剎車來令片淺談

刹車片是指固定在與車輪旋轉的剎車鼓或剎車盤上的摩擦材料,其中的摩擦襯片及摩擦襯塊承受外來壓力,産生摩擦作用從而達到車輛減速的目的。摩擦塊是被鉗夾活塞推動擠壓在剎車盤上的摩擦材料,由於摩擦作用,摩擦塊會逐漸被磨損,一般來講成本越低的刹車片磨損得越快。摩擦塊分爲摩擦材料和底板兩部分,摩擦材料部分在磨損後仍然可以使用,摩擦材料使用完後,底板與剎車盤就會直接接觸,最終會喪失制動效果並損壞剎車盤,而剎車盤的修理費用是十分昂貴的。

一般,對刹車片的基本要求主要有耐磨損、摩擦係數大、優良的隔熱性能。按制動方式的不同刹車片可分爲:鼓式制動刹車片和盤式制動刹車片兩種;按材料的不同刹車片一般可分爲石棉型、半金屬型、NAO型(即無石棉有機物型)刹車片等三種。

隨著現代科技的迅猛發展,像其他制動系統的部件一樣,刹車片本身在近幾年也在不斷地發展和變化。傳統製造工藝中,在刹車片上使用的摩擦材料是由多種粘合劑或添加劑組成的混合物,並在其中添入纖維以提高其強度,起加固作用。刹車片生産廠家在關於使用材料的公佈上特別是新配方上往往是守口如瓶的,當然,一些成分配料如:雲母、矽石、橡膠碎片等是公開的。而刹車片制動的最終效果、抗磨損能力、抗溫能力及其它性能將取決於不同成分間的相對比例。下面我們就簡單談一談幾種不同材質的刹車片。

石棉型刹車片

從最初開始石棉就已經被用作刹車片的加固材料,由於石棉纖維具有高強度和耐高溫的特性,因此可以滿足刹車片及離合器盤和襯墊的要求。這種纖維具有較強的抗張能力,甚至可以同高級鋼材相匹配,並且可以承受316℃的高溫。更重要的是石棉相對廉價,它是從閃石礦石中提煉出來的,而此種礦石在很多國家已被大量發現。

在石棉型刹車片的成分比例中,石棉占到40~60%,但是人們現在發現多數石棉具有潛在的危害,石棉已被醫學界證實是致癌物質,其針狀的纖維很容易進入肺部並停留,造成刺激,最終可導致肺癌的發生,但這種病症潛伏期可長達15~30年,所以人們往往認識不到由石棉引發的危害。只要石棉纖維被摩擦材料自身固定後將不會對工作人員的健康造成危害,但是當石棉纖維伴隨著制動摩擦形成制動塵埃而排放時,就可能成爲一系列影響健康的根源。

根據美國職業安全與健康協會(OSHA)做出的測試,每進行一次常規性的摩擦試驗,刹車片就會産生數百萬之多的石棉纖維散發到空氣中,而且這種纖維遠遠小於人的頭髮,是肉眼無法觀察到的,所以一次呼吸可能吸入成千上萬的石棉纖維而人們卻毫無察覺。同樣,如果用空氣管將剎車鼓或制動部件中的制動塵埃吹走,也可以將無數石棉纖維吹到空氣中,而這些塵埃,不但會影響工作技師的健康,同樣也會對任何在場的其他人員造成健康損害。甚至一些極其簡單的操作如:用錘子敲擊剎車鼓使其寬鬆,讓內部制動塵埃出來,也可以産生大量石棉纖維飄到空氣中。

更讓人擔心的是:一旦纖維漂浮在空氣中將持續數小時,然後它們會粘在衣服上、桌面上、工具上等一切你能想到的物體表面上。任何時候一但遇到攪動(如打掃衛生、走動、使用氣動工具時産生空氣流),它們又都將重新漂浮到空氣當中。通常情況下,一旦這種材料進入到工作環境,它將在那裏停留數月甚至幾年之久,對在那裏工作的人員甚至是客戶造成潛在的健康影響。

