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第八节 填料特性与摩擦材料性能的关系

浏览次数: 日期:2017-06-28

填料

     填料(filler)是组成摩擦材料的三元组分之一,包括多种摩擦性能调节剂和其它配合剂,它的主要作用是对摩擦材料的摩擦磨损性能进行多方面的调节,使摩擦材料制品——刹车片和离合器面片,能更好的满足各种工况条件下的制动和传动功能的要求。此处,我们常常通过加用不同的填料来控制、调节摩擦材料制品的硬度、比重、结构紧密度、制品外观、改善制动噪音、降低制品成本等。下面进行细述:

    一 、 填料在摩擦材料中的作用:

    在摩擦材料制品中,使用填料的目的,即填料在摩擦材料制品中的作用,主要有以下几个方面:

    ① 改善制品的摩擦性能(摩擦系数、磨损率)。

    ② 改善制品外观质量、刚度、硬度、制动噪音及密度。

    ③ 提高制品的加工性能与制造工艺性能。

    ④ 控制制品热膨胀系数、收缩率、增加产品尺寸的稳定性。

    ⑤ 改善制品的导热性。

   ⑥ 降低生产成本。

    在摩擦材料的配方设计时,从众多的填料中,选用符合摩擦材料制品性能要求的填料,就必须要首先掌握和了解填料的性能,以及它在摩擦材料各项性能中,所起的作用。正确地选用填料,对决定摩擦材料的性能以及在制造工艺上,都是非常重要的。

    填料的堆砌密度,对摩擦材料的性能影响很大。摩擦材料的不同的性能要求,对填料的堆砌密度的要求也是不同的。例如,使用增量填料,这仅仅是为了增加数量(重量),节省制造制品的原材料,降低产品成本。所以在生产中希望加入的填料数量越多越好。这就希望填料堆砌达到最大密堆砌。

    对于为了保证摩擦材料的某些性能,例如为了提高摩擦材料的导热性,生产中就希望以最小的填料数量,使制品获得较好的导热性,这就希望填料的堆砌达到最小密堆砌。

    填料在堆砌过程中,最大颗粒的堆砌决定了体系的总体积。体系中的颗粒之间存在着大量的空隙,如果将较细的颗粒填充到这些空隙中,其体系的总体积不会改变。而此时又加入更细的颗粒时,其颗粒之间仍然存在着空隙,这些空隙再被更细的颗粒填充,使用充填的颗粒越来越细,直至无穷小,此时体系的总体积等于填料的真实体积。

    所以应用特定的颗粒粒径分布,可以获得填料的最大的密堆砌体系,此时在摩擦材料中使用的基体树脂量最少。相反应用单一粒径的颗粒填料,就可以得到最小密砌体系。此时摩擦材料中使用的基体树脂量最多。

     二、填料的应用概况和分类:

    在摩擦材料中应用的填料有多种多样,有自然界的天然矿物,也有人工合成的物质;有无机的、有机的,有粉状的、也有颗粒状的,还有工业废物等。各生产企业根椐不同的产品性能配方要求,选择不同的填料。

    填料按化学成份来分类,可分为无机填料、金属、有机填料。

    1,无机填料——摩擦材料中的填料大部份是属此类的填料,其中有天然的矿物和人造物质。天然矿物主要为自然界中各种非金属矿物, 常见的有长石、重晶石、三氧化二铁、四氧化三铁、方解石、石灰石、陶土、硅藻土、硅灰石、滑石、云母、铬铁矿、石墨、金红石、白云石、石膏、菱镁矿(碳酸镁)蛭石、铝矾土、锆英石、石英粉、刚玉、萤石、沸石、铁粉、冰晶石、氧化镁、氧化锌、二硫化钼、沉淀硫酸钡、石墨、炭黑、氧化铅、金红石、氧化铝、硫化锑、金刚砂、碳化硅、氧化铜、铁红、铁黄、铁黑、铬绿、铬黄、白云石、石膏、铁粉等。

