由于盤式剎車片的制動(dòng)壓力比較高，制動(dòng)管路壓力最高的大的12Mpa,在剎車片上的比壓一般3Mpa.高的達(dá)6Mpa.這樣，局部接觸點(diǎn)的比壓可能要高出5-10倍，高的壓力可以降低摩擦材料中一些易熔材料的熔點(diǎn)。增加流動(dòng)性。在這樣高的溫度和壓力下。摩擦材料中的易陶瓷化的硅酸鹽，金屬，氧化物。金屬鹽，硫化物等，在高溫和高壓下必然參與反應(yīng)，一些有機(jī)物氧化或碳化，樹脂粘接功能失效，巖石棉由于其合適的熔點(diǎn)和比較細(xì)的纖維顆粒能保持在較高溫度下的摩擦磨損性能，由于在此溫度下的玻璃化（玻璃化溫度7500C）
表2：吉馬（GM）樣品的測(cè)試結(jié)果評(píng)估BEEP測(cè)試
| BEEP criteria BEEP標(biāo)準(zhǔn) | parameter 參數(shù) | UNIT 單位 | mininum level最小值 | maxinum level最大值 | tested material試驗(yàn)材料 | criteria assessment標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估 |
| Effectiveness Space效能空間 | Between limit極限范圍 | Nm/ kPa比力矩 | 0.172 | 0.459 | 0.308 | meets criteria 符合標(biāo)準(zhǔn) |
| Cold Effectiveness 冷效能 | Below maximum pedal force最大踏板力以下 | N 牛頓 | 667 | 240 | meets criteria 符合標(biāo)準(zhǔn) | |
| Fade Snubs衰退 | Below maximum pedal forc最大踏板力下 | N 牛頓 | 667 | 158 | meets criteria 符合標(biāo)準(zhǔn) | |
| Hot Performance iteria #1 1#熱特性標(biāo)準(zhǔn) | Torque above 60% of Cold Effect冷特性的60% | Nm 牛米 | 1019 | 1348 | 1348 | meets criteria 符合標(biāo)準(zhǔn) |
| Hot Performance iteria #2 2#熱特性標(biāo)準(zhǔn) | Torque above 0.5g Deceleration力矩0.5g減速度 | Nm 牛米 | 1301 | 2090 | 2090 | meets criteria 符合標(biāo)準(zhǔn) |
| Structural Integrity結(jié)構(gòu)完整性 | Integrity above minimum至少完整 | % | 90 | 100 | meets criteria 符合標(biāo)準(zhǔn) | |
| No Power-assist Cold 無動(dòng)力輔助冷制動(dòng) | Torque above 0.249g Deceleration力矩0.249減速度以上 | Nm 牛米 | 649 | 753 | for reference only僅僅推薦 | |
| No Power-assist Normal無動(dòng)力輔助常態(tài) | Torque above 0.249 g Deceleration力矩0.249減速度以上 | Nm 牛米 | 649 | 825 | for reference only僅僅推薦 |
Acceptance criteria approved by the BMC Friction Materials Committee and Technical Steering Committee at the date of Criteria assessment BEEP Criteriarelease of this report.此報(bào)告由BMC磨擦材料委員會(huì)和技術(shù)的指導(dǎo)委員會(huì)對(duì)這報(bào)告的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估和批準(zhǔn)。
減少了對(duì)偶的磨損，是一種比較理想的骨架材料之一，試驗(yàn)中各種試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)?zāi)p率多比較低。而且摩擦性能適中。如果選用熔點(diǎn)很高的陶瓷纖維，雖然也能得到較好的摩擦性能，和骨架作用，但摩擦材料的磨損和對(duì)對(duì)偶的磨損必然增大。同時(shí)由于配方中的樹脂含量比較低，低溫到高溫的磨損平穩(wěn)過渡就非常困難，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)非常大的磨損拐點(diǎn)。因此，在低樹脂含量配方中，一般用陶瓷纖維和其他熔點(diǎn)較高的纖維的摩擦材料高溫磨損都比較大。當(dāng)然，由于制動(dòng)過程中材料非常復(fù)雜的物理化學(xué)變化，因此往往要用非常復(fù)雜的配方來調(diào)整相互的作用（2）（3）又要考慮到成本等因素，譬如銅纖維，銅粉，價(jià)格都比較昂貴，雖然性能比較好，但用量也受到成本的限制，國(guó)產(chǎn)噴膠巖石棉價(jià)格比較低，如果各種配比合適，同樣也能起到較好的效果。見圖2，3含噴膠巖石棉的盤式剎車片樣品常溫和高溫的磨損多比較小。定速試驗(yàn)的磨損百分比分別為1.7%和2%以5毫米厚樣品計(jì)算。累計(jì)磨損僅0.09毫米和0.31克，測(cè)試結(jié)果和國(guó)外的陶瓷型和NAO 剎車片相類似。在CHASE 試驗(yàn)機(jī)上也得到類似的結(jié)果。臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)一步說明，其磨損每片線性磨損0.32毫米。重量磨損單片5.3克，摩擦性能也比較溫度，在BEEP評(píng)估中性能較好。因此巖石棉在少金屬纖維的無石棉摩擦材料中如陶瓷型摩擦材料中是非常非常有價(jià)值的石棉代用品之一，由于有比較低的玻璃化溫度，因此 在盤式剎車片的制動(dòng)過程中，由于制動(dòng)壓力大，速度高，因此產(chǎn)生比較高的制動(dòng)溫度，可以達(dá)到700度以上，在種種情況下，已經(jīng)超過了巖石棉的玻璃化溫度。這樣能起到一定的無機(jī)黏合劑的作用，就可以用較低的黏合劑的用量，比較低的黏合劑用量能改善熱衰退。在盤式剎車片的臺(tái)架試驗(yàn)中，其摩擦性能 耐磨性以及對(duì)對(duì)偶的磨損都優(yōu)于含有鋼纖維比較多的盤式剎車片。由于材料在高溫時(shí)比較軟，這樣能降低對(duì)偶的磨損和減少制動(dòng)噪音。從國(guó)外含巖石棉的對(duì)比樣品的結(jié)果看，雖然摩擦性能可以，但磨損并不低，這可能與配比有關(guān)。
