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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划纸基摩擦材料北京科技大学材料科学与工程选论姓名：学号：专业：材料科学与工程班级：二零一四年九月纸基摩擦材料研究综述1纸基摩擦材料的发展概况随着机电液一体化技术的飞速发展，各类新型液力驱动的湿式离合器和制动器得到广泛应用，在这种湿式离合器和制动器中是靠多对摩擦片传递扭矩，其中摩擦片大部分是采用纸基摩擦片，摩擦片既是关键零件又是易损件。图1所示是捷达宝来轿车M01自动变速低速档离合器K1的分解图，其摩擦片全部是纸基摩擦片。纸基摩擦片的外观如图2所示。图1捷达宝来轿车M01自动变速器离合器
2、K1部件分解示意图1.弹性挡圈2.压盘3.内片4.外片5.压板6.波形弹簧垫圈7.弹性挡圈8.活塞盖9.弹簧10.活塞11.带涡轮轴的离合器壳12.圆形密封圈13.活塞环纸基摩擦材料是20世纪50年代出现的一种多孔的、高弹性的湿式摩擦材料，主要由纤维、粘结剂、摩擦性能调节剂、填料等组成，通常采用类似造纸的工艺生产，因而被称为“纸基”。纸基摩擦材料是一种在油介质中工作的新型摩擦材料，与其他摩擦材料相比，具有摩擦系数高、动/静摩擦系数接近、传送扭矩能力强、结合柔和、噪音小、不伤对偶等一系列优点，因而被广泛采用。纸基摩擦材料主要用于各类车辆和工程机械、机床、船舶、矿山机械等行业湿式离合器和制动器中，
3、特别是作为汽车自动变速器中湿式离合器的摩擦材料，更具有广阔的应用前景。图2纸基摩擦材料摩擦片国外纸基摩擦材料出现于五十年代末，其经历了从石棉纸基片到无石棉纸基材料，从轻载工况到重载工况，从低能量、低功率吸收到高能量、高功率吸收的发展过程，该种材料已广泛应用于汽车、船舶、工程机械、矿山机械等领域的离合器、制动器中。目前，世界上较大的机械传动制造商，在其湿式制动器和离合器中广泛采用了纸基摩擦材料，如卡特彼勒、东芝、约翰迪尔、通用、克莱斯勒、福特、三菱、小松等。由于历史原因，我国机械工业和纸基摩擦材料的发展均比较落后。我国改革开放以来，许多单位进口了大量各式各样的主机，或与国外进行合资生产主机，特别
4、汽车和工程机械行业，其湿式离合器和制动器中广泛使用纸基摩擦材料，由于纸基摩擦片是易损件，引进的主机往往因为不得不花大量的外汇、高额的价格进口纸基摩擦片配件，且供货时间得不到保证，在这种情况下，促使我国很多科研院所和企业从事纸基摩擦片的国产化研究工作，且各研制单位在技术上相互封锁。目前，纸基摩擦材料研发开展较好的单位有：清华大学、西安交通大学、华南理工大学、西北工业大学、杭州粉末冶金研究所、武汉材料保护研究所、杭州杭城摩擦材料有限公司、湖北黄石赛福摩擦材料有限公司等。目前，我国汽车、工程机械中广泛使用的纸基摩擦片还未完全实现国产化，与国外产品仍存在很大差距。主要表现在：制造技术方面：生产自动化水
5、平低，生产效率低，设备简陋，精度低，质量不高，难以形成规模化，且外观质量差。材质配方方面：材质配方比较单一，没有形成系列化、标准化，对摩擦磨损机理研究不够。产品性能方面：产品的稳定性差，热衰退率和磨损率高，产品粘结性能差，使用寿命短。2纸基摩擦材料的组成研究纸基摩擦材料是纤维增强树脂基复合材料，基本组分包括纤维、粘结剂、摩擦性能调节剂和填料，增强纤维、摩擦性能调节剂和粘结剂对材料的摩擦磨损性能和综合性能有着重要影响，这给开发不同性能的纸基摩擦材料提供了空间。研究摩擦材料的组成是优化摩擦材料性能的基础。增强纤维纸基摩擦材料中的纤维可增强摩擦材料的机械强度，同时也对摩擦材料的耐热性能和摩擦磨损性能
