石墨和焦炭在摩擦材料產(chǎn)品的應用-青島中孚行貿(mào)易有限公司

1、1石墨和焦炭在摩擦材料產(chǎn)品的應用石墨和焦炭在摩擦材料產(chǎn)品的應用撰稿人：撰稿人：Nicholas T. Mares報告人：張世忠報告人：張世忠 CFMSA 培訓班培訓班2008.32石墨和焦炭在摩擦材料產(chǎn)品的應用石墨和焦炭在摩擦材料產(chǎn)品的應用 本報告分五部分本報告分五部分 基本的配方 在不同的配方和市場中石墨和焦炭的應用種類 石墨和焦炭在摩擦材料中的功能 石墨和焦炭材料的分類石墨和焦炭材料的分類 幾種有代表性的材料在盤式片的DEA測試3 半金屬配方半金屬配方金屬纖維金屬纖維金屬粉末金屬粉末摩擦粉摩擦粉焦碳焦碳石墨石墨酚醛樹脂酚醛樹脂重晶石重晶石橡膠橡膠 陶瓷配方陶瓷配方酚醛樹脂酚醛樹脂芳綸芳綸

2、重晶石重晶石陶瓷纖維陶瓷纖維銅纖維銅纖維腰果殼腰果殼橡膠橡膠二硫化鉬二硫化鉬石墨石墨焦碳焦碳硫化銻硫化銻其它的金屬硫化其它的金屬硫化物物 鈦酸鉀鈦酸鉀其它填料其它填料 NAO 配方配方各種有機纖維各種有機纖維摩擦粉摩擦粉橡膠橡膠石石 墨墨焦碳焦碳酚醛樹脂酚醛樹脂芳綸芳綸云母云母金屬硫化物金屬硫化物配方配方4石墨和焦炭在配套產(chǎn)品的應用石墨和焦炭在配套產(chǎn)品的應用5碳素在售后產(chǎn)品的應用碳素在售后產(chǎn)品的應用6很好的黏著性，很好的成型性很好的黏著性，很好的成型性能夠幫助形成轉(zhuǎn)移膜能夠幫助形成轉(zhuǎn)移膜提高潤滑性能，大大減少對剎車盤的損耗提高潤滑性能，大大減少對剎車盤的損耗緩和摩擦力緩和摩擦力具有抗高溫性具有

3、抗高溫性具有高導熱性能，熱膨脹系數(shù)低具有高導熱性能，熱膨脹系數(shù)低具有抗氧化性能具有抗氧化性能具有很好的穩(wěn)定性，幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生反應具有很好的穩(wěn)定性，幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生反應能有效減少噪音能有效減少噪音石墨在摩擦材料配方中的作用石墨在摩擦材料配方中的作用7潤潤 滑滑 性性 石墨在整個摩擦材料混合物質(zhì)中的石墨在整個摩擦材料混合物質(zhì)中的主要作用是緩和摩擦力主要作用是緩和摩擦力 摩擦材料的整體摩擦系數(shù)可以通過摩擦材料的整體摩擦系數(shù)可以通過控制潤滑劑和非潤滑類填料的量比控制潤滑劑和非潤滑類填料的量比來進行調(diào)節(jié)。來進行調(diào)節(jié)。8石墨為何具有潤滑性？石墨為何具有潤滑性？ 石墨具有潤滑性能是因為它獨特的晶體

4、結構，使得石墨層石墨具有潤滑性能是因為它獨特的晶體結構，使得石墨層很容段落滑落而在接觸表面形成具有潤滑性的石墨薄模。很容段落滑落而在接觸表面形成具有潤滑性的石墨薄模。薄片結構的形成由于石墨晶體的結構之間微弱的連接而成。薄片結構的形成由于石墨晶體的結構之間微弱的連接而成。 潤滑性是基解理的結果，而斷裂是由于石墨各向異性導致。潤滑性是基解理的結果，而斷裂是由于石墨各向異性導致。9什么是什么是“各向異性各向異性”？ 各向異性是指石墨的一種首選定向的性能，各向異性是指石墨的一種首選定向的性能，這主要是由化學鍵的位置決定的。不同的這主要是由化學鍵的位置決定的。不同的化學鍵在組織結構中具有不同的位置，那化

