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每一次刹车的守卫员——制动摩擦片材质的发展史
2018月08月08日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:272
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无数人都想拥有一辆跑车,享受一把风驰电掣的快感。但只有速度不足以评判高低,只有“跑得快”,也“刹得住”,才能称得上是一辆安全的好车。

 

制动系统对于汽车的安全性来说至关重要。从1885年问世的第一辆四轮汽车的手刹开始,到1900年的汽车鼓式刹车器,再到如今最为流行的盘式刹车器,汽车制动系统及其部件的演变从未停止过。

 

左图为第一辆装备四轮盘式制动器的轿车,而后快速发展为现代概念盘式制动器

 

制动原理

制动摩擦片(刹车片)制动系统中最为重要的部件之一,当踩下刹车踏板时,刹车总泵会在刹车油路中建立压力。压力经由刹车油传送到卡钳上的活塞,活塞受压后推动刹车片夹紧刹车盘或刹车鼓,使得刹车片与刹车盘发生摩擦,以降低车轮的转速让车辆停下。

 

刹车片材质演变

汽车技术一路发展过来,摩擦材料的材质也在一路演进,主要分为几大类:

 

1.有机型刹车片

70年代以前,刹车片当中都含有大量石棉材质,取其耐高温、耐火、摩擦性强等特点,不过由于石棉在生产和使用过程当中产生的粉末对人体有多种伤害,容易导致呼吸系统疾病甚至是致癌,因此目前石棉刹车片已经被全球禁用。

 

石棉刹车片

 

目前的有机型刹车片一般也叫作NAO型刹车片(Non-Asbestos Organic,无石棉有机刹车片),当中一般包含有10%-30%的金属材质,此外还包括了植物纤维、玻璃纤维、碳、橡胶、玻璃等材质。

 

2.半金属刹车片

所谓半金属,主要是这种刹车片所采用的摩擦材料中,有大约30%-65%是金属材质——包括铜、铁等等。这种刹车片的特点主要是温控能力和较高的制动温度,散热快,价格相对较低,而缺点则是由于材质原因,刹车时的噪音会较大,同时金属材质对刹车碟的磨损也会较大。目前主要用于中低端车型的原厂配套刹车片

 

半金属刹车片

 

3.陶瓷刹车片

陶瓷刹车盘并非普通陶瓷,而是在1700℃高温下碳纤维与碳化硅合成的增强型复合陶瓷,也称碳陶刹车片(炭/炭-碳化硅)。其重量只有普通铸铁盘的一半不到。更轻的刹车盘就意味着悬挂下重量的减轻,这令悬挂系统的反应更快,因而能够提升车辆整体的操控水平。

 

碳陶刹车片

 

另外,普通的刹车碟容易在全力制动下因高热产生热衰退,而陶瓷刹车碟能有效而稳定的抵抗热衰退,陶瓷复合材料能承受1000摄氏度以上温度,因此陶瓷复合材料刹车盘的使用寿命是普通铸铁盘6倍。

 

关于碳陶刹车片

/碳一碳化硅复合材料具有密度低、抗氧化性能好、耐腐蚀、优异的高温力学性能和热物理性能、良好的自润滑性能等优点,早期常用于航天防热系统,如航天飞机头部的锥体或未来航天飞机的耐热结构。

 

但其作为汽车部件材料,早在1991年的法兰克福国际汽车交易会上便已露相。但由于制备工艺较复杂,成本太高,所以直到2001年的时候,才正式运用于911(996)GT2之上。随着碳陶的制备技术逐渐成熟,且经多方验证确实其性能卓越,才被各大车厂所应用,并逐渐发展至改装产品之上。只是碳陶刹车片造价昂贵,例如一套Brembo的碳陶瓷刹车系统,售价在十几万,一般应用于高级跑车或赛车上。

 

粉体圈:小榆


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