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1、第六章第六章第六章第六章 摩擦材料产品的摩擦材料产品的摩擦材料产品的摩擦材料产品的标准和检验标准和检验标准和检验标准和检验前言前言检验标准：检验标准：为了检测摩擦材料是否合格，人们根据具体摩擦材料为了检测摩擦材料是否合格，人们根据具体摩擦材料的使用条件、制备工艺、材料组分等特点，制订了摩的使用条件、制备工艺、材料组分等特点，制订了摩擦材料的检测标准。例如擦材料的检测标准。例如BS ISO 15484-2008标准标准就是专门为道路车辆、制动衬面摩擦材料制订的产品就是专门为道路车辆、制动衬面摩擦材料制订的产品定义和质量保证标准，它是参照国际定义和质量保证标准，它是参照国际ISO标准，并根标准，并
2、根据我国具体情况制订并下发严格执行的一个摩擦材料据我国具体情况制订并下发严格执行的一个摩擦材料产品的标准。另外，在国际或国家标准里，还有一些产品的标准。另外，在国际或国家标准里，还有一些是专门针对摩擦材料某方面性能的检测标准，如是专门针对摩擦材料某方面性能的检测标准，如GB/T 10430-2008（烧结金属摩擦片粘结性能检验方法），（烧结金属摩擦片粘结性能检验方法），就是针对摩擦片粘结性能进行检测的文件。就是针对摩擦片粘结性能进行检测的文件。检验项目：检验项目：在烧结摩擦制品生产过程中，半成品在烧结摩擦制品生产过程中，半成品(粉料、压件粉料、压件)要要进行按工序的质量检查，成品也要经过质量检
3、查。检进行按工序的质量检查，成品也要经过质量检查。检查有以下各项目：外观、几何尺寸、化学成分、硬度、查有以下各项目：外观、几何尺寸、化学成分、硬度、摩擦层与钢背的结合质量、显微组织、摩擦性能等。摩擦层与钢背的结合质量、显微组织、摩擦性能等。在某些情况下，还检验钢背的硬度和塑性。在某些情况下，还检验钢背的硬度和塑性。6.1零件的肉眼观察零件的肉眼观察对成品进行肉眼观察可发现下列废品：对成品进行肉眼观察可发现下列废品：p摩擦粉末片的熔化；摩擦粉末片的熔化；p摩擦粉末片在钢背上的位移；摩擦粉末片在钢背上的位移；p摩擦粉末片的缺陷摩擦粉末片的缺陷(割裂、裂纹、凹陷、分层、疏松割裂、裂纹、凹陷、分层、疏
4、松)；p氧化；氧化；p摩擦粉末片变扁；摩擦粉末片变扁；p摩擦粉末片油槽不够深等。摩擦粉末片油槽不够深等。6.2 几何尺寸的检查几何尺寸的检查零件几何尺寸的检查一般是用精度为零件几何尺寸的检查一般是用精度为0.01-0.10毫米的毫米的普通测量工具普通测量工具(测微器、卡尺测微器、卡尺)来进行的。由于多数零件来进行的。由于多数零件要进行机加工，因此，要留有一定的余量，一般为要进行机加工，因此，要留有一定的余量，一般为0.3-0.7毫米。毫米。零件尺寸应当与图纸相符，零件翘曲超过给定极限便视零件尺寸应当与图纸相符，零件翘曲超过给定极限便视作烧结废品。该类废品的原因是采用变了形的垫盘或在作烧结废品。