5、學鍵在組織結構中具有不同的位置，那么在結構中所處的物理么在結構中所處的物理/化學環(huán)境就不同?；瘜W環(huán)境就不同。 材料的的化學惰性、強度、硬度、光學等材料的的化學惰性、強度、硬度、光學等性能也隨著方向的不同而變化性能也隨著方向的不同而變化 10各向異性的形態(tài)各向異性的形態(tài) 11各向同性的形態(tài)各向同性的形態(tài)12 高溫摩擦性高溫摩擦性/ /潤滑性潤滑性 在在500C500C溫度范圍內(nèi)，石墨具有良好的潤滑性溫度范圍內(nèi)，石墨具有良好的潤滑性 當溫度超過當溫度超過500C500C，潤滑性能降低，潤滑性能降低 潤滑性能在潤滑性能在500C500C以上降低的原因是水分揮發(fā)以上降低的原因是水分揮發(fā) 溫度較高時，可

6、以在石墨中加入氟化鈣，增加潤滑性能溫度較高時，可以在石墨中加入氟化鈣，增加潤滑性能 降低的潤滑性是可恢復降低的潤滑性是可恢復 配方中可以根據(jù)溫度的不同加入不同的潤滑劑來調(diào)節(jié)潤滑配方中可以根據(jù)溫度的不同加入不同的潤滑劑來調(diào)節(jié)潤滑性能，如硫化鉬和銻類化合物等性能，如硫化鉬和銻類化合物等13柔韌性在摩擦面中的重要作用柔韌性在摩擦面中的重要作用 完美的基解理賦予石墨良好的潤滑性能。完美的基解理賦予石墨良好的潤滑性能。 石墨的柔韌性，無論接觸摩擦面的晶狀結構方向如何，石墨的柔韌性，無論接觸摩擦面的晶狀結構方向如何，都會起到潤滑效果都會起到潤滑效果。14可彎曲性石墨與摩擦面可彎曲性石墨與摩擦面15石墨和摩

7、擦轉(zhuǎn)移膜石墨和摩擦轉(zhuǎn)移膜 石墨是一種柔軟的物質(zhì)。石墨是一種柔軟的物質(zhì)。 當石墨在摩擦材料復合物的表面受到磨擦時，當石墨在摩擦材料復合物的表面受到磨擦時，石墨會附著在摩擦面而形成轉(zhuǎn)移模。石墨會附著在摩擦面而形成轉(zhuǎn)移模。 石墨不會熔化，變軟或者變黏。因此它不會在石墨不會熔化，變軟或者變黏。因此它不會在摩擦面上形成黏結或結膠。摩擦面上形成黏結或結膠。16石墨的導熱性石墨的導熱性 石墨是一種非金屬的，耐高溫的潤滑材料，具有良石墨是一種非金屬的，耐高溫的潤滑材料，具有良好的熱傳導性。好的熱傳導性。 石墨能夠有效地轉(zhuǎn)移摩擦表面產(chǎn)生的熱量石墨能夠有效地轉(zhuǎn)移摩擦表面產(chǎn)生的熱量 石墨熱轉(zhuǎn)移性能在非金屬配方中尤其

8、有效石墨熱轉(zhuǎn)移性能在非金屬配方中尤其有效 即使摩擦性能暫時降低，導熱性不會受影響即使摩擦性能暫時降低，導熱性不會受影響Asbury Graphite Mills, Inc. Founded 189517熱傳導在摩擦材料中的作用熱傳導在摩擦材料中的作用/無石墨無石墨無熱傳導性的摩擦材料無熱傳導性的摩擦材料迅速形成熱點，高溫敏感材迅速形成熱點，高溫敏感材料的會局部分解而形成燒灼料的會局部分解而形成燒灼點點。以石墨等作填料的熱導性復合材料以石墨等作填料的熱導性復合材料石墨的熱傳倒性，熱量容石墨的熱傳倒性，熱量容易散發(fā)。不會形成灼燒點。易散發(fā)。不會形成灼燒點。摩擦不均摩擦不均摩擦不均摩擦不均18化學和

9、熱穩(wěn)定性化學和熱穩(wěn)定性 石墨結構中碳原子結合的穩(wěn)定性石墨結構中碳原子結合的穩(wěn)定性, , 使石墨具有使石墨具有極好的化學穩(wěn)定性。極好的化學穩(wěn)定性。 在正常的工作溫度下，石墨與其他摩擦材料幾在正常的工作溫度下，石墨與其他摩擦材料幾乎是不反應的。乎是不反應的。 即使在高溫燒結的摩擦材料中，如燒結黃銅，即使在高溫燒結的摩擦材料中，如燒結黃銅，紫銅或青銅這類特殊摩擦材料，石墨也不會與紫銅或青銅這類特殊摩擦材料，石墨也不會與其發(fā)生反應。其發(fā)生反應。 這就是我們所說的石墨的化學惰性。這就是我們所說的石墨的化學惰性。19 以上幻燈片主要解釋了為什么以上幻燈片主要解釋了為什么在摩擦配方中使用石墨和焦炭在摩擦配方

