配方設(shè)計功能與材料性能

《配方設(shè)計功能與材料性能》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《配方設(shè)計功能與材料性能（21頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,配方設(shè)計功能與材料性能,摩擦密封材料協(xié)會濟南講座,2010.03.06,二、配方設(shè)計基礎(chǔ)與發(fā)展,配方設(shè)計功能與材料性能,配方設(shè)計,基礎(chǔ),基于,原理,設(shè)計,方法,測試,技術(shù),1,、摩擦磨損機理,2,、材料屬性,（特性、貢獻(xiàn)值）,3,、應(yīng)用原理,（研究對象）,1,、復(fù)合效應(yīng)原理,2,、有限元分析或三元圖方法,（兩元素或三元素）,加和法 （理論）,1,.,分子表面性能應(yīng)該等于,各原子的貢獻(xiàn)值之和。,接觸界面勢壘理論。,是一種新發(fā)展的理論，,有望取代摩擦系數(shù)成為,表征指標(biāo)。,3,、模型,、,數(shù)據(jù)庫,1,、測

2、試設(shè)備和手段,物理化學(xué),微觀到宏觀分析,（結(jié)構(gòu)和性能,）,摩擦磨損、機械物理性能,動力學(xué)模擬（慣性測力臺）,噪音測試分析,2,、分析技術(shù)和評估,3,、數(shù)據(jù)庫,產(chǎn)品設(shè)計,應(yīng)用,材料機械物理特性,摩擦副,摩擦條件（,PTV),IE,工程,配方設(shè)計功能與材料性能,一、配方設(shè)計功能與要求概要,纖維,基體,填料,材料結(jié)構(gòu),設(shè) 計復(fù) 合 機 理,功能和性能要求,三元組合材料,(,三元體系,),1.,配方,-,有限元設(shè)計,2.,共混機理,-,混雜效應(yīng)的混合物,體積模壓法,熱壓法,:,3.,制造工藝,:,（盤制動器）,注塑法,冷壓法,冷壓制后固化,輥壓法,鼓制動器,模壓法,功能,:,1.,摩擦副相對運動，產(chǎn)生

3、摩擦力做,功吸收動能制動停止,;,2.,摩擦副相對運動，產(chǎn)生摩擦力做,功吸收動能傳遞扭矩；,基 體,高分子,陶瓷,(,無機,),金屬,C,C, C-,陶,增強纖維,有機纖維,性能要求,:,合適的摩擦系數(shù),;,（設(shè)計名譽系數(shù),）,摩擦系數(shù)穩(wěn)定性,;,（動摩擦系數(shù)）,耐衰減性能； （,PTV),制動器噪音,(NVH),耐磨性能,(,盤,/,片,); (,壽命）,不損傷盤,(,鼓,);,摩擦副相對性,涉水恢復(fù)性,;,舒適性好,健康,.,安全,.,環(huán)保,無機纖維,金屬纖維,晶須 ，納米,功能填料,摩擦調(diào)節(jié)劑,（有機無機）,減磨和潤滑劑,阻氧劑,增塑劑,功能摩擦顆粒,金屬粉末,二、,.,基體,:,高分子

4、粘結(jié)劑,-,樹脂,高分子粘結(jié)劑,結(jié),構(gòu),特,性,樹脂性能的要求,合成機埋,酚醛樹脂,因主鍵是剛性,對材料硬度,彈性模量,.,柔性等不利影響,.,1.,結(jié)構(gòu)強度,.,力學(xué)性,能拉伸,抗壓,模量,.,2.,耐熱性,.(,熱分解,熱氧化,熱降解,),3.,次摩擦層的強度,4.,活化能,E,5.,良好的工藝性能,1.TGA, DSC,熱分析,1,、縮聚反應(yīng),主鍵剛性,次鍵接枝長鏈柔性,.,合成工藝,-,控制平均分子量,2,、物理共混,柔性粒子,界面,吸收應(yīng)力,增加柔性。,3,、懸浮法合成,4.,毛細(xì)管合成,改性酚醛樹脂,柔性基團,金屬鍵改性,丁晴橡膠改性,對材料硬度,.,彈性模量,.,柔性,等有很好的