    2,金属——摩擦材料使用的金属物,有黄铜屑、黄铜粉、紫铜墙铁壁粉、还原铁粉、海绵铁粉、铝粉、铸铁粉、铅粉等。

    3,有机填料——这类填料有轮胎粉、沥青、腰果壳油摩擦粉、橡胶粉、氨基树脂粉、聚乙烯醇等。

     此外,摩擦片生产中产生的磨尘等粉料,也可以做为填料物使用。

     按填料对摩擦材料性能的作用,可将填料分为:

     ①增摩(摩阻)填料:

    大部分的无机填料和部分金属为增摩填料,它们的莫氏硬度通常在3以上,在摩擦材料中使用它,均可起到提高摩擦系数的作用。

    ②减摩填料:减摩填料包括二硫化钼、石墨、滑石、炭黑、铅与铜及其氧化物。它们的莫氏硬度通常在3以下,在摩擦材料中使用它,均可起到降低摩擦系数,提高摩擦稳定性和耐磨性,减少制动噪音的作用。还有一些材料,加入到摩擦材料中,如硬脂酸锌等,也可起到降低摩擦系数的作用,对工艺中的流动性能的较大作用,也有一定的好处,但用量一定严格掌握,因过量的使用,会影响制品的热稳定性。

     ③有机摩擦粉:其作用是在摩擦材料中使用它,可提高材料的摩擦稳定性和耐磨性,还可降低制品的硬度,有益于改善和减少制动噪音。   

    由于摩擦材料中使用的填料种类繁多,作用各异,各种影响因素错综复杂,很难精确地定量的估算出填料在摩擦材料中的作用效果。但可以定性地说,加入填料后对摩擦材料的物理机械性能的影响,一般有以下规律:

    1 摩擦系数随填料用量的增加改变。

    2 磨耗随填料用量的增加而增大。

    3表面硬度随填料而变化。

    4 抗弯强度随填料用量的增加而降低。

    5 冲击强度随填料用量的增加而降低。

    6表面光洁度随填料的用量增加而变差。

 第一节  填料特性与摩擦材料性能的关系

    摩擦材料中使用的填料的各种性能,如硬度、粒度、密度、比表面积、化学组成、热性能、导热系数、热物理与热化学效应等,与摩擦材料的性能有密切的关系,在诸多性能中,其硬度与粒度对材料的摩擦磨损性能影响最大,关系最为密切。

    一、填料的硬度对摩擦系数与磨损率的影响

    摩擦磨损性能是摩擦材料中最重要的一项性能指标。 刹车片和离合器面片的制动和传动的功能好坏主要表现在其摩擦磨损性能上,我们要求摩擦材料在不断变化的工况条件(温度、速度、压力、道路气候状况)下能保持较稳定的摩擦系数和较小的磨损,这样的制品具有稳定的工作性能和较好的使用寿命。这些都要通过填料-----摩擦性能调节剂来完成。

    填料的硬度有多种表示方法,主要是莫氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度等。对于摩擦材料的使用的填料,习惯用莫氏硬度来表示。莫氏硬度(Mohs),它是材料之间彼此刻痕能力的相对比较。

 

          莫氏硬度分为十级,一些常用填料和有关材料的莫氏硬度见下表:

 

硬度值

填   料   名   称

相应的其它材料

1

滑石、石墨、蛭石、水云母

橡胶 及部分软塑料

2

白云母、高岭土、石棉、硫化铅、石膏、硫化锑

手指甲,塑料

3

方解石、黄铜、碳酸钙、硫酸钡、白云石、重晶石

塑料

4

氟石、霞石、铁、萤石、碳酸镁、菱镁矿

钢铁

5

玻璃、氧化镁、氧化铁、硅灰石、铬铁矿

钢铁

6

长石、四氧化三铁、金红石

 

7

锆英石、硅石(石英)

 

8

黄玉、刚玉

 

9

氧化铝、碳化硅

 

10

金刚石

 

