中文 ENGLISH
首页 > 行业资讯 > 新闻详情

重新介绍刹车片

    小编 2023-03-06

  刹车片在刹车系统中是最关键的安全零件,对刹车效果的好坏都起着决定性作用,好的刹车片是人和车(飞机)的保护神。

  一、刹车片的起源

  HerbertFrood 发明了第一块刹车片(使用棉线作为增强纤维),并用于马车和早期的汽车,从此,世界著名的Ferodo 公司成立了。随后在1909 年,发明了世界上第一个固化石棉基刹车片;1968年,发明世界上第一个半金属基刹车片,此后,摩擦材料开始向无石棉化发展。国内外开始研究各种石棉的替代纤维如钢纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维等在摩擦材料上的应用。

  二、刹车片的分类

  刹车材料的分类方法主要有两种。一种是以使用机构来划分。如汽车刹车材料、火车刹车材料和航空刹车材料等。该分类法简单且易理解;一种是根据材料材质类型来划分。这种分类方法较为科学。现代制动用刹车材料主要包括以下3大类:树脂基刹车材料(石棉刹车材料、无石棉刹车材料、纸基刹车材料)、粉末冶金刹车材料、碳/碳复合刹车材料和陶瓷基刹车材料。

  三、汽车刹车材料

  1、汽车刹车材料种类按制造材料不同。可分为石棉片、半金属片或低金属片、NAO( 无石棉有机物)片、碳碳片和陶瓷片等。

  1.1、石棉片

  从最初开始石棉就已经被用作刹车片的加固材料,由于石棉纤维具有高强度和耐高温的特性,因此可以满足刹车片及离合器盘和衬垫的要求。这种纤维具有较强的抗张能力,甚至可以同高级钢材相匹配,且可以承受316℃的高温。更重要的是石棉相对廉价,它是从闪石矿石中提炼出来的,而此种矿石在很多国家已被大量发现。石棉摩擦材料主要以石棉纤维即水合硅酸镁(3MgO·2SiO2·2H2O)作为增强纤维。经添加调节摩擦性能的填料。再用粘结剂在热压模内压制成型而得到的一种有机基复合材料。

  20世纪70年代以前。石棉型摩擦片在全球范围内被广泛应用。并长期占据主导地位。但是,由于石棉的传热性能很差。不能迅速发散摩擦热。会导致摩擦面热衰退层变厚。增加材料的磨损。同时。石棉纤维在400℃ 以上析出结晶水。使摩擦性能显著下降而急剧增加磨损当到达550℃以上时。结晶水已基本上丧失。完全失去增强效果。更重要的是。经医学证明。石棉是对人体呼吸器官有严重损害的物质。1989年7月。美国环保署(EPA)宣布将在1997年以前禁止所有石棉制品的进口、制造和加工。

  1.2、半金属片

  它是在有机摩擦材料与传统粉末冶金摩擦材料的基础上发展起来的一种新型摩擦材料。它采用金属纤维替代石棉纤维。是70年代开发的无石棉摩擦材料。

  “半金属”混合物型刹车片(Semi-met)主要是采用粗糙的钢丝绒作为加固纤维和重要的混合物。从外观上(细的纤维和微粒)可以很方便地将石棉型和无石棉有机物型刹车片(NAO)区分开来,另外它们还具有一定的磁性。

  半金属基摩擦材料具有如下主要特点:

  (l) 摩擦系数以下非常稳定。不产生热衰退。热稳定性好;

  (2) 耐磨性好。使用寿命是石棉摩擦材料的3-5倍;

  (3) 在较高负荷下具有良好的摩擦性能摩擦系数稳定;

  (4) 导热性好。温度梯度小。特别适合尺寸较小的盘式制动品;

  (5) 制动噪音小。

  美、欧、日等国家在60 年代开始大面积推广使用。半金属片的耐磨性能比石棉片提高25%以上,目前,在我国刹车片市场上占主导地位。而美国大部分汽车。尤其是轿车和客货两用车。半金属制动器衬片已占80 % 以上。

