汽车用制动器衬片对新材料的合理运用
刘木森 王祥
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刘木森 王祥,. 汽车用制动器衬片对新材料的合理运用[J]. 新材料,2021.1. DOI:10.12721/ccn.2021.157961.
摘要: 汽车制动技术关系到汽车驾驶的安全,是当前各车企普遍关注的问题,汽车制动器衬片的材质直接影响着汽车制动效果,反映了整体技术水平,本文分析了现阶段汽车制动器衬片的使用现状及发展制动衬片的重要性,进而简要分析了当前新材料在汽车制动器衬片的具体应用前景及具体应用方向。
关键词: 汽车制动器;制动器衬片;新材料应用
DOI:10.12721/ccn.2021.157961
基金资助:

伴随我国经济的蒸蒸日上,人们的生活水平及物质有了极大的保障,基础设施大量兴建为百姓提供了便利,当前我国车辆的人均占有量迅速攀升,汽车数量居世界前列,但同时也衍生出诸多问题需要相关企业及科研团队给予重视。

一、现阶段汽车制动器衬片的使用现状及发展制动衬片的重要性

(一)发展汽车制动器衬片的重要性

截止到2020年底我国相关部门公布的交通大数据可知,我国当前公路总里程达到了446.16万公里,其高速路的建设里程已经超过了103447公里,随着我国对交通网的不断深化相信在2020年底我国高速公路将把各省、市、区、县、等地市及中心城乡全部关联,我国将由此成为交通运输强国。但随着公路的扩张与发展,交通事故数量也随之迅速攀升,根据公安部发布的2020年底数据可知我国全年发生的高速公路事故高达9600起,由此造成6521人死亡,14000以上的人员伤亡,直接经济损失达到35221.43万元,2020年我国共发生车祸次数高达200225次,同比增幅高达11.3%,由此可见随着我国经济的活跃与道路交通的日益扩张,相关交通事故发生率也明显呈现出上升的态势,由此造成的经济损失也极为惨重,而在这200225次的交通数据中有接近10%是由汽车制动器装置损坏造成的,这一数字发生率在高速公路中更是高达14.7%,汽车制动器衬片由于材料的限制在高速行驶、磨损严重、短时间内连续刹车产生高温的情况下会造成制动能力下降在突发情况极易发生危险,增加事故隐患及发生概率概率,事故所造成的人员伤亡概率也明显增加,因此当前发展与完善汽车制动器衬片,通过如何当前先进机械化控制技术,融入先进材料提升汽车制动器衬片性能与可靠性是当前汽车制造企业应着重关注的问题,此外发展汽车制动器衬片应在确保安全的前提下,适度结合当下人们的精神追求,开发出符合时代特点与发展趋势的汽车制动衬片。

(二)现阶段汽车制动器衬片的发展现状

汽车制动技术的发展分为三个阶段,其一是单纯的机械式制动,该阶段汽车的体积及质量相对较轻,行驶速度慢,在这一时期汽车制动器对汽车制动器衬片的要求相对较低,衬片的质量与材料都要去不高,第二阶段是压力制动时期,这一阶段的制动运用了液压与气压制动技术,此技术对制动器衬片材质的要求不低,需要采用高强度、高耐摩擦系数的材质才能够在短时间内制动高质量高速度下行驶的物体。这一时期对刹车制动性也有了更深的要求,借助助力装置通过制动液或气体传递制动力,再此阶段也衍生了电子制动等相关系统来辅助汽车更好的完成制动。第三阶段是当前先进的线控阶段,通过对全车的优化使之在制动过程中合理的分配力的参数值,将制动手段提升一个高度。在每个阶段每个时期对制动衬片的要去也存在不同,针对不同车型不同用途的车辆所应用到的制动衬片的质量及材料配比也多有不同,需要根据具体的情况具体分析,例如:当前制动衬片的成本种类有灰铁类合金、陶瓷、高炭双铝合金等材质,灰铁类合金更实用与质量大的车辆或需要制动距离短的情况,而陶瓷刹车衬片技术大量运用到高性能,质量轻的汽车或超级跑车上,比如:玛莎拉蒂、拉博基尼、保时捷等车辆上,同时陶瓷材质刹车衬片的价格也相对高昂,性价比相对于其它衬片而言相对较低,此外当前普通的刹车衬片以金属砂和硅为重压材料混合其它物质后制造而成,当前金属纤维材料运用在汽车制动器衬片上是当前新车普遍运用的技术。