10、中使用石墨和焦炭材料。材料。 以下幻燈片將向您說明各種不以下幻燈片將向您說明各種不同的石墨和焦炭材料分類。同的石墨和焦炭材料分類。20人造石墨人造石墨 原生人造石墨原生人造石墨 普通人造石墨普通人造石墨21原生人造石墨原生人造石墨 是碳素材料經(jīng)過是碳素材料經(jīng)過2500度的高溫處理石墨化而成度的高溫處理石墨化而成的。的。 不含瀝青粘結劑不含瀝青粘結劑 粒度粒度從從英寸到英寸到2微米不等微米不等 含碳量含碳量通常為通常為99%以上以上22普通人造石墨普通人造石墨 從電極得來從電極得來 電極是由針狀焦或者海綿狀焦和針狀焦混合生成。原料的粒度從 英寸到 + 50 目 從特殊石墨得來從特殊石墨得來 此種

11、石墨是由各向異性的焦炭的微粉制成。這種原料的粒度可以達到35微米。 含碳量含碳量 通常從98%到99%上述的材料和瀝青混合成形，經(jīng)過一定時間的上述的材料和瀝青混合成形，經(jīng)過一定時間的2600度高溫焙燒石墨化而成。度高溫焙燒石墨化而成。 粒度粒度 車床加工下來的原料在是1英寸以下。然后根據(jù)需要被進一步粉碎，碾磨，篩分，來達到客戶的要求。23人造石墨的微觀形態(tài)人造石墨的微觀形態(tài)粒度在粒度在2020微米以下時微米以下時, ,其結構則主要呈片狀其結構則主要呈片狀24人造石墨的形態(tài)人造石墨的形態(tài)25石墨化焦石墨化焦 石墨化焦石墨化焦 現(xiàn)有的粒度現(xiàn)有的粒度 01英寸 100目到20目 5微米以上的細粉 含

12、碳量含碳量 99%以上以上26人造石墨的性能人造石墨的性能27應用于摩擦材料的人造石墨規(guī)格應用于摩擦材料的人造石墨規(guī)格 純度一般在純度一般在99%99%以上以上 顆粒狀的粒度在顆粒狀的粒度在9 9mmmm和和0.2mm0.2mm之間之間 粉末狀的粒度從粉末狀的粒度從100100到到2 2 艾斯博瑞的優(yōu)勢還在于保證材料的高質(zhì)量艾斯博瑞的優(yōu)勢還在于保證材料的高質(zhì)量 保證粒度分布保證粒度分布 保證純度保證純度 包裝包裝28天然石墨天然石墨 鱗片石墨鱗片石墨 （晶質(zhì)石墨）（晶質(zhì)石墨） 晶質(zhì)脈狀狀石墨（斯里蘭卡石墨）晶質(zhì)脈狀狀石墨（斯里蘭卡石墨） 無定形石墨（隱晶質(zhì)石墨）無定形石墨（隱晶質(zhì)石墨）29天然

13、鱗片石墨天然鱗片石墨 含碳量含碳量 原礦 75%98%含碳量 深加工后 9799.99%含碳量 粒度粒度 原礦及加工以后 80% + (50 / 80 / 100) 80% - (80 / 100 / 325) 深加工后 平均從50目到3微米不等 礦藏分布礦藏分布 加拿大 中國 巴西 非洲 挪威 馬達加斯加島30天然鱗片石墨的形態(tài)天然鱗片石墨的形態(tài)天然石墨是一種天然形成的礦物天然石墨是一種天然形成的礦物分散的分散的“化石碳化石碳”在特定的地質(zhì)環(huán)境中經(jīng)過高溫和壓在特定的地質(zhì)環(huán)境中經(jīng)過高溫和壓力作用而形成力作用而形成不論顆粒大小不論顆粒大小, , 鱗片石墨總是呈現(xiàn)各向異性的形態(tài)鱗片石墨總是呈現(xiàn)各向

14、異性的形態(tài), , 首選定向是其規(guī)律首選定向是其規(guī)律粗顆粒鱗片石墨粗顆粒鱗片石墨標稱標稱100+100+umum31天然鱗片石墨天然鱗片石墨-主要性能主要性能32應用于摩擦領域的天然鱗片石墨的規(guī)格應用于摩擦領域的天然鱗片石墨的規(guī)格. 含碳量在含碳量在8080到到9999之間之間經(jīng)化學方法提純經(jīng)化學方法提純, ,含碳量在含碳量在98%98%以上以上. .經(jīng)過篩分的大鱗片經(jīng)過篩分的大鱗片, ,粒度從粒度從0.10.1到到0.8mm0.8mm之間。之間。從從100100微米到微米到3 3微米的微細粉微米的微細粉. . 艾斯博瑞的優(yōu)勢還在于保證材料的高質(zhì)量艾斯博瑞的優(yōu)勢還在于保證材料的高質(zhì)量 保證粒度分