5、改善,腰果殼油改性,三聚氰胺改性,1.,金屬鍵改性樹脂有很高的耐熱性,.,分解溫度,410,硼,.,鉬,.,鈦 磷 改性,聚酰亞胺改性,二苯甲烷,雙馬來酰亞胺,1.,雙鍵能樹脂有很高的耐熱性,.,分解溫度,440,有機硅樹脂,配方設(shè)計功能與材料性能,二、,.,基體,:,高分子粘結(jié)劑,-,樹脂（范例）,配方設(shè)計功能與材料性能,1.,三元圖的制動性能試驗（摩擦和磨損）以及熱性能的試驗評價,研究配比的三元圖,制動試驗,熱性能試驗,GTA,和,TGA,溫度曲線,配方設(shè)計功能與材料性能,三、,增強纖維,:,國內(nèi)外使用纖維類別,物理力學(xué)性能纖維,抗拉強度,(,Mpa,),楊氏模,(,Gpa,),密度,g/

6、cm3,溫度極限,( ),纖維分類和性能要求,:,芳綸纖維,Aramid, Kevlar fiber,2600-3800,62-160,1.45,200-300,一、增強纖維分類,:,有機纖維,.,無機纖維,.,金屬纖維,陶瓷纖維,.,碳纖維,聚炳烯晴纖維,Polyacrylonitrile,( Pan) fiber,250360,10-190,1.17-1.40,285,纖維素纖維,Cellulose fiber,300860,10,1.26-1.45,120-232,玻璃纖維,(E),Glass fiber,12503600,75-95,2.45-2.70,300-540,陶瓷纖維,Cer

7、amic fiber,1400-1700,103-410,1,1200-1800,二、纖維的性能要求,:,力學(xué)性能,(,比強度,),工藝性能,(,松解,).,浸潤性,吸附性,.,比表面積等,礦物纖維,Rock wool,180,700,碳纖維,Carbon fiber,1650-3200,200-700,1.76-1.9,1400-3500,鋼纖維,Steel fiber,450,170,7.86,400-600,酞酸鉀纖維,(,晶須,),7000,280,3.3,1200,配方設(shè)計功能與材料性能,四、功能填料,:,添加劑類型,作,用,機,理,應(yīng),用,技,術(shù),摩擦調(diào)節(jié)劑,（低摩、高摩）,1,、

8、相對運動的界面由材料的固有特性,粘著,.,分子引力,機械剪切力等產(chǎn)生的摩擦阻力,用于摩擦控制,.,2,、分非磨蝕類、磨磨蝕類,1,、金屬氧化物,鉻合物,摩擦粒子,高聚物,.,金屬粒子,C-,碳等,.,2,、不同運用有弱摩擦，強摩擦，低溫摩擦和高溫摩擦,減摩固體潤骨劑,1,、能有效地改善衰退,提高部件的磨損壽命,摩擦的穩(wěn)定性,改善摩擦副的工作狀態(tài),還能提高剎車的舒適性,.,金屬硫化物在高溫下分解生成各種氧化膜,能夠很好地穩(wěn)定摩擦,降低磨損,.,2,、,石墨對金屬的粘附性不好,不易成膜能力,.,3,、極性石墨表現(xiàn)出非常好的粘附性和成膜能力,1,、金屬硫化物包括二硫化鉬、硫化鉛、硫化錫、硫化鈦、硫化

9、銅、三硫化二銻、硫化鋅等,.,2,、合成：,C-,復(fù)合物,3,、石墨,:,天然和合成,抗氧劑,抗氧劑是聚合物對熱氧化作用的防護(hù),當(dāng)抗氧劑被各種形式的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)消耗完時就終止,.,降解反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行,芳香胺類,氫氧化物,，,硫化物 等,增塑劑,促進(jìn)聚合物物理形態(tài)的穩(wěn)定性,改善工藝性,流動性,分散性,可塑性,.,有機和無機型增塑劑,金屬粒子,改善熱傳導(dǎo),熱效應(yīng),擴散熱能量,;,自潔對偶和控制轉(zhuǎn)移膜,金屬粒子,:,鐵、鋁、,鋅,.,銅,.,鈦,.,等,新型功能添加劑,新發(fā)展的摩擦控制添加劑,對降低片和盤的磨損,穩(wěn)定摩擦,降低衰退,降低噪音,提高剎車的舒適性和安全性,.,1,、,有機復(fù)合物（橡膠顆粒）,2

