微型汽車離合器摩擦材料的摩擦性能的研究摘要：為了探索微型汽車離合器摩擦材料的早期不規則磨損的實質性原因，根據GB/5763-98國家測試標準，本樣品測試目的在于研究被設計的微型汽車離合器摩擦材料的摩擦性能。在不同的工況的樣品的摩擦系數和磨損率的折線統計圖被獲得。有兩種不同類型的工作條件。其中的一個是相同的線速度和不同的工作載荷，另一個是相同的工作載荷和不同的線速度。結合掃描電子顯微鏡的觀察和摩擦學原理，對樣品的測試結果進行了分析，并由此得到了在不同的溫度，工作載荷及線速度下材料的摩擦系數和磨損率的變化規律。關鍵詞：微型汽車離合器；摩擦材料；摩擦及磨損；特性測試1簡介微型汽車擁有低成本、低油耗、低污染、低投資和低排放的優勢，因此它已經成為近幾年里在中國的汽車工業中發展最快的行業之一。離合器是一個保證一輛汽車的平穩啟動，順利換擋及操縱輕便的重要組成部分。對于微型汽車的摩擦離合器,摩擦片的材料是影響其摩擦性能的最主要的因素，摩擦材料的質量直接影響其摩擦材料的摩擦系數和磨損量。以樹脂為主要成分的復合材料的摩擦材料在普通的條件擁有高摩擦系數，這已經成為微型汽車的摩擦離合器主要的摩擦材料，但當它被使用在高溫的條件下，經歷了嚴重的熱衰退。熱衰退導致摩擦系數的降低及磨損量的增大，嚴重影響了離合器的使用壽命及微型汽車離合器傳動系統的穩定性。因此，為了研究微型汽車的摩擦材料在不同的條件下的摩擦性能及耐磨性能，掃描電子顯微鏡(SEM)和自制的高溫栓-盤式摩擦磨損試驗機被選擇用于分析摩擦系數和摩擦工作表層的形成隨著溫度的變化規律。2試驗2.1樣本選擇由絕大多數微型汽車制造廠所采用的離合器摩擦片的材料作為上面的樣本。它主要包括27%的玻璃纖維，10%的人造石塊，13%的酚醛樹脂，橡膠，還有包括BaS04，Sb2S3，FeCr2O4，CaF及一小部分Al2O3等。這個樣品是被加工成25mm25mm10mm立方體，立方體的面積為625mm2。下等樣本的尺寸為280mm35mm的測試環，它的材質為HT250，硬度為220HB。2.2測試條件和測試方法根據測試標準和微型汽車的實際工作條件，選擇下面的測試條件:大多數的微型汽車離合器的工作壓力為0.5Mpa；選擇5個工作負荷點，包括0.33Mpa，0.5Mpa，0.67Mpa，0.83MPa和1MPa；選擇5種不同的線速度點，包括5.5m/s，6.3m/s，7m/s，7.7m/s和8.5m/s；選擇3種環境溫度點，包括25C，100C和150C。根據微型汽車離合器的環境溫度，所選試驗條件如下：（1）恒定的線速度，變化的環境溫度以及工作載荷。V=7m/s；T=25C，100C，150C；F=0.33Mpa，0.5Mpa，0.67Mpa，0.83MPa，1Mpa；（2）恒定的工作負荷，變化的環境溫度以及線速度。F=0.5Mpa；T=25C，100C，150C；V=5.5m/s，6.3m/s，7m/s，7.7m/s，8.5m/s。因此通過耦合得到30組試驗條件。每組將重復3次，每一個測試花30分鐘。摩擦表面溫度通過固定在測試環的側面的熱電偶測試，磨損率每30秒(磨損量的比率和接觸面積)記錄一次。在采用掃描電鏡(SEM)分析了磨損表面后，那么如果摩擦系數變化，就會得到在不同的環境溫度，工作載荷和線速度條件下磨損率和摩擦表面形態。3測試結果和分析3.1在變速和恒定載荷的條件下的測試結果在恒定的線速度和3種環境溫度的條件下，作者獲得了15組測試數據，每組試驗重復三次。瞬態溫度和摩擦系數每30秒記錄一次,然后計算每項平均數。在變化的線速度和恒定工作負荷條件下，平均摩擦系數、磨損率和溫度的折線圖見圖1。