刹车片的基本要求

青华模具培训 · 发表于 2012-8-8 09:50

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刹车片是指固定在与车轮旋转的制动鼓或制动盘上的摩擦材料，其中的摩擦衬片及摩擦衬块承受外来压力，产生摩擦作用从而达到车辆减速的目的。
　　摩擦块是被钳夹活塞推动挤压在制动盘上的摩擦材料，由于摩擦作用，摩擦块会逐渐被磨损，一般来讲成本越低的刹车片磨损得越快。摩擦块分为摩擦材料和底板两部分，摩擦材料部分在磨损后仍然可以使用，摩擦材料使用完后，底板与制动盘就会直接接触，最终会丧失制动效果并损坏制动盘，而制动盘的修理费用是十分昂贵的。
　　一般，对刹车片的基本要求主要有耐磨损、摩擦系数大、优良的隔热性能。
　　按制动方式的不同刹车片可分为：鼓式制动刹车片和盘式制动刹车片两种；按材料的不同刹车片一般可分为石棉型、半金属型、NAO型（即无石棉有机物型）刹车片等三种。
　　随着现代科技的迅猛发展，像其它制动系统的部件一样，刹车片本身在近几年也在不断地发展和变化。
　　传统制造工艺中，在刹车片上使用的摩擦材料是由多种粘合剂或添加剂组成的混合物，并在其中添入纤维以提高其强度，起加固作用。刹车片生产厂家在关于使用材料的公布上特别是新配方上往往是守口如瓶的，当然，一些成分配料如：云母、硅石、橡胶碎片等是公开的。而刹车片制动的最终效果、抗磨损能力、抗温能力及其它性能将取决于不同成分间的相对比例。下面我们就简单谈一谈几种不同材质的刹车片。

石棉型刹车片
　　从最初开始石棉就已经被用作刹车片的加固材料，由于石棉纤维具有高强度和耐高温的特性，因此可以满足刹车片及离合器盘和衬垫的要求。这种纤维具有较强的抗张能力，甚至可以同高级钢材相匹配，并且可以承受316℃的高温。更重要的是石棉相对廉价，它是从闪石矿石中提炼出来的，而此种矿石在很多国家已被大量发现。
　　在石棉型刹车片的成分比例中，石棉占到40～60％，但是人们现在发现多数石棉具有潜在的危害，石棉已被医学界证实是致癌物质，其针状的纤维很容易进入肺部并停留，造成刺激，最终可导致肺癌的发生，但这种病症潜伏期可长达15～30年，所以人们往往认识不到由石棉引发的危害。
　　只要石棉纤维被摩擦材料自身固定后将不会对工作人员的健康造成危害，但是当石棉纤维伴随着制动摩擦形成制动尘埃而排放时，就可能成为一系列影响健康的根源。
　　根据美国职业安全与健康协会（OSHA）做出的测试，每进行一次常规性的摩擦试验，刹车片就会产生数百万之多的石棉纤维散发到空气中，而且这种纤维远远小于人的头发，是肉眼无法观察到的，所以一次呼吸可能吸入成千上万的石棉纤维而人们却毫无察觉。同样，如果用空气管将制动鼓或制动部件中的制动尘埃吹走，也可以将无数石棉纤维吹到空气中，而这些尘埃，不但会影响工作技师的健康，同样也会对任何在场的其他人员造成健康损害。甚至一些极其简单的操作如：用锤子敲击制动鼓使其宽松，让内部制动尘埃出来，也可以产生大量石棉纤维飘到空气中。更让人担心的是：一旦纤维漂浮在空气中将持续数小时，然后它们会粘在衣服上、桌面上、工具上等一切你能想到的物体表面上。任何时候一但遇到搅动（如打扫卫生、走动、使用气动工具时产生空气流），它们又都将重新漂浮到空气当中。通常情况下，一旦这种材料进入到工作环境，它将在那里停留数月甚至几年之久，对在那里工作的人员甚至是客户造成潜在的健康影响。
　　美国职业安全与健康协会（OSHA）还指出：人们的工作环境中的石棉纤维含量只有每平方米不超过0.2个才是安全的，同时应尽可能减少日常制动维修工作中产生的石棉尘埃，尽量避免可能造成释放尘埃的工作（如敲击刹车片等）。
　　但是除了危害健康方面的因素外，石棉型刹车片还存在着另一个重要问题。由于石棉是绝热的，其导热能力特别差，通常反复使用制动器会使热量在刹车片中堆积起来，刹车片变热后，它的制动性能就要发生改变，要产生同样的摩擦和制动力会需要更多的踩刹车次数，这种现象被称为“制动萎缩”，如果刹车片达到一定的热度，将导致制动失灵。
　　当车辆制造商和制动材料供应商决定发展新的更安全的石棉替代品时，新的摩擦材料几乎同时应运而生。这就是我们下面要谈到的“半金属”混合物型和无石棉有机物型（NAO）刹车片。