5、该类废品的原因是采用变了形的垫盘或在无压情况下将零件从高温冷却，翘曲零件可通过无打击无压情况下将零件从高温冷却，翘曲零件可通过无打击矫直或复烧来补救。如果这些工序都不能矫正，零件便矫直或复烧来补救。如果这些工序都不能矫正，零件便报废。报废。对那些在烧结过程中压出油槽的摩擦盘还要进行油槽几对那些在烧结过程中压出油槽的摩擦盘还要进行油槽几何形状及尺寸的检查。违反最佳烧结参数以及使用不标何形状及尺寸的检查。违反最佳烧结参数以及使用不标准的造形垫环均能引起油槽尺寸偏离给定尺寸。该类废准的造形垫环均能引起油槽尺寸偏离给定尺寸。该类废品是不可补救的。品是不可补救的。6.3摩擦材料的化学成分摩擦材料的化学成
6、分 在摩擦零件制造过程中，粉料、压件、烧结粉末片以在摩擦零件制造过程中，粉料、压件、烧结粉末片以及热处理片都要进行化学成分的检验。其中粉料和烧结件及热处理片都要进行化学成分的检验。其中粉料和烧结件的化学成分检验是必须进行的，压件进行化学分析是不合的化学成分检验是必须进行的，压件进行化学分析是不合算的。算的。对铜基摩擦材料在工艺过程各阶段的化学成分的专门研究对铜基摩擦材料在工艺过程各阶段的化学成分的专门研究表明只有铅含量变化最大，石墨很少变化，而其余成分表明只有铅含量变化最大，石墨很少变化，而其余成分(铁、铁、石墨、锡石墨、锡)的含量则仍保持在材料的允许误差范围内。因此，的含量则仍保持在材料的允
7、许误差范围内。因此，建议只测定铅在烧结摩擦粉末片中的含量，其余成分的含建议只测定铅在烧结摩擦粉末片中的含量，其余成分的含量视作与原始粉料中的相同。量视作与原始粉料中的相同。显然，对铁基材料来说，也是只检验那些在烧结过程中含显然，对铁基材料来说，也是只检验那些在烧结过程中含量会发生变化的成分才是合算的。属于这类元素的有：石量会发生变化的成分才是合算的。属于这类元素的有：石墨、金属硫化物、易熔金属。墨、金属硫化物、易熔金属。检验方法：检验方法：化学分析法化学分析法光谱法。光谱法。6.4 硬度的测定硬度的测定 烧结材料的硬度能说明烧结过程进行的完全程度，它烧结材料的硬度能说明烧结过程进行的完全程度，
8、它首先取决于孔隙度。孔隙度最终又影响制品的物理机械性首先取决于孔隙度。孔隙度最终又影响制品的物理机械性能和使用性能。测定硬度的方法取决于零件的几何形状，能和使用性能。测定硬度的方法取决于零件的几何形状，尺寸以及摩擦材料的成分，通常在相应的技术条件中都有尺寸以及摩擦材料的成分，通常在相应的技术条件中都有说明。说明。偏离给定硬度的原因：偏离给定硬度的原因：l压制时的粉末称量不准确，压制时的粉末称量不准确，l偏离了正常的烧结偏离了正常的烧结(或热处理）工艺，或热处理）工艺，l烧结时使用了翘曲装置，烧结时使用了翘曲装置，l将制品叠装入容器内时发生了倾斜及一些其他原因。将制品叠装入容器内时发生了倾斜及一
9、些其他原因。硬度不合格的补救措施：硬度不合格的补救措施：复烧：复烧：复烧及无打击密实矫正都会提高材料的密度，复烧及无打击密实矫正都会提高材料的密度，用来补救硬度低的零件。复烧制度是根据材料成分、用来补救硬度低的零件。复烧制度是根据材料成分、零件的几何尺寸及第一次烧结时所达到的硬度来确定零件的几何尺寸及第一次烧结时所达到的硬度来确定的。此时还必须考虑到摩擦粉末片的成分变化的。此时还必须考虑到摩擦粉末片的成分变化(如由于如由于石墨的烧损、铅的熔出等石墨的烧损、铅的熔出等)，钢背的渗碳及由此产生的，钢背的渗碳及由此产生的脆化，保持零件尺寸及摩擦粉末片上油槽的几何形状脆化，保持零件尺寸及摩擦粉末片上油
