摩擦材料
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摩擦材料专业摩擦材料是指用于制造摩擦副的材料,主要用于摩擦副的摩擦和磨损表面。
摩擦材料的性能直接影响到摩擦副的使用寿命、工作可靠性和经济性。
摩擦材料专业是一个涉及材料学、摩擦学、机械工程等多个学科知识的综合性专业,其研究内容主要包括材料的摩擦磨损性能、摩擦副设计与制造、摩擦材料的表面工程等方面。
本文将就摩擦材料专业的相关知识进行介绍和探讨。
首先,摩擦材料专业的学习内容主要包括材料学基础知识、摩擦学原理、摩擦材料性能测试方法、摩擦材料表面工程技术等方面。
学生在学习过程中需要掌握各种摩擦材料的组成、结构和性能,了解摩擦学的基本原理,熟悉各种摩擦材料的性能测试方法,掌握摩擦材料的表面改性技术等。
这些知识将为学生今后的研究和工作打下坚实的基础。
其次,摩擦材料专业的研究领域非常广泛,涉及到金属材料、聚合物材料、复合材料等多种材料类型。
在摩擦材料专业的学习和研究中,学生需要对各种材料的摩擦磨损性能进行深入研究,探索不同材料在摩擦副中的应用特点和适用范围。
同时,还需要对摩擦副的设计与制造进行系统学习,掌握摩擦副的结构设计原理、制造工艺和装配调试技术。
另外,摩擦材料专业的学生还需要学习摩擦材料的表面工程技术。
表面工程是指通过对摩擦材料表面进行改性处理,以提高其摩擦磨损性能、耐磨性和抗疲劳性能。
学生需要了解各种表面处理技术的原理和特点,掌握表面工程技术的操作方法和工艺流程,为今后的工程实践和科研工作做好准备。
总之,摩擦材料专业是一个综合性强、实践性强的专业,学生需要在学习过程中注重理论与实践相结合,努力提高自己的动手能力和创新能力。
只有不断地学习和实践,不断地积累经验和提高技能,才能成为一名优秀的摩擦材料专业人才。
希望广大学子能够在摩擦材料专业的学习中不断进步,为我国摩擦材料领域的发展做出贡献。
摩擦材料分类
摩擦材料是指用于制造摩擦部件的材料,通常用于制造摩擦副(如刹车、离合器、变速器等)。
根据不同的使用环境和要求,摩擦
材料可以分为以下几类:
1. 有机摩擦材料
有机摩擦材料主要由有机高分子材料制成,如酚醛树脂、聚苯乙烯、聚酰亚胺等。
这种材料具有摩擦系数稳定、噪音小、制造工艺简单等优点,但其摩擦性能受温度、湿度等环境因素影响较大,因此适用于一些较为温和的使用环境,如汽车刹车片、摩托车离合器等。
2. 金属摩擦材料
金属摩擦材料主要由金属及其合金制成,如铸铁、铜、钢等。
这种材料具有热稳定性好、寿命长等特点,适用于高温、高压等恶劣环境下的应用,如飞机制动系统、高速列车制动系统等。
3. 复合摩擦材料
复合摩擦材料是指将有机高分子材料、金属等多种材料组合使用,以取长补短,达到更好的摩擦性能。
这种材料具有摩擦系数高、磨损率低、使用寿命长等特点,适用于高负荷、高速度等严苛环境下的使用,如飞机襟翼、导弹制动系统等。
4. 陶瓷摩擦材料
陶瓷摩擦材料主要由氧化铝、碳化硅等材料制成,具有硬度高、抗磨损性能好等特点,适用于高速度、高温度、高压力等极端环境下的使用,如高速列车制动系统、摩托车刹车片等。
总之,不同种类的摩擦材料各有千秋,应根据实际使用环境和要求进行选择。
摩擦材料磨损及其机理研究摩擦材料是指在摩擦副中双方接触表面的材料。
常见的摩擦材料有金属、陶瓷、聚合物、复合材料等。
摩擦材料的磨损是摩擦副中重要的失效机制之一,其磨损程度与材料的品质和使用条件有关,因此,深入研究摩擦材料的磨损机理对于提高材料的抗磨损性能具有重要意义。