10、,、,C- C,復(fù)合物,3 .C-,陶復(fù)合物,無機固體潤滑劑類型,: LUBOLID,穩(wěn)定摩擦,降低磨損,降低熱磨損,(,鐵路剎車,),降低噪音,提高剎車的舒適性,摩擦產(chǎn)品組分性能綜合評評估：,摩擦水平,片的磨損,噪音,振動,盤的狀態(tài),樹脂,有機纖維,無機纖維,摩蝕,潤滑劑,填充劑,配方設(shè)計功能與材料性能,慣性測力試驗：,綜合,性能,P,a,V,b,(T),（,P-, v -, T- ,),復(fù)合效應(yīng),配方設(shè)計功能與材料性能,五、配方設(shè)計程序,&,方法,&,工具,:,確定,目標(biāo)功能,1.,車型 ：,轎車,.,輕卡,.,重卡,2.,確定動能：,（動能量級）,3.,制動器型號結(jié)構(gòu),最大制動力矩,盤,

11、/,鼓直徑,(mm),盤,/,鼓厚度,(mm),名譽摩擦系數(shù),機械效率,(%),3.,摩擦產(chǎn)品功能,4.,客戶標(biāo)準(zhǔn),材料屬性,產(chǎn)品性能,設(shè)計,模型,技術(shù)參數(shù),轉(zhuǎn)化,1.,合成化學(xué)物理性能,組分材料性質(zhì),密度,孔隙率,比熱,熱傳導(dǎo)，熱容量,升溫速率,2.,材料力學(xué)性質(zhì),硬度,彈性模量,抗壓,.,繞,.,彎,.,剪強度,3.,摩擦特性,1.,化學(xué)物理性能,抗腐蝕，防銹,2.,摩擦性能,合適的摩擦系數(shù),;,（設(shè)計系數(shù)）,摩擦系數(shù)穩(wěn)定性,;,（動摩擦系數(shù)）,耐衰減性能；,（,PTV),制動器噪音,(NVH),耐磨性能 ，,(,壽命）,摩擦副相對性差異,涉水恢復(fù)性,;,舒適性好,健康,.,安全,.,環(huán)保

12、,1.,化學(xué)物理特性,密度,(g/cm3),PH,值,氣孔率,抗腐蝕粘附性,硬度,強度,(,M.Pa,),粘結(jié)強度,(,M.Pa,),冷熱壓縮,(,m),熱膨脹,(10min) (,m),熱傳導(dǎo),(),2.,摩擦系數(shù)和磨損,（各類標(biāo)準(zhǔn)）,冷態(tài),.,工作,.,系數(shù),3.,制動性能,臺架標(biāo)準(zhǔn)（按類別要求）,1.,摩擦磨損模型：,靜摩擦,動摩擦,磨損,2.,配方體系模型,3.,產(chǎn)品模型,4.,設(shè)計試驗,5.,試驗測試,6.,數(shù)據(jù)庫,設(shè)計方法,:,有限元分析設(shè)計,&,（三角坐標(biāo)法）,+,數(shù)據(jù)庫模型,+,經(jīng)驗,工具,:,DFMEA,分析，優(yōu)化試驗設(shè)計，,6SD,設(shè)計，數(shù)據(jù)庫,配方設(shè)計功能與材料性能,1,