巖石棉的主要成分為硅酸鈣，比重2.7，氧化硅42.1%，氧化鋁8.1%，氧化鈣35.4%，氧化鎂7.8%，其他無機(jī)物6.6%，其物理性質(zhì)：直徑1-10微米，平均2-5微米長(zhǎng)度275微米，長(zhǎng)徑比平均40-80，非纖維物質(zhì)4%，熔點(diǎn)1000°C.，由于巖石棉的化學(xué)成分界于石棉和硅灰石之間。和玻璃有較大的差別，所以其摩擦磨損性能也不同于玻璃纖維和硅灰石，玻璃纖維和硅灰石磨損比較大.摩擦性能比較好。，容易產(chǎn)生制動(dòng)噪音。對(duì)對(duì)偶的磨損也比較大。巖石棉耐磨性優(yōu)于玻璃纖維和硅灰石，摩擦性能比較穩(wěn)定，由于巖石棉表面作了涂膠處理，和其他樹脂和填料的相容性好。玻璃纖維和硅灰石比較差。和鋼纖維相比，導(dǎo)熱性低于鋼纖維，可以降低剎車片背面的溫度。與硅酸鋁纖維相比由于硅酸鋁纖維的熔點(diǎn)比較高，而且比較硬，所以不大合適用于盤式剎車片。巖石棉和玻璃纖維，粘膠纖維，碳纖維預(yù)氧絲，纖維素纖維，麻纖維，等多種纖維復(fù)合使用，可以代替價(jià)格昂貴的芳綸，制造和石棉摩擦材料性能相近和成本比較低的無石棉摩擦材料，提高市場(chǎng)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)能力。
陶瓷型摩擦材料并不是陶瓷纖維摩擦材料，陶瓷纖維比較高的熔點(diǎn)可能并不適合盤式剎車片，如何 使摩擦材料原料在制動(dòng)過程的動(dòng)態(tài)燒結(jié)形成穩(wěn)定的摩擦表面層比一般陶瓷材料的高溫?zé)Y(jié)和粉末冶金摩擦材料的在保護(hù)氣體的加壓燒結(jié)更復(fù)雜，這方面還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。
四、結(jié)論：
- 噴膠巖石棉適用于盤式剎車片，是新一代陶瓷型摩擦材料的重要原材料之一。是比較好的石棉代用品之一。
- 噴膠巖石棉摩擦磨損性能比較好，價(jià)格低，可以大量推廣使用。
- 陶瓷化配方是一個(gè)復(fù)雜的過程，還需要進(jìn)一步試驗(yàn)研究。
參考文獻(xiàn)
- 徐仁泉?低含量樹脂摩擦材料的試驗(yàn)研究?2007協(xié)會(huì)會(huì)刊第二期
- 徐仁泉?特種纖維在摩擦材料中運(yùn)用的研究?2003協(xié)會(huì)會(huì)刊第三期
- 徐仁泉?硫化銻在摩擦材料中的運(yùn)用?2001協(xié)會(huì)會(huì)刊3期
發(fā)表于2008年摩擦材料學(xué)術(shù)交流會(huì)論文?
噴膠巖石棉在盤式剎車片中的運(yùn)用最先出現(xiàn)在華東特種纖維制造。
]]>摩擦顆粒在摩擦材料中的運(yùn)用最先出現(xiàn)在華東特種纖維制造。
]]>隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)車輛的安全性和舒適性的要求越來越高。摩擦材料對(duì)車輛的安全性和舒適性有非常大的影響，特別強(qiáng)調(diào)摩擦材料要具有穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，其中包括摩擦系數(shù)對(duì)壓力的穩(wěn)定性，盤式剎車片在制動(dòng)時(shí)壓力可高達(dá)到50Mpa。摩擦系數(shù)對(duì)速度的穩(wěn)定性，其制動(dòng)速度高達(dá)225公里/小時(shí)。摩擦系數(shù)對(duì)溫度的穩(wěn)定性，由于頻繁的連續(xù)制動(dòng)，其剎車鼓表面恒定溫度高達(dá)700度。許多大的摩擦材料公司都用臺(tái)架試驗(yàn)制動(dòng)時(shí)剎車鼓變?yōu)榧t色的圖片作為其技術(shù)水平高的象征。以宣傳其剎車片高溫時(shí)的制動(dòng)性能。由于這樣的工況，對(duì)摩擦材料的摩擦性能提出了非常高的要求。由于車輛的增加，車輛的噪音嚴(yán)重污染環(huán)境，高速制動(dòng)時(shí)的摩擦穩(wěn)定性和震動(dòng)對(duì)安全也有非常重要的影響。摩擦顆粒在現(xiàn)代摩擦材料中為改善摩擦材料的上述性能起到了非常重要的作用。十多年來，摩擦顆粒中的使用迅速發(fā)展?？芍^異軍突起。幾乎歐美等各國(guó)的摩擦材料制造商都廣泛使用。特別是歐洲比較著名的大公司,在負(fù)荷較重的盤式剎車片中都有加入不同的摩擦顆粒。
一、基本工藝:
摩擦顆?；窘M分可以根據(jù)需要而不同，一般含有粘合劑如液體樹脂，橡膠或其他有機(jī)粘 圖1 摩擦顆粒的圖片 合劑，高炭材料，如石墨，焦碳等，摩擦調(diào)整劑，纖維等。經(jīng)過混合，造粒，干燥等工藝制成。見圖1。
試驗(yàn)用具有代表性的含有摩擦顆粒的盤式剎車片基本配比如下：
各種纖維?10-30%，
潤(rùn)滑劑和填料?10–50%，
粘合劑?5-10%
摩擦顆粒?5-20％
其他摩擦性能調(diào)整劑和填料?適量
2：基本工藝：混料—壓制—-熱處理
二：試驗(yàn)方法和結(jié)果：
1：按照國(guó)標(biāo)GB5763-1998
汽車用制動(dòng)器襯片的試驗(yàn)方法，測(cè)試其摩擦系數(shù)和單位功的體積磨損率10－7cm3/Nm，同時(shí)還測(cè)試了每一個(gè)溫度條件下的重量磨損（克）和根據(jù)重量磨損的重量計(jì)算的體積折算磨損率10－7cm3/Nm。和由重量磨損折算的體積磨損率的比較評(píng)估。重量磨損折算體積磨損率由下式計(jì)算 △V2=((△WH265)/(Wμ125)
其中：△V2由每一個(gè)溫度下的重量磨損折算的體積磨損率10－7cm3/Nm
△?W 每一個(gè)溫度下的重量磨損?克
H?樣品的平均厚度?毫米
μ?每一個(gè)試驗(yàn)溫度的平均摩擦系數(shù)
，試驗(yàn)結(jié)果見圖2
2、按照QC/T 564/1999轎車制動(dòng)器臺(tái)架試驗(yàn)方法舉行臺(tái)架試驗(yàn)和按照QC/T582-1999 J轎車制動(dòng)器性能要求對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。
試驗(yàn)結(jié)果見圖3.