 摩擦材料的填料分为增摩填料(摩阻填料)和减摩填料(润滑填料)两类,增摩填料是摩擦性能调节剂的主要部份。不同的增摩填料的增摩作用也不相同。有的填料在较低的温度下(如200℃)具有较好的增摩作用,我们称为常用增摩填料,它们的莫氏硬度大约在3-6之间,有的填料则可在较高的温度下(350℃)具有较好的摩擦系数,这类填料我们称为高温增摩填料,它们的莫氏硬度通常在7以上。属于高硬度填料。

    填料的硬度和粒度对材料摩擦磨损性能的作用机理——

    根椐摩擦粘着理论,两物体表面相对滑动发生摩擦时,摩擦表面上的粘着点被剪切断掉的阻力总和,即剪切项,是构成摩擦力的主要原因。这项摩擦力 F 等于剪切面积(相当于真实接触面积)A 与材料剪切强度 S 的乘积 ,即:

               F = S × A ----------1

  

  根椐摩擦学的阿芒顿公式: μ= F / N =S·A/N ----------2

  可知摩擦系数μ与材料的剪切强度有直接关系,即高剪切强度的材料具有较高的摩擦系数。   

    材料的莫氏硬度,是一种括伤能力的比较。可用一种材料去括另一种材料的表面来测定,实质上就是两种材料表面质点摩擦时,彼此剪切强度的比较和反映。材料的莫氏硬度高,其剪切强度也高,故而摩擦材料应用的各种填料的莫氏硬度越高,它与对偶摩擦时,具有的摩擦系数也越高。

    填料的粒度形状能够影响摩擦材料的摩擦表面特性即影响摩擦与磨损性能。一般的说,填料颗粒粗糙且刚硬,在摩擦材料中能够起到增加摩擦系数的作用。也可以说,当颗粒不规则,且硬度比基体高,则有利于提高摩擦材料的摩擦系数。因为,当填料处于摩擦表面时,才能够对摩擦系数产生直接的影响。摩擦系数,它是一个表面对另一个表面移动的剪切力大小的量值。一般而言,模塑物表面树脂含量较高时,在紧接表面处,由于填料与基体之间的不同收缩作用,会使表面平滑作用减小,尤其是颗粒较大时,而用量又较少,这种情况更为突出。但应该注意到,填料在提高摩擦系数的同时,也会有降低摩擦材料的耐磨性的作用。即使制品磨损增大。

    因为填料的莫氏硬度,界面粘结情况及填料堆砌状况等,均对制品性能产生影响。若填料的硬度,比摩擦对偶材料的莫氏硬度低,则易磨去。若填料的耐磨性比基体大,则填料与基体间的粘结强度,就会显出重要作用。在磨损试验中,硬颗粒从基体上被移动,特别是颗粒较大的填料,这一效应更为明显。也就是说,在制品中使用的填料颗粒越大,则制品的磨耗也越大。

  莫氏硬度6以上的填料,属于硬质填料,其增摩效果好于一般增摩填料,但其硬度已超过钢铁,使用时需控制用量和粒度。 因为摩擦材料生产中使用的填料,均为固体填料。所以填料的颗粒大小的分布、颗粒的形状以及由于这两种因素导致了填料的不同分布方式。而且填料的粒度对制品的性能的影响也是很明显的。所以过大的填料用量和填料粒度,就会造产生成过高的摩擦系数,刮伤金属对偶,以及制动噪音。一些特殊的高硬度填料,如氧化铝、刚玉等。只需使用很少量就可使摩擦系数上升。

  其影响可见下表:   

粒径   目

40

80

120

200

摩擦系数

0.60

0.52

0.50

0.46

对偶磨损情况

划伤、沟槽明显

划伤、沟槽明显

不明显

不明显

 

组份用量%

试验项目与条件

摩      擦      系      数

组份用量%

试验项目与条件

100℃

250℃

300℃

350℃

380℃

  0.2

 

 

 

 

 

0.5

 

 

 

 

 

1.0

 

 

 

 

 

1.5

 

 

 

 

 

2.0

 

 

 

 

 

4.0

 

 

 

 

 