圖1變化的線速度和恒定工作負荷條件下，平均摩擦系數、磨損率和溫度的折線3.2在變化的工作載荷和恒定的線速度的條件下的測試結果在恒定的工作載荷(0.5MPa)和三個環境溫度(25，100和150)條件下，作者得到了15組測試數據，每組測試重復三次，每30秒記錄下瞬態溫度和摩擦系數，然后計算每項平均值。在變化的工作載荷和恒定的線速度的條件下，平均摩擦系數和溫度的折線圖見圖2。圖2變化的工作載荷和恒定的線速度的條件下平均摩擦系數和溫度的折線圖3.3在不同的工況下，摩擦表面形態的測試結果由圖1和圖2，當線速度為7m/s和工作載荷為0.5Mpa時，平均摩擦系數出現在拐點處。圖1顯示平均磨損率隨著工作負荷的增加而逐漸增加，圖2顯示隨著線速度的增加，平均磨損率相對平滑的變化。因此作者在恒定的環境溫度、變化的工作載荷和線速度下選擇摩擦樣本，并通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察它們的表面。3.4分析試驗結果在圖1(a)和圖2(a)，就可以看出3條線有相似的趨勢：當工作載荷是0.5Mpa和線速度是7m/s時所有的都達到最大值；他們的垂直坐標都與負的水平坐標相關，每條線都相交。他們充分表明環境溫度對離合器的摩擦材料的影響較小。在圖1(c)，磨損速度隨著工作負荷的增加而增加，3條線保持相似的趨勢和相互糾結，這也充分表明在恒線速(常量)和可變工作負荷條件下環境溫度對離合器磨損率的影響較小。圖2(c)，我們可以看出磨損率隨線速度的增加而不明顯變化。但隨著環境溫度的增加，3條線還有一些距離和磨損率明顯增加。這是因為在摩擦磨損性能中滑動速度的影響主要取決于溫度。滑動速度越大，溫度越高。此外，給予較高的環境溫度、熱分解溫度的酚醛樹脂，從而達到替代容易熱分解的有機物質，導致其他材料用酚醛樹脂的復合材料的影響顯著的減少，很大的影響到復合材料的磨損性能。溫度越高，熱分解越嚴重。當工作載荷是0.5MPa或線路的速度是70米/秒時，離合器摩擦材料的摩擦系數的性能達到最優。在那之后，斷開的線路與工作負荷或線路的速度的增加急劇下降，如圖1(a)和圖2(a)。在一定的壓力和線路的速度下，鋼纖維的摩擦界面和鑄鐵的鐵原子是容易堅持，堅持附著力分剪掉，所以他們很有可能要反復磨屑斷絕形式使摩擦表面粗糙，導致摩擦系數的增大；隨著壓力或線路的速度的增加而增大，材料的表面磷片很明顯，纖維的摩擦表面磨損形狀。大量排放和片狀磨損碎片不及時多次磨成小磨料對摩擦界面的摩擦表面和原則形成一個穩定界面膜使摩擦系數降低；此外，工作負荷越大或線的速度越高，摩擦副表面的溫度越高。酚醛樹脂的熱分解過程發生并且開始適當的摩擦表面生成氧化膜在同一時間，使自潤滑性能提高，導致的摩擦系數迅速下降。在圖1中(c)，我們可以看出離合器的摩擦材料的磨損率的增加是隨著工作載荷的增加而增加的。工作負荷越大、鉆摩擦表面的正壓就越大。一方面,摩擦表面正壓的增加使實際影響摩擦表面的接觸面積的增加，然后摩擦表面的摩擦副的廢墟不容易被解雇，從摩擦表面堅硬的碎片和一些容易搜索到摩擦表面有劃痕，凹槽，或碎片，導致在一個更大的磨損率；另一方面,摩擦表面的較高的溫度是(如圖2(b)，容易達到的酚醛樹脂的熱分解溫度。當工作環境溫度高的酚醛樹脂開始熱分解。此外，酚醛樹脂粘結作用顯著降低其他復合材料，材料表面繼續，最終產生明顯的增加磨損比率。圖2(c)，我們可以得出這樣的磨損率和摩擦節材的穩步增加是隨著線路的速度增加而增加。那是因為線路速度的增加主要影響表面溫度有一個特定工作條件。當一種低速度，材料的表面溫度資料很低，但是多種要素的熱膨脹率是不同的。因為的熱表層的膨脹率和地下是不同的，少量的解體和點從摩擦表面磨折斷的