汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料的熱能轉(zhuǎn)換功能及其磨損問(wèn)題分析

高尚君?董洋洋

摘 要 近年來(lái)，隨著我國(guó)半金屬摩擦材料的不斷發(fā)展，其在汽車(chē)剎車(chē)件上的應(yīng)用也更加廣泛，并不斷呈現(xiàn)出更好的性能與效果。然而其應(yīng)用仍舊存在著不同程度的磨損問(wèn)題，影響到汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料的使用壽命。本文主要對(duì)汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料的應(yīng)用、熱能轉(zhuǎn)換功能以及材料磨損等問(wèn)題進(jìn)行分析，以期不斷推進(jìn)汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料的發(fā)展。

關(guān)鍵詞 汽車(chē);半金屬剎車(chē)材料;熱能轉(zhuǎn)換功能;磨損

隨著汽車(chē)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，針對(duì)其剎車(chē)設(shè)備的研究也成為未來(lái)發(fā)展的技術(shù)方向。以汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料為依據(jù)，對(duì)比其應(yīng)用實(shí)踐，分析其熱能轉(zhuǎn)換功能的發(fā)揮以及磨損數(shù)據(jù)等實(shí)際情況，也有助于推進(jìn)汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料的發(fā)展和汽車(chē)剎車(chē)件的改良，進(jìn)而提升汽車(chē)行駛的安全性。

1汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料的熱能轉(zhuǎn)換

據(jù)有關(guān)調(diào)查顯示，我國(guó)大多數(shù)汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料的應(yīng)用中，都會(huì)隨著其摩擦持續(xù)時(shí)間的增加，而導(dǎo)致汽車(chē)輪胎的溫度不斷升高，進(jìn)而發(fā)生熱能轉(zhuǎn)換效果。這種情況的存在，會(huì)因?yàn)槠?chē)剎車(chē)材料的不同而產(chǎn)生不同的熱能轉(zhuǎn)化量，并且也會(huì)受到剎車(chē)材料磨損情況的限制。以汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料為主要研究對(duì)象，其主要的熱能轉(zhuǎn)換功能有以下兩個(gè)方面：

1.1 熱能轉(zhuǎn)化原理

在實(shí)踐當(dāng)中，如果汽車(chē)處于剎車(chē)狀態(tài)下，其剎車(chē)材料會(huì)受到汽車(chē)持續(xù)動(dòng)能的影響，在輪胎與地面摩擦的前提下，將會(huì)通過(guò)摩擦將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能。這種熱能轉(zhuǎn)換功能的載體通常是汽車(chē)剎車(chē)摩擦材料發(fā)揮作用，而現(xiàn)階段這種載體基本上是由半金屬剎車(chē)材料構(gòu)成。在熱能轉(zhuǎn)換原理中，汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料重要改進(jìn)方面表現(xiàn)為更好的導(dǎo)熱效果以及對(duì)輪胎和地面摩擦的溫度控制效果[1]。

1.2 材料基礎(chǔ)

調(diào)查顯示，目前汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料基本是一種復(fù)合材料，是由酚醛樹(shù)脂經(jīng)過(guò)改性之后，和阻隔材料、潤(rùn)滑材料、礦物質(zhì)、纖維（金屬、剝離以及碳）物質(zhì)等共同構(gòu)成其主要成分。這種汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料所必經(jīng)工序?yàn)闊釅撼尚翁幚砗凸袒幚怼Ｓ纱耍湓谄?chē)剎車(chē)過(guò)程中，才能保證良好的摩擦導(dǎo)熱效果，并在穩(wěn)定的摩擦系數(shù)影響下，保持較低的磨損、較為明顯的導(dǎo)熱控制狀態(tài)?？傊?，汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料熱能轉(zhuǎn)換功能的實(shí)現(xiàn)，一方面離不開(kāi)其半金屬材料的選擇和處理方式;另一方面也將受到半金屬材料處理工藝和技術(shù)的影響。

2汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料的磨損分析

結(jié)合汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料的熱能轉(zhuǎn)換功能，分析其磨損情況主要是從汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料的磨損因素出發(fā)，探究降低磨損的主要對(duì)策。根據(jù)目前的研究結(jié)果，影響汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料磨損效果的主要因素集中在有機(jī)黏結(jié)劑、金屬纖維以及礦物材料等方面，主要磨損影響因素以及對(duì)策如下：