13、、設(shè)計模型,-,摩擦在制動器應(yīng)用的設(shè)計概念,摩擦磨損,古典摩擦定律,摩擦理論發(fā)展的應(yīng)用概念,古典摩擦定律,阿蒙頓,-,庫侖定律,1.,摩擦力和載荷成正比，即,F=,fN,；,2.,摩擦系數(shù)與（名義）接觸面積無關(guān)；,3.,靜摩擦系數(shù)大于動摩擦系數(shù),;,4.,摩擦系數(shù)與滑動速度無關(guān)。,1.,摩擦力與名義接觸面積無關(guān)，而與真實接觸面積有關(guān),2.,有一定屈服限的材料（如金屬），其摩擦力才與（名義）接觸面積無關(guān)，粘彈性材料的摩擦力與接觸面積有關(guān)；,3.,粘彈性材料的靜摩擦系數(shù)不大于動摩擦系數(shù)。,4.,摩擦力與滑動速度有關(guān),.,一般，速度對金屬的摩擦力的影響不像對粘彈性顯著的彈性體的摩擦力那樣明顯。,一般

14、認(rèn)為，,f=F/,Nk,，,k=2/3,1,。,(,盤,.,鼓,),制動摩擦副,動摩擦,設(shè)計：,F = F,1,F,2,F -,摩擦力,F,1,-,粘著阻力,+,剪切,F,2,-,變形阻力,純金屬與鐵的表面會產(chǎn)生,”,粘著,”,作用,;,不同金屬對鐵的,”,粘著,”,力不同,;,如,Al,和,Fe,的粘著,”,力最大,.,”,粘著,”,力將隨著表面的極性或極性分子地增加而增大,.,摩擦副,”,粘著,”,力即產(chǎn)生,摩擦力的主要部分之一,F,粘,= ,si,*,i,= S*,5,摩擦副,”,粘著,”,力即產(chǎn)生的摩擦力與實際接觸面積相關(guān),接觸面積隨著外,載荷大小,擦擦副材質(zhì)不同,形變不同,接觸面積也

15、不同,.,制動擦擦副可看作塑性接觸,.,故,”,粘著,”,項摩擦阻力系數(shù)為,: F =,粘著阻力系數(shù),+,變形阻力系數(shù),動摩擦系數(shù),動摩擦系數(shù)對速度,壓力,溫度的敏感性,摩擦副的摩擦力定性分析,:,摩擦力的幾種機理組成,粘著,機械,-,撕裂,犁削,彈性和塑性變形,這些單獨機理作用與,溫度,速度,.,壓力密切相關(guān),.,摩擦力為,:,F = ,P,a,V,b,(T),P-, v -, T-,F -,摩擦力,-,摩擦系數(shù),P,壓力,V -,速度,動摩擦系數(shù)：,=,（,P-, v -, T- ,）,配方設(shè)計功能與材料性能,1,、設(shè)計模型,-,摩擦在制動器應(yīng)用的設(shè)計概念,動摩擦系數(shù)系統(tǒng)影響因素：,材料的

16、機械特性,摩擦副,材料屬性,對偶屬性,條件屬性,接觸面形態(tài)尺寸,（,PTV),彈性模量,E,泊桑比,剪切強度,抗壓屈服強度,q,/q,比值,F =,P,a,V,b,(T),盤片：平面,/,平面鼓片：曲面,/,曲面摩擦界面,尺寸,制動效率,鼓,盤,P,M,配方設(shè)計功能與材料性能,磨損類型,(,機理,),磨損表面外觀,失效模式,失 效 機 理,粘著磨損,錐刺、鱗尾、麻點,接觸的不均勻性和分散性,接觸點在高壓,.,高溫下而形成局部,”,粘著,”,當(dāng)粘著,”,受剪切所產(chǎn)生的摩擦阻力大于表面膜與基體結(jié)合力或基體材料本身的流動極限時,表面膜破裂,.,擠出,剪斷總在不平的表面,.,一般是較軟材料轉(zhuǎn)移到較硬材