1. 摩擦材料磨损机理摩擦材料的磨损机理可分为热磨损、氧化磨损、疲劳磨损、磨料磨损等几种模式。
热磨损是指在摩擦副中由于热量的作用,使材料表面温度升高导致磨损,主要表现为薄膜氧化、粘着、剥落等现象。
此类磨损主要发生在高温高压条件下。
氧化磨损是指在摩擦副中,由于摩擦产生的氧化过程导致的磨损,主要表现为材料表面氧化膜的剥落和裂纹的形成。
疲劳磨损是指在摩擦副中由于材料长期受到重复应力加载,可能产生裂纹,最终发生碎裂或剥落现象。
此类磨损主要发生在低应力下。
磨料磨损是指在摩擦副中由于第三方磨料颗粒的介入,对材料表面进行切削、磨削等现象。
此类磨损主要发生在含磨料颗粒的材料摩擦副中。
2. 摩擦材料磨损的影响因素摩擦材料的磨损程度受多种因素影响,如物理性质、化学性质、晶体结构、摩擦接触状态、环境温度及湿度等。
其中,摩擦接触状态是决定磨损程度的重要因素,具体来说,接触压力、滑动速度以及润滑状态等参数对材料的磨损程度有着直接的影响。
3. 抗磨材料的研究与应用为了提高摩擦材料的抗磨损性能,目前研究人员采用了多种方法,其中包括添加内在润滑剂、表面改性、纳米材料掺杂等等。
内在润滑剂是指将润滑剂加入到摩擦材料的内部。
由于摩擦副中产生的高温高压环境,所以润滑油等传统润滑剂的润滑效果有限。
而添加内在润滑剂,能够在材料的内部形成稳定的润滑层,从而有效减少磨损、摩擦和热量。
表面改性是指在摩擦材料的表面形成一层高强度、高耐磨的薄膜,从而有效地延长材料的使用寿命。
常用的表面改性方法包括化学气相沉积、溅射沉积、电沉积、浸渍等。
纳米材料掺杂是指在摩擦材料中加入纳米级的颗粒或纤维,可以提高材料的抗磨性能。
摩擦材料分类
摩擦材料是一种常见的工业材料,广泛应用于各种机械设备和制造工
艺中,主要用于摩擦制动、摩擦传动、密封和导向等方面。
根据其基
础材料的不同,摩擦材料可以分为多种类型,下面就让我们来了解一下。
一、金属基摩擦材料
金属基摩擦材料主要是由金属和其他添加剂组成的合金材料,具有良
好的机械性能和抗磨损性能。
其高温、高压下的性能表现优异,常被
用于高速运转的轴承、摩擦片、齿轮等零部件上。
二、非金属基复合摩擦材料
非金属基复合摩擦材料主要是由树脂、陶瓷、纤维、填料等多种材料
组成的复合材料。
其重量轻、摩擦噪音小、耐高温、抗磨损性好等特
点广泛应用于汽车制动、摩托车离合器等领域。
三、无机非金属基摩擦材料
无机非金属基摩擦材料主要由陶瓷、玻璃和其它无机非金属材料制成。
其机械强度和硬度高,可以在恶劣的环境下使用,常被用于摩托车刹
车片、磁盘刹车、高速动力机械等领域。
四、有机非金属基摩擦材料
有机非金属基摩擦材料主要由有机聚合物、填料和其它添加剂组成。
这类材料具有密度低、重量轻、耐磨损、低噪音等特点,广泛应用于制动系统、离合器、摩擦片等领域。
总之,摩擦材料因为其不同的基础材料而产生的种类繁多,使用的领域也不尽相同。
在选择和使用摩擦材料时,需要根据不同的使用环境和要求,选取适合的材料,并且严格按照使用说明进行使用,以保证机器或设备的正常运行。
摩擦材料生产工艺摩擦材料生产工艺是指将各种原料通过一系列的工艺步骤加工成可用于制造摩擦材料的成品。
下面是摩擦材料的一般生产工艺流程:第一步,原料配料。
根据摩擦材料的要求,选用合适的原料,并按照一定的配比比例进行混合搅拌。
常用的原料包括金属粉末、有机材料、填料等。
第二步,制备摩擦材料的基材。
根据不同的摩擦材料种类和应用要求,采用不同的工艺进行基材的制备。
