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【獨家】《汽車材料及工藝技術(shù)體系非金屬材料篇》之 ——摩擦/密封墊類材料

 俊兒1966 2018-08-30
汽車改變生活、材料改變汽車

qichecailiao.com

現(xiàn)如今,,隨著汽車工業(yè)的快速崛起,,車輛的制造逐步向環(huán)保、高速和安全的方向發(fā)展,,這對車輛的穩(wěn)定性和可靠性的要求越來越高,。摩擦材料是一種應(yīng)用在動力機械上,依靠摩擦作用來執(zhí)行制動和傳動功能的部件材料,。車輛制動系統(tǒng)中使用的摩擦材料的性能直接影響著車輛行駛過程中的安全和舒適性,。密封墊廣泛用于管道、殼體的結(jié)合面的靜密封中,,以其彈性變形填補零件結(jié)合面的不平度,,切斷泄漏通道,增加泄漏阻力,,或承受內(nèi)外側(cè)壓力差等方式防止流動介質(zhì)汽體,、冷卻水、潤滑油,、齒輪油,、液壓油、制動液等)泄漏,,從而保證車輛的正常使用,。車用非金屬材料包含摩擦/密封墊類材料、復(fù)合材料,、發(fā)泡材料等,中國汽車材料網(wǎng)對車用非金屬材料進行歸納和梳理(以下是車用非金屬材料具體的分類體系分類不妥及信息不全之處,,敬請指正),,本期為大家介紹摩擦/密封墊類材料。

摩擦/密封墊類材料分類


車用摩擦/密封墊類材料有以下幾類(分類不妥及信息不全之處,,敬請指正):


摩擦/密封墊類材料的特點及在汽車部件上的應(yīng)用


一,、摩擦材料


摩擦材料屬于高分子三元復(fù)合材料,它包括三部分:(1)以高分子化合物為粘結(jié)劑,;(2)以無機或有機纖維為增強組分,;(3)以填料為摩擦性能調(diào)節(jié)劑或配合劑。摩擦材料主要應(yīng)用包括制動器襯片(剎車片)和離合器面片(離合器片),。剎車片用于制動,,離合器片用于傳動。摩擦材料制動或傳動裝置上的關(guān)鍵性部件,。它最主要的功能是通過摩擦來吸收或傳遞動力,。如離合器片傳遞動力,,制動片吸收動能。

1.石棉類摩擦材料

主要以石棉長纖維添加其他線類編織浸漬方式為主,。由于汽車技術(shù)的不斷改進,,對制動器摩擦性能的要求越來越高。由于石棉被納入禁限用物質(zhì)范圍,,因此,,石棉摩擦材料已經(jīng)不能滿足汽車的發(fā)展要求,尤其是石棉對環(huán)境污染和對人體健康問題的提出,,迫使許多發(fā)達國家汽車公司開始研究并尋求石棉材料的替代品,。

2非石棉類摩擦材料
1) 粉末冶金摩擦材料

粉末冶金摩擦材料又稱為燒結(jié)摩擦材料,是將鐵基,、銅基粉狀物料混合,、壓型,并在高溫下燒結(jié)而成,。根據(jù)基體的類型一般可把粉末冶金摩擦材料分為鐵基,、銅基及銅鐵基3種常用類型。鐵基摩擦材料有較高的耐熱性,、高溫強度,、硬度及熱穩(wěn)定性,經(jīng)濟性較好,;銅基摩擦材料的摩擦因數(shù)穩(wěn)定且較小,,導(dǎo)熱率高,耐磨性好,;鐵銅基粉末冶金摩擦材料中鐵和銅的含量差不多,,兼有鐵、銅優(yōu)異的力學(xué),、導(dǎo)熱性能和耐磨性能,,在濕式和干式條件下都能應(yīng)用。粉末冶金材料適用于較高溫度下的制動與傳動工況條件,,如載重汽車,、重型工程機械的制動與傳動。

離合器粉末冶金摩擦片

2) 半金屬基摩擦材料

半金屬基摩擦材料是以金屬纖維代替石棉纖維的無石棉摩擦材料,。其材質(zhì)配方主要為粘結(jié)劑,,石墨粉、腰果殼油等減磨劑,,其余為橡膠粉鐵質(zhì)金屬物(如還原鐵粉,、鐵鋼合金纖維、泡沫鐵粉),半金屬摩擦材料因此而得名,。其主要特點是導(dǎo)熱系數(shù)大,,耐熱性好,吸收功率高,,能滿足汽車在高速,、重負荷運行時的制動工況要求,但其存在制動低頻噪音,、邊角脆裂等缺點,。

3) NAO摩擦材料

NAO(Non-asbestos organic),中文翻譯為無石棉有機摩擦材料,,也是我們俗稱的陶瓷摩擦材料,。從廣義上是指非石棉、非鋼纖維型摩擦材料,,但現(xiàn)盤式片也含有少量的鋼纖維,。NAO摩擦材料中的基材料在大多數(shù)情況下為兩種或兩種以上纖維(以無機纖維,并有少量有機纖維)混合物,。因此NAO摩擦材料是非石棉混合纖維摩擦材料,。通常剎車片為短切纖維型摩擦塊,離合器片為連續(xù)纖維型摩擦片,。