 由上面表中数椐可看到,制品的摩擦系数随硬质填料用量及粒度的增大而增高,高温摩擦调节剂性能也更好。高硬度填料如氧化铝、碳化硅等对改进高温摩擦系数效果更好。但特别要注意的是随着填料硬度的增加,填料硬度及粒度的增加,对金属对偶的刮伤和制动噪音的问题不容忽视。

    填料是构成摩擦材料三元组份之一,占配方比例较多,对制品性能影响较大。因此对它的研究也不断的深入。

    日本有人对填料硬度与其用量及克服热衰退的问题作过研究,并提出了下面的关系式:

                                 (硬度)2×容积%25

    此式表明,硬度越高的填料,较少的用量就能达到克服热衰退的要求,例如对石英粉或锆英石,其莫氏硬度为7,其用量只要0.5%(容积%)即够。按实际使用经验,石英粉或锆英石的用量应为3%以上。但上式反映的规律是合理的。

    式中采用%容积 ”是合理的,因为填料在摩擦材料表面上起作用的是其比表面积大小,而其值的大小和容积%有关。

    莫氏硬度为2或1时的低硬度填料,在摩擦材料中经常被用作减磨填料。这类填料分为两种,一种是各向同性的晶体物质,主要是软金属如铜、黄铜、铅、铝等;另一种是各向异性晶形特性的非金属矿物,如石墨、二硫化钼、滑石、云母等。它们的特点是剪切强度低,特别是有各向异性晶形的非金属矿物,它们具有片状或层状晶阵结构,例如鳞片石墨,其结构特点是层与层之间距离较大,它的同一平面层内的相邻碳原子间距离为1.42A0,以较强的共价键相连。而层与层的碳原子间距离为3.41A0,以比较弱的范得华力(分子力)相连,

    当对晶体的层施加平行于层面的作用力时,层与层间抗剪切力低,容易产生滑动。根椐摩擦理论,石墨与金属对偶摩擦时,构成摩擦力的剪切项较小,故而石墨的摩擦系数很低,仅为0.04-0.12。

    二硫化钼的晶形也属于各向异性,具有层状结构,

    每一层的基本厚度为6.25A0,同层内的硫原子间距为3.26A0,以强的化学键相连。二层之间距离为12.30A0S—S以弱的分子引力(范德华力)相作用。我们知道,化学键的键能有50-150千卡/克分子,而分子间范德华力只有05-5。故二硫化钼与石墨相似,层与层间抗剪力很低,摩擦系数很小。

    综上所述,石墨、二硫化钼和其它低硬度的减摩填料在和金属对偶摩擦时,由于剪切强度低,因而表现出低的摩擦系数并且磨损也很小。

    我们可以通过掌握减摩填料的用量来调节摩擦材料制品在不同的温度范围时摩擦系数的高低,提高制品的耐磨性。

    二、填料对制品机械性能的影响

    1,填料对制品硬度的影响

    填料对摩擦材料物理性能最突出的影响,就是使摩擦材料的硬度增大,即使其弹性模量增加(还称剪切模量、杨氏模量或体积模量)。摩擦材料制品的硬度对其实际使用中的性能效果是影响甚大,对于汽车刹车片来说,合宜的硬度范围为洛氏硬度40-90左右。硬度过高是不希望的,一般认为较低的制品硬度,如洛氏硬度在40-70左右更好些,它有利于制动操作的平稳舒适、减少制动噪声音和对盘、鼓的的损伤。而调节制品硬度手段除了降低基体树脂的硬度外,也可在不损害摩擦系数的前提下,选用低硬度填料如橡胶粉、轮胎粉,上面所述的莫氏硬度低于2是的各种非金属矿物和软金属,以及某些有机材料。

    使用填料对制品表面硬度影响十分明显。干法工艺制品比湿法工艺制品硬度高的重要原因之一,就是因为选用的填料与实际上填料用量的提高。一般的说莫氏硬度为1时,所对应的布氏硬度为5以下,莫氏硬度为2时,所对应的布氏硬氏为6-25。