三、試驗(yàn)結(jié)果討論：
從試驗(yàn)結(jié)果看，使用摩擦顆粒的盤式剎車片，無論是定速試驗(yàn)和臺(tái)架試驗(yàn)，都有比較穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，臺(tái)架試驗(yàn)中制動(dòng)力矩穩(wěn)定系數(shù)也比較好，衰退和恢復(fù)試驗(yàn)也比較好，特別是衰退試驗(yàn)，最低的摩擦系數(shù)接近0.4.，其恢復(fù)性能都比較穩(wěn)定.由于摩擦顆粒的主要成分是炭，根據(jù)需要也要加入一些有機(jī)粘合劑，如彈性和韌性比較好的材料。試驗(yàn)結(jié)果表明，雖然加入了這一類材料，但在衰退試驗(yàn)中表現(xiàn)了良好的抗衰退性能?；謴?fù)性能也沒有影響。
摩擦顆粒干燥時(shí)使用低溫烘干，這樣在樹脂含量比較的的配方中比較容易和其他料結(jié)合，由于加入了一些纖維和使用造粒，可以避免顆粒料表面過于光滑。提高與其他材料的粘結(jié)能力，提高耐磨性。由于目前的這種摩擦顆粒是比較大的顆粒炭，可以減少由于炭含量太高而導(dǎo)致的制動(dòng)效能降低，保證制動(dòng)性能的穩(wěn)定性。同時(shí)可以降低主體配方的粘結(jié)劑的用量。左面圖4是用摩擦顆粒和特種纖維的復(fù)合材料的陶瓷型盤式剎車片的圖片。
由于顆粒料的特殊工藝和一些特特殊的材料，如人造石墨，特種的潤(rùn)滑劑，摩擦控制添加劑等。其氣孔率比一般的石墨顆粒高。高的氣孔率對(duì)改善摩擦性能，
降低指導(dǎo)噪音是比較重要的。摩擦過程是一個(gè)非常復(fù)雜的物理化學(xué)過程光靠一種材料是不能解決的，因此配方的調(diào)適十分重要，如樹脂含量，型號(hào)，纖維選擇，潤(rùn)滑劑選擇，工藝，干法或濕法，冷壓，溫壓或熱壓。
另外，可以根據(jù)客戶的要求，制成各種不同特性要求的摩擦顆粒，如不同的顏色，不同的摩擦特性，如高摩擦的，低摩擦的，軟質(zhì)的硬質(zhì)的纖維團(tuán)的，橡膠基的樹脂基的和各種無機(jī)和有機(jī)黏合劑的，不同的粒度等等。下面是幾種摩擦顆粒的照片。
如德國(guó)的顆粒料，含有promaxon 等特別輕的填料，輥壓法的顆粒料可以直接輥壓成型或冷壓成型。也可以作為予混料加入到其他料中復(fù)合，以改變混合料的工藝性能，如流動(dòng)性，，彈性硬度等，鋼纖維和炭等復(fù)合可以改變纖維方向，提高耐磨性，制動(dòng)效能，噪音，克服半金屬摩擦材料的部分缺點(diǎn),以及降低成本，由于顆粒料可以自成體系，可以彌補(bǔ)主體配方的不足，起到相輔相成的作用。提高摩擦顆粒的含量可降低磨損，我們用20％的摩擦顆粒混合料的盤式剎車片按照SAEJ661a試驗(yàn)方法測(cè)試的摩擦性能如下：常溫摩擦系數(shù)0.33,熱摩擦系數(shù)0.32,摩擦級(jí)別EE級(jí),重量磨損百分比1.09%,厚度磨損百分比0.96%?？梢娔p是工藝降低的。
由于顆粒一般要用液體的黏合劑，因此混合的工藝和設(shè)備也需要進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。如混料機(jī)的選擇，加料順序和混合工藝方法，如何制造更好造顆粒的設(shè)備，干燥方法等。
以前，國(guó)內(nèi)外有些工廠用密閉式煉膠機(jī)制造顆粒料，這種工藝設(shè)備投資費(fèi)用比較高，如以前日本的α纖維，（一種含有橡膠和纖維的顆粒料），含有橡膠的粉碎料等，近幾年來，由于混料機(jī)技術(shù)和原材料工業(yè)的發(fā)展，液體黏合劑的品種已有比較大的發(fā)展，如各種液體樹脂，橡膠，以及無機(jī)和有機(jī)高分子材料。以及各種新的摩擦材料原料，使得比較容易的制成摩擦材料的顆粒料。這樣可以用比較低成本和裝備制造出合適的摩擦顆粒。
四、結(jié)論
- 摩擦顆粒料是改善摩擦材料的性能的一種可行的方法之一
- 對(duì)于顆粒的配方體系以及作用機(jī)理需要進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。
- 混合工藝和設(shè)備需要進(jìn)一步研究和完善。
發(fā)表于《摩擦密封材料2007第3期》
摩擦顆粒在摩擦材料中的運(yùn)用最先出現(xiàn)在華東特種纖維制造。
]]>巖石棉纖維在無石棉摩擦材料中的運(yùn)用最先出現(xiàn)在華東特種纖維制造。
]]>1、試驗(yàn)部分：
盤式剎車片：
基本配比：
巖石棉：?5-15%
其他纖維：?15-30%
黏合劑：?5-15%
固體潤(rùn)滑劑：?5-25%
金屬硫化物：?5-20%
其他：?適量
鼓式剎車片：
巖石棉：?10-30%
其他纖維：?10-30%
潤(rùn)滑劑：?5-15%
其他：?適量
2、試驗(yàn)結(jié)果
將其制造成摩擦片試樣按照GB5763-1998 的試驗(yàn)結(jié)果見圖1和圖2
在臺(tái)架試驗(yàn)與鋼纖維為主的盤式剎車片的比較見表1
| 樣品名稱 | 正常摩擦系數(shù) | 衰退摩擦系數(shù) | 片磨損 克 | 盤磨損 克 |
| 含有巖石棉的樣品 | 0.38 | 0.29 | 20.5 | 11.3 |
| 鋼纖維為主的樣品 | 0.35 | 0.23 | 38 | 35 |
3、試驗(yàn)結(jié)果討論：
巖石棉的原料來源于煉鋼的礦渣或類似的巖石，其產(chǎn)品的硬度低于硅灰石，在盤式剎車片和鼓式剎車片中都有比較好 的摩擦磨損性能，見圖1，2。在少金屬纖維的無石棉摩擦材料中巖石棉是非常有價(jià)值的石棉代用品。巖石棉由于有比較低的玻璃化溫度，因此 在盤式剎車片的制動(dòng)過程中，由于制動(dòng)壓力大，速度高，因此產(chǎn)生比較高的制動(dòng)溫度，可以達(dá)到700度以上，在種種情況下，已經(jīng)超過了巖石棉的玻璃化溫度。這樣能起到一定的無機(jī)黏合劑的作用，這樣，可以降低黏合劑的用量，比較低的黏合劑用量能改善熱衰退。在盤式剎車片的臺(tái)架試驗(yàn)中，其摩擦性能和 耐磨性以及對(duì)對(duì)偶的磨損都優(yōu)于含有鋼纖維比較多的盤式剎車片。見表1。由于材料在高溫時(shí)比較軟，這樣能降低對(duì)偶的磨損和減少制動(dòng)噪音。
巖石棉的有關(guān)性能：主要成分為硅酸鈣，玻璃化溫度7500C比重2.7礦棉：氧化硅42.1% 氧化鋁8.1%，氧化鈣35.4%，氧化鎂7.8%，其他無機(jī)物6.6%
物理性質(zhì)：直徑1-10微米，平均2-5微米長(zhǎng)度275微米，長(zhǎng)徑比平均40-80，非纖維物質(zhì)4%，松密度25磅/英尺3，比重2.7g/cm3.柔軟性：脆，抗張強(qiáng)度：3X103-2X105平均7X104磅/英寸2，彈性模量15X106磅/英寸2，玻璃化溫度1400F去玻璃化溫度1560F熔點(diǎn)2300-2400F.
