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（荊門市磊鑫石膏制品有限公司 湖北荊門 448000）
關(guān)鍵詞：硫酸鈣 晶須 剎車片
引言
中國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展將直接帶動(dòng)剎車片生產(chǎn)企業(yè)的同步發(fā)展，同時(shí)將從剎車片存量和增量?jī)蓚€(gè)角度來(lái)影響未來(lái)汽車剎車片的市場(chǎng)需求情況。在存量市場(chǎng)，由于剎車片屬于易耗品，更新的頻率較快，巨大的汽車保有量將刺激國(guó)內(nèi)售后市場(chǎng)剎車片的需求；同時(shí)，在增量市場(chǎng)，產(chǎn)銷兩旺的態(tài)勢(shì)使得剎車片在配套市場(chǎng)依舊需求很大。因此，國(guó)際金融危機(jī)導(dǎo)致世界經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷對(duì)剎車片行業(yè)的影響已逐漸消失，行業(yè)回暖的跡象已經(jīng)顯現(xiàn)，剎車片行業(yè)正迎來(lái)一個(gè)大好的發(fā)展機(jī)遇。
1剎車片的概念
“剎車片”是制動(dòng)器襯片的俗稱，是接觸制動(dòng)鼓(盤)的摩擦材料。當(dāng)駕駛員有剎車行為時(shí)，剎車片受到壓力，與制動(dòng)鼓(盤)產(chǎn)生摩擦力，從而達(dá)到車輛減速的目的。剎車片是車輛制動(dòng)系統(tǒng)重要的安全件，其質(zhì)量好壞直接影響車輛的制動(dòng)性能，關(guān)系到車輛駕乘人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。一般說(shuō)來(lái)，對(duì)剎車片的基本要求是摩擦系數(shù)穩(wěn)定，磨耗小且主要是自我磨損，不傷制動(dòng)鼓(盤)摩擦表面，不與摩擦對(duì)像表面粘連，不產(chǎn)生有害健康的物質(zhì)，無(wú)噪音公害，有足夠的強(qiáng)度，保證在鉚接、安裝、運(yùn)輸以及使用過(guò)程中不會(huì)破裂及損壞。
簡(jiǎn)言之，剎車片要耐磨損、具備合適的摩擦系數(shù)、優(yōu)良的熱衰退性能和剎車舒適性。剎車片摩擦系數(shù)的高低必須適當(dāng)，它決定剎車制動(dòng)力矩，太高會(huì)造成制動(dòng)中的車輪抱死、方向失控或燒片，太低則制動(dòng)距離過(guò)長(zhǎng)，不利于安全行車。車輛制動(dòng)時(shí)還會(huì)產(chǎn)生高溫，尤其在高速行駛或緊急制動(dòng)時(shí)，有些摩擦片的摩擦系數(shù)會(huì)下降，稱為熱衰退性。熱衰退性的優(yōu)劣決定高溫狀態(tài)和緊急制動(dòng)時(shí)的安全。高溫?zé)崴ネ巳魢?yán)重，極易造成長(zhǎng)距離下坡剎車失靈。舒適性是摩擦性能的直接體現(xiàn)，包括制動(dòng)感覺(jué)、噪音、粉塵、冒煙、異味等。
2剎車片的分類
強(qiáng)制性中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、第5763個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、2008年由國(guó)家質(zhì)檢總局和國(guó)標(biāo)委聯(lián)合發(fā)布的，國(guó)標(biāo)GB 5763-2008《汽車用制動(dòng)器襯片》[1]，其中襯片按用途可分為四類，詳情見(jiàn)表1。
表1襯片分類
按制動(dòng)方式不同，剎車片可分為鼓式制動(dòng)片和盤式制動(dòng)片兩種，如圖1、圖2所示。2.1按制動(dòng)方式
鼓式剎車有一形狀類似鼓狀的鑄鐵件，稱為剎車鼓，它與輪胎固定并同速轉(zhuǎn)動(dòng)，里邊固定有兩個(gè)弧形或者是半圓的剎車片，如圖3所示。剎車時(shí)兩個(gè)剎車蹄用力外張，剎車片將摩擦著剎車鼓的內(nèi)壁來(lái)起到減速或者停車的作用。鼓式剎車有良好的自剎作用，制造成本較低。但由于鼓式剎車片密封于剎車鼓內(nèi)，易造成剎車片磨損后的碎削無(wú)法散去，影響剎車鼓與剎車片的接觸面而影響剎車性能。且散熱性能差，在制動(dòng)過(guò)程中會(huì)聚集大量的熱量，制動(dòng)蹄片和輪鼓在高溫影響下較易發(fā)生極為復(fù)雜的變形，容易產(chǎn)生制動(dòng)衰退和振抖現(xiàn)象，引起制動(dòng)效率下降。