    综合摩擦材料各项性能及技术经济指标,摩擦材料在其组成成份中,使用的填料量约为30-65%。

    2,对抗张强度的影响

    不同的填料,往往会对摩擦材料抗张强度产生不同的影响,在摩擦材料中,每一种填料的颗粒都会被一定数量的纤维、粘结剂所分隔及均匀的包裹。若假定在这种材料中间无气泡或空间等条件下,当施加张力时,这些基体区段被拉伸,并从填料颗粒上被拉开。因此使用多量填料的材料断裂强度较低。所以为了莸得较高强度的摩擦材料,就要选择填料其颗粒间空间较大能容纳更多的支撑负荷的基体材料,才能制成具有较高抗拉强度的摩擦材料。    

    使用大颗粒填料比之小颗粒填料,在基体上产生的应力要更集中和大些。因此若在其它条件相同的情况下,使用平均粒径较小的填料,制成的摩擦材料则有较高的强度。

    各种填料对产品的增强作用影响,依次为:

           纤维 > 片状 > 球状

    选用增强材料的强度,一般选用自身强度高的填料。另外,要考虑增强纤维与树脂的粘接作用。为解决填料的增强作用,往往采用二个措施,即:

    ⑴ 通过偶联剂对填料进行表面处理,增加表面活性。

    ⑵ 增加树脂对填料的润湿能力。无机填料的热膨胀系数和基体树脂相比,主要取决于基体树脂,所以大量的使用填料,制品的热膨胀系数就下降,而收缩也下降,这就有利于提高制品的强度。

    3 对冲击强度的影响

    提高抗冲击强度,对摩擦材料来说,是很重要的。但实际上,目前没有能在试验条件下,模拟实际工况条件的试验方法。

    已确知,基体中的包容物起应力集中剂的作用。这种包容物,在柔性上必须与基体有很大的不同。因此晶粒、空穴、颗粒、纤维、切口及裂纹都起应力集中剂的作用,这里仅考虑颗粒粒状填料。当颗粒比基体的柔性大时,会使抗冲击强度提高,韧性改性就是这类填料。但是,生产摩擦材料最常用的一些填料,多数为高模量的硬性材料。实际上不能拉伸,因此使摩擦材料的脆性增加。如果比起基体来说,由于加入填料,使摩擦材料的内聚强度有所改进时以及填料颗粒能在与冲击应力垂直的更大面积上,分散冲击应力作用的话,那么冲击强度就会有所提高。例如,使用金属纤维类填料,提高了制品强度,就属这类作用。

    4 对热膨胀的影响

    在摩擦材料中加入填料之后,能够影响其热膨胀系数。其原因是,因为填料在不同方向具有不同的热膨胀系数。填料与基体热膨胀系数的不同,导致了在室温下产生了内应力。而且由于填料颗粒取向不同,内应力也不相同。

    在摩擦材料生产过程中,由于热压加工时的影响,基体会发生收缩,收缩率的大小,也随着选用的填料的不同而不同。经验证明,摩擦材料的收缩率,采用干法工艺,一般为千分之6-20左右。而采用湿法生产工艺,制品则可达千分之10-50以上。

    在生产中对热膨胀系数可以根据混合规则来估算,做为模具设计时的参考。

                       α=α1m+α2f

                          式中: α  为热膨胀系数

                                  α1  为基体热膨胀系数

                                  α2  填料热膨胀系数

                                 Vm  基体体积分数

                                  Vf  填料体积分数

 

填 料 名 称  

 α

石 灰 石

10

碳 酸 钙

10

  高 岭 土   

8

滑    石

8

  长    石   

6.5

  硅 灰 石   

6.5

 珍 珠 岩  

8.8

 氧 化 铝  

4-5

  石    棉   

0.3

 重 晶 石

10

但是,由于片状和纤维状填料的取向具有很大的差别,所以采用不同取向的片状或纤维状填料,其制品的热膨胀系数也会有很大的差别。模压后的基体会发生很大的热膨胀,所以热压后的制品再难已放回原压模腔;而基体发生很大的热膨胀,要以内应力的形式释放出来,使产品产生变形,表现在摩擦材料热压后的翘曲变形现象。