17、料表面,.,磨料磨損,擦傷、溝紋、條痕,磨料磨損是由硬顆?；蛴餐蛊鹨鸬哪Σ帘砻嫫茐?，能分離出磨屑或形成劃傷的過程。,疲勞磨損,裂紋、點蝕,在制動高溫作用下,表面層,.,變項的晶界面或界面將產(chǎn)生熱疲勞裂紋,裂紋擴展至磨粒脫落,在熱應(yīng)力的作用下,出現(xiàn)疲勞磨瑣損,摩擦化學(xué)磨損（,磨蝕磨損）,反應(yīng)產(chǎn)物,（膜、微粒）,摩擦化學(xué)磨損是在摩擦促進(jìn)作用下，摩擦副的一方或雙方與中間物質(zhì)或環(huán)境介質(zhì)中的某些成分發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)的過程，有時也稱為磨蝕磨損。化學(xué)磨損區(qū)分為,氧化磨損和磨蝕磨損兩種基本類型。,1,、設(shè)計模型,-,摩擦在制動器應(yīng)用的設(shè)計概念,磨損類型,產(chǎn)生磨損的根本原因：,在于受摩擦負(fù)荷作用的物體與摩擦副

18、系統(tǒng)中相關(guān)元素之間發(fā)生的機械、物理和化學(xué)作用的結(jié)果,。,配方設(shè)計功能與材料性能,1,、設(shè)計模型,-,摩擦在制動器應(yīng)用的設(shè)計概念,磨損類型,“,氫脆”磨損和斷裂形成,在摩擦剎車的制動過程中，有機剎車片與鑄鐵的剎車盤之間為滑動接觸。在更高的摩擦溫度下,有機物的熱降解和力化學(xué)反應(yīng),氫從有機樹脂中脫離出來，致使剎車片表面發(fā)生碳富集。氫擴散到鑄鐵表面，導(dǎo)致氫濃度的增加,很輕易地氫濃度會超越臨界濃度,(,飽和狀態(tài),),后,即產(chǎn)生,”氫脆”現(xiàn)象,。還有，剎車盤上的水或蒸汽也會導(dǎo)致氫擴散到剎車盤表面。剎車盤表面溫度在,200600,范圍內(nèi)時，可以觀測到氫與碳化鐵之間的反應(yīng)。該反應(yīng)的結(jié)果是甲烷和鐵，方程式如下,

19、：,Fe3C + 4H CH4 + 3Fe,這意味著，該反應(yīng)導(dǎo)致了剎車盤表面的脫碳化。不含碳的鐵比基質(zhì)的其它部分表現(xiàn)出更低的硬度。這會導(dǎo)致兩種不同類型的鐵之間的張力。雖然剎車盤表面不會發(fā)生化學(xué)變化，但物理結(jié)構(gòu)變?yōu)轳R氏鐵。斷裂會沿與剎車盤表面平行的方向發(fā)生，剎車盤材質(zhì)的薄膜會從剎車盤轉(zhuǎn)移到剎車片內(nèi)。,為了防止氫在剎車過程中向剎車盤表面的大量擴散，推薦在剎車片中用其他添加劑來“束縛（捆綁）”氫。另一種可能是通過在剎車盤表面形成一層轉(zhuǎn)移膜作為壁壘以防止氫擴散。剎車片中的一定添加劑在摩擦表面形成納米級的轉(zhuǎn)移膜作為壁壘防止了氫的擴散,降低了剎車盤的表面磨損發(fā)生裂痕、裂紋的危險性,.,火車閘瓦是典型的案例

20、。,配方設(shè)計功能與材料性能,1,、設(shè)計模型,-,摩擦在制動器應(yīng)用的設(shè)計概念,磨損類型,“,氫脆”磨損和斷裂形成,失效模式,作用機理,原因,制動盤,裂紋和形成,1,、氫脆,”,現(xiàn)象,該反應(yīng)導(dǎo)致了剎車盤表面的脫碳化,降低表面硬度,這會導(dǎo)致兩種不同類型的鐵之間的張力,雖然剎車盤表面不會發(fā)生化學(xué)變化，但物理結(jié)構(gòu)變?yōu)轳R氏鐵,斷裂和裂痕會沿與剎車盤表面平行的方向發(fā)生,.,有機剎車片與鑄鐵的剎車盤之間為滑動接觸。在更高的摩擦溫度下,有機物的熱降解和力化學(xué)反應(yīng),氫從有機樹脂中脫離出來，致使剎車片表面發(fā)生碳聚集。氫擴散到鑄鐵表面,即產(chǎn)生,”,氫脆,”,現(xiàn)象,剎車盤表面溫度在,200600,范圍內(nèi)時,氫與碳化鐵之