常见的方法包括热压、湿法沉积、喷涂等。
第三步,添加功能填料。
根据摩擦材料的性能要求,可以添加一些功能性的填料来改善材料的性能。
常用的填料有纤维、陶瓷颗粒等。
第四步,混合制备。
将经过配料和制备的原料、基材和填料进行混合搅拌,以确保各种成分均匀分布,并保证摩擦材料的一致性。
第五步,成型加工。
将混合制备好的摩擦材料放入成型设备中,经过加压和冷却等工艺步骤,使其形成所需的形状和尺寸。
常见的成型方法有压制、注塑、挤出等。
第六步,烧结处理。
将已成型的摩擦材料放入高温烧结炉中,进行烧结处理。
烧结是指在一定的温度下加热材料,使其颗粒之间发生结合,形成致密的材料。
第七步,磨削和调整。
将烧结后的摩擦材料进行磨削、调整和检验,以保证其表面光滑度和尺寸精度满足要求。
第八步,表面处理。
根据摩擦材料的要求,可以进行一些表面处理措施,如涂覆润滑剂、防锈等。
第九步,包装和储存。
将成品摩擦材料进行包装和标识,输送到仓库存储或直接发货给客户。
总结起来,摩擦材料的生产工艺主要包括原料配料、制备基材、添加填料、混合制备、成型加工、烧结处理、磨削和调整、表面处理以及包装和储存等步骤。
生产工艺的完善和严格执行是保证摩擦材料质量稳定和性能达标的关键。
摩擦材料配方
摩擦材料的配方因其用途和应用领域而有所不同。
以下是一些常见的摩擦材料配方:
1. 刹车片配方:
- 金属粉末(如铜、钢):提供摩擦性能和热传导性能。
- 碳纤维:增加摩擦系数和耐磨性。
- 树脂基体:提供强度和稳定性。
- 石墨或其他固体润滑剂:减少摩擦热和磨损。
- 硬化剂和填充剂:调整刹车片的硬度和摩擦性能。
2. 高温摩擦材料配方(用于摩擦离合器等高温环境):
- 陶瓷纤维:提供高温稳定性和耐磨性。
- 碳纤维:增加摩擦系数和耐磨性。
- 金属粉末(如铜、钢):提供高温摩擦性能和热传导性能。
- 有机或无机粘结剂:将材料粘结在一起,并提供强度。
- 硬化剂和填充剂:调整材料的硬度和摩擦性能。
3. 摩擦润滑材料配方(用于轴承等摩擦部件):
- 固体润滑剂(如石墨、二硫化钼):减少摩擦系数和磨损。
- 金属粉末(如铜、铝):提供摩擦性能和热传导性能。
- 基体材料(如聚合物或金属):提供强度和稳定性。
- 抗氧化剂和防腐剂:增加材料的耐久性和稳定性。
注意的是,不同的应用领域和特定要求可能需要不同的配方组合。
此外,具体的摩擦材料配方还受到专利保护,因此详细的配方可能无
法完全公开。
对于特定的摩擦材料需求,建议咨询专业的材料制造商或相关领域的专家以获取更准确的信息和建议。
摩擦材料标准摩擦材料是一类特殊的材料,它们在接触面上产生摩擦,用于控制运动、转矩传递、热量传递和能量消耗。
摩擦材料的性能直接影响到机械设备的使用效果和寿命。
因此,摩擦材料的标准化非常重要。
一、摩擦材料的分类。
根据摩擦材料的组成和性能,可以将其分为干摩擦材料和润滑摩擦材料两大类。
干摩擦材料包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料等,而润滑摩擦材料则包括摩擦副中的润滑剂和添加剂等。
二、摩擦材料的标准化意义。
1. 保证产品质量,制定摩擦材料标准可以规范产品的生产和加工工艺,确保产品质量稳定。
2. 促进行业发展,标准化可以促进行业技术的进步和产品质量的提高,推动摩擦材料行业的发展。
3. 降低生产成本,标准化可以减少重复性测试和认证工作,降低生产成本。