    一般地说,使用低密度填料,有利于降低制品的热膨胀及改善翘曲变形。

    5,对制动噪声音的影响

    降低和克服制动噪声音,是摩擦材料工作者必须要考虑的问题。现在随着社会经济的发展,轿车已成为所有车辆中的主要品种,人们对汽车刹车片制动噪音的要求越来越严格,我国有关的汽车制动试验标准中,也制定了对刹车片的制动噪音标准。制动噪音产生的原因是相当复杂的,它不仅和摩擦片有关,也和其对偶材料——制动盘与制动鼓有关,以及与制动盘或鼓的总成结构和安装状态等因素有关,同时还和使用的条件、环境、操作等都密不可分。但应说明的是主要方面还应从摩擦片去研究,这是我们行业的主要责任。从摩擦片的组份角度出发,选用的填料时要考虑的是:

    ①控制硬质填料的用量和粒度,避免过高的摩擦系数和制品硬度。

    ②适当多加用一些硬度范围在3-4的摩阻填料和低硬度减摩填料。

    ③使用具有多孔结构或疏松结构的填料,这类填料常用的有人造石墨、锻烧焦炭、膨胀蛭石、海棉铁粉、软木粉等。它们的中空结构使其具有良好的吸附性,能减少制动操作时摩擦副共振的形成,吸收制动摩擦所产生的噪音,这类多孔性材料经多年使用,其有效性已得到大家的共识。

    6,填料对制品密度及密实度的影响

    由于在鼓式刹车片和盘式刹车片中填料的用量,多达总组份的40-70%左右,又因为填料品种多种多样及它们密度的差异,故填料对制品的密度影响是明显的。传统的石棉型刹车片的密度为1.9-2.1g/cm3左右。而半金属型刹车片,由于使用钢纤维和铁粉,而且填料用量占组份的60-70%。其制品的密度可达2.4-2.6g/cm3范围。又如缠绕型离合器面片,为了达到10000转/分甚至12000/分以上的旋转破裂强度,除使用高强度的纤维纱线外,还可使用密度小的填料,以降低离合器面片的密度,使其可达到1.6-1.7g/cm3,这类离合器片具有优良的旋转破裂强度。

    多孔性填料的使用,能降低刹车片的密度,容易形成疏松结构的摩擦表面,它有利于提高摩擦材料表面的自洁性能,减少碳化层连续相的形成,在摩擦过程中不断磨去旧的工作面,产生新的表面层。从而减轻热衰退程度和减少制动噪音。

     7, 合理使用填料对制品成本的影响

    在保证产品性能的前提下,合理的使用填料降低产品成本,以提高产品的性能--价格比,加强产品市埸竞争力,其意义是明显的,利用填料来降低成本有两种手段:

    ①有一类矿物填料,即有一定的摩擦系数,价格又非常低,常被人们采用。这类填料有高岭土、石灰粉、方解石、碳酸钙、重晶石、长石、萤石、硅灰石、硅藻土等,还有摩擦片在磨制加工后产生的粉尘,也可以再利用。它们在制品组份用量一般为10-25%(重量)范围,这样可有效的降低产品成本。

    ②用低比重填料和多孔结构填料,可达到降低成本的效果,例如对于无石棉刹车片,半金属型刹车片的密度通常为2.5g/cm3,而以矿物纤维为增强基材的非金属型盘式刹车片的密度仅为2.1g/cm3左右,在我们配方设计时可以做到两者的原材料成本基本相同。现用实例进行比较:

    如生产一种200*120*15mm的刹车片,用两种材质,①半金属、②非金属,配方设计成本要求在6000/吨,前者密度为2.5g/cm3;后者密度为2.1g/cm3

    半金属刹车片每片重量为:20*12*1.5*2.5=900克,则原材料成本为0.900*6=5.4

    非金属刹车片每片重量为;20*12*1.5*2.1=720克,则原材料成本为0.720*6=4.32

两者相比,后者每片原材料成本为前者的80%,即低比重的非金属刹车片,要比高比重的半金属材质原材料成本低20%,在这两种材质刹车片销售价格相同的情况下,比重低的刹车片比之高比重的刹车片的经济效益要好些,这是十分明显的。             