6、起着非常重要的作用。纸基摩擦材料中最常用的纤维有芳纶纤维和酚醛纤维，也有使用碳纤维、玻璃纤维和其他有机合成纤维的，其中芳纶纤维以其高强度、高耐热性、耐磨耐腐蚀、能产生细小分枝、密度小等优点被广泛采用。由于酚醛纤维与粘结剂酚醛树脂结合良好，所以可为摩擦片提供更高的强度。纸基摩擦材料中纤维的含量随摩擦磨损性能参数要求的不同而变化，其含量通常为40%90%。用于纸基摩擦材料的增强纤维有天然动植物纤维、天然矿物纤维和人工合成纤维等约200余种。在纸基摩擦材料研究中，早期使用的增强纤维主要是纤维素纤维或石棉纤维。但纤维素纤维耐热性能较差，适用低载荷；石棉纤维较好地解决了载荷适用性问题，但其致癌性使其应用
7、受到了限制。国内纸基摩擦材料用增强纤维从纤维素纤维到Kevlar纤维、碳纤维，以满足摩托车和轻载荷汽车用纸基摩擦材料研究较多，但纤维选择较单一，试验数据积累较少，对混杂纤维影响摩擦磨损的规律认识较浅，尚不能充分发挥纤维性能互补的优势。近20年来国外关于纸基摩擦材料所用增强纤维如表1所示。表1国外纸基摩擦材料用纤维关于国内纸基摩擦材料的发展现状分析纸基摩擦材料具有静、动摩擦系数比值小，运转平稳柔和、低噪音、无震动、吸收能量强和环保低成本等特点。克服了传统粉末冶金铜基摩擦材料动摩擦系数低，静、动摩擦系数比值大，运转震动大等缺点。由于纸基摩擦材料的居多优点，从70年代开始摩擦材料生产厂家大多数都先后
8、纷纷研制或挖人才效仿制造。经历三十多年的漫长过程，虽然已经形成一定规模的生产量，逐渐被用户接受，已经广泛应用于摩托车、自行车、汽车、叉车、拖拉机、工程机械、船舶、起重机械、民用家电等的湿式离合器或制动器中。但是大多数产品还处于小批量生产阶段，生产设备简陋，以手工操作为主或借用传统的粉末冶金摩擦片的加工方法，产品的机械性能和摩擦磨损性能稳定性、统一性较差，如尺寸公差、外观、色差、空隙率、均匀度等方面与国外先进产品相比还存在着一定差距。本人多年关注纸基摩擦材料的发展，并且参与纸基摩擦材料的生产设备和生产工艺的研究，对近几年来我国纸基摩擦材料的发展状况有比较浅草了解，提出个人看法仅供参考。一纸基摩擦
9、材料的成本优势粉末冶金铜基摩擦材料由于生产厂家不断发展和扩大，竞争日趋激烈，加之有色金属是不可再生资源，价格不断上涨，以铜粉为例XX年后平均每年涨幅在15%以上，而成品价格由于各生产厂家的竞争因素基本不变，随着社会发展近年来工厂某些运作成本不断提高，所以粉末冶金摩擦材料的生产成本不断提高。利润空间越来越小，目前铜基摩擦材料大多数产品基本上不存在技术知识产权价格因素和品牌价格因素。近年来生产摩擦材料的民营个私企业不断涌现，而且迅速形成规模生产，这类企业相对运作成本较低对市场的冲击较大。所以对规模型生产摩擦材料的老企业经受着越来越严谨的考验，必须重视企业的内功修炼，一方面保持和提高产品质量占居行业
10、的品牌地位，进行设备改造提高生产效率减少用工量降低生产成本。另一方面研究开发新材料、新产品，注入新的活力，开发推广应用纸基摩擦材料就是一个很好的选择项目。纸基摩擦材料所用的原材料大多是国产的低价材料，很容易采购到，而且资源非常丰富，下表所列是纸基摩擦材料的主要使用材料。纸基摩擦材料的主要使用材料从表中看出1、2项骨架和填料都是价格低廉的材料，而且是整个配方中的主要份额，与铜粉价格相比不到5%。第3项特种纤维有国产和进口，价格较贵，特别是方纶纤维主要靠进口，但是由于该纤维是国家环保禁止使用物质，因为方纶纤维是永久性环境污染物质，所以有关单位在努力研究以其他纤维来取代方纶纤维，目前已经有新的廉价纤
11、维代替方纶纤维应用于生产，效果良好，这样不但有利于环境保护，而且可以明显降低纸基摩擦材料的生产成本。由于纸基摩擦材料的有机树脂和胶水是在低温烘道中固化，它不需要大能耗的电炉，所以低温固化与高温烧结电能耗要节约60%以上。从以上分析对比纸基摩擦片的摩擦层成本与铜基相比要低的多，有明显的价格优势。但是纸基摩擦材料的制造，到目前为止属于高科技技术，技术含量较高，所以纸基摩擦材料产品价格不能按常规产品核算价格，应当考虑科研成本和技术含量因素。二纸基摩擦材料应用状况纸基摩擦材料产品制造在国外已经是非常成熟的技术，早已应用到各个领域，以摩托车离合器片和轿车自动档变速箱离合器片为例，主机配套量和维修配件使用