15、布保證粒度分布 保證純度保證純度 包裝包裝33天然石墨天然石墨隱晶質(zhì)石墨隱晶質(zhì)石墨 礦藏分布礦藏分布 中國 韓國 墨西哥含碳量含碳量 原礦含60%85%的碳 粒度粒度 原礦從塊狀到1/4英尺的顆粒. 需要再加工處理成顆?；蚍勰睿６葟挠⒋绲?微米不等。34”隱晶質(zhì)隱晶質(zhì)”石墨石墨 一種天然形成的層狀分布礦物質(zhì)。一種天然形成的層狀分布礦物質(zhì)。 它是在一定的地質(zhì)條件下，由無煙煤的礦它是在一定的地質(zhì)條件下，由無煙煤的礦層在熱力與壓力的共同作用下形成的。層在熱力與壓力的共同作用下形成的。 并不是真正的非晶體，只是因為微晶體結并不是真正的非晶體，只是因為微晶體結構無法用肉眼看到。構無法用肉眼看到。 雖

16、然所有的石墨都具有各向異性的特點雖然所有的石墨都具有各向異性的特點, ,但對于隱晶質(zhì)石墨來說但對于隱晶質(zhì)石墨來說, ,直到將其磨到細直到將其磨到細粉狀態(tài)時粉狀態(tài)時, ,該特點才能顯現(xiàn)出來該特點才能顯現(xiàn)出來. .35隱晶質(zhì)石墨的性能隱晶質(zhì)石墨的性能Carbon含碳量含碳量 Size粒度粒度Pd 6500 psi (g/cc)壓制密度壓制密度Pd 32500 psi (g/cc)壓制密度壓制密度Expansion 6500 psi%膨脹率膨脹率SA (M2/g)表表面積面積SV (g/in3)斯科特容積斯科特容積Tamp. Vol. (cc/g) 振實體積振實體積83.5-2001.812.161

17、2.1819.896.291.3280.1 20X1001.832.1611.4615.8116.220.8636應用于摩擦領域的隱晶質(zhì)石墨的規(guī)格應用于摩擦領域的隱晶質(zhì)石墨的規(guī)格 含碳量在含碳量在75-8575-85 從從0.50.5mmmm到到100mm100mm之間的粗顆粒之間的粗顆粒 從從100100umum到到3um3um之間的微細粉之間的微細粉 艾斯博瑞的優(yōu)勢還在于保證材料的高質(zhì)量艾斯博瑞的優(yōu)勢還在于保證材料的高質(zhì)量 保證粒度分布保證粒度分布 保證純度保證純度 包裝包裝37天然石墨天然石墨晶質(zhì)脈狀石墨晶質(zhì)脈狀石墨 礦藏分布礦藏分布 只產(chǎn)于斯里蘭只產(chǎn)于斯里蘭卡卡 含碳量含碳量 含碳量從

18、80%到99%以上 粒度粒度 從1英寸到5微米不等38脈狀石墨形態(tài)脈狀石墨形態(tài)39斯里蘭卡晶質(zhì)脈狀石墨斯里蘭卡晶質(zhì)脈狀石墨性能性能Carbon含碳量含碳量 Size粒度粒度Pd 6500 psi (g/cc)壓制密度壓制密度Pd 32500 psi (g/cc)壓制密度壓制密度Expansion 6500 psi%膨脹率膨脹率SA (M2/g)表面積表面積SV (g/in3)斯科特容積斯科特容積Tamp. Vol. (cc/g) 振實體積振實體積93.5520 x1002.202.294.831.5217.600.8598.77-2002.042.257.132.506.941.2740所有的

19、石墨都有晶狀結構所有的石墨都有晶狀結構人造石墨 隱晶質(zhì)石墨41焦碳在摩擦配方中的作用焦碳在摩擦配方中的作用 穩(wěn)定摩擦力穩(wěn)定摩擦力 很高的熱性能，很高的熱性能， 不傷摩擦面不傷摩擦面 能提高摩擦材料內(nèi)部的孔隙率從而幫助減少噪音能提高摩擦材料內(nèi)部的孔隙率從而幫助減少噪音 可以延長摩擦材料的壽命可以延長摩擦材料的壽命42焦碳焦碳 石油焦石油焦 瀝青焦瀝青焦 冶金焦冶金焦43石油焦石油焦 煅燒海綿狀石油焦煅燒海綿狀石油焦 煅燒針狀焦煅燒針狀焦 煅燒圓形焦煅燒圓形焦 粒度從粒度從3英寸到英寸到5微米不等。微米不等。 大多數(shù)石油焦，含碳量在大多數(shù)石油焦，含碳量在99%以上，但是也可以上，但是也可以提供含碳