盤式剎車片用于盤式剎車，也稱碟剎。盤式剎車有一與輪胎固定并同速轉(zhuǎn)動(dòng)之圓盤片(剎車盤)，剎車時(shí)運(yùn)用油壓推動(dòng)剎車片夾緊剎車盤，由接觸產(chǎn)生之摩擦力來(lái)抑制輪胎之轉(zhuǎn)動(dòng)以達(dá)成剎車，如圖4所示。盤式剎車系統(tǒng)沒(méi)有密封，因此剎車磨損的細(xì)削不會(huì)沉積在剎車盤上，旋轉(zhuǎn)離心力可以將一切水、灰塵等污染向外拋出，以維持一定的清潔;高負(fù)載時(shí)耐高溫性能好，制動(dòng)效果穩(wěn)定，而且不怕泥水侵襲。在冬季和惡劣路況下行車，盤式制動(dòng)比鼓式制動(dòng)更容易在較短的時(shí)間內(nèi)令車停下。有些盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤上還開(kāi)了許多小孔，加速通風(fēng)散熱提高制動(dòng)效率。此外由于盤式剎車零件獨(dú)立在外，要比鼓式剎車更易于維修。但其磨耗率較高，整體成本較高，對(duì)制動(dòng)器和制動(dòng)管路的制造要求較高，而且由于摩擦片的面積小，相對(duì)摩擦的工作面也較小，需要的制動(dòng)液壓高，必須要有助力裝置的車輛才能使用，所以多適用于輕型車上。
2.2按制造材料
按制造材料不同，剎車片可分為石棉片、半金屬片或低金屬片、NAO(無(wú)石棉有機(jī)物)片、陶瓷片等。
石棉型剎車片：石棉型剎車片的成分40%～60%是石棉。雖然價(jià)格低廉，但石棉纖維可能會(huì)導(dǎo)致肺癌，不符合現(xiàn)代環(huán)保要求。石棉已被醫(yī)學(xué)界證實(shí)是致癌物質(zhì)，其針狀的纖維很容易進(jìn)入肺部并停留，造成剌激，最終可導(dǎo)致肺癌的發(fā)生，這種病癥潛伏期可長(zhǎng)達(dá)15～30年，所以人們往往認(rèn)識(shí)不到由石棉引發(fā)的危害。
半金屬混合物剎車片：主要采用粗糙鋼絲絨作為加固纖維和重要的混合物。其導(dǎo)熱性能好而具有較高的制動(dòng)溫度。但需要更高的制動(dòng)壓力來(lái)完成同樣的制動(dòng)效果，且在低溫環(huán)境中金屬含量高對(duì)剎車盤磨損大，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生更大的噪音。另外，制動(dòng)熱量被傳遞到制動(dòng)鉗及其組件上，會(huì)加快制動(dòng)鉗、活塞密封圈和回位彈簧老化。處理不當(dāng)?shù)臒崃窟_(dá)到一定溫度水平，將會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)萎縮和剎車液沸騰。
無(wú)石棉有機(jī)物NAO型剎車片：主要使用玻璃纖維、芳香族聚酰纖維或其它纖維作為加固材料，無(wú)論在低溫或高溫都保持良好的制動(dòng)效果，減少磨損，降低噪音，延長(zhǎng)剎車盤的使用壽命，是目前摩擦材料的發(fā)展方向。
陶瓷剎車片：作為摩擦材料中的新品，具有無(wú)噪聲、無(wú)落灰、不腐蝕輪轂、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。陶瓷剎車片最初由日本剎車片企業(yè)于上世紀(jì)90年代研制成功，逐漸成為剎車片市場(chǎng)的新寵，目前占據(jù)了北美、日本大部分汽車廠商原裝配套的市場(chǎng)份額。
2.3按適用車型
按適用車型、制動(dòng)器的不同又可分為1類、2類、3類、4類剎車片。適用于駐車制動(dòng)器(手剎)的為1類剎車片，適用于微型、輕型車鼓式制動(dòng)器的為2類剎車片，適用于中型、重型車鼓式制動(dòng)器的為3類剎車片，適用于所有盤式制動(dòng)器的為4類剎車片。
3剎車片材料的要求
纖維增強(qiáng)材料構(gòu)成摩擦材料的基材，它賦予摩擦制品足夠的機(jī)械強(qiáng)度，使其能承受摩擦片在生產(chǎn)過(guò)程中的磨削和鉚接加工的負(fù)荷力以及使用過(guò)程中 由于制動(dòng)和傳動(dòng)而產(chǎn)生的沖擊力、剪切力、壓力。
