增摩填料对低树脂基摩擦材料综合性能影响的研究

发布时间：2020-06-05 03:59

【摘要】：汽车制造业的迅速发展,对汽车制动摩擦材料要求越来越高,更加安全、环保的制动摩擦材料逐渐成为研究的热点。而低树脂基摩擦材料因其优良的制动效果、低的磨损率及制动噪音等优点,逐渐成为摩擦材料中的主流,吸引了研究人员的广泛关注,进行了大量关于增强纤维混杂、粘结剂改性的试验研究。而填料作为低树脂基摩擦材料的重要组成成分之一,各种功能性填料的加入,对于摩擦材料物理、机械及摩擦磨损、制造成本等性能都具有较大的影响,但其研究相对较少。本文主要研究锆英石、钾长石、铬铁矿、泡沫铁粉四种增摩填料因素及水平的改变,对于低树脂基摩擦材料综合性能的影响。前期经过大量文献阅读及试验对比,确定配方中四种增摩填料的含量占比后,利用正交试验法细化摩擦材料配方,使用热压成型技术压制摩擦材料试样。借助剪切强度试验机、洛氏硬度计测定各样品的物理机械性能,定速试验机测定摩擦磨损性能。对测试结果利用极差及方差分析法,研究各因素各水平改变对摩擦材料性能的影响,并选出性能最优的配方组合。并借助扫描电子显微镜观察磨损表面及磨屑微观形貌,能谱分析磨屑中主要的元素成分,研究摩擦材料的磨损机制。结果表明:锆英石、钾长石水平改变对低树脂基摩擦材料的硬度影响最大,并且随着二者含量的变化,摩擦材料硬度也随之改变;增摩填料对于剪切强度无显著影响;泡沫铁粉和铬铁矿在摩擦过程中在摩擦表面形成一层“转移膜”,组成钢铁基组元,易于将摩擦产生的高热量导出,有效减缓热衰退,使摩擦因数相对稳定;高硬质增摩填料锆英石、钾长石严重影响摩擦材料的摩擦因数和磨损率,二者含量增加,摩擦因数也增加,磨损加剧;摩擦材料制动过程中的磨损类型复杂,其成分中高硬质颗粒含量越高,磨损越为严重,其中,热磨损存在时,磨损最为严重。综合考虑,配方中锆英石含量占2.6%、钾长石1.5%、铬铁矿3.2%、泡沫铁粉2.2%为本次配方设计得到的最优配方组合,低树脂基摩擦材料综合性能最佳;适宜的洛氏硬度(40HRM~50HRM),制动过程中摩擦材料与制动盘贴合度好,不易产生制动噪音;增加粘结剂耐热性,加入泡沫铁粉,能很好的减少摩擦面碳化层的出现,从而缓解热衰退,稳定摩擦因数;磨损机制中出现热磨损时,总体磨损率最高。
【图文】：

构成图,摩擦材料,汽车制动,组分

填料在摩擦材料中扮演着不可忽视的重要角色。图1-1 详细介绍汽车制动摩擦材料组分构成图，从图中可以看出摩擦材料中各成分的复杂性，选择各类材料时的困难性。

试验设备

（b）（d）图 2-1 试验设备（a）XL633 犁耙式混料机；（b）XL100 四柱压力机；（c）XL101 剪切强度试验机；（d）XL112 定速试验机2.3 试样制备本文使用一次热压成型技术，将混料后的原材料压制成摩擦材料，再经过一定的热处理工艺，制成样品，具体操作过程如下：（1）配料。使用精度 0.1g 的 SF-400A 电子称，根据正交试验法设计的配方，以每个配方总重量 1Kg，，按各组含量占比，精确称取原材料，其中芳纶和复合矿物纤维开散性较差，要单独盛放，其余组分混合盛放。（2）混料。为了保证摩擦材料开散的均匀性，首先将芳纶浆粕单独放入 XL633犁耙式混料机中开散 15min 后取出，再倒入复合矿物纤维开散 10min，最后将开散的芳纶浆粕和其他原料一起倒入混料机中运行 20 分钟，经过三次混料，得到摩材料不仅颗粒小，均匀性更好。（3）抛丸与喷胶：使用 Xl566 抛丸机，对钢背进行 25 分钟抛丸处理，钢背
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.5;U465;TB39

【参考文献】