“半金属”混合物型刹车片
　　“半金属”混合物型刹车片（Semi-met）主要是采用粗糙的钢丝绒作为加固纤维和重要的混合物。从外观上（细的纤维和微粒）可以很方便地将石棉型和无石棉有机物型刹车片（NAO）区分开来，另外它们还具有一定的磁性。
　　钢丝绒具有较高的强度和导热性，这使得“半金属”混合物型刹车片同传统的石棉型刹车片有着不同的制动特性。例如：“半金属”刹车片内部金属含量较高而强度大，高金属含量同时也改变了刹车片的摩擦特性，通常是指“半金属”刹车片需要更高的制动压力来完成同样的制动效果。特别是在低温环境中高金属含量同样也就意味着刹车片会引起较大的制动盘或制动鼓的表面磨损，同时会产生更大的噪音。
　　“半金属”混合物型刹车片（Semi-met）的主要优点在于它的温控能力及较高的制动温度，同石棉型的传热性能差与制动盘、制动鼓的冷却能力差相比它们在刹车时帮助制动盘和制动鼓将热量从其表面上散发出去，热量被传递到制动钳及其组件上。当然如果这些热量处理不当也会产生问题，刹车液受热后温度会上升，如果温度达到一定水平，将导致制动萎缩和刹车液沸腾。这种热量同时对制动钳、活塞密封圈及回位弹簧也有一定的影响，会加快这些组件老化，这也是在制动维修时要重新装配制动钳及更换金属件的原因。

无石棉有机物型刹车材料（NAO）
　　无石棉有机物型刹车材料主要使用玻璃纤维、芳香族聚酰纤维酩或其它纤维（碳、陶瓷等）来作为加固材料，其性能主要取决于纤维的类型及其它添加混合物。
　　无石棉有机物刹车材料主要是作为石棉的替代品而研制的，用于制动鼓或制动蹄，但是近期它们也正在开始被尝试用作前盘式刹车片的替代品。就性能而言，NAO型刹车片更接近石棉刹车片，而不是半金属刹车片。它不像半金属刹车片那样具有良好的导热性和良好的高温可控性。
　　新型的NAO原材料与石棉刹车片相比有何不同呢？典型的石棉为基础的摩擦材料含有五到七种基础混合物，它们包括加固用石棉纤维、多种添加材料以及粘合剂等，如亚麻仁油、树脂、苯酚醛、树脂。相比较而言，NAO摩擦材料大约包含十七种不同的混合物材料，因为去掉石棉不能等同于简单地更换一种替代品，而需要用一大批混合物来保证制动性能，使之持平或超过石棉摩擦块的制动效果。
　　NAO型刹车片的材料已经历了几次变革，现在的NAO材料在诸多方面已经有效地超过了石棉刹车片的性能，这主要是在抗摩性能及噪音等方面。
　　当然规范标准首先应确定下来，因为只有这样才能检验任何新的摩擦材料配方。这些规范中应包括摩擦性能、抗疲劳能力、温度适应性、抗磨损能力以及噪音等。摩擦材料越好摩擦块在不同的温度及压力下的摩擦性能保持得越好，换句话说,在低温或高温情况下,其性能应变化不大。摩擦材料越好，反复制动后越不可能出现制动萎缩，这使得“制动踏板感觉”保持良好。较好的材料同时也会减少磨损，降低噪音。早先的NAO刹车片只达到了其中一部分的要求，但现在已基本完全达到。如今的NAO刹车片比石棉刹车片的使用寿命明显延长，同时还有利于延长制动鼓与制动盘的使用寿命。
　　对现今市场上几种主要类型刹车片的材质性能有所了解之后，下面再谈一谈有关刹车片使用更换方面的常识。

