汽车车身越来越轻,不仅是过去的要求,也是未来的趋势,尤其是电动汽车的出现,必将提出更高要求;随着高等级公路的延伸,实际车速也在越来越快。如何在更小面积的刹车片上实现更高制动力,成为刹车片人面对的挑战。
西方摩擦材料技术界有句话:不使用高品质的金属硫化物,就难以做出高品质的刹车片。
众所周知金属硫化物有优良的润滑和导热性能,但这样就能担当起如此美誉?绝非如此简单。它还能帮助刹车片实现更小面积上更高的制动力和更低的磨耗,这个看似矛盾的诉求能被它解决,才是奥秘之一。
经过特殊合成和设计的某些金属硫化物具有这样的层状结构。
这个结构意味着什么呢?意味着它具有优异的润滑性能和受到一定压力后能够发生平移的特点,具有优良的金属延展性。
刹车片和刹车盘在制动时,本质上是点和点之间的接触,为了说明问题,我们简化成点和面之间的接触。刹车片为点,刹车盘为面。
如图二:
在刹车时,制动力使含有金属硫化物的材料发生平移,增加了接触面积,假设接触点是由两个点变成了三个点,则:
1.由于接触面积增加,制动力=压强×摩擦面积,制动力增加。使刹车片减小面积而达到同样制动效果成为可能。润滑剂反而似乎起到了“增磨”的效果,神奇不?当然,本质上它仍然是润滑剂,但是却能增加刹车片和盘的实际接触面积,在材料里能有这个作用原理的并不多,而且必须是高等级纯度和特殊设计才能实现,这还是很有技术含量的。
2.假如经过制动后温度升至300度,则平移前后分别是由两个和三个点来承担这个温度,毫无疑问,后者能有更好的高温性能。前面每个点大概承受150度,而后者只有100度。
3.所有酚醛树脂做结合剂的产品里都存在一个问题:热量的传导非常困难,这是由酚醛树脂的特点决定的。金属硫化物的加入大大改善了这个问题。同样是300度的热量,迅速转移到更大面积上去承受,和集中在很小面积上,优劣立分;假设添加硫化物材料使同样的这个热量从2平方厘米到了3平方厘米,则单位面积上的温度也从150降到了100。
4.在同等制动力下,平移前后分别是两个和三个点来承受这个压力,毫无疑问后者每个点承受的压力更小,更耐磨,所以就降低了刹车片的磨耗;
经过以上综合作用,一个面积更小,制动效果反而更好,磨耗更低,更耐高温的高端刹车片的形象似乎慢慢现出了一个轮廓。
但需要再次强调的是,并不是每个金属硫化物都能如此,是需要以高等级纯度和特殊设计作为前提的。作为世界上最优秀的固体润滑剂生产商,TRIBOTECC(特巴科)的科学家们创造出了一系列产品可以满足此要求,比如CPX26系列,SCX5,GWZ100都是此类产品。这类材料的出现,让刹车片配方设计的工程师们有了一个崭新的途径,去面对更高的挑战。
(上海罗得新材料科技有限公司)
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