由于巖石棉的化學(xué)成分于界石棉和硅灰石之間。和玻璃有較大的差別，所以其摩擦磨損性能也不同于玻璃纖維和硅灰石，玻璃纖維和硅灰石磨損性能比較大.摩擦性能比較好。，容易產(chǎn)生制動(dòng)噪音。對(duì)對(duì)偶的磨損也比較大。巖石棉耐磨性優(yōu)于玻璃纖維和硅灰石，摩擦性能比較穩(wěn)定，由于巖石棉表面作了涂膠處理和其他樹脂和填料的相容性好。玻璃纖維和硅灰石比較差。和 鋼纖維相比，導(dǎo)熱性低于鋼纖維，可以降低剎車片背面的溫度。，與硅酸鋁纖維相比由于硅酸鋁纖維的熔點(diǎn)比較高，而且比較硬，所以不大合適用于盤式剎車片。
巖石棉和玻璃纖維，纖維素纖維，麻纖維，等多種纖維復(fù)合使用，可以代替價(jià)格昂貴的芳綸，制造和石棉摩擦材料性能相近和成本比較低的無石棉摩擦材料，提高市場(chǎng)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)能力。
用巖石棉制造的盤式剎車片和鼓式剎車片在車輛上裝車試驗(yàn)，同樣也取得了比較好的效果。
4、結(jié)論：
- 巖石棉用于摩擦材料，是新一代陶瓷型摩擦材料的重要原材料。是比較好的石棉代用品之一。
- 巖石棉摩擦磨損性能比較好，價(jià)格低，可以推廣使用。
發(fā)表于《摩擦密封材料2007第3期》
巖石棉纖維在無石棉摩擦材料中的運(yùn)用最先出現(xiàn)在華東特種纖維制造。
]]>特種纖維在摩擦材料中運(yùn)用的研究最先出現(xiàn)在華東特種纖維制造。
]]>概況：
由于石棉的危害眾所周知，近二十年來，尋找石棉代用品為世人關(guān)注，特別在汽車摩擦材料中，隨著汽車工業(yè)和城市化的迅速發(fā)展，石棉粉塵對(duì)環(huán)境的污染令人擔(dān)憂。由于作為石棉代用品的一些主體纖維，例如，鋼纖維，玻璃纖維，硅灰石纖維等，都有一些不可克服的缺陷，需要一些其他纖維或材料來彌補(bǔ)。華東特種纖維制造有限公司多年來為開發(fā)特種纖維代替石棉，開發(fā)了目前歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家比較通用的多種纖維。如碳纖維予氧絲，纖維素纖維，巖石棉等用于摩擦材料。代替了進(jìn)口。取得了良好的社會(huì)效益。表1是幾種代用纖維的概況。
表1：無石棉纖維的一般概況
| 纖維名稱 | 外觀 | 密度 | 在摩擦材料中作用 | 價(jià)格 |
| 碳纖維予氧絲 | 黑色短纖維 | 1.35 | 提高耐磨性和摩擦穩(wěn)定性降低噪音 | 60-80 |
| 纖維素纖維 | 白色短纖維 | 1.4 | 改善混料工藝，摩擦性能和噪音[1] | 7-10 |
| 粘膠纖維 | 黑色或灰色短纖維 | 1.4 | 精制纖維素，性能優(yōu)于纖維素纖維 | 7-10 |
| 涂膠巖石棉 | 灰黃或紫色短纖維 | 2.7 | 改善摩擦磨損性能，降低噪音[2] | 4-6 |
| 涂膠硅酸鋁纖維 | 灰色微球狀短纖維 | 2.8 | 改善摩擦性能用于鼓式剎車片 | 6-10 |
| 麻纖維 | 灰黃色短纖維 | 1.4 | 增強(qiáng)，降低噪音。 | 6-8 |
| 黃銅纖維 | 黃色短纖維 | 8.2 | 摩擦磨損性能，導(dǎo)熱性 | 15-20 |
| 紫銅纖維 | 紫色短纖維 | 8.9 | 摩擦磨損性能，導(dǎo)熱性 | 28-32 |
| 鋼纖維 | 灰黑色短纖維 | 7.8 | 增強(qiáng)，導(dǎo)熱性 | 4.8-6 |
| 芳倫纖維 | 黃色纖維漿粕 | 1.45 | 增強(qiáng)，耐磨性，噪音 | 200-300 |
2：試驗(yàn)的基本配方：
將有關(guān)特種纖維制造盤式剎車片，其基本配方如下：
碳纖維予氧絲 3-6%
纖維素纖維或黏膠纖維 2-5%
巖石棉 3-10%
銅纖維 3-15%
鋼纖維 10-20%
黏合劑 5-15%
硫化物 5-20%
高碳材料 10-30%
用于城市公共汽車的鼓式剎車片，基本配方見圖1
3：試驗(yàn)方法和試驗(yàn)結(jié)果：
除按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5763 –1998進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)外，盤式剎車片按照德國(guó)大眾VW TL-110進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)。盤式剎車片的試驗(yàn)結(jié)果見圖2，城市公共汽車的試驗(yàn)結(jié)果見圖3
4：試驗(yàn)結(jié)果討論：
4.1關(guān)于盤式剎車片：