二、新材料在汽车制动器衬片的具体应用方向

(一)造粒技术运用在制动器衬片的前景

造粒技术是近几年来兴起的一种先机制备技术,造粒是使颗粒尺寸增大过程的统称,广义地说,任何使小颗粒聚成较大实体的过程都可称为造粒。随着造粒设备的研究和开发,造粒技术应用于摩擦材料的制备成为可能,造粒技术在摩擦材料中的应用形式主要有2种:整体造粒和部分造粒。整体造粒是将摩擦材料中的各配方组分,经准确称量,在混料机中混制均匀后,通过摩擦材料专用造粒设备制成颗粒。将颗粒整体压制成产品。造粒技术在汽车制动器衬片未来的发展中具备发展价值与相应的发展潜力,造粒技术的发展可以有效的加强制动衬片的综合性能,加强抗磨损性能,提升热衰退性,据权威实验表明,在相同制作工艺与相同材料的前提下,使用造粒技术制做而成的制动衬片相较于传统制作工艺制造出的制动器其热衰退性、抗磨损性能、稳定性、强度都有明显的提升,且摩擦性能相较与传统制备工艺有了极大的提升,应用造粒技术制造的制动衬片的体积磨损率和质量磨损率均高于粉体等常规制动衬片。

(二)采用环保材料及制作工艺

近年来我国提倡可持续发展的战略目标,新材料在汽车制动器衬片的运用中应结合上述原则,采用环保材料与污染较低的制作工艺是当前我国提倡的主流发展理念,我国近些年来加大了对汽车的材料的检查力度,在汽车制动器衬片及相关零部件的运用中严格杜绝石棉材料的加入,取而代之的是使用以钢、陶瓷、复合材质、合金钢、玻璃纤维等具备良好性能且环保的材质,在制作时不仅污染小,成品对人体健康毫无影响,其还具备耐高温性能与高效的抗磨损能力,目前我国普遍运用到了无石棉化生产理念,日本、美国、中国这些走在世界前列的国家正在开始积极探索无石棉汽车摩擦材料的开发工作,相信在不久的未来该技术能够更加有效的回馈社会。

(三)纳米摩擦材料在汽车制动领域的应用

纳米摩擦材料运用在汽车制动领域的前景十分利好,纳米摩擦材料具有高速、重载荷时摩擦系数的稳定性好、磨损率小、强度高、耐热性好、噪声低、寿命长、经济性能突出等优点,是一种新型、较为理想的做汽车制动器衬片的摩擦材料。纳米制动摩擦材料是选用纳米材料,采用有机—无机纳米复合技术研制的新型高性能制动摩擦材料。通过控制不同形态多项组分的纳米效应,使纳米摩擦材料获得比现有摩擦材料更好的综合性能,而且能同时兼顾高强度下优良的韧性、高温摩擦下较少磨损的优势。这对改善和提高摩擦材料的热性能、摩擦磨损性能和结构强度提供了新的技术途径。虽然传统的以石棉为材料的制动衬片拥有诸多优势,但石棉对人体有害对环境也同样造成诸多不利因素,而纳米摩擦材料的出现可以规避此类问题,该材料是将纳米腰果壳油系列树脂的基础上,利用蒙脱土作为改性剂,将纳米属状硅酸盐与腰果壳油实现原位插层聚合,该方法植被出来的汽车制动部件具备良好的耐热能力,其抗摩擦系数也十分优秀,该制备方式的成本低、货源足、效率高,是当前新材料在汽车制动器衬片方向的首选。

结束语:

综上所述,发展新型材料,开发先进汽车制动器衬片制作技术,符合当前时代的发展趋势及背景,合理运用新材料可以降低环境对人体的影响,大幅提升原有技术参数指标,降低生产成本,进而提高车辆驾驶者的安全系数。

参考文献:

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