  但产品还存在以下缺点:

  (l)钢纤维易生锈,锈蚀后易粘着或易损伤对偶,且锈蚀后产品强度降低、磨损加大;

  (2)热传导率高,在高温时易使制动系统产生气阻导致摩擦片层与钢板脱开:

  (3)硬度较高,会损伤对偶材料,产生振颤和低频制动噪音;

  (4)密度大。

  虽然“半金属”存在不小的缺点,但是由于其生产稳定性好,价格低廉,仍然是汽车刹车片的首选材料。

  1.3、NAO片

  20 世纪80 年代初期,国际上出现了各种混杂纤维增强的无石棉制动衬片,即第三代无石棉有机物NAO 型刹车片。其目的是为了弥补钢纤维单一增强半金属制动材料的缺陷,所采用的纤维有植物纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、碳纤维、矿物质纤维等。由于多元纤维的应用,制动衬片中纤维在性能上互补,易于设计出综合性能优异的制动衬片配方。NAO 片其主要优点是无论在低温或高温都保持良好的制动效果,减少磨损,降低噪音,延长刹车盘的使用寿命,代表目前摩擦材料的发展方向。所有世界著名品牌奔德士/菲罗多牌刹车片使用的摩擦材料都是第三代NAO 无石棉有机物材料,能在任何温度下制动自如,保护驾驶员生命安全,并最大限度延长刹车盘寿命。

  1.4、碳碳片

  碳碳复合摩擦材料是用碳纤维增强碳基体的一类材料。它的摩擦性能十分优异。密度低(仅为钢的);能载水平高。具有比粉末冶金材料、钢材高得多的热容量;热强度高;无变形、粘结的现象。工作温度可达200℃ ;摩擦磨损性能良好。使用寿命长。在刹车过程中其摩擦系数稳定适中。碳碳复合材料片最早应用于军用飞机上。后来被F1赛车采用,这也是碳碳材料在汽车刹车片上唯一的应用。

  碳碳复合摩擦材料是热稳定性、耐磨损性、导电性、比强度、比弹性率等诸多特性兼备的特殊材料。但是碳碳复合摩擦材料同时存在着以下一些缺点: 摩擦系数不稳定。受湿度的影响很大;

  抗氧化性能差(在空气中50 ℃ 以上发生严重氧化)。对环境( 干燥、干净) 的要求较高;价格非常昂贵。用途限定在特殊领域范围内。这也是限制碳碳材料难以广泛推广的主要原因。

  1.5、陶瓷片

  作为摩擦材料中的新品。陶瓷刹车片具有无噪声、无落灰、不腐蚀轮毂、使用寿命长、环保等优点。陶瓷刹车片最初由日本刹车片企业于20世纪90年代研制成功。逐渐成为刹车片市场的新宠。

  陶瓷基摩擦材料的典型代表是C/C-SiC 复合材料,即碳纤维增强碳化硅基体的C/SiC 复合材料。德国斯图加特大学和德国航天研究所等单位的研究人员对C/C-SiC 复合材料应用于摩擦领域进行了研究,并研制出C/C-SiC 刹车片应用于保时捷轿车中,美国橡树岭国家实验室与Honeywell Advnanced composites公司、HoneywellAireratf Lnading Systems 公司、Honeywell CommercialVehicle systems 公司合作,正在研制低成本的C/SiC 复合材料刹车片,替代用于载重汽车的铸铁和铸钢刹车片。

  2、碳陶瓷复合材料刹车片优点:

  1、与传统的灰铸铁刹车片相比,碳陶刹车片的重量减轻了大约60%,非悬挂质量减轻了近23公斤;

  2、制动摩擦系数上有非常高的提升,刹车反应速度提高且制动衰减降低;