目前歐洲，美國(guó)的盤式剎車片向著無石棉，鋼纖維含量比較少或沒有，有機(jī)黏合劑比較少的陶瓷型方向發(fā)展。而且要求比較高的氣孔率和比較高的制動(dòng)效能從表3 可見，國(guó)外剎車塊的氣孔率一般在10%以上。幾個(gè)大公司的盤式剎車片雖然在定速摩擦系數(shù)試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)?zāi)Σ料禂?shù)比較低，但是在臺(tái)架試驗(yàn)上多比較高，一般在0.38以上。如美國(guó)BENDEX剎車片，在定速試驗(yàn)機(jī)上摩擦系數(shù)0.24，CHASE SAE J661a 的試驗(yàn)的摩擦系數(shù)編碼為EE，在臺(tái)架試驗(yàn)中，其摩擦系數(shù)為0.4-0.45，而在大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的試驗(yàn)中，在衰退恢復(fù)和效能試驗(yàn)時(shí)都達(dá)到0.6以上。說明定速試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)和臺(tái)架試驗(yàn)的摩擦性能根本就沒有可比性。要在臺(tái)架試驗(yàn)上有比較高和穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，同時(shí)又要比較耐磨和噪音比較小。特種纖維在配方中的作用就特別重要。關(guān)于特種纖維的摩擦磨損的基礎(chǔ)試驗(yàn)在以前的文章中已經(jīng)有比較詳細(xì)的論述[3]。在盤式剎車片的壓制中，混合料的成分，工藝狀態(tài)和壓制工藝的多種作用使材料有比較好的性能，如足夠的強(qiáng)度，氣孔率，合適的硬度。表面粗糙度。碳纖維予氧絲，纖維素纖維，黏膠纖維，麻纖維等有機(jī)纖維由于價(jià)格比較低和對(duì)改善混合料的工藝也有比較好的作用。特別是粘膠纖維耐溫性接近300度在此溫度下直接炭化，對(duì)調(diào)整材料的摩擦性能和氣孔率，防止有些材料的玻璃化都有比較好的作用。涂膠的巖石棉等由于其已經(jīng)充分粉碎易于分散，比較低的熔點(diǎn)能起到一定的高溫?zé)o機(jī)黏合劑作用，比較好的摩擦性能，因此，在歐美的摩擦材料制造商也非常重視。雖然象銅粉，銅纖維在摩擦材料中也廣泛使用，但因?yàn)槠浔戎卮?，例如紫銅纖維，其單位體積的價(jià)格接近芳倫而超過碳纖維予氧絲。（國(guó)外碳纖維予氧絲和芳倫的價(jià)格接近）。有些公司認(rèn)為，碳纖維予氧絲的作用無法用其他纖維取代。從試驗(yàn)結(jié)果看，加有多種特種纖維的摩擦材料，有比較低的比重，比較高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，氣孔率，耐磨性接近或優(yōu)于國(guó)外的盤式剎車片。用于實(shí)際裝車試驗(yàn)，同樣也顯示出很很好的性能和使用壽命。
表2：含有特種纖維的盤式剎車片與國(guó)外OE件的外觀和定速試驗(yàn)機(jī)的摩擦磨損比較
| 樣品名稱 | 外觀和成分評(píng)估 | 平均摩擦系數(shù) | 體積磨損率 | 線性磨損mm | 體積磨損% | 總重量磨損克 | 重量磨損% |
| USBXFF 1156E | 表面特別粗糙，疏松，氣孔率高，表面刺手. | 0.24 | 0.25 | 0.17 | 3.4% | 0.53 | 3.20% |
| USPATENT TQ104 | 無鋼纖維，細(xì)黃銅末多，石墨較多，磁鐵不吸 | 0.32 | 0.16 | 0.13 | 2.6% | 0.48 | 3.40% |
| TEXTAR 429 GF | 表面比較疏松，側(cè)面細(xì)微裂紋多.銅含量高 | 0.34 | 0.37 | 0.38 | 7.6% | 1.12 | 7.4% |
| US ABEX6044 | 鋼纖維含量較高，定速樣品試驗(yàn)后側(cè)表面發(fā)蘭. | 0.26 | 0.15 | 0.09 | 1.8% | 0.32 | 1.90% |
| JURID 526FF | 含有鋼纖維，銅末 | 0.32 | 0.24 | 0.23 | 4.6% | 0.9 | 5.6% |
| US KH5066 FF | 玻纖含量高，無鋼纖維，臺(tái)架試驗(yàn)后表面有裂紋。 | 0.36 | 0.31 | 0.3 | 6.0% | 0.85 | 6.40% |
| US BPI-0508FF | 陶瓷型，鋼纖維或鐵粉含量很少，紫銅纖維含量較高 | 0.33 | 0.19 | 0.17 | 3.8% | 0.62 | 4.20% |
| 日本NKP-3GG | 銀灰蛭石，粗銅末含量高，不含被磁鐵吸的金屬 | 0.32 | 0.22 | 0.18 | 3.6% | 0.6 | 4.30% |
| 國(guó)產(chǎn)雅閣 | 鋼纖維，銅纖維，碳纖維，特種纖維等 | 0.36 | 0.17 | 0.21 | 4.2% | 0.46 | 3.50% |
| 國(guó)產(chǎn)奧迪 | 鋼纖維，銅纖維，碳纖維，特種纖維等 | 0.33 | 0.2 | 0.17 | 3.4% | 0.53 | 4.20% |
注：體積磨損率單位10-7cm3/Nm為各溫度的平均值，線性磨損和重量磨損為每次試驗(yàn)的總和.