12、量非常大，但是几乎全部被国外企业垄断。我们国内汽车业的兴起，轿车手动挡逐渐被自动档取代，主机配套量和维修配件使用量越来越大，但是除少数国产配套几乎全部进口，外国企业看到中国的市场商机，已有多家独资或合资企业生产纸基摩擦片以反销形式供应国内市场。大多数企业以低价战略占领市场，而国际上的产品销售价格比国内产品销售价格高出35倍，甚至更高。面对国外的技术封锁，国内的低价战略也无计可施。美国、日本的先起步企业对纸基摩擦材料的技术进行严密封锁，特别是纸基摩擦材料的关键造纸技术有一套非常完善的保密措施，对外不开放、技术不转让、不办分厂、甚至对主要工程技术人员实行终身供养，以防技术扩散。美国、日本的纸基摩擦
13、材料纸张制造商可以向中国企业出售纸张，但价格非常高，江苏有家合资贸易公司，掌握纸基摩擦片的后道加工技术，专门从事进口纸基摩擦材料纸张的销售和技术咨询、技术服务业务，几年下来虽然有小批量纸张卖出，但是一直没有批量成交，原因是进口纸张的价格太高。两片纸片的价格超过了一片成品摩擦片的国内市场销售价格。国内完全国产化生产纸基摩擦材料的厂家很多，打开各粉末冶金摩擦材料生产企业网页，几乎每个企业的产品介绍中都有生产纸基摩擦材料的内容。但是生产量都不大，应用领域还没有得到很好扩展。有极少数企业虽然投入了机械造纸设备，但主要产品还是停留在摩托车片等小型产品上。虽然很多厂家已经能生产叉车、拖拉机、工程机械、船舶
14、等领域的纸基摩擦片，而大多主机厂家基本上还在试探性使用阶段，还没有完全放开使用，更没有完全取代铜基摩擦片。三制约纸基摩擦材料发展的主要原因有些报告和资料中称纸基摩擦材料具有耐高温，传热快可以完全取代铜基摩擦材料。其实这种说法不切合实际，也不尊重科学，是毫无价值的虚假宣传。纸基摩擦材料虽然在静、动摩擦系数比值小，运转平稳柔和、低噪音、无震动、吸收能量强等方面优于铜基摩擦材料。但是也有与铜基摩擦材料不能相比的缺点，特别是机械冲击强度和传热性能方面，尤其是传热性能比较差，有数据表明含有非金属合金铜的导热系数为55千卡/左右，而含有大量非金属杂质的纤维纸的导热系数不到千卡/。两者的的导热系数相差几十倍
15、，所以纸基摩擦材料的传热性能要比铜基摩擦片要差得多。这就是纸基摩擦材料不适合用于干式摩擦的主要原因。另一方面由于纸基摩擦材料的导热系数较低，当与对偶片长时间强烈动摩擦时所产生的高温没有得到快速热传递就会伤害摩擦层，因为有机胶水和植物纤维当温度超过摄氏00度时会逐渐碳化，由于湿式离合器的机油在高速运转中起到了冷却、传热、散热的作用。从而起到保护摩擦层的作用。所以纸基摩擦材料不能完全取代铜基摩擦材料。由于纸基摩擦材料的居多优点，应用领域还是非常广泛的，市场前景非常广阔。制约纸基摩擦材料发展的主要原因还是没有攻克技术难点，纸基摩擦材料的制造技术比较复杂。它不像铜基摩擦片的制造技术，经过冲压成型、烧结、机械加工，除了配方和烧结工艺的性能研究以外所有工艺技术都属于机械行业技术。而纸基摩擦材料的制造技术除了机械行业技术以外，还需要造纸行业的技术和有机高分子领域的技术，可以说纸基摩擦材料的制造技术是一种需要多行业技术合作的交叉技术。俗话说隔行如隔山，从事粉末冶金技术的工程技术人员要同时研究造纸技术和有机高分子技术，而且三者技术要有机完美的结合确实有一定难度。那么只有把三种技术融合在一起，形成综合性交叉技术才能得到突破性进展。大多数企业造纸以后的后续工艺都基本掌握，虽然对选料、粘结剂性能和固化工艺以及自动化生产等方面没有达到最佳效果，但