20、量為以提供含碳量為96%的石油焦。的石油焦。44海綿焦形態(tài)海綿焦形態(tài)45針狀焦形態(tài)針狀焦形態(tài)46圓形焦形態(tài)圓形焦形態(tài)Equal Properties in all directions47焦碳性能焦碳性能Type類型類型Carbon含碳量含碳量 Size粒度粒度Pd 6500 psi (g/cc)壓制密度壓制密度Pd 32500 psi (g/cc)壓制密度壓制密度Expansion 6500 psi%膨脹率膨脹率SA (M2/g)表面積表面積SV (g/in3)斯科特容積斯科特容積Tamp. Vol. (cc/g) 振實體積振實體積海綿狀海綿狀 99 20X1001.391.7411.231

21、.6215.060.99海綿狀海綿狀 99-2001.461.7314.707.828.551.00針狀焦針狀焦99 20X1001.601.9321.130.2813.401.06針狀焦針狀焦99-2001.711.9619.960.8710.580.96圓形焦圓形焦99.5620X100 1.371.6815.92.3816.90.87冶金焦冶金焦92.2220X1001.271.629.980.4311.031.28冶金焦冶金焦90.78-2001.371.6113.8416.588.381.1148 現(xiàn)在我們來看看，不同種類的現(xiàn)在我們來看看，不同種類的石墨和焦炭材料在相同的粒度石墨和焦

22、炭材料在相同的粒度下的性能比較。下的性能比較。49產(chǎn)品對照產(chǎn)品對照20目到目到100目目Type類型類型Carbon含碳量含碳量Pd 6500 psi (g/cc)壓制密度壓制密度Pd 32500 psi (g/cc)壓制密度壓制密度Expansion 6500 psi%膨脹率膨脹率SA (M2/g)表面積表面積SV (g/in3)斯科特容積斯科特容積Tamp. Vol. (cc/g) 振實體積振實體積Art Conv針狀石墨針狀石墨99.871.992.2325.50.812.71.17Mold Stk普通石墨普通石墨99.991.542.01241.212.731.15Graphco石墨化

23、焦石墨化焦99.71.752.21561.713.121.12Amorph隱晶質(zhì)石墨隱晶質(zhì)石墨80.11.832.1611.4615.8116.220.86A FlakeA 鱗片石墨鱗片石墨962.172.296.050.689.931.39B FlakeB 鱗片石墨鱗片石墨962.142.307.152.007.481.51C FlakeC 鱗片石墨鱗片石墨962.132.287.521.407.901.50Sri Lankan斯里蘭卡斯里蘭卡93.552.202.294.831.5217.600.85Sponge 海綿狀焦海綿狀焦991.391.7411.231.6215.060.99Ne

24、edle針狀焦針狀焦991.601.9321.130.2813.401.06Met冶金焦冶金焦92.221.271.629.980.4311.031.28Fluid Coke圓形焦圓形焦99.561.371.6815.92.3816.90.8750產(chǎn)品對照產(chǎn)品對照 -200目目Type類型類型Carbon含碳量含碳量Pd 6500 psi (g/cc)壓制密度壓制密度Pd 32500 psi (g/cc)壓制密度壓制密度Expansion 6500 psi%膨脹率膨脹率SA (M2/g)表面積表面積SV (g/in3)斯科特容積斯科特容積Tamp. Vol. (cc/g) 振實體積振實體積Ar

25、t Conv針狀石墨針狀石墨99.81.922.21396.55.701.57Mold Stk普通石墨普通石墨99.91.722.1116.116.156.291.39Graphco石墨化焦石墨化焦99.81.822.19348.94.391.82Amorph隱晶質(zhì)石墨隱晶質(zhì)石墨83.51.812.1612.1819.896.291.32A FlakeA 鱗片石墨鱗片石墨962.052.267.442.795.611.65B FlakeB 鱗片石墨鱗片石墨962.072.2515.313.675.281.70C FlakeC 鱗片石墨鱗片石墨962.072.278.532.617.701.4S

26、ri Lankan斯里蘭卡斯里蘭卡98.772.042.257.132.506.941.27Sponge 海綿狀焦海綿狀焦991.461.7314.707.828.551.00Needle針狀焦針狀焦991.711.9619.960.8710.580.96Met冶金焦冶金焦90.781.371.6113.8416.588.381.1151灰分分析的對比Type 類型類型Carbon含碳量含碳量Ash灰分灰分Al2O3CaOFe2O3K2OMgOMnO2Na2OSiO2Tio2Needle 針狀石墨針狀石墨99 1%3.711.8881.580.050.090.050.0510.721.41Is