21、間的反應(yīng),:,Fe,3,C + 4H CH,4,+ 3Fe,剎車盤中氫含量的擴散,隨著壓力和速度的增大而增加,當(dāng)達(dá)到相變溫度時,(t 1000),氫的容解度增大一個數(shù)量極,剎車片和剎車盤接觸處的彈性或塑性變型,可加速氫的擴散,.,金屬鑲嵌,剎車盤磨損,同樣的機理,剎車盤材質(zhì)的薄膜脫落,聚積,會從剎 車盤轉(zhuǎn)移到剎車片內(nèi),形成金屬鑲嵌,在更高的摩擦溫度作用下,磨粒磨損會擦傷對偶,.,配方設(shè)計功能與材料性能,1,、,材料屬性,材料結(jié)構(gòu)與性能,材料屬性,設(shè)計模型,1,、化學(xué)材料 組成,化學(xué)性能,理論密度,孔隙率,比熱,熱傳導(dǎo)，熱容量,升溫速率,2.,材料力學(xué)性質(zhì),硬度,彈性模量,抗壓,.,繞,.,彎,

22、.,剪強度,3.,摩擦特性,配方體系,結(jié)構(gòu),和,功能,橋架作用,理論密度,材料類型 半金屬 低金屬,NAO-,陶,導(dǎo)熱系數(shù) 高 中,高 低,較高 中高 低,理論密度,產(chǎn)品設(shè)計性能,1.,化學(xué)物理性能,抗腐蝕，防銹,2.,摩擦性能,合適的摩擦系數(shù),;,（設(shè)計系數(shù)）,摩擦系數(shù)穩(wěn)定性,;,（動摩擦系數(shù)）,耐衰減性能；,（,PTV),制動器噪音,(NVH),耐磨性能 ，,(,壽命）,摩擦副相對性差異,涉水恢復(fù)性,;,舒適性好,健康,.,安全,.,環(huán)保,壓實密度,相關(guān)性和摩擦貢獻(xiàn)值,轉(zhuǎn)化,1.,產(chǎn)品性能評價和控制,2.,產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)的轉(zhuǎn)化,3.,工藝技術(shù)參數(shù)轉(zhuǎn)化,4.,成本,&,性價比分析,（,1,）密

23、度：特性參數(shù)的意義：,密度參數(shù)對摩擦,和磨損、升溫速率、熱導(dǎo)性,及壓縮模量等材料特性有著敏感性，是保證原型,產(chǎn)品設(shè)計定型后集中反映材料屬性的非常重要指,標(biāo)。,原型,產(chǎn)品設(shè)計定型后，將配方確定的理論密度,和相對密度即是將結(jié)果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)過程控制的重,要特性參數(shù)。并給出參數(shù)的偏差。相對密度是根,據(jù)車型概念,、,產(chǎn)品特性要求并由化學(xué)材料組成和,工藝條件確定的，它反映了配方的固有屬性，并,用于生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制,，保證投產(chǎn)的產(chǎn)品和原,始配方的一致性。,配方設(shè)計功能與材料性能,1,、,材料屬性,密度特性參數(shù),&,性能,（,2,）如密度低于要求密度時的影響：,偏低密度,標(biāo)準(zhǔn)密度,偏低密度,標(biāo)準(zhǔn)密度,磨損,制