美國職業安全與健康協會(OSHA)還指出:人們的工作環境中的石棉纖維含量只有每平方米不超過0.2個才是安全的,同時應盡可能減少日常制動維修工作中産生的石棉塵埃,儘量避免可能造成釋放塵埃的工作(如敲擊刹車片等)。

但是除了危害健康方面的因素外,石棉型刹車片還存在著另一個重要問題。由於石棉是絕熱的,其導熱能力特別差,通常反復使用制動器會使熱量在刹車片中堆積起來,刹車片變熱後,它的制動性能就要發生改變,要産生同樣的摩擦和制動力會需要更多的踩刹車次數,這種現象被稱爲“制動萎縮”,如果刹車片達到一定的熱度,將導致制動失靈。當車輛製造商和制動材料供應商決定發展新的更安全的石棉替代品時,新的摩擦材料幾乎同時應運而生。這就是我們下面要談到的“半金屬”混合物型和無石棉有機物型(NAO)刹車片。

“半金屬”混合物型刹車片

“半金屬”混合物型刹車片(Semi-met)主要是採用粗糙的鋼絲絨作爲加固纖維和重要的混合物。從外觀上(細的纖維和微粒)可以很方便地將石棉型和無石棉有機物型刹車片(NAO)區分開來,另外它們還具有一定的磁性。

鋼絲絨具有較高的強度和導熱性,這使得“半金屬”混合物型刹車片同傳統的石棉型刹車片有著不同的制動特性。例如:“半金屬”刹車片內部金屬含量較高而強度大,高金屬含量同時也改變了刹車片的摩擦特性,通常是指“半金屬”刹車片需要更高的制動壓力來完成同樣的制動效果。特別是在低溫環境中高金屬含量同樣也就意味著刹車片會引起較大的剎車盤或剎車鼓的表面磨損,同時會産生更大的噪音。

“半金屬”混合物型刹車片(Semi-met)的主要優點在於它的溫控能力及較高的制動溫度,同石棉型的傳熱性能差與剎車盤、剎車鼓的冷卻能力差相比它們在刹車時幫助剎車盤和剎車鼓將熱量從其表面上散發出去,熱量被傳遞到制動鉗及其元件上。當然如果這些熱量處理不當也會産生問題,刹車液受熱後溫度會上升,如果溫度達到一定水平,將導致制動萎縮和刹車液沸騰。這種熱量同時對制動鉗、活塞密封圈及回位彈簧也有一定的影響,會加快這些元件老化,這也是在制動維修時要重新裝配制動鉗及更換金屬件的原因。

無石棉有機物型刹車材料(NAO)
無石棉有機物型刹車材料主要使用玻璃纖維、芳香族聚酰纖維酩或其他纖維(碳、陶瓷等)來作爲加固材料,其性能主要取決於纖維的類型及其它添加混合物。無石棉有機物刹車材料主要是作爲石棉的替代品而研製的,用於剎車鼓或制動蹄,但是近期它們也正在開始被嘗試用作前盤式刹車片的替代品。就性能而言,NAO型刹車片更接近石棉刹車片,而不是半金屬刹車片。它不像半金屬刹車片那樣具有良好的導熱性和良好的高溫可控性。

新型的NAO原材料與石棉刹車片相比有何不同呢?典型的石棉爲基礎的摩擦材料含有五到七種基礎混合物,它們包括加固用石棉纖維、多種添加材料以及粘合劑等,如亞麻仁油、樹脂、苯酚醛、樹脂。相比較而言,NAO摩擦材料大約包含十七種不同的混合物材料,因爲去掉石棉不能等同於簡單地更換一種替代品,而需要用一大批混合物來保證制動性能,使之持平或超過石棉摩擦塊的制動效果。

