半金屬盤式制動片噪聲分析

關鍵字:半金屬配方 噪聲分析

簡述:制動噪音是制動襯片 的一個重要指標,也是質量控制中的一個棘手問題。而減少噪音、防止對偶件損傷,目前已經成為我國摩阻材料行業的一個極為突出的問題,當前國內半金屬制品普遍存在這一問題,有時開始使用沒有噪音,但到了一定公里數,例如1-2萬公里后就有噪音,有的配用國產制動盤有噪音、而配用進口盤卻無噪音了,也有的相反之。

對于制動噪音而言,可以認為是制動系統發生共振引起的,而摩擦振動可認為是噪音源。產生制動噪聲的原因是多種多樣的,(它已成為一個復雜的系統工程)。在我們從事摩阻材料研制過程中,不單考慮到材料的本身固有特性對其噪音的影響,還要考慮到與材料配合的對偶件的相關特性。一般認為制動時由于摩擦振動周波數發生變化而引起制動噪音。(高頻制動尖叫聲頻率在1-15KHZ,低頻制動噪音頻率在200-500HZ)其中摩擦振動與摩擦材料的硬度、表面處理、壓縮彈性率、抗拉強度、氣孔率、粘彈性、摩擦系數→溫度關系曲線、摩擦系數→速度關系曲線等參數有關。

本文重點敘述有關噪聲與制動材料結構,配方設計及工藝處理方面有關因素,作一簡單論述力求能在實際生產過程使產品盡可能少的產生噪聲,以最大限度地滿足客戶使用需求。

一. 產品的綜合摩擦性能與制品產生噪聲的相關因素:

1. 一個好的摩擦制品并非是摩擦系數越高越好,對于轎車用盤式制動片而言,根據筆者多年實際生產經驗表明,產品的摩擦系數控制在0.4以下為好,最佳范圍應在μ=0.35~0.38之間,一般半金屬盤式制品在此范圍內使用時很少發生制動噪聲,而當產品的摩擦系數大于0.4時發生噪聲的可能性要大1-2乱小说录目伦倍。一般而言,產品的摩擦系數是否穩定,制動過程中是否平穩都與是否產生大的噪聲有著密切關聯。具體的說:產品在使用過程中接觸比壓的增加,瞬間溫度突然升高接觸表面出現局部凸起點“粘著”與“分離”引起摩擦特性發生變化,比壓增大、磨損加劇,對偶相互位置發生改變,出現振動產生噪聲。因此:瞬時摩擦系數的穩定、傳動力矩的恒定是確保不產生制動噪聲的先決條件。這就要求制動產品的摩擦系數對速度可比,對溫度及壓力的可比性均要穩定。在產品制動過程瞬時摩擦系數變化率越少越好。

動摩擦系數μ動/靜摩擦系數μ靜;μ瞬時最小/μ瞬時最大的比值接近1乱小说录目伦為最好。這種制動產品安裝在車上一般是很少產生噪聲。

2. 產品整體硬度不能過大。其中產品本身樹脂含量,表面處理,增摩劑的多少,加料量的多少(密度)都與硬度有關,適當調整這些配比,優化其結構會得到滿意的結果。這里應該指出的是:我們提倡產品硬度適中。不能說整體彈性越大,硬度越低越好,例如:多含量橡膠制品本身彈性很好硬度也低,但實際制動時往往噪聲反之很大,這正如前所說那樣,材料彈性過大,力矩傳動不平穩有抖動,反會引起更大噪聲,但樹脂的橡膠改性對減少產品制動噪聲是有效的,這主要是它的碳化膜不硬脆。

乱小说录目伦3. 增摩劑的超細化會使噪聲減到最小,摩擦制品中往往加入本身固有較大摩擦系數的物質,例如:長石粉、鉻礦粉、白剛玉、三氧化二鋁等物質。這些物質本身的莫氏硬度較高(一般大于5-8)這些物資常作為增摩劑加入到制品中,但實踐證明這些增摩劑的超細化在防止制品產生噪音方面的因素是至關重要的。例如:在制品中加入等量的200目的增摩劑就會產生噪聲,改用325目就會沒有噪聲,如果把同樣的增摩劑超細化到1500目以上,用量多加3%百分點而不會發生制動噪聲。這是說明增摩劑的超細化更有實際應用意義。

4. 產品熱固化時間長的產品比固化時間短的產品易產生噪聲,這主要是因為固化時間長了其結構發生變化,整體硬度有所增大之故。

乱小说录目伦5. 加料量的多少也會引起噪聲的大小不同,這可能與本身制品的密度和固有頻率有關。

6. 鋼纖維的質量也會影響制動噪聲,一般含碳量偏高的鋼纖維或經熱處理溫度過高的鋼纖維都會引起制動噪聲。因此在我們選擇纖維、填料及增減摩擦調節劑時應盡量選擇本身固有莫氏硬度較低或適中的材料應用,例如:耐熱性好、強度高的芳綸(KEVLAR)它本身不僅耐磨且不損傷對偶,加入少量芳綸就可減少制動噪聲的發生,但陶瓷纖維雖然高溫摩擦系數穩定,但陶瓷纖維本身的莫氏硬度較高(6以上)往往在制品中使用陶纖會增大噪聲的發生率。為了減少噪聲的發生機率我們常常提倡使用那些莫氏硬度較低或適中的物料作增強填加料。例如:硫酸鋇、硅藻土、冰晶粉、輝礦粉、銅粉、鋁粉、鐵粉、石墨、云母、蛭石粉及橡膠類、丁晴粉等,力求制品的整體硬度不高,有利于減少制動噪聲(見減少噪聲配方結構參考表)