2.1 有機(jī)黏結(jié)劑影響

在汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料的組成成分當(dāng)中，有機(jī)黏結(jié)劑通常表現(xiàn)為酚醛樹(shù)脂這一熱固性材料，并通過(guò)改變其性能可以提高熱穩(wěn)定性，進(jìn)而在熱能轉(zhuǎn)換時(shí)降低摩擦損耗。現(xiàn)階段，對(duì)于酚醛樹(shù)脂的改性研究，基本上是通過(guò)加入腰果殼油、甲酚、滲硼等來(lái)提升其抗高溫性以及熱穩(wěn)定性。針對(duì)傳統(tǒng)樹(shù)脂材料應(yīng)用所存在的膠結(jié)性限制，很容易在處理加工過(guò)程中出現(xiàn)膠結(jié)不穩(wěn)定脫落的情況，進(jìn)而增加剎車(chē)部件的磨損效果。與此同時(shí)，受到剎車(chē)材料熱能轉(zhuǎn)換功能的影響，還將受到摩擦的影響進(jìn)一步降低膠結(jié)效果，進(jìn)而加大磨損。由此，在實(shí)踐中推進(jìn)酚醛樹(shù)脂材料的應(yīng)用和性能改進(jìn)則成為提升汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料應(yīng)用性能的重要因素[2]。

2.2 金屬纖維影響

在金屬纖維中，鋼纖維、銅纖維等纖維物質(zhì)都將會(huì)影響到汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料的磨損情況。以鋼纖維為例，其影響內(nèi)容主要在于鋼纖維的應(yīng)用對(duì)剎車(chē)起到增強(qiáng)骨架、抗熱、傳熱以及調(diào)劑摩擦的作用。隨著鋼纖維粗細(xì)度的改變可以有效提升其性能，并進(jìn)一步降低磨損程度和制動(dòng)噪聲的影響。但是，當(dāng)鋼纖維的直徑過(guò)大時(shí)，也將造成材料的磨損力增加，使得剎車(chē)制動(dòng)噪聲升高。

在金屬纖維改進(jìn)過(guò)程中，主要是以銅纖維代替鋼纖維的方式，發(fā)揮其更優(yōu)越的性能。實(shí)踐中，銅纖維的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：材料的磨損系數(shù)較為穩(wěn)定，可以在多種溫度環(huán)境下保持穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，并降低磨損率。而選用紫銅纖維材料，可以進(jìn)一步提升材料的可塑性，并具有更低的磨損率和較低的填料脫落率。對(duì)不同的銅纖維材料在應(yīng)用性能上做出排序，以紫銅纖維為最佳，黃銅纖維其次，鋼纖維最后。

2.3 礦物材料

礦物材料對(duì)于汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料的磨損影響，主要是礦物材料的摩擦性質(zhì)決定著整個(gè)剎車(chē)材料的摩擦效果。由于礦物材料選擇應(yīng)用的種類(lèi)較多，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、形態(tài)也存在影響，就導(dǎo)致其性能表現(xiàn)結(jié)果也有所不同?，F(xiàn)階段，在汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料中的礦物應(yīng)用中，滑石粉、水泥、石灰、冰晶石、長(zhǎng)石、云母以及氧化鋅等物質(zhì)應(yīng)用最為廣泛，并具有較好的防磨損效果。

2.4 降低磨損的工藝處理

結(jié)合汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料的熱能轉(zhuǎn)換原理以及磨損的影響因素，在降低磨損處理工藝上，是通過(guò)原材料處理和配方改良來(lái)提升半金屬剎車(chē)材料的性能，進(jìn)而降低磨損率。

首先，在原材料處理上，是通過(guò)選擇性能更好的有機(jī)膠結(jié)材料，提升整個(gè)汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料的膠結(jié)性。在原材料表面處理上，主要是針對(duì)油污、油脂進(jìn)行處理，保持表面的清潔，進(jìn)而更好地在熱壓操作中發(fā)揮其膠結(jié)性。

其次，在配方更改上則是考慮到不同金屬纖維作為半金屬的增強(qiáng)材料以及其他潤(rùn)滑材料的性能應(yīng)用;同時(shí)結(jié)合溫度因素，分析在持續(xù)摩擦下磨損情況、熱能轉(zhuǎn)換情況。以中溫摩擦為例，其可以在材料表面形成穩(wěn)定的氧化膜，從而提升材料的膠結(jié)性和附著力，達(dá)到減少材料磨損的效果[3]。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料的熱能轉(zhuǎn)換功能以及磨損情況的分析，主要是基于半金屬剎車(chē)材料的性能以及影響效果展開(kāi)探究，并結(jié)合其不同的配方和材料應(yīng)用類(lèi)型來(lái)推進(jìn)汽車(chē)半金屬剎車(chē)材料的性能改良，從而減少磨損，提高使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1] 薛麗芳.汽車(chē)新型半金屬剎車(chē)片材料摩擦及磨損特性研究[J].熱加工工藝，2015，44（8）：39-41，45.

[2] 羅成，賀奉嘉，蘇堤，等.半金屬汽車(chē)剎車(chē)材料中蛭石作用的研究[J].汽車(chē)工藝與材料，2001，（11）：23-26.

[3] 羅成，蘇堤，賀奉嘉，等.氧化膜對(duì)半金屬汽車(chē)剎車(chē)材料摩擦磨損性能的影響[J].中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1999，（3）：71-74.