27、otropic普通石墨普通石墨 991%1.360.517.840.210.090.010.315.3762.07Graphco石墨化焦石墨化焦 991%8.3919.9112.271.231.270.170.7749.461.55Vein 晶質(zhì)線裝石墨晶質(zhì)線裝石墨 973%2.82.435.670.053.560.120.1354.550.24Amor隱晶質(zhì)石墨隱晶質(zhì)石墨8416%24.147.827.852.91.850.161.0452.431.55Flake A 鱗片石墨鱗片石墨964%12.6119.5415.541.358.060.142.538.40.33Flake B 鱗片石墨

28、鱗片石墨 964%10.694.1522.381.410.690.362.945.730.37Flake C 鱗片石墨鱗片石墨964%52.630.0210.20.10.310.80.0435.530.05Sponge 海綿狀焦海綿狀焦991%3.189.4426.381.211.560.162.8110.370.46Needle Coke 針狀焦針狀焦991%27.293.1725.20.73.530.262.2234.730.61Fluid Coke 圓形焦圓形焦 991%20.121.59.811.292.810.320.8138.920.84Met Coke冶金焦冶金焦901%28.3

29、51.527.032.070.780.050.4657.881.4852測試數(shù)據(jù)測試數(shù)據(jù) 前面我們介紹了石墨和焦炭，接下前面我們介紹了石墨和焦炭，接下來的幻燈片將展示它們在實際應用來的幻燈片將展示它們在實際應用中的測試數(shù)據(jù)。中的測試數(shù)據(jù)。53回歸比力矩回歸比力矩 回歸比力矩（簡稱回歸比力矩（簡稱RST)RST)用來替代以下數(shù)據(jù)用來替代以下數(shù)據(jù)中的摩擦系數(shù)中的摩擦系數(shù)( (簡稱簡稱COFCOF） RSTRST不等于不等于COFCOF，但是成比例關系。單位是，但是成比例關系。單位是Nm/kPaNm/kPa，等于有效的制動轉(zhuǎn)矩除以制動系，等于有效的制動轉(zhuǎn)矩除以制動系統(tǒng)的壓力。統(tǒng)的壓力。 RSTRST

30、方法是一種簡單化的模型，被格林實方法是一種簡單化的模型，被格林實驗室所應用。驗室所應用。54測試內(nèi)容說明測試內(nèi)容說明 最常用的半金屬配方中石墨所占的比例大約占最常用的半金屬配方中石墨所占的比例大約占17（按重量比）。盤式剎車片成型后（按重量比）。盤式剎車片成型后, 使用制動測使用制動測力計來測試。力計來測試。 該部分主要研究用在半金屬配方盤式剎車片的各該部分主要研究用在半金屬配方盤式剎車片的各種石墨和焦炭材料。種石墨和焦炭材料。55碳素材料物理和化學屬性碳素材料物理和化學屬性GradeTypeMoistureCarbonVolatileSulfur4071Artificial graphite

31、0.0299.860.170.00436GraphcoGraphitized coke0.00299.840.160.01851155Amorphous graphite0.7485.832.000.1640DS9019Desulco graphite0.0199.970.140.00496SD20/100Artificial graphite0.0199.990.140.00078F108ANeedle Coke0.0199.690.150.42956孔隙分析孔隙分析較低的真實密度說明石墨化焦和針狀焦具有一些孔隙結構， DS9019也具有相當多的孔隙結構。假設碳素具有的比重是2.2,下面三種

32、材料的內(nèi)孔隙的比重為：True De ns ityPre s s e d De ns ityGra deTy peg/c u.c m. 6,500 PSI 32,500 PSI% Ex pa ns ion4071Artificial graphite2.191.992.2329.43GraphcoGraphitized coke2.081.722.2161.021155Amorphous graphite2.271.832.1511.56DS9019Desulco graphite1.601.472.1278.36SD20/100Artificial graphite2.191.962.242

33、8.39F108ANeedle Coke2.111.571.9118.61 Graphco 5.5DS9019 27.3%F108A 4.1%574071Graphco1155DS9019SD20/100F108AA rtificialGraphitizedA morphousDesulcoA rtificialNeedleG G r r a a p p h h i i t t e eC C o o k k e eG G r r a a p p h h i i t t e eG G r r a a p p h h i i t t e eG G r r a a p p h h i i t t e

34、 eC C o o k k e eSiO215.2237.1962.501.5511.7553.69A l2O31.8119.0118.551.832.6924.77FeO260.0318.357.478.4544.234.49TiO22.852.11.640.658.960.96CaO12.7712.251.356.9130.38.63MgO0.080.331.350.10.242.69K2O0.081.223.140.580.002.81Na2O0.160.461.351.830.881.61MnO20.100.070.050.140.140.07SO36.880.00*2.610.00*