4) 碳纖維摩擦材料

碳纖維摩擦材料是用碳纖維為增強材料制成的一類摩擦材料,。在碳纖維摩擦材料組分中,除了碳纖維外,,還使用石墨,,碳的化合物。組分中的有機粘結(jié)劑也要經(jīng)過碳化處理,,故碳纖維摩擦材料也稱為碳--碳摩擦材料或碳基摩擦材料,。碳纖維具有高模量、導(dǎo)熱好,、耐熱等特點,。碳纖維摩擦材料是各種類型摩擦材料中性能最好的一種。碳纖維摩擦片的單位面積吸收功率高及比重輕,,適合高檔轎車的剎車片,。缺點是價格昂貴,,應(yīng)用范圍受到限制,,產(chǎn)量較少。

碳纖維剎車片

5) 有機纖維摩擦材料

芳綸(Kevlar),、 聚丙烯纖維,、聚乙烯纖維、聚酯纖維等可燃點高,高溫熱分解不明顯,,因而也可用作摩擦材料的增強纖維,。有機纖維單獨作為增強纖維使用時,一般都要經(jīng)過表面處理,,通常是把天然或合成的有機纖維放在非電解的處理液中,,使纖維表面鍍上薄薄一層金屬。經(jīng)過表面處理的有機纖維,,既具有金屬纖維的優(yōu)點,,如導(dǎo)熱性好,耐磨等,;又具有非金屬纖維的特點,,如密度小,韌性好等,。例如,,較常用的芳綸(Kevlar-49)特點是強韌性好,彈性模量高,,密度低,,價格只相當于碳纖維的1/3,其不足之處是由它所制成的復(fù)合材料的耐壓強度及彎曲疲勞程度不太好,。

6) 其他(陶瓷型摩擦材料)

陶瓷型摩擦材料主要以無機纖維和幾種有機纖維混雜組成,,無石棉,無金屬,。其特點為:無石棉符合環(huán)保要求,;無金屬和多孔性材料的使用可降低制品密度,有利于減少損傷制動盤(鼓)和產(chǎn)生制動噪音的粘度,;摩擦材料不生銹,,不腐蝕;磨耗低,,粉塵少,。

碳陶剎車片


二、密封墊類材料


密封墊類材料主要應(yīng)用包括汽缸蓋,、齒輪室蓋,、油底殼、噴油泵側(cè)蓋,、進排氣管,,變速箱蓋、方向機側(cè)蓋,、橋殼后蓋,、終傳動殼體等。

1.石棉密封墊類材料

石棉密封墊墊以石棉纖維、橡膠為主要原料再輔以橡膠配合劑和填充料,,經(jīng)過混合攪拌,、熱輥成型、硫化等工序制成,。石棉墊片主要應(yīng)用在中,、低壓法蘭連接密封中。

汽車法蘭專用石棉墊片

2.無石棉密封墊類材料

無石棉密封材料一般指無石棉纖維增強彈性體墊片復(fù)合材料,,如采用芳綸纖維,、玻璃纖維等非石棉纖維代替石棉纖維制作而成的復(fù)合密封材料。

無石棉換熱器墊片


無石棉材料由于具有對環(huán)境友好,,生產(chǎn)過程無污染及無對身體有害成分,,現(xiàn)在逐漸替代石棉產(chǎn)品。但無石棉橡膠復(fù)合材料在耐溫及抗拉強度上不及石棉材料,。無石棉密封材料主要用于法蘭墊片,、缸墊、隔熱作用,。按制備工藝的可以分為: 1)滾壓發(fā)無石棉密封材料2)抄取法無石棉密封材料,,兩種工藝特點如下:

3.金屬增強密封墊材料
1)石墨與金屬復(fù)合密封墊材料

石墨金屬復(fù)合墊片又稱柔性石墨金屬增強復(fù)合墊片或高強石墨墊片,它是由沖齒的金屬齒板或沖孔的金屬芯板與柔性石墨粒子復(fù)合壓成的一種密封墊片,,它通常由柔性石墨復(fù)合增強板裁制而成,。石墨金屬復(fù)合墊片主要應(yīng)用于各種等法蘭連接處的密封部位可替代石棉橡膠墊片、鐵包墊片,。

石墨金屬復(fù)合墊片

2)礦物纖維與金屬復(fù)合密封材料

礦物纖維與金屬復(fù)合密封材料可以使用的礦物纖維如海泡石纖維,、玻璃纖維、陶瓷纖維和人造礦物纖維等,。


海泡石是一種纖維狀富鎂硅酸鹽礦物,,其纖維與石棉類似,其抗腐蝕,、抗輻射,、隔熱絕緣、抗摩擦,、防滲透等性能均十分優(yōu)異,,是性價比最接近石棉的替代纖維。具有工藝性好,,成本低的特點,。不足:可加工性和可塑性較差,必須與其它纖維混雜使用,。特別是部分原礦與石棉共生,,難以確保材料的無石棉性。


陶瓷纖維主要包括礦物棉纖維(礦棉/礦渣棉)和巖棉纖維,。礦棉是用工業(yè)礦渣制成的絮狀物或細粒,,多呈絨毛狀,表面常見縱向解理,。巖棉以天然巖石為原料,,表面光滑,端部斷面平坦呈玻璃棒折斷狀,。陶瓷纖維多含渣球,,直接影響復(fù)合材料的成張性。


人造礦物纖維耐高溫,,具有較好的拉伸強度,、耐油和附溶劑性,價廉,,易分散,,但與彈性體粘接性能較差,成張比較困難,,因此通常需進行表面處理,,并與其他纖維起作為增強材料。不足:工藝性較差

來源:汽車材料網(wǎng)

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