奥迪轿车盘式制动器制动块国产化研究

    摘要：本文研究并解决了奥迪轿车盘式制动器的制动块国产化中的两项关键技术。首先结合地区资源优势，开发成功性能优于国外摩阻材料的碳纤维无石棉复合摩阻材料，另外开发了制动块背板的精冲工艺。本研究成果为实现奥迪轿车盘式制动器制动块的国产化打好了基础。

    1.前言

    盘式制动器是汽车制动系中的重要执行部件，目前已广泛应用于轿车中。该类制动器的摩擦副中的制动元件是由摩擦块(刹车片)与金属背板所组成的制动块，而摩擦块则由摩阻材料制成。半个多世纪以来，汽车制动器的摩阻材料一直沿用石棉基摩阻材料。由于石棉摩阻材料的使用寿命低，易出现“热衰退”现象[1]，特别是石棉粉尘污染环境，危害人类健康。因此，近20年来世界各国都对石棉摩阻材料的生产与使用加以限制，并开始研制与使用新一代复合纤维增强摩阻材料来制作汽车制动器的摩擦块。鉴于此种发展趋势，我们结合吉林省较丰富的碳纤维资源优势，针对奥迪轿车盘式制动器的制动块的国产化中的关键技术进行了研究开发。

    2.碳纤维复合材料汽车制动器摩擦块的研制

    所研制的碳纤维复合材料摩阻材料系由增强纤维、粘接剂和摩擦性能调节剂(填料)组成的多元体系。采用正交优化设计方法，确定材料组分的最佳优化配方，使摩阻材料具有良好的综合性能，之后经过混料、热压成形、热处理等工序，压制成盘式制动器的摩擦块。

    2.1 材料配方的确定

    2.1.1材料的选择

    (1)增强纤维的选择

    由于碳纤维具有优异的综合性能：重量轻，比强度、比模量较高(分别是金属的5倍和7倍)，导热性能好，耐磨性好，耐高温性能好(在小于400℃时性能很稳定)[2]。因此，选定吉林省资源丰富的碳纤维作为所研制的摩阻材料的增强纤维。

    (2)粘结剂的选择

    粘结剂的作用是将多个组分结合成一个整体，来传递载荷并使载荷均衡。通常都使用酚醛树脂作粘接剂，因为酚醛树脂在耐热性、成型加工性和经济性等方面都具有一定的优点。但是未经改性的酚醛树脂硬度较高、脆性大，其极限耐热温度约为250℃，超过300℃时分解相当严重，使抗拉强度及抗冲击性能降低，从而使产品易形成制动噪声及打滑现象。同时由于其弹性模量较高，使产品与摩擦对偶贴合性不好，容易产生严重的局部过热，造成热裂现象。因此，在实际应用中均采用改性的酚醛树脂。根据我们多年研究石棉和半金属摩阻材料的经验，选用丁腈橡胶改性的酚醛树脂(FH-908)作粘结剂。该粘结剂具有耐高温、耐疲劳性能好，耐湿热老化，耐大气老化，耐介质性好等优点。

    (3)摩擦性能调节剂

    加入各种摩擦性能调节剂(填料)的作用是用以解决在各种情况下摩阻材料的摩擦系数稳定且耐磨，能改善热衰退性等。选择填料应遵循如下原则：填料的硬度不应大于偶对面的硬度；熔点应低于偶对材料的融合温度。实际采用的填料成分如下：

    1)金属粉末：它主要用以改善导热性，减少磨损并保持高温摩擦系数的稳定。

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