減少噪聲配方結構參考表

配方結構

產品密度

產品硬度

摩擦系數(μ

磨損率(V), 10-7cm3/N·m

1. 樹脂含量(8-12%)(雙改為佳,例丁晴改性及腰果油改性)

2. 纖維含量(30-40%)(以纖維優化混雜為佳)

3. 增摩劑(超細1500目以上,用軟質增摩劑代替硬質增摩劑)

1.9-2.4

HRM

40-70

0.35~0.38

350

1. 配套產品0.5以下

2. 維修產品1.2以下

常用穩定摩擦系數減少噪聲的填料:

銅粉、鋅粉、鋁粉、氧化鋅、還原鐵粉、硅藻土、人造石墨、膨脹石墨、云母粉、焦炭粉、蛭石粉、硫化銅、A型鐵黑、大粒石墨、硫酸鋇、輝礦粉、冰晶粉、芳綸、晶須類

 

二. 改進摩擦制品工藝提高制作精度是減少制品噪聲的重要環節:

1. 盤式制動片在生產過程中鋼背(底板)本身的平行度翹曲度、垂直度及制動片本身制造精度相關公差,都會影響產品的使用效果。多年的生產實踐表明產品的平行度及垂直度超標,制動時均會產生抖動和噪聲。在生產過程中壓機、工裝、模具等本身的制作精度會直接影響產品制造精度。例如:多層模壓制產品就比單層模壓制的平行度誤差大甚至直接影響產品的使用效果產生制動噪聲。

2. 產品的外型結構及尺寸形貌有時也會使產品發生制動噪聲,在長期的產品使用過程中我們發現有的盤式片在不改變配方及材料結構的前提下,僅在尺寸或外觀形貌上加以改進,例如對制動片雙邊開對稱倒角,產品中間開排屑槽就會使發生噪聲的機率降到最低(由原來的10%降至1%)例如九十年代我們生產紅旗(奧迪100型)轎車盤式片就遇到這一問題,也是通過開倒角及排屑槽來解決制動噪聲這一難題的。這從機理上講是開了倒角和槽以后整個制動系統的固有振動頻率改變了(更平衡或更合理了)變得更協調了,因此噪聲也就減少了。

三. 注意制動產品附件的質量、材料對噪聲的影響:

乱小说录目伦防震墊的好壞會直接影響制動噪聲的級別。嚴格的講用復合材料制成的防震墊(例美國3M公司的高溫防震墊)其效果更佳。同時也應注意報警線(特別是報警卡簧)安裝位置的正確與否,鋼板是否涂有防熱防震漆等,均會影響制品的噪聲大小。

四. 引起制動噪聲的相關因素:

如前所述,制動噪聲的發生不單是因為制動片本身的材料結構問題,它與整個制動系統甚至整車的固有頻率(動靜系統平衡)剛度、強度及安裝精度(制動分泵的間隙及行程)等多種因素有關,特別是摩擦對偶件(盤與鼓)的匹配,都是十分重要的制動材料與盤鼓的匹配,往往需要在帶有慣性輪臺架上做1:1測試選配,并把如前各種因素考慮進去并對材料結構及配方作合理的優化篩選才能夠理想的解決制動噪聲這一難題。

制動噪聲是一個系統的并與多種因素緊密相聯的大課題,要想很好的解決這一難題,尚需我們不斷再加努力深入細致的把制動系統的結構(包括剛度、強度、材質、表面形貌)研究的更深入更透徹才行。而單單就半金屬結構的摩擦制動片而言,要想把它做成無噪聲、綜合性能指標盡善盡美,那也是很難的課題,就我國目前的生產與使用狀況而言與國外較先進國家相比尚存較大的差距

1. 是我國目前的摩擦材料品種還較單一、質量層次(由于受市場價格約束)還很低。

乱小说录目伦2. 是我國多功能復合應用摩擦材料還很少。

乱小说录目伦3. 我國增摩劑的超細化普及率尚很差,應用也不普遍。

乱小说录目伦4. 摩阻材料噪聲問題的專業研究隊伍還極少、科技成果、科技人才滿足不了實際市場的需求。

5. 摩阻材料的應用及理論指導尚存在誤區,產品生產與國外技術引進存有一定的盲目性等等。見于上述原因,筆者認為我國的半金屬盤式制動片的噪聲及使用效果與國外較先進企業比,差距尚很大,但我們有信心有能力讓明天和未來做的更好

2014-09-27 14:04:37

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