24、動力矩,2,、,用于過程的質(zhì)量控制 ,用離散度大小和偏離中心值，評價質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。,1,、用于配方材料屬性的控制和結(jié)果轉(zhuǎn)化到生產(chǎn)： ,偏離密度降低了制動力矩和增加磨損。,控制和轉(zhuǎn)化,密度的功能和物理意義,關(guān)于壓縮性在制動特性方面的物理意義：,問題的提出：,1,、摩擦片需要做壓縮測試的意義？是因為噪音嗎？如果是，會有什么影響呢？,2,、不同的材料，如,NAO,和低金屬，在壓縮上會有顯著區(qū)別嗎？,壓縮性是衡量,NVH,的重要評價指標(biāo)。,壓縮性即壓縮率（,Compressibility,）是二十一世紀(jì)才被定義為摩擦材料的一個新的重要評價指,標(biāo)，由,Honeywell,公司提出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并被廣

25、大業(yè)界接受和成為衡量噪聲、振動、舒適性（,NVH,）,的重要評價指標(biāo)。,壓縮性會有什么影響呢？,對制動噪音的研究已建立實際制動器結(jié)構(gòu)的動力學(xué)模型，從理論上對制動噪音進(jìn)行了定量和定,性的分析。這一階段較成熟的觀點認(rèn)為制動噪音是由摩擦閉環(huán)耦合誘發(fā)制動器各組成部件動態(tài)特性,匹配不當(dāng)引起的自激振動。,基于此觀點，對盤式制動器的制動噪音的研究中，建立了包括制動鉗、制動片和制動盤在內(nèi)的藕,合模型，此模型分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對噪音傾向的影響，定義出控制壓縮性是控制摩擦片產(chǎn)生噪音的一,個合適范圍。,顯然，壓縮性是在研究制動器系統(tǒng)中控制噪音的一個重要評價指標(biāo)。而摩擦片的壓縮性對噪音會,有什么影響呢？,配方設(shè)計功能與材

26、料性能,1,、,材料屬性,壓縮性參數(shù),&,性能,配方設(shè)計功能與材料性能,1,、,材料屬性,壓縮性參數(shù),&,性能,這些因素在制動摩擦?xí)r會產(chǎn)生高頻振動及相應(yīng)噪音，但這些因素可以通過控制壓縮性即壓縮率在,合理的范圍內(nèi)來避免這些因素?？刂茐嚎s率，實際上還可以控制制動片的整體硬度在一個合適的,范圍內(nèi)，盡量減少制動噪音，同時兼顧摩擦材料的耐磨性。,因此，普遍認(rèn)為制動片的壓縮率與整個制動系統(tǒng)的噪音有直接關(guān)系，實際中表現(xiàn)為壓縮率值高則,噪音小，壓縮率值低則噪音大，但沒有明確的相關(guān)性和相關(guān)指標(biāo)。,在制動器系統(tǒng)中，藕和振動頻率（共振）是產(chǎn)生噪音的主要原因，,因此摩擦片的壓縮率指標(biāo)范圍,是根據(jù)藕和振動頻率匹配的，,

27、如測試制動盤和卡鉗在系統(tǒng)中的振動頻率，測試摩擦片的振動頻率,和壓縮率指標(biāo)范圍，這樣可以吸收共振頻率而減少噪音。當(dāng)然，,這些指標(biāo)是在產(chǎn)品設(shè)計時就已確,定并在生產(chǎn)過程中加以控制。,1,、,摩擦系數(shù)過高；,2,、摩擦材料硬度高；,3,高硬度材料含量高；,4,、高溫制動后摩擦材料表面形,成光滑而硬的氧化層,5,、碳化膜；,6,、摩擦材料氣孔率；,7,、,制動速度負(fù)阻尼,8,、,摩擦材料高溫蠕變性和塑性,變形；,摩擦片的壓縮性對噪音會,會有什么影響呢？,產(chǎn)生噪音因素,噪音,NVH,配方設(shè)計功能與材料性能,1,、,材料屬性,壓縮性參數(shù),&,性能,從材料力學(xué)性能研究，壓縮,率與材料的彈性模量有關(guān)，但,也所不

