现代轨道交通刹车材料的发展与应用

分析了轨道交通车辆用盘形制动装置中闸片/制动盘组成的摩擦副的工作条件及其对材料的要求,介绍了铸铁闸片、树脂基闸片、铁基和铜基粉末冶金闸片的性能特点及适用领域,重点分析了粉末冶金闸片各组元的功能及摩擦磨损性能调控机制.基于制动盘热斑形成机理,阐明了闸片形状与排布对制动盘热源分布的影响规律.阐述了铸铁、铸钢、锻钢、金属基复合材料和C/C复合材料制动盘的研究进展,并指出了现代轨道交通刹车材料设计与制造的研究热点及研究方向.     

超深矿井提升机制动盘热性能分析与优化

超深矿井提升机制动盘在紧急制动过程中由于受到摩擦循环热载荷的作用，内部产生较大的热应力，同时高温会导致制动盘和闸片摩擦制动性能下降甚至失效。针对制动盘制动热性能问题，根据热传导理论和有限元分析方法，建立了制动盘组件三维有限元模型，采取直接耦合方法对制动盘制动过程中的热应力场进行模拟研究，并通过实验验证了仿真参数设置的正确性。分析了闸片数量和排布方式对制动工况下制动盘温度和应力分布的影响。结果表明，在制动阶段，制动盘摩擦面温度先急剧上升，后缓慢下降，摩擦面温度呈现锯齿状波动性变化，制动过程中应力变化规律与温度变化规律相同。原制动盘在制动过程中的最高温度为134.8℃，最大应力为230.2 MPa，高温和大应力区域集中于摩擦面附近；增加闸片数量的制动盘最高温度为142.4℃，最大应力为251.1 MPa，高温和大应力区域同样集中于摩擦面附近；改变闸片排布方式的制动盘最高温度为86.5℃，最大应力为119.1 MPa，高温区域和大应力区域范围较小。由此可知，改变闸片排布方式更能显著降低制动盘温度和应力，并且温度场和应力场分布更均匀。研究结果可为制动盘热性能优化设计提供理论参考。     

制动盘早期磨损失效分析

对失效的汽车制动盘进行了扫描电镜分析、化学成分分析、金相检验和硬度检测等。结果表明，制动盘属于早期磨粒磨损失效。对进口和国产的制动盘及制动片进行了对比分析，讨论了材质及摩擦付匹配对制动盘使用性能的影响。制动盘磨损性能的影响因素不仅与制动盘材质有关，更主要是与摩擦片的材质与摩擦副匹配有关。     

混杂纤维盘式制动闸片材料的装车实验研究

采用混杂纤维作增强材料生产列车客车车辆闸片,依据TB/T3118-2005进行了"现车运用试验".实际测量了闸片的磨耗和表面状况,在线测量了制动盘厚度变化并对制动盘表面进行了观测.实验结果表明,闸片线磨损率低,表面平整无龟裂、塌边和掉渣等,制动盘面光洁,无集中产生热斑和微裂纹等异常状况.摩擦学机理分析指出,混杂纤维闸片...     

高速列车制动盘材质应用现状和研究进展

本文对国内外高速列车制动盘材质进行了概述,并着重对高速列车钢质制动盘材质应用现状和研究进展进行了综述。在此基础上,分析和阐述了高速列车制动盘的核心性能、关键技术以及研究重点。加强高速列车制动盘材质高温性能、热疲劳性能、摩擦磨损性能等方面的研究对我国高速列车制动盘的发展具有重要意义。     

汽车制动盘轻量化材料及技术途径简析

汽车轻量化技术已成为国内外主机厂和供应商较为关注的话题,汽车轻量化不仅对汽车节能减排有着直接贡献,同时对整车性能的提升也有着重要作用。制动盘是汽车底盘系统重要的安全件,同时也属于汽车簧下零件。当前行业内制动盘主要为灰铸铁材料一体铸造成型,零件较重。实现制动盘轻量化的主要技术途径是应用轻量化材料,本文主要对行业内主要应用和研究的制动盘轻量化材料和轻量化技术途径进行简述。     