     四、 磨尘填料

     磨尘,即在生产摩擦材料过程中,由磨削工艺下来的废弃物。

    在摩擦材料的生产过程中,无论使用什么工艺方法生产,最后都必须要经过磨削加工,来达到制品的尺寸要求。而经磨削就要产生粉尘。这种粉尘要经专用的设备予以收集,对这种粉尘一般称磨尘。

    磨尘的数量很大,约占摩擦材料总产量的10%以上,目前全国磨尘产量大约为5000吨以上,这种粉尘还具有体轻、有害的特点,随意扔弃会形成公害,因此对其处理应用是一个重要的工业课题。

    随着工业技术的不断发展,原来这种废弃物,也可以做为摩擦材料的一种重要的、新的填料。并已在目前生产中得到了较为广泛的应用。

    1 磨尘的特性及其对制品性能的影响

    磨尘能否利用的关键,主要取决于磨尘被利用的性能及其对制品性能的影响,及对生产工艺的影响。磨尘的来源,是从摩擦材料上磨削下来的,其组成成分可知和其性能都是可知的。磨削是一种简单的机械作用,磨尘在这种机械磨削过程中未发生质的变化。经测定,磨尘热性能(如烧失量)和制品的热性能(如烧失量)相同。且系颗粒状,其中增强材料成分仍为纤维状,适用干法摩擦材料的生产技术要求,使用也很方便。在某种意义上说,磨尘由于已受一定的温度与压力作用,还有助于相对提高制品的摩擦热稳定性。

    作为填料用的磨尘对制品性能的影响规律,基本符合其它填料在摩擦材料中的作用规律。如在摩擦材料组成成分中,随着磨尘用量的增加,制品强度则明显降低。与其它矿物填料不同的是,制品表面硬度随着磨尘用量的增加,表面硬度反而降低。磨尘用量增多,制品磨耗也增大。因此,在摩擦材料生产中,磨尘用量应通过试验来确定。

    2 利用磨尘的工艺方法:

    ⑴ 磨尘,若经过砂轮磨削所产生的粉尘,在其利用之前还要进行除杂处理。处理的目的是,除掉磨尘中有可能含有在其磨削过程中混入的砂粒及磨尘中的外来杂质。

    磨尘的处理方法很简单。在现用磨尘收尘装置中,使磨尘通过一个旋风分离器处理,就可以达到目的。一是收集了磨尘,二是进行了除杂。然后用尘袋将其装起来备用或者由管路,通过气体输送到粉尘利用场地的集尘器装储备用。

    

    ⑵ 经选过的磨尘,可以直接以填料形式,在生产混料时直接加入,。即在混制摩擦材料压塑料时,按配方规定的投料量,经称量后直接投入混料机中。这种使用方法极为简单,也是利用磨尘的一种最为理想的方式。其主要缺点是可造成粉尘的二次扬起,因此在使用时,尚要注意环境粉尘问题。

    ⑶针对粉尘扬起问题,以及直接使用的性能变化,对性能要求较高的制品,如果采取将粉尘制成颗粒状填料,再于混料时应用。尽管这种方法较为复杂,然而制成的制品性能很好,摩擦性能得到很大的改善和提高,甚至对于干法工艺存在的热膨胀问题,也有很大的好处。

    这种方法是先将粉尘,填料,(可按制品性能要求而选择)加入粘结剂(有机或无机粘结剂),制成规格为3-5mm的颗粒,经固化后,就可在混料时使用。例如,采用这种方法制成的火车闸瓦,性能可调性很好,而且解决了初速摩擦力矩过大,造成制动曲线不平滑的难题。

    在摩擦材料生产中应用磨尘,经实践证明是一种一举多得的。它不但降低了生产成本,也解决了公害,作到了变废为宝,化害为利,实现了综合利用。

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