28、同。彈性模量,E,是彈性,應(yīng)力和彈性應(yīng)變之間的比值，,如下公式：,彈性模量,E =,/,=,彈性應(yīng)力,=,彈性應(yīng)變,壓縮性與彈性模量的相關(guān)性,摩擦材料的彈性模量,主要有三大因素的影響：,1,、摩擦材料的組成；,2,、摩擦材料的化學(xué)鍵；,3,、摩擦材料的氣孔率；,壓縮率不同,彈性模量,不同,壓縮性與材料噪音相關(guān)因素的影響：,從壓縮性的影響，半金屬到低金屬材料對噪音的影響因素，尤其鋼纖維對低頻和高頻噪音的顯著性影響，其解決方案更多的技術(shù)是從材料結(jié)構(gòu)上改進(jìn)匹配，如底料、消音片，通過控制壓縮率范圍從而達(dá)到減少噪音的目的，所以控制壓縮率是顯著的。,而,NAO,則不同，它從材料結(jié)構(gòu)上不同與低金屬材料，本身

29、材料性質(zhì)已減少降低了對噪音的影響因素，也降低了對壓縮性敏感性。所以壓縮性與低金屬材料是顯著不同的。,壓縮模量,不同,半金屬,低金屬,NAO,壓縮性對噪音的影響,配方設(shè)計功能與材料性能,1,、,材料屬性,-,壓縮性參數(shù),&,性能,壓縮性另外還有個重要的物理意義。這也是新的研究概念。,1,、壓縮性與摩擦表面溫度場的相關(guān)性。,控制壓縮性合適的范圍，可改善摩擦表面溫度場。制動過程是動能轉(zhuǎn)化熱能的過,程，是通過摩擦界面熱轉(zhuǎn)換傳遞熱能。摩擦熱與摩擦界面接觸面積和觸點性質(zhì)有關(guān)。,界面接觸面積定義為宏觀接觸、微觀接觸、微型觸點。,宏觀接觸不等于有良好的微觀,接觸，而微觀接觸又有不同的微型觸點，這些微觀摩擦行為

30、對摩擦熱產(chǎn)生的溫度場、,升溫速率有著顯著的影響。微觀接觸面積越大，微型觸點越多，可降低瞬間閃點摩擦,熱和升溫速率改善溫度場。微觀接觸面積又與材料硬度有關(guān)，這些影響因素可以通過,控制壓縮性指標(biāo)范圍調(diào)節(jié)減少這些影響因素。通常壓縮率值大獲得微觀接觸面積越,大，減少瞬間閃點摩擦熱和低的熱傳導(dǎo)，,改善摩擦界面溫度場。,2,、熱傳導(dǎo)和熱壓縮性的關(guān)系。,熱傳導(dǎo)和壓縮性是間接關(guān)系。熱傳導(dǎo)和溫度場是直接關(guān)系。,在標(biāo)準(zhǔn)中一般規(guī)定熱傳,導(dǎo)要小于,220,，如果熱傳導(dǎo)溫度過高，通過制動片傳導(dǎo)到制動缸，會引起制動液沸,騰產(chǎn)生汽化，致使熱壓縮失效而導(dǎo)致制動失效。,配方設(shè)計功能與材料性能,1,、,材料性能,防銹蝕 性能,P

31、H,值、粘附性,制動盤：,C Si,Mn,P S Cu Cr +Mo,%,3.6-3.8 1.75-1.95 0.5-0.8 0.1max 0.13man 0.40 0.30,PH,粘附性：盤片的防銹、防粘能力可預(yù)防制動失效。如盤片銹蝕，表面氧化層易誘發(fā)粘連，制動時，粘附力使片易發(fā)生局部脫落。,1.,制動盤嚴(yán)重侵蝕（銹蝕）后易和摩 擦片發(fā)生了粘連。,Cr+Mo,元素影響,PH,值中性,或略偏堿,鉻,:,鉻是碳化物形成元素。鉻除與碳結(jié)合成碳化物外，其余部分溶于基體內(nèi)，從而提高基體的電極電位，對抗腐蝕是有利的,.,含量,減少,1.,抗氧化能力下降,2.,硬度和韌性都降低。,含量,增多,韌性,硬度,耐磨性下降,