制动摩擦材料中的钢纤维摩擦磨损特性分析1.pdf

2008年8月润滑与密封Aug.2008
第33卷第8期LUBRICATIONENGINEERINGVol133No18

制动摩擦材料中的钢纤维摩擦磨损特性分析

陈东陈学俊
(华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640)

摘要:通过模拟汽车制动过程,针对半金属摩擦材料中的钢纤维的摩擦磨损特性进行了研究。研究表明:钢纤维的
磨损主要以氧化磨损、粘着磨损和磨料磨损为主。通过对参与摩擦的钢纤维表面以及部分磨屑形貌特征和表面成分的分
析表明:表面Fe(钢纤维)很容易被氧化。在摩擦力和摩擦热的反复作用下,氧化层的厚度增大,强度降低,硬而脆
的氧化铁易脱落并呈鳞片状。摩擦表面存在着大量的微粉再加上润滑材料的涂抹,以及摩擦高温形成的氧化层都影响了
钢纤维与金属盘表面粘着的产生。同时,在接触表面存在的大量微粉颗粒包括氧化铁和部分硬的磨料,很容易在钢纤维
表面产生磨料磨损。
关键词:摩擦材料;制动材料;钢纤维;摩擦磨损
中图分类号:TH11711文献标识码:A文章编号:0254-0150(2008)8-027-4

TribologicalCharacteristicsofSteelFibersinFrictionMaterials
ChenDongChenXuejun
(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,GuangzhouGuangdong510640,China)
Abstract:Bymeansofsimulatingautomotivebrake,thetribologicalcharacteristicsofthesteelfibersinbrakingfriction
materialwerestudied.Theresultsarethatthewearofsteelfibersmainlyincludesoxidation,adhesion,grindingofabra2
sion.Theanalysisonthetopographicfeatureandtheelementsofsteelfibersonrubbingsurfaceshowsthatthesteelfibers
easilyoxidateduringbraking.Thecombinationoftherepeatedlyheatandmechanicalactionsonthesurfaceofsteelfiber
makestheoxidationlayersofthesteelfibergrowandthemechanicalintensitydecrease.Thefragileandrigidferricoxide
breaksoffthebaseofsteelfibers.Therearemanymicro2powdersandlubricantontherubbinginterfacesaswellasferric
oxidecoveringthesurfaceofsteelfibers.Itaffectstheadhesionbetweenthesteelfibersanddiscs.Thegreatamountofmi2
cro2powderssuchasferricoxideandquartzpowdersleadtogrindingabrasiononthesteelfibers.
Keywords:frictionmaterial;brakematerial;steelfiber;frictionandwear

目前,在各类摩擦制动器中,复合摩擦材料小,特别适合尺寸较小的盘式制动器。但在使用中发
(PolymerMatrixComposite,PMC)使用的比例高达现钢纤维容易生锈,锈蚀后或者出现粘着对偶或者损
[1]
90%以上。复合摩擦材料是将不同物化特性的材料伤对偶,使摩擦片强度降低,磨损加剧,摩擦因数稳
[3]
与强度低、韧性好的高分子聚合物基体组成的。由于定性变差。
高分子材料通常不能承受高的应力和高的温度,为了摩擦材料的组成是决定其摩擦学特性的主要因
提高高分子材料的屈服强度,都采用网状结构的热固素,在构成复合摩擦材料的诸多组分中,每种组分都
性树脂,一般为各种改性的酚醛树脂。同时,为了达对制动效果起到一定的作用。固体表面的特性取决于
[4]
到理想的制动效果和综合机械性能,还需加入各种纤其表面层的结构在厚度和组分所发生的变化。要充
维。以钢纤维或金属粉(铸铁粉、还原铁粉)代替石分了解摩擦磨损过程,首先要了解摩擦表面的性能特
棉纤维,20世纪70年代初美国本迪斯公司开发出无点和变化过程。本文作