SiC颗粒增强铝基复合材料/半金属材料干摩擦磨损特性

采用自制的销盘式摩擦磨损试验机研究了三种颗粒增强铝基复合材料及灰铸铁(HT250)与半金属摩擦材料配副的干摩擦磨损性能。结果表明:在试验条件下,复合材料的耐磨性能高于灰铸铁(HT250),其中复合材料Al-10%Si/30%SiC(14μm)的平均磨损率小于灰铸铁的三分之一;复合材料的摩擦系数与HT250相当。而且从摩擦系数稳定性和摩擦系数达到最大值所需的时间来考察,复合材料的性能优于HT250。结果表明,颗粒增强铝基复合材料可以取代HT250,用于汽车刹车盘类摩阻件,使其使用寿命大幅度提高。     

SiC颗粒增强铝基复合材料制动盘的研究

采用半固态搅拌熔炼-液态模锻工艺制备了与Santana轿车前制动器相匹配的SiC颗粒增强铝基复合材料制动盘,对该制动盘进行了材料拉伸性能和微观结构分析,并在SCHENCK制动试验台上进行了制动性能和制动磨损试验。结果表明,复合材料的拉伸性能优于传统制动盘材料HT250铸铁;在各种制动工况条件下,复合材料制动盘对制动衬片的摩擦系数均在大众公司企业标准规定的范围之内,且较稳定;此外,复合材料制动盘质轻、耐磨,制动噪音小、温升低,运转平稳;因此,可望以其替代传统的铸铁制动盘,提高制动器的安全可靠性和服役寿命,减轻轿车悬挂系统的重量,降低油耗。      

高速列车粉末冶金制动材料的研究进展

为适应高速列车更快速、更安全、更舒适、更环保的发展需求,高速列车制动材料应具备合适且稳定的摩擦因数、优良的耐磨性、高的耐热性与抗热疲劳性、足够的机械强度、与制动盘匹配良好、良好的环境适应性及环境友好性等特性。由于在制动方面具有不可替代的优越性,目前300 km/h及以上的高速列车均采用粉末冶金制动材料。从材料设计、制备技术、摩擦磨损性能与机理及性能评价等方面,对近年来高速列车粉末冶金制动材料的研究进展进行了综述。首先,阐述了材料中基体组元、润滑组元及摩擦组元的基础研究,以及材料的环保化、组元简易化发展趋势;其次,探讨了制备工艺参数对摩擦磨损性能的影响,简述了制备技术的发展;再次,分析了服役条件对摩擦磨损性能的影响规律,介绍了闸片/制动盘匹配性的研究;最后,归纳了摩擦磨损性能的评价与预测方法,总结了摩擦磨损机理的最新研究进展。     

海洋环境下关键摩擦副材料的摩擦学研究现状与展望

海洋是人类生存的基本空间,也是保证人类社会持续发展的宝库。关于海洋环境下材料的摩擦学研究,不仅促进了海洋工程装备的开发,而且也为海洋工程装备的关键摩擦副材料提供了有力支撑。但海洋环境下的摩擦磨损严重制约了海洋专用材料的应用与发展,主要原因是海水介质复杂,以及腐蚀与摩擦的交互作用等。因此,研究和探讨海洋环境下关键摩擦副材料的摩擦学是提高我国海洋工程装备整体水平的重要途径。对海洋环境下关键摩擦副材料的摩擦学研究进行汇总与分析,着重介绍了金属与金属配副、陶瓷与金属配副、聚合物与金属配副、聚合物与陶瓷配副等在海水环境下的摩擦学研究现状,并结合摩擦副材料的摩擦学研究现状及发展趋势,对海洋环境下关键摩擦副材料的摩擦学研究进行了展望。     