35、0.00*0.00*NiO-5.67-3.810.720.00V2O5-3.33-74.160.090.27灰份分析灰份分析58半金屬配方半金屬配方材料成分成分重量重量 %體積體積 %固體潤滑劑石墨16.725.0碳填料焦炭6.210.0金屬鐵鐵粉&鋼纖維58.126.0粘結劑酚醛樹脂8.121.9無機填料硫酸鋇等7.16.0有機添加劑腰果和橡膠2.88.2有機纖維預成型纖維1.02.959半金屬配方加工過程半金屬配方加工過程配方混合:Patterson Kelley 混料機1. 批次重量- 3.2 kg成型:使用成型機來生產(chǎn)#FMS1 7136-D215 盤式剎車片60摩擦材料的測試

36、摩擦材料的測試 制動測試由格林實驗室制動測試由格林實驗室DEA測試完成。（測試結果以具體的比力矩為基礎）測試完成。（測試結果以具體的比力矩為基礎） 在在DEA功能測試的最后，通過測試比力矩來測試試驗后的摩擦水平。功能測試的最后，通過測試比力矩來測試試驗后的摩擦水平。 兩輪磨損測試后就可以確定磨損的程度。兩輪磨損測試后就可以確定磨損的程度。通過檢驗每次制動后的襯片厚度來檢測。通過檢驗每次制動后的襯片厚度來檢測。根據(jù)制動測試進行三次后，得到各種石墨的磨損率。根據(jù)制動測試進行三次后，得到各種石墨的磨損率。 剎車盤的磨損也進行測試和說明。剎車盤的磨損也進行測試和說明。每制動一百萬次，測一次剎車盤的磨損

37、。每制動一百萬次，測一次剎車盤的磨損。在測試的開始和結束時，測試剎車盤表面的磨損程度。在測試的開始和結束時，測試剎車盤表面的磨損程度。測試結束后，評估盤式剎車片和剎車盤的總體情況。測試結束后，評估盤式剎車片和剎車盤的總體情況。61測試樣品的產(chǎn)生測試樣品的產(chǎn)生.使用以下兩種方法進行預成型：方法A 2.5 tons/in2 60 seconds方法B-1.25 tons/in2 10 seconds很明顯方法A比方法B的壓制效果更好，成型越薄強度越高，也就越滿意，這樣在試驗中就不容易粉碎。下面的六種石墨和焦炭材料按照厚度的增加（也就是強度的減少）排列順序如下： 4071 SD20/100 F108

38、A Graphco DS9019在方法A中， DS9019的性能很軟，其他材料的強度適中。在方法 B中，所有的材料成型都很軟，石墨化焦和DS9019的強度比其他材料更軟, DS9019最軟。62各種材料的厚度的比較各種材料的厚度的比較63DEA測試結果測試結果EFFECTIVENESS vs GRAPHITE TYPEDEA Performance Test 0.000.050.100.150.200.250.30CAG-1014071ArtificialGraphiteCAG-102GraphcoGraphitizedCokeCAG-1031155AmorphousGraphiteCAG-1

39、04DS9019DesulcoGraphiteCAG-105SD20/100ArtificialGraphiteCAG-106F108ANeedle CokeCAG-144071PrevioustestCAG-171155PrevioustestRegressed Specific T orque, Nm/kPaOverall Rated AveragePost-Burnish AverageAll Rated Ramps AverageFade MinimumAll Others Minimum 圖片中的平均摩擦水平清楚說明了大部分的摩擦性都相似，除了圖片中的平均摩擦水平清楚說明了大部分的摩

40、擦性都相似，除了高純度的隱晶質(zhì)石墨具有較高的摩擦性能。高純度的隱晶質(zhì)石墨具有較高的摩擦性能。下面的幻燈片提供了很多測試過程中摩擦性能的比較。下面的幻燈片提供了很多測試過程中摩擦性能的比較。64不同溫度的平均摩擦水平不同溫度的平均摩擦水平AVERAGE FRICTION LEVEL vs GRAPHITE TYPE315C & 425C Wear Sections0.000.050.100.150.200.25CAG-1014071ArtificialGraphiteCAG-102GraphcoGraphitizedCokeCAG-1031155AmorphousGraphiteCAG-

