剎車片的使用材料常識

發布時間：2018-08-14

　　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。
　　摩擦塊是被鉗夾活塞推動擠壓在制動盤上的摩擦材料，由于摩擦作用，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。摩擦塊分為摩擦材料和底板兩部分，摩擦材料部分在磨損后仍然可以使用，摩擦材料使用完后，底板與制動盤就會直接接觸，最終會喪失制動效果并損壞制動盤，而制動盤的修理費用是十分昂貴的。
　　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。
　　按制動方式的不同剎車片可分為：鼓式制動剎車片和盤式制動剎車片兩種，按材料的不同剎車片一般可分為石棉型、半金屬型、NAO型(即無石棉有機物型)剎車片等三種。
　　隨著現代科技的迅猛發展，像其它制動系統的部件一樣，剎車片本身在近幾年也在不斷地發展和變化。
　　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，并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于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：云母、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于不同成分間的相對比例。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，由于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。這種纖維具有較強的抗張能力，甚至可以同高級鋼材相匹配，并且可以承受316℃的高溫。更重要的是石棉相對廉價，它是從閃石礦石中提煉出來的，而此種礦石在很多國家已被大量發現。
　　在石棉型剎車片的成分比例中，石棉占到40-60%，但是人們現在發現多數石棉具有潛在的危害，石棉已被醫學界證實是致癌物質，其針狀的纖維很容易進入肺部并停留，造成剌激，最終可導致肺癌的發生，但這種病癥潛伏期可長達15-30年，所以人們往往認識不到由石棉引發的危害。
　　只要石棉纖維被摩擦材料自身固定后將不會對工作人員的健康造成危害，但是當石棉纖維伴隨著制動摩擦形成制動塵埃而排放時，就可能成為一系列影響健康的根源。
　　根據美國職業安全與健康協會(OSHA)做出的測試，每進行一次常規性的摩擦試驗，剎車片就會產生數百萬之多的石棉纖維散發到空氣中，而且這種纖維遠遠小于人的頭發，是肉眼無法觀察到的，所以一次呼吸可能吸人成千上萬的石棉纖維而人們卻毫無察覺。同樣，如果用空氣管將制動鼓或制動部件中的制動塵埃吹走，也可以將無數石棉纖維吹到空氣中，而這些塵埃，不但會影響工作技師的健康，同樣也會對任何在場的其他人員造成健康損害。甚至一些極其簡單的操作如：用錘子敲擊制動鼓使其寬松，讓內部制動塵埃出來，也可以產生大量石棉纖維飄到空氣中。更讓人擔心的是：一旦纖維漂浮在空氣中將持續數小時，然后它們會粘在衣服上、桌面上、工具上等一切你能想到的物體表面上。任何時候一但遇到攪動(如打掃衛生、走動、使用氣動工具時產生空氣流)，它們又都將重新漂浮到空氣當中。通常情況下，一旦這種材料進入到工作環境，它將在那里停留數月甚至幾年之久，對在那里工作的人員甚至是客戶造成潛在的健康影響。
　　美國職業安全與健康協會(OSHA)還指出：人們的工作環境中的石棉纖維含量只有每平方米不超過0.2個才是安全的，同時應盡可能減少日常制動維修工作中產生的石棉塵埃，盡量避免可能造成釋放塵埃的工作(如敲擊剎車片等)。
　　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。由于石棉是絕熱的，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，剎車片變熱后，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)的主要優點在于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，剎車液受熱后溫度會上升，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，其性能主要取決于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，用于制動鼓或制動蹄，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于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。
　　當然規范標準首先應確定下來，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，反復制動后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。早先的NAO剎車片只達到了其中一部分的要求，但現在已基本完全達到。如今的NAO剎車片比石棉剎車片的使用壽命明顯延長，同時還有利于延長制動鼓與制動盤的使用壽命。
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