賀爾碧格--新型碳纖摩擦材料

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1、新型碳纖摩擦材料1兩種摩擦材料傳統(tǒng)的濕式摩擦材料的制造是通過紙槳摩擦材料的配料混合制成。這種用傳統(tǒng)工藝手段制成的紙基摩擦材料在高載荷的使用條件下顯示出一些明顯的缺點(diǎn)：（1）與銅基摩擦材料相比，紙基材料在具有較高的摩擦系數(shù)的同時(shí)呈現(xiàn)出較差的耐溫性；（2）紙基材料比銅基材料有更好的油兼容性。但這種兼容性在實(shí)際使用中仍嫌不足；（3）紙基材料的熱傳導(dǎo)性較差在載荷大的情況下較易在表面產(chǎn)生局部的熱斑。針對上述問題，解決的辦法是采用碳纖作為摩擦材料。但是實(shí)際上人們并沒有廣泛地采用碳纖維作為摩擦村料，其主要原因是rh于采用碳纖維后摩擦材料的

2、成本太高，一般優(yōu)質(zhì)紙基摩擦材料的成本約為每公斤80元，若采用碳纖維，則每公斤的成本高達(dá)520元。以碳纖維作為摩擦材料能夠滿足變速器的制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，它具有的特點(diǎn)：（1）動(dòng)摩擦系數(shù)高且恒定；（2）動(dòng)、靜摩擦系數(shù)之比接近1：1；（3）磨合周期短；（4）磨損?。唬?）抗過載性好；（6）油兼容性好。為此給制造者提出了這樣的課題：要求改善摩擦材料的性能而又保持產(chǎn)品的原有價(jià)格。2技術(shù)上采取的措施由于好的紙基摩擦層在達(dá)到它的使用壽命時(shí)所受到的磨損僅僅占整個(gè)厚度的10%-15%0摩擦層厚度的減少主要是由于摩擦材料的孔隙度減少和材料的致密

3、度的增加；表面材料的磨損則主要是由于樹脂在高溫下的裂解造成的。樹脂的作用是把纖維和顆粒固定在表面上，一旦樹脂在高溫下被破壞，表面上自由的纖維和顆粒便被油帶走。為此采用了新型的雙層結(jié)構(gòu)。摩擦材料的表面上有一層極薄的碳纖維具有優(yōu)異的耐磨性和耐溫性。下層為普通的紙基摩擦材料，碳纖維層與下層材料之間也有著結(jié)構(gòu)上的連接，而不是僅依賴于樹脂。碳纖維的良好的導(dǎo)熱性和耐溫性可以很好的保護(hù)下層的材料。碳纖維摩擦材料良好的彈性特征也是它取得成功的一個(gè)生果原因。碳纖維的下層材料是同耐溫纖維和吸油性好的粉末組成。通過使用特殊的樹脂使之形成一層穩(wěn)定的

4、，疏松的，并且具有彈性的底層。在離合器的接合和分離過程中，底層材料中的油流出和吸入材料帶走熱量，從而使摩擦片的工作溫度保持在較低水平。3工藝上的措施事實(shí)上，僅僅需耍很薄的一層碳纖維便能達(dá)到改善紙基摩擦特性的目的。我們的冃標(biāo)是在摩擦材料的表面上形成20?30g/m2的均勻的碳纖維層。在制造過程屮這極薄的表層有僅要分布均勻而II須與基層材料牢固結(jié)合。底層材料選用耐高溫的纖維。因?qū)ζ淠Σ撂匦缘囊蠼档?。價(jià)格也較為低廉。最終的目標(biāo)是通過這種組合使整個(gè)摩擦片的價(jià)格與傳統(tǒng)的紙基摩擦片的價(jià)格相接近。圖la為傳統(tǒng)的紙基摩擦材料制造方法的示意

5、圖。配料與水混合后均勻地撒布在絲網(wǎng)上,水通過絲網(wǎng)瀝盡后留下上層均勻分布在配料在絲網(wǎng)的表面上，通過擠壓后材料成型。殘留的水份通過擠壓和烘干工序后去除。圖lb為賀爾碧格使用的碳纖維摩擦材料的制造方法的示意圖。底層材料的攤鋪方法與圖la相似，碳纖維則又紅又專過與水混合在底層上均勻地形成一薄層，通過振動(dòng)使碳纖維穿入底層結(jié)構(gòu)并形成與底層間牢固的連接。市此生成的雙層結(jié)構(gòu)與單層結(jié)構(gòu)一樣經(jīng)擠壓和脫水后成型。圖1■擦片生產(chǎn)過程示竄圖（a）傳統(tǒng)的紙墓犀擦片（b）賀爾列格碳纖維摩擦片另外的一些技術(shù)問題也幾須在制造工藝過程中得以解決；（1）碳纖維有

6、水屮和樹脂粘合過程屮的濕潤度的控制；（2）干燥過程屮，上下層Z間不同材料而引起的不同收縮度；（3）相對平滑而且硬直的碳纖維與底層結(jié)構(gòu)間的連接。4試驗(yàn)如圖2所法。賀爾碧格的碳纖維磨擦材料的摩擦系數(shù)處在紙基和銅基磨擦片之間。但是其摩擦系數(shù)在其整個(gè)使用壽命周期內(nèi)兒乎不發(fā)生變化。而紙基摩擦片則會(huì)有相當(dāng)大的下降。銅基測試條件：A.MWCtM柏闔汕■比壓?】.6N/nT4ae10障擦速度(nVsec)圖2各種不同■採材料的■擦特性的比較實(shí)驗(yàn)也證明，這種碳基摩擦片的磨擦系數(shù)在各種不同的油川相當(dāng)穩(wěn)定。而紙基和銅基摩擦片的摩擦系數(shù)則顯示出較強(qiáng)

7、的對油的依賴性。特別是當(dāng)在油屮加入不同的添加劑時(shí)，碳基的摩擦片的摩擦系數(shù)變化很小。通過試驗(yàn)反映出抗熱斑的性能得以改善。紙基材料（四其他制造商提供）在0.85J/mm2和5W/mm2時(shí)產(chǎn)生熱斑，而賀爾碧格的碳基材料能達(dá)到1.15J/mm2和5W/mm2o碳基摩擦片具有相近的靜，動(dòng)摩擦系數(shù)。因此它能提供與紙基摩擦片一樣的平滑的換擋。同時(shí)它乂沒有紙基摩擦片那樣易磨損和在整個(gè)使用周期內(nèi)摩擦系數(shù)不恒泄的缺點(diǎn)，從而使得減少變速器的維護(hù)次數(shù)成為可能的。