4. 促进国际贸易,制定国际标准可以促进摩擦材料产品的国际贸易,提升国际竞争力。
三、摩擦材料标准的制定。
1. 根据国家标准制定,摩擦材料标准应当符合国家标准的要求,确保产品的安全性和可靠性。
2. 结合行业实际,制定摩擦材料标准需要结合行业实际需求,充分考虑产品的使用环境和工作条件。
3. 强化质量控制,标准化需要强化对原材料、生产工艺、产品检测等方面的质量控制,确保产品符合标准要求。
四、摩擦材料标准的内容。
1. 材料成分,标准应明确摩擦材料的成分和配比要求,确保产品的稳定性和可靠性。
2. 技术要求,标准应包括摩擦材料的物理性能、化学性能、摩擦性能等技术要求,以保证产品的使用效果。
3. 检测方法,标准应明确摩擦材料的检测方法和标准,以保证产品检测结果的准确性和可靠性。
4. 标识和包装,标准应规定摩擦材料的标识和包装要求,以便用户正确选择和使用产品。
五、摩擦材料标准的推广和应用。
1. 推广宣传,摩擦材料标准的制定需要通过各种渠道进行推广宣传,提高行业从业人员和用户的认知度。
2. 应用指导,制定摩擦材料标准后,需要及时向行业内的生产企业和用户提供应用指导和技术支持。
3. 完善体系,摩擦材料标准的推广和应用需要建立完善的标准体系,确保标准的贯彻执行和实施效果。
摩擦材料的用途
摩擦材料是一种专门用于制造摩擦件的材料,它的主要功能是提供摩擦力,用于制动或传动。
摩擦材料被广泛应用于各个领域,包括机械、交通、建筑和航空航天等领域。
在机械领域,摩擦材料被广泛应用于制动器和离合器。
例如,在挖掘机、起重机、矿用机械等大型机械设备中,摩擦材料被用于制动器中,以在设备运行时提供足够的制动力。
此外,在汽车、火车和飞机等交通工具中,摩擦材料也被广泛应用于制动器和离合器中,以保证交通工具的安全和稳定性。
在建筑领域,摩擦材料被用于制造阻尼器和水力制动器等设备中。
这些设备通常被用于控制建筑物和大坝等大型结构的振动和位移,以确保它们的安全性和稳定性。
在航空航天领域,摩擦材料被广泛应用于制造刹车片和离合器等设备中。
这些设备需要具备高温下的摩擦性能和耐磨损性能,以保证飞行器的安全和稳定性。
例如,在飞机起飞和降落时,刹车片需要提供足够的制动力,而离合器需要传递足够的扭矩,这就需要使用摩擦材料来保证这些设备的性能和可靠性。
总之,摩擦材料在各个领域中都扮演着重要的角色。
它的应用范围广泛,从机械到交通,从建筑到航空航天,都需要摩擦材料来提供摩擦力和保证设备的安全和稳定性。
制动器常用几种摩擦材料介绍制动器是一种常见的汽车零部件,用于控制车辆的速度和停车。
制动器的核心部件是摩擦材料,它能产生摩擦力,使车轮减速并最终停止运动。
下面将介绍几种常用的制动器摩擦材料。
1.有机摩擦材料:有机摩擦材料由有机树脂、填充剂和增强剂等组成。
有机树脂起到与摩擦面接触并转化为热能的作用,填充剂用于增加材料的强度和刚度,增强剂用于提高材料的耐热性和耐磨性。
有机摩擦材料具有良好的摩擦性能、热稳定性和耐磨性,同时具备制造成本低、噪音小和环保等优点。
因此,有机摩擦材料广泛应用于制动器和离合器等摩擦传动装置中。
2.无机摩擦材料:无机摩擦材料是指由无机材料制成的摩擦材料,如金属材料和无机复合材料等。
金属材料通常由铸铁、铝合金、铜合金等制成,具有良好的导热性和抗高温性能,适用于高速和高温的制动工况。
无机复合材料由金属颗粒、陶瓷颗粒和有机树脂复合而成,具有高强度、高硬度和耐磨性等特点,适用于高负荷和高温的制动条件。