  3、碳陶材料的拉断伸长率从0.1%到0.3%不等,这对于陶瓷材料而言是极高的数值;

  4、陶瓷碟踏板感觉极为舒适,在制动最初阶段就立刻能产生最大的刹车力,因此甚至无需刹车辅助增加系统,而整体制动比传统刹车系统更快、距离更短;

  5、为了抵抗高热,在制动活塞与刹车衬块之间有陶瓷来隔热;

  6、陶瓷刹车碟有非凡的耐用性,如果正常使用是终生免更换的,而普通的铸铁刹车碟一般用上几年就要更换。

  2、汽车刹车片品牌

  2.1、博世

    博世(BOSCH)集团是全球500强之,由罗伯特博世先生于1886年在德国斯图加特创办。“博世”品牌代表了汽车安全系统的发展和前瞻性技术。博世分别于1978年和1995年在全球第一个把ABS(防抱死制动系统)和ESP(电子稳定程序)投放市场,从而确定了车辆制动技术上的领导地位。博世在售后市场具有完整的制动摩擦片系列,共有170多种配方和适用于全球不同地区的众多车型。博世制动系统几乎被全球所有的汽车制造商指定为原厂装备。

  2.2、优力

    美国霍尼(HONEYWELL)是世界领先的摩擦材料生产商,旗下两大品牌奔德士(Bendix)刹车片和优力(JURID)刹车片,在业内声名赫赫。包括奔驰、宝马和奥迪在内的世界主要汽车生产商选择霍尼韦尔刹车片作为他们的原厂整车配套。目前国内的主机配套客户有:本田、菱木、三菱、雪铁龙、依维柯、戴姆勒-克莱斯勒和日产汽车等。

  2.3、菲罗多

    集世界名牌于一身,其旗下菲罗多摩擦产品一直是世界方程式赛车的指定用品,产销量世界第一,被称作为“刹车片之父”。其旗下的冠军火花塞、雨刮片等产品被全球500家车厂指定使用,其中包括“克莱斯勒”、“法拉利”、“大宇”等世界高级轿车厂家。销售世界第一,是真正的销售冠军。于 ** 7年在英格兰成立, ** 7年,制造出世界第一个刹车片。1995年,世界原厂装车市场占有率近50%,产量世界第一。

  2.4、赛飞

    赛飞(SAL-FER)刹车片产品O.E.品质,是世界领先的摩擦材料生产的高新科技企业,具备国际一流的科研机构-德国宝路客PRODUCO GmbH公司的中方合作伙伴,具有国际发明技术专利,OE配套生产,产品主要出口欧洲,东南亚,东欧,中东等国家和地区。

  2.5、天和

    天合汽车集团是汽车安全系统的先驱和领导者,世界十大汽车零部件供应商之一。是全球领先的汽车安全系统供应商,集团总部设在美国密歇根州利沃尼亚市,在全球25多个国家和地区拥有63,000多名员工,2005年销售额达126亿美元。

  2.6、阿基波罗

    阿基波罗刹车片产品被用于车辆的所有类型,包括乘用车、摩托车等各方面的机动车。阿基波罗刹车片在日本机动车市场占有率达40%以上,具有较高的可信赖度和知名度。作为日本顶级的刹车片制造厂家。

  2.7、金麒麟

    山是我国汽车刹车片制造行业规模最大、出口量最多的外向型、民营、国家级高新技术企业。本企业已形成年产2000万套汽车刹车片的能力,可生产2000多个品种的无石棉轿车、轻型车、商用车和载重车刹车片以及各种工程机械类刹车片。产品出口到北美、南美、欧洲、澳洲、东南亚、非洲、中东及我国香港和台湾等世界上60多个国家和地区,出口量占总产量90%以上。