10、槽的几何形状的必要性。的必要性。退火退火：铁基摩擦材料的硬度比较高，这是因为材料的：铁基摩擦材料的硬度比较高，这是因为材料的密度大，又因为其显微组织发生了变化，摩擦粉末片密度大，又因为其显微组织发生了变化，摩擦粉末片组织中珠光体和渗碳体增多就会使硬度增高，而铁素组织中珠光体和渗碳体增多就会使硬度增高，而铁素体和石墨增多则会降低其硬度。硬度过高的零件需要体和石墨增多则会降低其硬度。硬度过高的零件需要退火，零件的性能取决于退火工艺。退火，零件的性能取决于退火工艺。无打击密实矫正：无打击密实矫正：矫正不要求专门的工具。在进行此矫正不要求专门的工具。在进行此项操作时，加压应避免冲击。因此，矫正是在放在
11、液项操作时，加压应避免冲击。因此，矫正是在放在液压机柱塞下面的淬过火的钢板上进行的，而且柱塞的压机柱塞下面的淬过火的钢板上进行的，而且柱塞的行速不得超过行速不得超过30毫米秒。矫正时所采用的单位压力毫米秒。矫正时所采用的单位压力不得超过材料的抗压强度。经矫正处理后零件的高度不得超过材料的抗压强度。经矫正处理后零件的高度降低降低(对铁基制品来说平均为对铁基制品来说平均为0.1-0.3毫米毫米)，而其密，而其密度和硬度得到提高。此外，硬度的提高取决于其原始度和硬度得到提高。此外，硬度的提高取决于其原始值：原始硬度越低，矫正时的改变值就越大。矫正不值：原始硬度越低，矫正时的改变值就越大。矫正不仅能提
12、高零件的硬度而且能消除翘曲。在某些情况下。仅能提高零件的硬度而且能消除翘曲。在某些情况下。矫正还能减小烧结制品的厚度，使之达到图纸的要求。矫正还能减小烧结制品的厚度，使之达到图纸的要求。摩擦材料硬度的测定方法：摩擦材料硬度的测定方法：测定青铜基摩擦材料的硬度多用布氏硬度计；测定青铜基摩擦材料的硬度多用布氏硬度计；测定铁基材料的硬度则多用布氏硬度计和洛氏硬度计；测定铁基材料的硬度则多用布氏硬度计和洛氏硬度计；烧结件的硬度在机加工前测定；烧结件的硬度在机加工前测定；至少测定三个点，取平均值作为测定值。至少测定三个点，取平均值作为测定值。6.5 粉末片与钢背的结合质量粉末片与钢背的结合质量结合质量检
13、测方法：弯曲法。用压力机或人工将零件弯曲。结合质量检测方法：弯曲法。用压力机或人工将零件弯曲。在某些情况下，弯曲是在钢辊上进行的，弯曲时钢背与钢在某些情况下，弯曲是在钢辊上进行的，弯曲时钢背与钢辊接触，钢辊的直径取决于所测定零件的尺寸。在用弯曲辊接触，钢辊的直径取决于所测定零件的尺寸。在用弯曲法检查摩擦粉末片与钢背结合质量的同时也检查了钢背塑法检查摩擦粉末片与钢背结合质量的同时也检查了钢背塑性。性。超声波法超声波法零件的弯曲角度：取决于材料的成分，材料的塑性以及零零件的弯曲角度：取决于材料的成分，材料的塑性以及零件的几何形状和尺寸。铜基材料：件的几何形状和尺寸。铜基材料：90-160，铁基材料