Al/SiCp Brake Discs Produced by Dissimilar Cast-Bonding

A new manufacturing process was developed for ventilated brake discs. Half of a disc was composed of two friction plates, cooling fins connecting the friction plate, and a mounting plate joined to the cooling fins. A full disc consists of two half-discs. First, the friction plates were cast using A356/SiCp composites. The two friction plates and a furan-resin mold were set up in a mold frame made of cast iron to cast the cooling fins, and the mounting plate. The mold frame was heated and kept at 500°C. Into the mold, molten A356 alloy at 750°C was poured to cast the fins and the mounting plate. After cooling and dismantling the mold frame, half of a brake disc made of two dissimilar materials was obtained. Pin-on-disc tests and scanning electron microscope (SEM)/energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analysis were performed. Finally, brake dynamometer tests with a full-size disc/organic pads were carried out. It was confirmed that the friction coefficients satisfied the relevant regulations for railroad brake discs.     

Performance evaluation of brake pads developed using two different manufacturing methods

The aim is to study the effect of several distinct manufacturing processes, parameters and ingredients on the physical, mechanical and frictional characteristics of brake pad developed using hand lay method (sample 1), brake pad developed using hot compression method (sample 2) and commercial brake pad (sample 3). The non asbestos brake pad samples were compared with the selected commercial brake pad sample using pin on disc test set up. Results showed that friction performances of all three samples were insensitive to water and oil absorption test. Sample 2 had better mechanical properties and greater wear resistance than other two samples which are attributed to use of hot press method of manufacturing the composite and selecting the carbon-based ingredients. Sample 1 maintained high coefficient of friction even though manufactured with the help of hand lay method. Both fabricated brake pads are stable upto the temperature 220 °C without any weight loss and degradation. Brake pad surfaces showed different shape wear debris and plateaus significantly affecting the friction characteristics. Finally, the test results indicated that both fabricated brake pad samples have potential braking characteristics to be used as a brake pad material.     

汽车盘式制动器稳定性及非线性动力学分析

针对汽车盘式制动器摩擦产生振动的问题,提出了考虑时变摩擦系数的制动盘和摩擦片耦合的两自由度简约模型。基于劳斯赫尔维茨标准,分析了制动器模型的稳定域和不稳定域,并辨识了参数取值范围和共振频率。采用具有物理意义的参数数值,阐述了模型中不同角度与极限环稳定性和幅值的关系。基于两个参数的分岔图,分析了制动器系统的非线性动力学特性,证明了该系统存在混沌现象。分析结果表明摩擦片的质量、刚度及制动盘的转速等因素对制动器系统稳定性影响较大,为合理设计制动器系统及控制其振动提供理论依据。     

摩擦衬片包角对盘式制动器尖叫影响的仿真分析

摩擦衬片包角对制动尖叫具有重要影响。针对某通风盘式制动器,建立有限元复模态模型并通过尖叫台架试验进行了正确性验证。基于该模型针对5种包角水平的摩擦衬片,通过仿真计算分析其对制动尖叫倾向性的影响,并从制动块自由模态特性、盘块间接触压力分布、不稳定模态频率及模态耦合特性角度解释了不同摩擦衬片包角对制动尖叫的影响机制。分析表明：摩擦衬片包角的改变会同时引起制动块结构特性变化和接触压力分布的变化,进而引起不稳定模态数量、频率和模态耦合特性的改变。     

飞机刹车用长寿命高摩擦特性炭/炭复合材料制备技术(英文)

以针刺炭纤维准三向结构整体毡为预制体,经丙烯气体狭缝定向流的"外热内冷"、"内热外冷"径向热梯度CVI工艺致密技术,优化组合的热解炭/树脂炭双元炭基体技术,通过调控高温处理技术等三大关键技术制备了A320系列飞机炭刹车盘材料。与现用的A320系列飞机进口炭刹车盘进行了地面台架对比试验和装机应用。结果表明:自主开发的炭刹车盘其设计着陆能量和超载着陆能量的摩擦特性与国外相当,但在高能载(RTO)刹车时,其摩擦系数提高了21%～48%,静摩擦系数提高了28%;装机应用寿命平均达到2700次以上,比国外产品寿命提高了23%,凸现出长使用寿命和高摩擦特性的特色。