  2.8、德科

   AC德科(ACDelco)是全球最大的汽车零部件供应商,是美国通用。AC德科(ACDelco)成立迄今有80多年历史。AC德科(ACDelco)为客户提供性能卓越的刹车片、制动蹄片,以及刹车盘、刹车鼓。AC德科素以提供“全车全系列”的汽车配件产品而著称,在全球售后服务市场,ACDelco/AC德科长期以来都是值得人们信赖的售后服务品牌。

  2.10、住友

    住友集团是日本的四大垄断财阀之一,是由住友家族统治的财阀而发展起来的。早在20世纪30年代初,住友财阀以重工业和金融业为中心,拥有直系、共50家左右,为推进日本现代工业的形成与发展,作出了一定的贡献。住友集团不断发展壮大,终崛起成为现代化的大型跨国企业集团。与三菱集团、三井集团并列为日本三大经济集团。

  四、火车刹车材料

  早期的制动摩擦材料为铸铁材料,铸铁摩擦材料具有良好的强度和韧性,较高的抗热龟裂性、良好的耐热性和耐疲劳性,使用寿命长,但密度较大。铸铁材料在铁路车辆上使用的历史最长,应用也最广,价格低廉,其摩擦系数一般在0.25-0.35,不受气候影响,并且导热性较好,对车轮损害小,可使摩擦面粗化,从而获得较大的粘着力。但普通铸铁的摩擦系数小,且随车速的提升而迅速下降,为此各国都做了许多改进,如在铸铁中加磷或少量合金,但又带来脆性大、使用中容易出现裂纹的情况,需要用钢瓦背来补强,且磨损较快,更换频繁。随列车速度的不断提高,铸铁材料己经不适合高速列车的制动。

  随后,研究者开发了粉末冶金摩擦材料,又称烧结金属摩擦材料,是以金属及其合金为基体,添加摩擦组元和润滑组元,用粉末冶金技术制成的复合材料,是摩擦式离合器与制动器的关键组件。为了提高摩擦材料的摩擦因数和热稳定性,在一些材料中的摩擦添加剂己达到相当多的比例,材料几乎变成了金属陶瓷,因此这些摩擦材料有时也称作金属陶瓷摩擦材料。粉末冶金摩擦材料具有足够的强度,合适而稳定的摩擦因数,工作平稳可靠,耐磨及污染少等优点,是现代摩擦材料家族中应用面最广、量最大的材料。

  在发展了粉末冶金摩擦材料之后,新型的有机合成摩擦材料的研究成为热点。该材料是将金属粉末,酚醛树脂和摩擦调节剂等经充分混炼后加热压制而成,它将材料预制工艺合二为一,改变其配比工艺,可获得不同的摩擦系数,摩擦系数在0.15-0.3.5之间,其寿命是铸铁摩擦材料的四倍,制动无火花、质量轻(为铸铁的1 /3 )。但合成材料导热性差,制动时热量难以散发,从而使车轮产生温升,甚至热裂。其次在湿润状态下和高温状态下摩擦系数大为降低,这些缺陷大大限制了有机合金摩擦材料在高速条件下的应用。一般在摩擦升温不超过250℃的条件下使用有机合成摩擦材料,当超过2500C时,其磨损率急剧增加。此外,这种材料会把车轮踏面磨的光滑如镜,使粘着系数降低。 由于高速列车制动时,制动盘及闸片的温度很高(500℃以上,瞬时可达1000℃),合成闸片难以承受,因此有机合成闸片仅适用于时速小于200Km/h的低速列车。

  随着碳/碳和碳陶材料研究的增多,目前还发展了碳纤维或碳陶的新型摩擦材料。由于碳纤维比重小(密度为1.5g/cm3,约为铁的1/5 )。强度高、模量大、热膨胀系数小、耐高温碳复合材料是高速列车上推荐使用的较好的材质体系。自80年代以来,日本对C/C复合材料制动盘进行了大量的试验室试验,并在新干线上进行了装车运行考验;同期,法国在下一代TGV高速动车组上进行了C/C复合材料制动盘的装车试验。目前,法国己在TGV高速列车上安装了牌号为“Sepcagh ,SA3D”的碳/碳复合材料制动装置,由于其比热大,膨胀系数小,所以它们表现出了优良的综合性能。但在不改变列车系统结构的情况下,材料的磨耗量大、在湿润环境下摩擦系数小,而且碳纤维价格昂贵,制造周期长(约需3个月),制备工艺复杂。