14、：，铁基材料：15。检验结果：青铜基摩擦零件，结合质量不合格检验结果：青铜基摩擦零件，结合质量不合格报废；报废；铁基摩擦零件铁基摩擦零件复烧。复烧。摩擦粉末片与钢背结合不良原因：摩擦粉末片与钢背结合不良原因：n钢背电镀层的质量不高；钢背电镀层的质量不高；n烧结时使用了氧化了的钢背和粉末片；烧结时使用了氧化了的钢背和粉末片；n违返了给定的烧结制度违返了给定的烧结制度(首先是烧结时所加压力首先是烧结时所加压力)；n使用了翘曲变形的装置。使用了翘曲变形的装置。6.6 显微组织检验显微组织检验 烧结摩擦材料的显微组织由金属基体、不与金属基烧结摩擦材料的显微组织由金属基体、不与金属基体相互作用的金属和非
15、金属夹杂和孔隙组成。零件的物体相互作用的金属和非金属夹杂和孔隙组成。零件的物理机械性能和使用性能在很大程度上取决于基体组织的理机械性能和使用性能在很大程度上取决于基体组织的性质、相组成及其他成分的分布。因此，对烧结摩擦材性质、相组成及其他成分的分布。因此，对烧结摩擦材料的显微组织必须进行检验，可是在某些情况下，烧结料的显微组织必须进行检验，可是在某些情况下，烧结制品的生产者对材料显微组织的检验还没行给予应有的制品的生产者对材料显微组织的检验还没行给予应有的重视。重视。显微组织研究方法显微组织研究方法：显微磨片法。：显微磨片法。设备设备：金相显微镜（彩色为佳），三维形貌仪，电子显：金相显微镜（彩
16、色为佳），三维形貌仪，电子显微镜。微镜。腐蚀剂腐蚀剂：n铁基摩擦材料铁基摩擦材料4%的硝酸酒精的硝酸酒精n铜基材料铜基材料第一种第一种2克重铬酸，克重铬酸，8毫升硫酸（比毫升硫酸（比重重1.84克厘米克厘米3），），4毫升氯化钠毫升氯化钠(饱和溶液）及饱和溶液）及100毫升蒸馏水；第二种毫升蒸馏水；第二种25克二氯化铁，克二氯化铁，25毫升毫升盐酸盐酸(比重比重1.19克厘米克厘米3及及100毫升蒸馏水。毫升蒸馏水。注意事项：注意事项：在进行烧结制品的组织分析时，首先要考虑的是个别结构在进行烧结制品的组织分析时，首先要考虑的是个别结构成分的分布和大小。通过金属粉末在烧结过程中扩散所形成分的分布
17、和大小。通过金属粉末在烧结过程中扩散所形成的金属基体成的金属基体(钢和锡及铜和锌等钢和锡及铜和锌等)如是合格制品，必须是如是合格制品，必须是能够保证基体强度的完整骨架。结合力不强的骨架由于表能够保证基体强度的完整骨架。结合力不强的骨架由于表面颗粒聚集体被剥落会降低材料的强度和耐磨性。面颗粒聚集体被剥落会降低材料的强度和耐磨性。在含有鳞片状石墨的摩擦材料中，石墨颗粒在压制时会取在含有鳞片状石墨的摩擦材料中，石墨颗粒在压制时会取与压制方向相垂直的方向。单向压制时会形成层状结构使与压制方向相垂直的方向。单向压制时会形成层状结构使材料的摩擦剂材料的摩擦剂(例如二氧化硅例如二氧化硅)应当均匀地分布在金属
18、基体应当均匀地分布在金属基体中。同时，颗粒形状和粒度也很重要，对于青铜基材料来中。同时，颗粒形状和粒度也很重要，对于青铜基材料来说，采用粉碎粒度为说，采用粉碎粒度为30-60微米的棱角状的二氧化硅顺微米的棱角状的二氧化硅顺粒最为适宜；用浮选和沉降法所得到的球状颗粒以及更细粒最为适宜；用浮选和沉降法所得到的球状颗粒以及更细粒度的颗粒均不适宜，因为用这种二氧化硅制成的材料摩粒度的颗粒均不适宜，因为用这种二氧化硅制成的材料摩擦性能差。氧化铝、铝硅酸盐等有类似的作用。擦性能差。氧化铝、铝硅酸盐等有类似的作用。孔隙同样应当均匀地分布在材料的整个体积中。孔隙孔隙同样应当均匀地分布在材料的整个体积中。孔隙度