表3盤式剎車片物理性能和臺(tái)架試驗(yàn)（TL-110）結(jié)果比較
| 樣品名稱 | 密度 | 氣孔率% | μm1 | μm2 | μmax | μmin | PW |
| USBXFF 1156E | 3.4 | 19.6 | 0.4 | 0.45 | 0.5 | 0.29 | 11 |
| US PATENT TQ104 | 2.4 | 11.8 | 0.25 | 0.34 | 0.51 | 0.22 | 5.8 |
| ABEX6044 | 2.7 | 9.6 | 0.32 | 0.44 | 0.54 | 0.24 | 16.2 |
| BPI-0508FF 09PO | 2.5 | 17.2 | 0.29 | 0.38 | 0.42 | 0.25 | 7.3 |
| KH5066 FF | 2.2 | 12.9 | 0.3 | 0.34 | 0.4 | 0.19 | 7.3 |
| 日本NKP-3GG | 2.3 | 18.1 | 0.38 | 0.42 | 0.46 | 0.23 | 10.2 |
| 國(guó)產(chǎn)雅閣 | 2.2 | 15.6 | 0.43 | 0.43 | 0.52 | 0.32 | 5.3 |
| TEXTAR 429GF* | 2.8 | 18 | 0.42 | 0.42 | 0.52 | 0.32 | 15.4 |
| JURID 526FF* | 2.6 | 12 | 0.35 | 0.37 | 0.48 | 0.29 | 17 |
| 國(guó)產(chǎn)奧迪* | 2.1 | 17.5 | 0.4 | 0.43 | 0.53 | 0.29 | 6.4 |
| μm1第一次循環(huán)試驗(yàn)的平均摩擦系數(shù) μm2第二次循環(huán)試驗(yàn)的平均摩擦系數(shù)（摩擦系數(shù)為80Km/h，6Mpa各次制動(dòng)的平均值） | |||||||
| μmax試驗(yàn)全過程最大摩擦系數(shù) μmin試驗(yàn)全過程最小摩擦系數(shù) | |||||||
| PW：全試驗(yàn)過程盤式剎車片的總重量磨損（克）星號(hào)為用奧迪制動(dòng)鉗，其他用雅閣制動(dòng)鉗。 | |||||||
4.2；關(guān)于鼓式剎車片：
鼓式剎車片由于原料的用量比較大，因此對(duì)于原材料的成本要求就希望更低一些。由于城市公共汽車對(duì)摩擦材料的安全性，舒適性，和耐磨性要求都比較高。城市交通繁忙，制動(dòng)頻繁，要求噪音比較小，又要粉塵少。從定速摩擦磨損試驗(yàn)的結(jié)果看。國(guó)產(chǎn)的含有多種特種纖維的鼓式剎車片顯示了比較好的摩擦磨損性能。摩擦性能穩(wěn)定，熱衰退小。耐磨性好。與國(guó)外幾個(gè)著名公司的無石棉鼓式剎車片比較，其性能比較接近或超過。性能優(yōu)于國(guó)內(nèi)的石棉片的原裝件。類似的配方在臺(tái)架試驗(yàn)和公共汽車的裝車試驗(yàn)都有比較好的結(jié)果，在制動(dòng)比較多的交通地段的東風(fēng)153型的公共汽車剎車片每一萬公里磨損1毫米多一些。此類剎車片一般由于配方體系不同與常規(guī)的石棉和鋼纖維含量比較多的配方，一般比重比較低1.7-2.，由于鋼纖維比較少或不含鋼纖維，特殊的配方體系使制動(dòng)噪音也比較小。在此類配方中，特種纖維同樣起到十分重要的作用。如碳纖維予氧絲，粘膠纖維，涂膠硅酸鋁，巖石棉纖維等。
4.3關(guān)于碳纖維予氧絲：
碳纖維予氧絲比較柔軟，而且無任何毒性和污染，而玻璃纖維，硅灰石纖維，碳纖維等都比較硬，與皮膚接觸有時(shí)發(fā)癢，有些國(guó)家盤式剎車片不允許有玻璃纖維。而碳纖維予氧絲以其特有的優(yōu)點(diǎn)避免了前三種纖維的缺點(diǎn)，與粘膠纖維相比，雖然黏膠纖維，纖維素纖維也是沒有污染的綠色原料，但是，粘膠纖維比較容易高溫炭化，因此碳纖維予氧絲更耐磨。由于碳纖維予氧絲主要成分為碳，目前，高碳型摩擦材料是現(xiàn)代摩擦材料的發(fā)展方向。由于碳纖維予氧絲是化工產(chǎn)品，不同于天然石墨，人造石墨，和焦碳，后者由于本身或加工過程混進(jìn)了雜質(zhì)，使材料的摩擦磨損性能不穩(wěn)定。例如，含有氧化硅，碳化硅，以及硬礦物粒子的粗顆粒。影響摩擦系數(shù)，磨損和對(duì)偶的磨損。特別是在高比壓和高溫的時(shí)候。而碳纖維予氧絲中無此類雜質(zhì)。雖然，芳倫作為代用纖維的確十分優(yōu)良，但是由于其價(jià)格比較高，有很多工廠都有一些用不起。如，碳纖維予氧絲，耐溫性為500度左右。賦予材料很好的耐磨性。碳纖維予氧絲化學(xué)性能穩(wěn)定。對(duì)降低噪音和提高材料的摩擦穩(wěn)定性均有較好的作用，而價(jià)格僅為芳倫的三分之一，目前，沒有一種纖維能完全取代石棉，因此多種纖維的復(fù)合是必然趨勢(shì)。多種特種纖維的開發(fā)成功，使制造高質(zhì)量低成本的無石棉摩擦材料變?yōu)榭赡?，以彌補(bǔ)如鋼纖維，玻璃纖維，硅灰石的某些方面的性能不足，如玻璃纖維，雖然強(qiáng)度比較高，但混料工藝性能比較差，高溫耐磨性不好，與黏合劑結(jié)合不好，對(duì)對(duì)偶磨損大，由于材料表面容易玻璃化，產(chǎn)生制動(dòng)噪音年。鋼纖維容易生銹，剎車片如果摩擦系數(shù)比較高，很容易損傷對(duì)偶，有時(shí)制動(dòng)效能不好，和產(chǎn)生噪音。硅灰石雖然摩擦性能比較好，但需要表面處理，同時(shí)磨損有時(shí)也比較大一些。
4．4關(guān)于特種纖維的工作機(jī)理：
隨著摩擦材料黏合劑用量的減少，要求摩擦材料的纖維和填料在一定的溫度下也能夠起到無機(jī)黏合劑的作用，眾所周知：摩擦材料的主要黏合劑酚醛樹脂一般在300度以上就開始分解，因此，普通的摩擦材料配方300度以上磨損是比較高的。巖石棉和銅纖維等由于其軟化溫度比較低，在一定的溫度區(qū)段可以減少摩擦材料和對(duì)偶的磨損。耐溫性比較好的硅酸鋁，石棉等無此作用。同樣，高熔點(diǎn)的填料也無此作用，此類材料可以作為支撐的骨架。有多種特種纖維復(fù)合的配方在臺(tái)架試驗(yàn)顯示了好的摩擦性能和低的磨損，特別是在 高溫是，在定速摩擦試驗(yàn)機(jī)上磨損比普通的石棉片小得多，一些盤式剎車片，由于特種纖維與無機(jī)黏合劑，潤(rùn)滑劑等的復(fù)合作用，顯示了很好的耐磨性，臺(tái)架試驗(yàn)機(jī)上也有類似的結(jié)果，見表2，3。，由于無機(jī)黏合劑在摩擦材料高溫制動(dòng)時(shí)形成表面層的動(dòng)態(tài)燒結(jié)不同與在一定氣氛和一定溫度的靜態(tài)燒結(jié)，例如：粉末冶金和陶瓷的燒結(jié)。它是有很多種不同熔點(diǎn)和不同溫度下起不同作用的纖維和無機(jī)物，碳的復(fù)合作用，包刮物理作用和化學(xué)反應(yīng)。以前用石棉摩擦材料，一般石棉含量25-50%，特種纖維一般用量多比較少，特種纖維的使用，可以彌補(bǔ)此類如鋼纖維，硅灰石，玻璃纖維等主體纖維在摩擦磨損性能方面的不足，在這里，多種纖維的復(fù)合使用十分重要，不要希望用一種纖維去解決所有的問題。對(duì)于其機(jī)理目前有關(guān)文章研究都比較少，目前，摩擦材料向少鋼纖維，少黏合劑的陶瓷型的方向發(fā)展，因此，研究此類纖維在一定溫度下的變化是比較重要的，比如，碳纖維予氧絲，銅纖維，陶瓷纖維，黏膠纖維等。其融化，炭化，在表面層的作用，對(duì)摩擦材料的衰退和恢復(fù)，制動(dòng)性能，制動(dòng)過程摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性等。因此，在這方面的機(jī)理尚需進(jìn)一步試驗(yàn)研究。務(wù)必引起摩擦材料的開發(fā)人員的重視。
4.5：關(guān)于無石棉摩擦材料的成本：
摩擦材料的質(zhì)量與成本在摩擦材料的競(jìng)爭(zhēng)中十分重要。特種纖維的使用，使無石棉摩擦材料有比較好的摩擦磨損性能和用較低的成本生產(chǎn)出質(zhì)量高的摩擦材料。比較低成本的無石棉盤式剎車片每公斤原材料的成本可以在4-12元，鼓式剎車片的成本可以降低到3.5-10元。這樣，可以提高 企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力.。
5：結(jié)論：
5.1:用特種纖維制造摩擦材料，對(duì)開發(fā)摩擦材料的配方引進(jìn)新的思路.