  20世纪90年代中期,以C/C-SiC复合材料为代表的复合陶瓷材料开始应用于摩擦领域,成为最新一代高性能制动材料而引起研究者的广泛关注和重视。法国TGV-NG高速列车和日本新干线已试用C/C-SiC摩擦材料。C/C-SiC陶瓷制动材料具有密度低(约2.0g/cm3)、耐磨性好、摩擦因数高、制动平稳、抗腐蚀、抗氧化、耐高温、环境适应性强(如湿态下摩擦因数不衰退)和寿命长等优点,以及成本略高于粉末冶金制动材料和远低于碳/碳制动材料的优势。但是目前能实现制备异型C/C-SiC摩擦材料的先驱体转化法、化学气相浸渗法、反应熔体浸渗法都存在制备工艺复杂、制备过程中会产生一定坏境有害物质等缺陷,其制备技术还处于深入研究和完备阶段,目前还不能在高速高能载交通工具上得到广泛应用。因此现在高速列车上广泛使用的是粉末冶金刹车片。

  五、飞机刹车材料

  1、早期的飞机刹车材料

  最初制造的是弯块式刹车装置。在弯块外层铆钉用石棉增强的有机摩擦材料。第二代产品是软管式刹车装置。其摩擦面积大大提高。刹车力矩可在更大范围内调整。但摩擦材料的主体仍是石棉增强的有机材料。使用石棉摩擦材料虽然具有高而稳定的摩擦系数。但其导热性差。摩擦时,表面及内部的温度急剧升高。材料中所含的耐热性能低的橡胶甲醛等粘结剂将碳化,丧失了摩擦性能的稳定性而迅速损坏。石棉摩擦材料的低导热性导致刹车装置金属对偶体过热,从而很快损坏。尤其是自20世纪50年代发现石棉是一种强致癌物质工业发达的国家对石棉的生产及其制品的使用, 制定了严格的标准, 尽量不采用石棉材料。在积极研究和开发石棉摩擦材料替代物的同时,对传统的石棉摩擦材料的生产也进行了大量的研究和改进工作。随着高速。重载制动的需要和日益增多的新型摩擦材料刹车装置的问世。对摩擦制动材料的性能要求和安全标准要求越来越高了。在许多领域, 石棉摩擦材料已很难达到所需的制动效能和寿命标准。

  2、粉末冶金

  粉末冶金摩擦材料是伴随着工业发展起来的一种新型摩擦材料。到20世纪60年代,飞速发展的现代技术对摩擦材料的要求越来越高,特别是航空摩擦材料的工作温度要求提高了许多。此外,出于提高机轮的刹车效能的考虑,形成了多盘式刹车装置。其核心部分就是热库,热库包括刹车动盘和静盘,两种盘件交替叠装,可形成较大的摩擦表面,提高了刹车效率。刹车材料也形成了铜基和铁基两大类型摩擦材料。

  与早期的摩擦材料相比,粉末冶金摩擦材料有其自身的特点:

  (1)在不同温度,载荷和速度下,具有足够的摩擦系数和良好的摩擦稳定性,不同温度、压力和滑动速度时摩擦系数足够大而且稳定,以保证摩擦在给定的条件下正常工作;(2)良好的耐磨性;(3)足够的力学强度;(4)良好的热物理性能,高的导热率,尽可能大的比热,尽可能小的热膨胀和良好的抗热震性能;(5)良好的抗卡滞和抗粘着性能;良好的磨合性和工作平稳定等。