19、不应超过该材料的允许极限。垂直照明腐蚀磨片及度不应超过该材料的允许极限。垂直照明腐蚀磨片及未腐蚀过的磨片均可很好地看出孔隙度。在制备良好未腐蚀过的磨片均可很好地看出孔隙度。在制备良好的磨片上，孔隙很容易与灰色的鳞片状石墨分辨开来，的磨片上，孔隙很容易与灰色的鳞片状石墨分辨开来，正如前面已经指出的，孔隙形状取决于材料的烧结方正如前面已经指出的，孔隙形状取决于材料的烧结方法：无压烧结时孔隙呈圆形，加压烧结时孔隙的取向法：无压烧结时孔隙呈圆形，加压烧结时孔隙的取向与压力方向相垂直。与压力方向相垂直。在研究钢背和粉末片之间的中间区域结构时，要检验在研究钢背和粉末片之间的中间区域结构时，要检验钢背上形成
20、的电镀层的厚度与均匀度、中间层的厚度钢背上形成的电镀层的厚度与均匀度、中间层的厚度及均匀度；是否存在有凹陷、杂质和疏松等现象。为及均匀度；是否存在有凹陷、杂质和疏松等现象。为了使烧结摩擦层与钢背有良好的结合，大部分情况下，了使烧结摩擦层与钢背有良好的结合，大部分情况下，在它们之间必须有显微硬度不小于材料基体显微硬度在它们之间必须有显微硬度不小于材料基体显微硬度的一定厚度的完整过渡中间层的一定厚度的完整过渡中间层(不得有非金属夹杂物和不得有非金属夹杂物和孔隙孔隙)。6.7 材料的摩擦性能和磨损性能材料的摩擦性能和磨损性能 摩擦材料的主要使用性能摩擦材料的主要使用性能摩擦系数及耐摩擦系数及耐磨性取
21、决于摩擦材料及配对零件的化学成分及组磨性取决于摩擦材料及配对零件的化学成分及组织，也取决于摩擦部件的结构特点及摩擦部件的织，也取决于摩擦部件的结构特点及摩擦部件的使用参数及条件。因此，为了确定摩擦偶的使用使用参数及条件。因此，为了确定摩擦偶的使用性能，要进行一系列的预先试验，这些试验应能性能，要进行一系列的预先试验，这些试验应能使预先的估价试验接近于制动装置或传动装置的使预先的估价试验接近于制动装置或传动装置的实际使用条件下的估价。实际使用条件下的估价。摩擦磨损试验建议按如下程序进行：摩擦磨损试验建议按如下程序进行：测定材料的物理机械性能，以便在计算确定材料的摩测定材料的物理机械性能，以便在计
22、算确定材料的摩擦性能时加以考虑；擦性能时加以考虑；在实验室进行摩擦和磨损试验，以便估价物理机械性在实验室进行摩擦和磨损试验，以便估价物理机械性能及摩擦制度能及摩擦制度(速度、压力、温度）对材料的摩擦系数速度、压力、温度）对材料的摩擦系数及磨损的影响；及磨损的影响；进行摩擦试件台架试验，这种试验可确定各种结构参进行摩擦试件台架试验，这种试验可确定各种结构参数对材料摩擦性能的影响；数对材料摩擦性能的影响；现场试验，以便确定整个机构的可靠性和使用寿命；现场试验，以便确定整个机构的可靠性和使用寿命；为了检验大批量生产的制品的摩擦性能，既进行从成为了检验大批量生产的制品的摩擦性能，既进行从成品上切割的试件的实验室试验，也进行成品的台架试品上切割的试件的实验室试验，也进行成品的台架试验，用摩擦试验机来进行摩擦性能和磨损性能的实验验，用摩擦试验机来进行摩擦性能和磨损性能的实验室试验或模拟试验。室试验或模拟试验。谢谢！谢谢！