更换刹车片的原则
　　更换刹车片时，最好能使用高性能的刹车片，虽然其价格比经济性的刹车片高一些，但其材料要好得多，使用寿命较长，当然安全性也要强得多，因此，一时的高投入肯定会换来更多的回报。
　　需要提醒车主的是：更换刹车片时要尽可能使用与旧刹车片具有相同的材质，当然如果能做到新的刹车片材料比原件的材料高一级别就更好。更换不同材质的刹车片时只有遵循下述两条原则方可保证其安全性。
　　*尽量不要使用NAO材料的去替换半金属材料的刹车片。
　　*NAO材料的可替换石棉材料的刹车片。

更换刹车片的周期
　　刹车片的更换周期往往要依据车辆的运行情况、车辆的类型、车载重量、刹车片的类型等具体情况而定。例如，实际生活当中的情况往往是：一种刹车片在某一辆车上可使用50,000或60,000km，而在另一辆车上或许仅使用25,000km就必须更换。车辆在道路上停和行的频率是个重要的因素，一般来讲，长期在城市道路上行驶的汽车其刹车片的更换周期明显比长期在高速公路上行驶的车辆短；在山路上行驶的比在平路上行驶的短，载货车又比轻车的更换周期短。因此，实际上没有哪个“权威”能说清刹车片到底能使用多长时间，只有一点可以确定---要经常检查刹车片的磨损情况。

更换刹车片的时机
　　通常在以下几种情况下，刹车片必须进行更换：
　　*当刹车片的厚度小于车辆制造商允许的最小维修标准时；
　　*当刹车片上的磨损指示片接触到制动盘时；
　　*刹车片被油或油脂污染时；
　　*刹车片发生异常磨损或锥型磨损时。
　　一般情况下，如果固定式制动钳上的刹车片两边厚度差达到1.5mm时，浮动式制动钳上的刹车片两边厚度差达到3.0mm时就需要进行更换了。当然，只通过简单的外表观察无法准确确定刹车片是否磨损，所以一般应该用尺子来测量刹车片的最薄处看是否在允许范围之内（通常应依据具体的车型维修手册）。
　　另外，刹车片最小使用厚度的测定还要依据许多因素，主要包括制动系统本身情况（制动钳或汽缸活塞的设计行程、调节器间隙、制动踏板间隙等）；刹车片的类型（石棉型、半金属型、NAO型）；刹车片与制动蹄片的装配情况等等。例如：粘结式的连接方式通常采用高温处理，就刹车片的抗磨损性能而言要高于铆接式的，因为当铆钉式刹车片磨损到铆钉头露出时，铆钉将直接损坏制动盘或制动鼓。与此相反的是，粘结式的刹车片可以被磨损到金属层裸露出来，只有到达这一点时，才会导致金属与金属的摩擦并产生刺耳的噪音。在日常生活中，人们往往直到刹车片出现以上情况时才跑去维修，这无论对车辆本身还是驾驶人员的安全都是极为不利的。因此，平时多了解一些刹车片的基本知识，多注重一下刹车片的选择和使用规范是很有必要的。

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