  粉末冶金摩擦材料被广泛应用于飞机刹车制动上,如波音飞机系列的737-200/300/400/500、B767-200、B747-SP等,麦道系列的MD82、MD83等,空中客车系列的A319/320、A321等。

  但是粉末冶金刹车片存在刹车时热应力大,易开裂,变形磨损增大,摩擦性能不稳定以及刹车偶粘结等缺点。为适应刹车盘越来越高的要求,新的刹车材料必然要出现。

  六、刹车片的市场

  从目前世界范围的刹车片的技术工艺发展来看,对半金属配方的研究和应用最成功的当属北美;对少金属配方研究和应用最成功的应属欧洲;对NAO(无石棉有机物)配方的研究和应用最成功的应属日本。但是纵观整个世界刹车片产品的发展趋势,虽然各种配方体系都有其应用的市场,但是少金属配方和NAO配方成为引导摩擦材料发展的主要趋势,现在N A O配方摩擦材料已经占据了北美市场的60%以上,虽然少金属摩擦材料还在占据着刹车片材料市场的主体,但已经有相当多的汽车和售后市场对NAO配方材有了一定需求。

  日本是NAO摩擦材料配方研制和应用最成功的国家,日本刹车片的出口品种也以无石棉化类型为主,欧美等国家目前对刹车片的消耗主要以此类型为主,NAO配方刹车片的使用占据欧美市场60%以上的比例,因此,欧美市场成为日本刹车片出口的最大消耗市场,日本的出口额在全球排名第一。

  目前,代表世界摩擦材料先进水平的欧洲和北美国家中,其摩擦材料主要以半金属/金属(钢纤维、铁粉等)材料为主的配方,此类配方绝大多数相当硬,摩擦系数高达FG或是更高的GG级,刹车虽然比较嗨,而当制动盘(刹车碟)材质与刹车片摩擦材料不匹配时,噪音比较大,而且相当容易划伤制动盘,使制动盘过早地起坑、磨损;而代表日本、韩国摩擦材料先进水平的配方,主要是以半金属陶瓷刹车片(紫铜+黄铜陶瓷刹车片)为主,此类刹车片摩擦系数多为FF级,日产系列的还有GG级跟HH级;与钢纤维铁粉刹车片相比,除了具有一流水平的摩擦系数及高耐磨性外,还具有刹车较舒适,制动噪音明显减少、伤盘也明显减低的优势;而代表我国的刹车片摩擦材料行业比较杂,没有一个主要的、总体研发方向,或者说是中国的汽车工业仍处理比较落后的一个阶段,全自主产权的汽车生产商屈指可数,如奇瑞、中华(据说中华也只有一半拥有着自主产权)等,进而欧洲的半金属钢纤维刹车片、日韩的紫铜+黄铜陶瓷刹车片在中国都占据着相当的领导地位。因此,我们都还需要长期地、动脑筋地去不断开发新能材料,做创新的自己,为做刹车片的领跑者而努力。

  

  • 2022年2月12...

      2022年2月12日,县委政府县委书记王立峰莅临...

    2022-02-12

  • 我公司获得“河北省...

      在2013年河北省优质产品评选中, 我公司主要产...

    2013-12-01

  • 2020年9月份参...

    2020年9月份参加梁山挂车专用车展览会2020年9...

    2020-09-01

  • 九和制动通过欧盟E...

      2019年12月,九和制动旗下品牌“ALLMAX...

    2019-12-01

  • 第91届全国汽配展...

    受大环境影响,“全国汽车配件交易会”几经波折,能够胜...

    2022-08-22

  • 我公司一商标评价价...

     商标是企业重要的无形资产,对铸造品牌、推动经济转型...

    2012-11-01

  • 九和制动5000平...

      故城县九和制动元件有限公司2019年奠基的综合办...

    2020-10-01