3.纤维增强复合材料:纤维增强复合材料由纤维和基体材料构成,纤维通常采用碳纤维、玻璃纤维和有机纤维等,基体材料通常采用有机树脂、金属、陶瓷等。
纤维增强复合材料具有高强度、高刚度和低密度的特点,能在高温和高速条件下保持较好的摩擦性能。
在制动器中应用纤维增强复合材料可以减轻重量、减少摩擦噪音,并且提高制动效果和制动寿命。
4.碳化硅摩擦材料:碳化硅摩擦材料是一种新型的摩擦材料,由碳化硅粉末和有机粘结剂混合而成。
碳化硅材料具有高硬度、高热导率和高耐热性,能够在高速和高温条件下保持较好的摩擦性能。
碳化硅摩擦材料广泛应用于高速列车、机车和飞机等制动系统中,具有良好的制动稳定性和寿命。
除了以上几种常用的制动器摩擦材料,还有一些其他材料也被应用于特定的制动器中,如陶瓷摩擦材料和聚合物摩擦材料等。
陶瓷摩擦材料具有高硬度和高耐磨性,适用于高速和高温的制动条件。
聚合物摩擦材料具有低噪音和低摩擦系数的特点,适用于要求低噪音和平稳制动的车辆。
摩擦材料试验方法摩擦材料试验方法主要涉及到以下几个方面:摩擦系数测试、磨损试验、磨粒试验、摩擦噪声测试等。
具体试验方法可以根据实际需要选择合适的试验设备和试验标准。
以下将分别介绍这几个方面的试验方法。
摩擦系数测试是衡量材料摩擦性能的重要指标之一。
常用的试验方法包括横向滑动试验、直线摩擦试验和环状摩擦试验。
横向滑动试验是将试样放在滑动台上,施加一定的力,通过测量滑动台的位移和力的大小计算摩擦系数。
直线摩擦试验是将试样安装在一根直线上,通过施加一定的力,测量试样在直线上滑动的阻力和位移来计算摩擦系数。
环状摩擦试验是将试样制成环形,放在摩擦试验机上,通过施加一定的力,测量摩擦力和位移来计算摩擦系数。
这些试验方法可以根据实际需要选择合适的试验设备和试验条件进行。
磨损试验是评价摩擦材料的耐磨性能的重要方法。
常用的试验方法包括滑动磨损试验、滚动磨损试验和磨粒磨损试验。
滑动磨损试验是将试样安装在摩擦试验机上,施加一定的载荷和滑动速度,通过测量试样的质量损失、尺寸变化和表面形貌来评价材料的磨损性能。
滚动磨损试验是将试样制成滚动体或轴承,在一定负载和转速下进行滚动,在一定的时间内测量试样的质量损失和表面形貌来评估材料的耐磨性能。
磨粒磨损试验是将一定数量的磨粒添加到试样和滑动界面中,通过测量试样的磨损量和表面形貌来评价材料的耐磨性能。
这些试验方法可以根据实际需要选择合适的试验设备和试验条件进行。
磨粒试验是评估摩材料抗磨特性的一种重要方法。
常用的试验方法包括磨损试验、摩擦试验和颗粒磨损试验。
磨损试验是将试样安装在试验机械中,施加一定的力和速度,通过测量试样的质量损失和表面形貌来评价材料的抗磨性能。
摩擦试验是将试样和摩擦体放在试验设备中,施加一定的载荷和速度,通过测量摩擦系数和磨损量来评估材料的抗磨性能。
颗粒磨损试验是将一定数量的颗粒添加到试样和摩擦界面中,通过测量试样的磨损量和颗粒的质量损失来评价材料的抗磨性能。
这些试验方法可以根据实际需要选择合适的试验设备和试验条件进行。
摩擦材料产品范文摩擦材料是一种在摩擦过程中用于减少或增加摩擦力的材料。
它们广泛应用于机械设备、汽车、摩托车、船舶、高速列车、飞机、电梯、冶金设备、矿山设备等各个领域。
摩擦材料的种类繁多,包括金属摩擦材料、非金属摩擦材料和复合摩擦材料等。
下面将介绍一些常见的摩擦材料产品。
1.金属摩擦材料:金属摩擦材料包括铜合金、铝合金、钢材等。
这些材料具有良好的导热性和导电性能,适用于高温、高速和重载的工况下。
例如,在汽车制动系统中,常用的金属摩擦材料是含有黄铜或铸铁的制动片。