41、104DS9019DesulcoGraphiteCAG-105SD20/100ArtificialGraphiteCAG-106F108ANeedle CokeCAG-144071PrevioustestCAG-171155PrevioustestRegressed Specific T orque, Nm/kPa315C Wear425C Wear 在在315度和度和425度的溫度下，各種材料的摩擦水平。度的溫度下，各種材料的摩擦水平。SD20/100的磨損程度比的磨損程度比4071的要高。的要高。4071 的磨損程度跟的磨損程度跟DS9019石墨化焦很相似，但是它們的在不同的溫度下卻表現(xiàn)處

42、不同石墨化焦很相似，但是它們的在不同的溫度下卻表現(xiàn)處不同的特點。的特點。4071具有很好的摩擦穩(wěn)定性，而具有很好的摩擦穩(wěn)定性，而1155的摩擦損失是最大的。的摩擦損失是最大的。65磨損磨損1 1CAG-101CAG-102CAG-103CAG-104CAG-105CAG-106CAG-14CAG-17T T e e s s t t4071Graphco1155DS9019SD20/100F108A40711155SectionArtificialGraphitizedAmorphousDesulcoArtificialNeedle PreviousPreviousGraphiteCokeGra

43、phiteGraphiteGraphiteCoketesttest315C W ear0.1750.1730.2090.1930.1850.1820.1650.196425C W ear0.1800.1770.2130.1880.1920.1770.1770.192格林實驗室報告首先概括了格林實驗室報告首先概括了15個剎車片的制動測試儀的報告，然個剎車片的制動測試儀的報告，然后每后每5個剎車片的分析數(shù)據(jù)，得到最終的平均磨損數(shù)據(jù)。所以這樣個剎車片的分析數(shù)據(jù)，得到最終的平均磨損數(shù)據(jù)。所以這樣的數(shù)據(jù)很有代表性，能說明磨損測試過程中的摩擦性能的情況。的數(shù)據(jù)很有代表性，能說明磨損測試過程中的摩擦性能的情

44、況。66FRICTION MATERIAL WEARThickness Loss per Stop0.0000.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.0100.0110.012CAG-1014071ArtificialgraphiteCAG-102GraphcoGraphitizedcokeCAG-1031155AmorphousgraphiteCAG-104DS9019DesulcographiteCAG-105SD20/100ArtificialgraphiteCAG-106F108ANeedlecokeCAG-144071Previou

45、stestCAG-171155PrevioustestT Th hi ic ck kn ne es ss s L Lo os ss s, , m mm mPerformance test315C Wear425C Wear每次制動后磨損每次制動后磨損67磨損磨損2 2AVERAGE FRICTION LEVEL vs GRAPHITE TYPE315C & 425C Wear Sections0.000.050.100.150.200.25CAG-1014071ArtificialGraphiteCAG-102GraphcoGraphitizedCokeCAG-1031155Amorp

46、housGraphiteCAG-104DS9019DesulcoGraphiteCAG-105SD20/100ArtificialGraphiteCAG-106F108ANeedle CokeCAG-144071PrevioustestCAG-171155PrevioustestRegressed Specific Torque, Nm/kPa315C W ear425C W ear1.SD20/1001.SD20/100的磨損比的磨損比40714071人造石墨要高。人造石墨要高。2.2.石墨化焦和石墨化焦和F108AF108A針狀焦的磨損數(shù)據(jù)顯示，其磨損性能跟針狀焦的磨損數(shù)據(jù)顯示，其磨損性能

47、跟40714071相似。相似。3.DS90193.DS9019脫硫石墨的磨損跟脫硫石墨的磨損跟40714071人造石墨和石墨化焦相似。人造石墨和石墨化焦相似。4.4. 40714071人造石墨具有很好的摩擦穩(wěn)定性，人造石墨具有很好的摩擦穩(wěn)定性，11551155的磨損最大。的磨損最大。68摩擦材料磨損摩擦材料磨損TOTA L WEA RCAG-101CAG-102CAG-103CAG-104CAG-105CAG-106CAG-14CAG-17per4071Graphco1155DS9019SD20/100F108A40711155SECTIONArtificialGraphitized Amor

48、phousDesulcoArtificialNeedlePreviousPreviousgraphitecokegraphitegraphitegraphitecoketesttestFRICTION MATERIALTHICKNESS LOSS (mm)Performance test0.858 0.895 2.288 0.724 0.960 1.030 1.012 0.948 315C Wear0.187 0.211 0.366 0.110 0.308 0.291 0.157 0.235 425C Wear0.245 0.225 0.538 0.258 0.386 0.343 0.283 0.382 Total test1.290 1.331 3.192 1.092 1.654 1.664 1.452 1.565 WEIGHT LOSS (grams)Performance test1717421420161920315C Wear32633254425C Wear45756657Total test24 24 55 22 29 24 29 31 1.相比4071， SD20/100的磨損非常高。2.F108A針狀焦跟SD2