5.2:碳纖維予氧絲等特種纖維對(duì)提高摩擦材料的摩擦磨損性能，作用是明顯的。
5.3:特種纖維的使用，可以降低成本，具有較好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
5.4:對(duì)于其機(jī)理需要進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。
參考文獻(xiàn)：
[1] 徐仁泉：纖維素纖維在無石棉摩擦材料材料在的運(yùn)用。
[2] 周曉東：巖石棉在摩擦材料中的運(yùn)用。
[3] 徐仁泉等：摩擦材料中石棉代用品的試驗(yàn)研究 摩擦磨損1990 ，摩擦材料論文選集（1993年）
本論文發(fā)表于《摩擦密封材料》二00二年（第3期）（′2002（北京）國(guó)際摩擦與密封材料技術(shù)暨產(chǎn)品展示會(huì)論文集）
特種纖維在摩擦材料中運(yùn)用的研究最先出現(xiàn)在華東特種纖維制造。
]]>纖維素纖維在無石棉摩擦材料中的應(yīng)用最先出現(xiàn)在華東特種纖維制造。
]]>內(nèi)容提要：本文作者通過加入纖維素纖維的各類摩擦材料樣品與其他樣品的對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)表明，纖維素纖維在摩擦材料中有良好的工藝性能和摩擦特性，提高摩擦材料的綜合性能：增加摩擦材料氣孔率，降低制動(dòng)噪音，減少環(huán)境污染等都有很好的作用。是石棉纖維的優(yōu)良代用品之一。
概述
眾所周知，石棉是一種危害人類健康的至癌物質(zhì)。石棉粉塵對(duì)環(huán)境的污染令人擔(dān)憂，特別是人口和車輛集中的城市。另一方面，石棉制品廠和礦山的職工由于長(zhǎng)期接觸石棉粉塵，其至病的可能更大。因此，八十年代以來，尋找石棉代用品成為各國(guó)研究人員關(guān)注的問題，由于石棉在摩擦材料中有非常優(yōu)良的綜合性能，如強(qiáng)度高，表面活性好，摩擦磨損性能好，混合料中分散均勻，因此到目前為止，沒有任何一種纖維能單獨(dú)代替石棉，因此，多種代用纖維混合代替石棉仍舊是無石棉摩擦材料制造商關(guān)注的問題。
幾種代用纖維基本情況見表1，纖維素纖維的基本技術(shù)參數(shù)見表2，，纖維素纖維的結(jié)構(gòu)和在混合料中 的分布情況見圖1 和圖2。
表1：代用纖維的基本情況
| 纖維名稱 | 基本組分 | 密度 | 價(jià)格元 | 使用特點(diǎn) |
| 鋼纖維 | 低碳鋼 | 7．8 | 5-7 | 散熱好，耐磨性好，容易腐蝕生銹，價(jià)格中等 |
| 玻璃纖維 | 硅酸鹽 | 2．5 | 8-12 | 強(qiáng)度好，表面活性差，價(jià)格中等 |
| 硅灰石纖維 | 硅酸鈣 | 2.8-3.1 | 0，7-1．5 | 強(qiáng)度接近六級(jí)石棉，價(jià)格低，表面活性差 |
| 海泡石纖維 | 硅酸鹽 | 2．5 | 3-5 | 活性較差 |
| 芳倫漿粕 | 芳倫 | 1．4 | 160-300 | 各種性能較好，價(jià)格太高。 |
| 丙稀氰予氧絲 | 丙稀氰 | 1．2 | 50-100 | 耐磨性好，分散困難。 |
| 纖維素纖維 | 纖維素 | 1．4 | 4-6 | 分散性好，價(jià)格低綜合性能較好，耐溫性稍差 |
表2纖維素纖維的技術(shù)參數(shù)
| 外觀 | 白色纖維 | 比重 | 1.4-1.5克/厘米3 |
| 揮發(fā)份% | 小于12% | 容重 克/升 | 50 |
| 含灰量 | 小于15% | PH值 | 7 |
| 主體纖維 | 小于800微米 | 外觀 | 白色纖維 |
| 纖維素含量 | 大于85% | 揮發(fā)份% | 小于12% |
二：試驗(yàn)樣品和試驗(yàn)結(jié)果
1、試驗(yàn)用樣品：
我們用纖維素纖維與其他纖維復(fù)合用于制造無石棉摩擦材料其基本情況見表3。
表3纖維素纖維用于摩擦材料的情況
| 摩擦材料名稱 | 基本配比 | 用途 |
| 鼓式剎車片 | 纖維素纖維1-6%，其他無機(jī)纖維30-40 | 小車和卡車鼓片 |
| 盤式剎車片 | 纖維素纖維1-4%，芳倫0.5-3%其他纖維5-15% | 轎車盤式剎車片 |
| 碳基摩擦片 | 纖維素纖維5-15%其他纖維10-30%,碳素材料10-30% | 模壓濕式離合器,和剎車片用于摩托車,工程機(jī)械 |
| 紙基摩擦片 | 纖維素纖維10-20%,其他纖維20-30-% | 用于高摩擦的濕式離合器和剎車. |
2．試驗(yàn)結(jié)果
（1）按照表3 制造的摩擦材料,其有關(guān)的物理性能見表4
表4:加入纖維素纖維的摩擦材料的有關(guān)物理性能
| 摩擦材料名稱 | 密度克/厘米3 | 沖擊強(qiáng)度 | 氣孔率% | 備注 |
| 鼓式剎車片 | 1.7-2 | 3-5 | 2-10 | |
| 盤式剎車片 | 2-2.5 | 2.5-5 | 10-20 | |
| 碳基摩擦片 | 1.2-1.5 | 15-30 | ||
| 紙基摩擦片 | 0.7-1.1 | 25-50 |
（2）摩擦性能試驗(yàn)：
加入纖維素纖維的盤式剎車片和鼓式剎車片的摩擦磨損性能曲線見圖3到圖6按照GB5763-1998。濕式摩擦材料的摩擦性能試驗(yàn)結(jié)果見表5
表5濕式摩擦材料的臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果