我國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及汽車制造廠根據(jù)摩擦片的實(shí)際使用工況條件，對(duì)摩擦片提出了相應(yīng)的機(jī)械強(qiáng)度要求。如：沖擊強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度等。為了滿足這些強(qiáng)的性能要求，需要選用合適的纖維品種增加、滿足強(qiáng)度性能。
摩擦材料對(duì)其使用的纖維組分要求如下：
（1）增強(qiáng)效果好；
（2）耐熱性好。在摩擦工作溫度下不會(huì)發(fā)生熔斷、碳化與熱分解現(xiàn)象；
（3）具有基本的摩擦系數(shù)；
（4）硬度不宜過(guò)高，以免產(chǎn)生制動(dòng)噪音和損傷制動(dòng)盤或鼓；
（5）工藝可操作性好。
4剎車片中填料要求
在摩擦材料的配方設(shè)計(jì)時(shí)，選用填料必須要了解填料的性能以及在摩擦材料的各種特性中所起到的作用。正確使用填料決定摩擦材料的性能，在制造工藝上也是非常重要的。
根據(jù)摩擦性能調(diào)節(jié)劑在摩擦材料中的作用，可將其分為“增磨填料”與“減磨填料”兩類。摩擦材料本身屬于摩阻材料，為能執(zhí)行制動(dòng)和傳動(dòng)功能要求具有較高的摩擦系數(shù)，因此增摩填料是摩擦性能調(diào)節(jié)劑的主要成分。不同填料的增摩作用是不同的。
增摩填料的莫氏硬度通常為3～9，硬度高的增摩效果顯著明顯，5.5硬度以上的填料屬硬質(zhì)填料，但要控制其用量、粒度。
減磨填料：一般為低硬度物質(zhì)，低于莫氏硬度2的礦物。如：石墨、二硫化鉬、滑石粉、云母等。它既能降低摩擦系數(shù)又能減少對(duì)偶材料的磨損，從而提高摩擦材料的使用壽命。
摩擦材料是在熱與較高壓力的環(huán)境中工作的一種特殊材料，因此就要求所用的填料成分必須有良好的耐熱性，即熱穩(wěn)定性，包括熱物理效應(yīng)和熱化學(xué)效應(yīng)等。
填料的堆砌密度對(duì)摩擦材料的性能影響很大。摩擦材料的不同的性能要求，對(duì)填料的堆砌密度的要求也是不同的。
摩擦材料組分中的填料，主要是由摩擦性能調(diào)節(jié)劑和配合劑組成。使用填料的目的，主要有以下幾個(gè)方面：
（1）調(diào)節(jié)和改善制品的摩擦性能、物理性能與機(jī)械強(qiáng)度；
（2）控制制品熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱性、收縮率，增加產(chǎn)品尺寸的穩(wěn)定性；
（3）改善制品的制動(dòng)噪音；
（4）提高制品的制造工藝性能與加工性能；
（5）改善制品外觀質(zhì)量及密度；
（6）降低生產(chǎn)成本。
5硫酸鈣晶須簡(jiǎn)介
硫酸鈣晶須，又稱石膏晶須，是無(wú)水硫酸鈣的纖維狀單晶體，白色疏松針狀物，具有完善的結(jié)構(gòu)、完整的外形、特定的橫截面、穩(wěn)定的尺寸，其平均長(zhǎng)徑比一般為30～80。具有顆粒狀填料的細(xì)度、短纖維填料的長(zhǎng)徑比、耐高溫、耐酸堿性、抗化學(xué)腐蝕、韌性好、電絕緣性好、強(qiáng)度高、易進(jìn)行表面處理，與樹(shù)脂、塑料、橡膠相容性好，能夠均勻分散，具有優(yōu)良的增強(qiáng)功能和阻燃性。和其他無(wú)機(jī)晶須相比，硫酸鈣晶須是無(wú)毒的綠色環(huán)保材料[2]。
硫酸鈣晶須作為一種新型建材，用途非常廣泛，可以用來(lái)造紙，加工板材，還可代替螺紋鋼，用作汽車的剎車片，硫酸鈣晶須的基本性能指標(biāo)見(jiàn)表2。
表2硫酸鈣晶須的性能指標(biāo)[3]
6硫酸鈣晶須優(yōu)勢(shì)
……
7剎車片材料使用現(xiàn)狀
……
8展望
“有運(yùn)動(dòng)，就存在剎車的可能”、“沒(méi)有剎車，就沒(méi)有高速”已成為共識(shí)，現(xiàn)代制動(dòng)用剎車材料的研制也正從無(wú)序的混亂中走向有序的科學(xué)指導(dǎo)。我國(guó)的剎車材料已具有相當(dāng)?shù)难兄坪蜕a(chǎn)水平，基本能滿足現(xiàn)代制動(dòng)要求。從發(fā)展的角度來(lái)看，創(chuàng)新研究是主旋律，基礎(chǔ)研究是根本，節(jié)能環(huán)保是方向，低成本和高效制動(dòng)是目標(biāo)。硫酸鈣晶須作為性能優(yōu)異、價(jià)格低廉，具有極好的性能價(jià)格比，而且本身沒(méi)有毒性，是一種市場(chǎng)前景廣闊的新型材料。
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