NAO型刹車片的材料已經歷了幾次變革,現在的NAO材料在諸多方面已經有效地超過了石棉刹車片的性能,這主要是在抗摩性能及噪音等方面。當然規範標準首先應確定下來,因爲只有這樣才能檢驗任何新的摩擦材料配方。這些規範中應包括摩擦性能、抗疲勞能力、溫度適應性、抗磨損能力以及噪音等。摩擦材料越好摩擦塊在不同的溫度及壓力下的摩擦性能保持得越好,換句話說,在低溫或高溫情況下,其性能應變化不大。

摩擦材料越好,反復制動後越不可能出現制動萎縮,這使得“制動踏板感覺”保持良好。較好的材料同時也會減少磨損,降低噪音。早先的NAO刹車片只達到了其中一部分的要求,但現在已基本完全達到。如今的NAO刹車片比石棉刹車片的使用壽命明顯延長,同時還有利於延長剎車鼓與剎車盤的使用壽命。對現今市場上幾種主要類型刹車片的材質性能有所瞭解之後,下面再談一談有關刹車片使用更換方面的常識。

更換刹車片的原則
更換刹車片時,最好能使用高性能的刹車片,雖然其價格比經濟性的刹車片高一些,但其材料要好得多,使用壽命較長,當然安全性也要強得多,因此,一時的高投入肯定會換來更多的回報。需要提醒車主的是:更換刹車片時要盡可能使用與舊刹車片具有相同的材質,當然如果能做到新的刹車片材料比原件的材料高一級別就更好。更換不同材質的刹車片時只有遵循下述兩條原則方可保證其安全性。

  *儘量不要使用NAO材料的去替換半金屬材料的刹車片。
  *NAO材料的可替換石棉材料的刹車片。

更換刹車片的周期
刹車片的更換周期往往要依據車輛的運行情況、車輛的類型、車載重量、刹車片的類型等具體情況而定。例如,實際生活當中的情況往往是:一種刹車片在某一輛車上可使用50,000或60,000km,而在另一輛車上或許僅使用25,000km就必須更換。車輛在道路上停和行的頻率是個重要的因素,一般來講,長期在城市道路上行駛的汽車其刹車片的更換周期明顯比長期在高速公路上行駛的車輛短;在山路上行駛的比在平路上行駛的短,載貨車又比輕車的更換周期短。因此,實際上沒有哪個“權威”能說清刹車片到底能使用多長時間,只有一點可以確定---要經常檢查刹車片的磨損情況。

更換刹車片的時機
  通常在以下幾種情況下,刹車片必須進行更換:
  *當刹車片的厚度小於車輛製造商允許的最小維修標準時;
  *當刹車片上的磨損指示片接觸到剎車盤時;
  *刹車片被油或油脂污染時;
  *刹車片發生異常磨損或錐型磨損時。

一般情況下,如果固定式制動鉗上的刹車片兩邊厚度差達到1.5mm時,浮動式制動鉗上的刹車片兩邊厚度差達到3.0mm時就需要進行更換了。當然,只通過簡單的外表觀察無法準確確定刹車片是否磨損,所以一般應該用尺子來測量刹車片的最薄處看是否在允許範圍之內(通常應依據具體的車型維修手冊)。

另外,刹車片最小使用厚度的測定還要依據許多因素,主要包括制動系統本身情況(制動鉗或汽缸活塞的設計行程、調節器間隙、制動踏板間隙等);刹車片的類型(石棉型、半金屬型、NAO型);刹車片與制動蹄片的裝配情況等等。例如:粘結式的連接方式通常採用高溫處理,就刹車片的抗磨損性能而言要高於鉚接式的,因爲當鉚釘式刹車片磨損到鉚釘頭露出時,鉚釘將直接損壞剎車盤或剎車鼓。與此相反的是,粘結式的刹車片可以被磨損到金屬層裸露出來,只有到達這一點時,才會導致金屬與金屬的摩擦並産生刺耳的噪音。在日常生活中,人們往往直到刹車片出現以上情況時才跑去維修,這無論對車輛本身還是駕駛人員的安全都是極爲不利的。因此,平時多瞭解一些刹車片的基本知識,多注重一下刹車片的選擇和使用規範是很有必要的。