| 編號(hào) | mj 靜摩擦 |
磨損率 10-8cm3/j |
md -p（速度15m/s） Mpa | md-v（比壓1Mpa）m/s | ||||||
| 0.7 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 7.3 | 14.5 | 22 | 30 | |||
| 紙基 | 0.14 | 9.8 | 0.1 | 0.08 | 0.09 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.09 | |
| 碳基 | 0.12 | 11 | 0.08 | 0.08 | 0.07 | 0.07 | 0.08 | 0.09 | 0.09 | |
| 銅基 | 0.12 | 0.043 | ||||||||
三 試驗(yàn)結(jié)果討論
1從試驗(yàn)結(jié)果看試驗(yàn)材料加入纖維素纖維，與石棉鼓式剎車片比較，見圖3，4
摩擦磨損性能并沒有多大區(qū)別，盤式剎車片結(jié)果也相同。纖維素纖維并沒有因?yàn)楸惶炕邷啬p增大，含鋼纖維量較大的半金屬摩擦材料高溫時(shí)磨損反而較大。當(dāng)然與不同的配方設(shè)計(jì)有關(guān)。目前歐洲市場(chǎng)上的盤式剎車片和鼓式剎車片向著少金屬含量或不用鋼纖維的陶瓷型無石棉摩擦材料的方向發(fā)展，這樣，選擇復(fù)合纖維就極為重要。紙基摩擦材料早就使用纖維素纖維如木漿型和棉漿型的漿粕。在編織型摩擦材料如石油鉆機(jī)剎車塊和編織型離合器面片中人們?cè)缇褪褂眠M(jìn)一步精制的纖維素纖維如粘膠纖維來提高石棉等礦物纖維的可紡性。減少玻璃纖維的在高溫時(shí)的表面結(jié)珠。從表5可見，在濕式摩擦材料中使用纖維素纖維同樣有較好的摩擦性能，動(dòng)摩擦系數(shù)比銅基粉末冶金摩擦片高得多。從此可見，在使用溫度較低的摩托車和輕型車上纖維素纖維同樣會(huì)有較好的使用效果。
由于纖維在300度左右直接炭化，起到類似于碳纖維的穩(wěn)定摩擦的作用。而不同于其它有機(jī)纖維在高溫時(shí)軟化或熔化而使摩擦性能發(fā)生特變。改善了材料的摩擦穩(wěn)定性。選擇合適的成型方法可以改善材料的氣孔率。提高材料的抗摩擦熱衰退從圖3，4也可以看出這一點(diǎn)。
由于纖維的三維結(jié)構(gòu)，能穩(wěn)定并且減少材料的收縮和膨脹，改善制動(dòng)效能穩(wěn)定性。由于纖維素纖維化學(xué)穩(wěn)定性較好，可以避免摩擦材料表面的腐蝕，特別是鋼纖維等受環(huán)境影響而產(chǎn)生電化銹蝕。同時(shí)在制造時(shí)容易產(chǎn)生較高的氣孔率，，較高的氣孔率可以降低制度噪音。
2：纖維素纖維來源于植物纖維，因此無環(huán)境污染，從生理和毒性方面是無害的“綠色材料”。
3：從圖1 和圖2 可見，由于纖維良好的分散性，可以改善混合料混合性能，促進(jìn)其它原料的分散，作為填料和其他纖維懸浮的載體。特別是需要進(jìn)行冷壓成型后再進(jìn)行熱壓的材料。是石棉纖維的優(yōu)良的代用品。由于無石棉摩擦材料往往要使用多種纖維復(fù)合使用，在和其他石棉代用纖維混合時(shí)，纖維素纖維有其特別的作用，它能改善其他無機(jī)纖維的混合性能，僅用玻璃纖維，硅灰石，陶瓷纖維，礦棉纖維等無機(jī)纖維，混合料工藝性能很差，用纖維素纖維和其混合使用，可以明顯改善混合料性能 。減少或完全取代芳倫纖維，這樣，可以大大降低無石棉摩擦材料的成本。
纖維素纖維價(jià)格僅為芳倫纖維的40-80分之一，為丙稀氰予氧絲的十分之一，但丙稀氰予氧絲加工為漿粕型比較困難。而且也比較貴。在改善混合料工藝性能方面，纖維素纖維有些方面可以取代芳倫和丙稀氰予氧絲漿粕。是代替芳倫的理想材料。和芳倫有相同的作用。與石棉纖維比，由于密度只有石棉的百分之六十，因此單位體積價(jià)格相近。這樣可以提高在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。纖維素纖維比重低，（1.5克/厘米3）可以減少纖維用量，減輕摩擦材料比重。如紙基摩擦材料一般比重不到1，這樣能減少主機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
當(dāng)然，摩擦材料是很多原料的復(fù)合材料，纖維素纖維僅僅是其中的一種原料，因此，對(duì)于摩擦復(fù)合材料的配方的研究極為重要，這也是廣大摩擦材料研究人員最關(guān)注的課題。
四．結(jié)論
1從試驗(yàn)結(jié)果可以認(rèn)為，纖維素纖維在無石棉摩擦材料中，是石棉的優(yōu)良代用品之一 2．纖維素纖維的比重輕，氣孔率高，腐蝕小，摩擦性能穩(wěn)定，可以降低噪音等，這些都是現(xiàn)代摩擦材料的重要性能指標(biāo)，因此，應(yīng)該進(jìn)一步深化研究。
(本論文發(fā)表于中國(guó)石棉制品,二000年(第一期)(’99中國(guó)摩擦材料工業(yè)技術(shù)交流曁發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)論文集)
纖維素纖維在無石棉摩擦材料中的應(yīng)用最先出現(xiàn)在華東特種纖維制造。
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