汽车刹车片产生制动噪音的原因分析与研究

刘玉石

摘要：导致汽车刹车片产生制动噪音的因素有很多，比如，与车速、汽车运行速度、摩擦材料及制动比压等。尽量降低摩擦发生率、防止制品过硬、使用一定量的硬质材料，都能保证汽车刹车片正常运行。

关键词：汽车刹车片；制动噪音；原因；对策

汽车刹车片主要固定在和车轮旋转的制动鼓或者制动盘上，属于一种摩擦材料，汽车刹车片中的摩擦衬片与摩擦衬块承受外来压力，通过一定的摩擦作用来控制汽车的行驶速度。本文主要分析了汽车刹车片与刹车对偶不匹配，最终带来的共振或者伤盘问题；汽车刹车片缺乏稳定的摩擦性能，硬质材料使用量过大；制动比压、温度及速度的变化使得刹车片与制动对偶的材质相互粘附。这些问题都是导致汽车刹车片产生制动噪音的原因。

一、汽车刹车片产生制动噪音的原因

汽车刹车片的内部构成是：钢板、粘结隔热层、摩擦块，其中，对钢板进行涂装后实现除锈目的，实际涂装时通过SMT-4炉温跟踪仪对涂装中的温度分布情况进行检测，以确保整个涂装质量。隔热层中包括不传热材料，具有隔热性能。摩擦块包括摩擦材料、粘合剂，刹车时将摩擦块挤压在刹车盘或者刹车鼓上产生摩擦，以此降低汽车速度，提高汽车的制动性。导致汽车刹车片产生制动噪音的主要原因有：

（一）汽车刹车片与刹车对偶不匹配

由于每个制动器的结构各异，因此所遵循的比压分布规律也各不相同，为了实现充分稳定的制动力，必须确保较宽的制动初速度，并且制动比压不能过大。然而实际情况却往往相反，这主要是因为受到了刹车对偶件结构、材料品质及硬度等各因素的影响；除此之外，还因为制动系统的空间结构、摩擦材料的硬度和气孔率等因素对刹车对偶造成了影响，导致刹车对偶和刹车片无法实现有效的间隙调节作用。实际制动时，由于汽车刹车片与刹车对偶从弹性连接变成了塑性连接，当有机材料通过动能转化成热能后，逐步进行分解，制约了摩擦系数的提升，进而降低了制动力矩，刹车打滑、粘啃等情况屡见不鲜，引起了不小的噪音。随着摩擦次数越来越频繁，使得压力与温度不断提升，最终造成汽车刹车片的表层发生了明显的硬化及碳化等问题，影响了摩擦层的特性，降低了全部摩擦扭矩。由此可以说明，保证刹车片与刹车对偶间的有效相容极为关键。为了将制动比压均匀地分布，维护对偶的安全性，防止受热后刹车片发生严重的扭曲，从动能向热能转换过程中可以发挥必要的散热作用，同时避免共振现象，将减少邮寄材料 的分解率，就必须合理配置材料，并确定完善的工艺流程等来实现。

刹车片摩擦性能的稳定性

（二）汽车刹车片缺乏稳定的摩擦性能

汽车刹车片应一直具备理想的制动性能，降低热传导与热衰退，发挥足够的恢复作用，避免过大的磨损，保证硬度的合适性，有效防控噪音，这些目标的实现离不开气孔率、耐温性、抗疲劳性等都很高的材质。倘若汽车刹车片缺乏足够的稳定性，且热衰退现象明显，那么制动过程中在高温影响下将出现打滑和噪音异常，严重磨损了刹车片。如果汽车刹车片存在较大的硬度，那么就会引起制动打滑及噪音问题；如果刹车片的硬度不够，且强度低，那么摩擦过程中由于掉块会进一步加剧磨损，还有明显的噪音。随着摩擦材料使用时间的不断拉长，其摩擦性能会逐步降低，导致摩擦材料的摩擦性能降低的主要原因是摩擦面内外在高温烧蚀下发生了物理及化学反应。因此实际中应认真选好材料，保证材料具有稳定的摩擦性能。

二、防止汽车刹车片制动噪音的对策

汽车制动中的制动系统运行过程中发生的异常声响就是汽车刹车噪音，是汽车制动系统常见的一个现象。导致制动噪音发生的原因特别多，刹车片仅仅是制动总成中的一个部件在制动过程中由于刹车片和刹车盘处于较大的比压和较高的速率下而引起的巨大摩擦力，通过相互振动作用发生了异常噪音。

（一）合理选材与配比

为了生产各方面都很强的汽车刹车片，除了选择高度配套的配方及有效的生产手段外，还要合理选择相应的材料。材料选择中应按照以下要求进行：硬度和密度小、质轻及热传导系数低等，只有满足这些要求的材料才算得上精品。本文通过对蛭石（粒度在400目，容重在每克130到160cm3之间，含杂率不高于3%）、硅藻土（粒度在320目，密度是0.41g/cm3）等材料进行实验。实验按照以下配比（质量%）进行：辽阳灯塔三元树脂PTS为12至18，溶剂乙醇若干，蛭石为15，硅藻土为5，增强纤维为20至45，硅酸铝空心球为15；其他无机填料为5至15。实验结束后可以看到，汽车刹车片无论是摩擦性能还是其密度硬度均达到了标准要求，使用过程中也没有噪音问题。

（二）汽车刹车片的稳定性和生产工艺

为了保证汽车刹车片具有较高的稳定性，在依靠材料原有特性的同时，还应在压力和温度的作用下对汽车刹车片的反应机理加以有效控制。在选择汽车刹车片的生产工艺时，应以湿法工艺为首选，对压制工艺从低压高温到高温低压角度开展实验，确立压制温度为200摄氏度，压力保持在5MPa范围内。经过低压高温压制出的产品具有以下优势：首先，提高了汽车刹车片的反应速率；其次，保证了汽车刹车片较高的气孔率，有效规避了因高温作用而导致有机物在摩擦表面出现润滑膜现象，增强了摩擦系数的稳定性能。

（三）对偶材質和有机材料的失效

为了避免制动对偶表面过高的热能量，应充分考虑以下措施：首先，保证制动对偶具有较高的导热系数，将摩擦表面中的热能量迅速转移至基体内；其次，保证制动对偶具有较强的散热性能，将制动对偶表面热量快速散开。采用的热力学原理是：Q=K（T1-T2），K代表的是散热系数，（T1-T2）代表的是对偶与空气之间的温度差；再有，对汽车刹车片表面进行喷丸处理，使材料能够很好的吸附热能量，保证汽车刹车片的有效制动；再有，选择玻璃制成的摩擦材料，将温度Tg调整为200到220摄氏度，防止有机物分解过快。

三、结论

综上所述可知，实际中，在摩擦系数不断下降、摩擦性能不够稳定以及高温衰退几方面因素的影响下，导致汽车刹车片发生了制动噪音问题，同时制动比压、温度及速度也直接决定了汽车刹车片的性能和噪音问题。为了防止汽车刹车片的制动噪音，应精心选择理想的材料、科学明确配比，并获得有效的生产工艺，只有这样才能从源头上控制噪音。

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