2.非金属摩擦材料:非金属摩擦材料一般由有机或无机材料制成,如有机树脂、石墨、石棉等。
这些材料具有较高的耐磨性和耐腐蚀性,适用于低压、低速和低温的工况下。
例如,在工业设备的密封件中常用的非金属摩擦材料是高温纤维板和橡胶密封圈。
3.复合摩擦材料:复合摩擦材料是由金属和非金属摩擦材料的复合体制成,具有金属的强度和非金属的耐磨性。
这些材料适用于中速、中温和中压的工况下。
复合摩擦材料可以根据不同的工况要求,调整金属与非金属的比例来达到最佳的摩擦效果。
例如,在高速列车的制动系统中,常用的复合摩擦材料是含有金属纤维和无机纤维的制动片。
除了上述的摩擦材料产品,还有一些特殊的摩擦材料产品可以满足特定的工况需求。
1.高温摩擦材料:高温摩擦材料适用于工作温度较高的环境,例如发动机排气系统、锅炉设备等。
这些材料能够在高温下保持稳定的摩擦性能和机械强度,具有良好的耐热性和耐磨性。
2.低噪音摩擦材料:低噪音摩擦材料适用于要求噪音低的工况,例如车辆制动系统、电梯系统等。
这些材料具有良好的噪音吸收和隔音性能,能够减少因摩擦引起的噪音和振动。
3.特殊用途摩擦材料:特殊用途摩擦材料是根据不同的行业需求而设计的,例如航空航天领域的摩擦材料要求具有较高的耐热性和防火性能,医疗设备领域的摩擦材料要求具有较高的抗菌性能。
这些材料可以根据客户需求进行定制。
总之,摩擦材料在各个领域都扮演着重要的角色,能够提高机械设备的性能和可靠性。
摩擦材料的摩擦学研究与应用摩擦学是用于描述、研究和控制固体与固体之间的相对运动和接触的一门学科。
摩擦作为一种本质上不可避免的现象,在工程、材料科学、地球物理学等领域都有重要的应用。
因此,摩擦学的研究和应用也日益受到人们的关注。
在这篇文章中,我们将重点探讨摩擦材料的摩擦学研究与应用。
一、摩擦材料的分类在进行摩擦学研究之前,我们需要了解摩擦材料的分类。
通常,摩擦材料按照其材质和性质分类。
具体来说,可以分为金属材料、非金属材料、合成材料等。
金属材料主要包括铜、铝、钢等金属材质。
这些材质的特点是硬度高,强度大,但往往伴随着较大的磨损和热量。
因此,它们在高温高压的环境下运用得非常广泛。
非金属材料则包括玻璃、陶瓷、纺织材料等。
这些材质的强度较低,但往往伴随着较小的磨损和热量。
它们在低负荷、低速运动的环境下运用得非常广泛。
合成材料则是由多种材质合成而成。
这些材质往往具有非常特殊的物理性质,如强度高、硬度大、导热性能好等。
它们在高科技领域中运用得非常广泛。
以上三种摩擦材料的分类,通常会根据使用环境、工作负荷等因素进行区分。
二、摩擦材料的特性摩擦材料的特性包括其构成、硬度、强度、磨损量等。
其中,摩擦材料的硬度和强度往往是影响其摩擦性能的两个重要因素。
硬度是材料抵抗划痕、压痕和磨损等现象的能力。
强度则是材料能承受负荷和应力的能力。
这两个特性往往决定了材料在摩擦中的表现。
在进行摩擦实验时,一般会通过磨损量、摩擦系数等指标来评估材料的性能。
其中,摩擦系数指的是两个摩擦物体之间的摩擦力与正压力的比值。
摩擦系数越大,则所需的摩擦力越大,表面的摩擦热也越高。
在实际应用中,摩擦材料的性能往往会受到环境因素的影响。
例如在高温高压下,摩擦材料的摩擦性能往往会降低。
因此,在实际应用中必须针对性地选择摩擦材料,以使其在特定环境下具备较好的摩擦性能。
三、摩擦材料的应用摩擦材料的应用十分广泛。
以下是其中一些典型应用。
1. 摩擦片摩擦片是一种通常用于摩擦离合器、制动器等设备的材料。
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%左右的铁质金属物(如钢纤维、还原铁粉、泡沫铁粉)。
半金属摩擦材料因此而得名。
是最早取代石棉而发展起来的一种无石棉材料。
其特点:耐热性好,单位面积吸收功率高,导热系数大,能适用于汽车在高速、重负荷运行时的制动工况要求。
但其存在制动噪音大、边角脆裂等缺点。
b、 NAO摩擦材料。
从广义上是指非石棉-非钢纤维型摩擦材料,但现盘式片也含有少量的钢纤维。
NAO摩擦材料中的基材料在大多数情况下为两种或两种以上纤维(以无机纤维,并有少量有机纤维)混合物。
因此NAO摩擦材料是非石棉混合纤维摩擦材料。
通常刹车片为短切纤维型摩擦块,离合器片为连续纤维型摩擦片。
c、粉末冶金摩擦材料。
又称烧结摩擦材料,系将铁基、铜基粉状物料经混合、压型,并在在高温下烧结而成。
适用于较高温度下的制动与传动工况条件。
如:飞机、载重汽车、重型工程机械的制动与传动。
优点:使用寿命长;缺点:制品价格高,制动噪音大,重而脆性大,对偶磨损大。
d、碳纤维摩擦材料。
系用碳纤维为增强材料制成的一类摩擦材料。
碳纤维具有高模量、导热好、耐热等特点。
碳纤维摩擦材料是各种类型摩擦材料中性能最好的一种。
碳纤维摩擦片的单位面积吸收功率高及比重轻,特别适合生产飞机刹车片,国外有些高档轿车的刹车片也使用。
因其价格昂贵,故其应用范围受到限制,产量较少。
在碳纤维摩擦材料组分中,除了碳纤维外,还使用石墨,碳的化合物。
组分中的有机粘结剂也要经过碳化处理,故碳纤维摩擦材料也称为碳——碳摩擦材料或碳基摩擦材料。
四、摩擦材料的技术要求摩擦材料是车辆与机械的离合器总成和制动器中的关键安全零件,在传动和制动过程中,主要应满足以下技术要求:1.适宜而稳定的摩擦系数。
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。
温度是影响摩擦系数的重要因素。
摩擦材料在摩擦过程中,由于温度的迅速升高,一般温度达200℃以上,摩擦系数开始下降。
当温度达到树脂和橡胶分解温度范围后,产生摩擦系数的骤然降低,这种现象称为“热衰退”。
严重的“热衰退”会导致制动效能变差和恶化。
在实际应用中会降低摩擦力,从而降低了制动作用,这很危险也是必须要避免的。
在摩擦材料中加入高温摩擦调节剂填料,是减少和克服“热衰退”的有效手段。
经过“热衰退”的摩擦片,当温度逐渐降低时摩擦系数会逐渐恢复至原来的正常情况,但也有时会出现摩擦系数恢复得高于原来正常的摩擦系数而恢复过头,对这种摩擦系数恢复过头我们称之为“过恢复”。
摩擦系数通常随温度增加而降低,但过多的降低也是不能忽视。
我国汽车制动器衬片台架试验标准中就有制动力矩、速度稳定性要求。
(QC/T 239-1997 货车、客车制动器性能要求;QC/T 582-1999 轿车制动器性能要求;T564-1999 轿车制动器台架试验方法;QC/T 479-1999 货车、客车制动器台架试验方法),因此当车辆行驶速度加快时,要防止制动效能的下降因素。
摩擦材料表面沾水时,摩擦系数也会下降,当表面的水膜消除恢复至干燥状态后,摩擦系数就会恢复正常,称之为“涉水恢复性”。
摩擦材料表面沾有油污时,摩擦系数显著下降,但应保持一定的摩擦力,使其仍有一定的制动效能。
2.良好的耐磨性。
摩擦材料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。