NAO与低金属摩擦材料制动性能的对比研究
黎军 李义顺
泛亚汽车技术中心有限公司
【摘要】 对乘用车典型NAO与低金属摩擦片进行了材料成分和台架性能实验。总结了两种材料摩擦系数与惯量，温度与磨损，摩擦系数与噪声之间的关系。提出了相应的摩擦片选型策略。
关键词：摩擦片 制动系 汽车
0 引言
制动系统是汽车关键安全系统，通过对制动踏板的操纵控制，将人力通过制动管路液压传递到制动卡钳，经摩擦片与制动盘摩擦力矩作用到车轮上，实现制动。制动系统影响客户安全及客户体验，相关抱怨有制动距离过长、制动踏板感觉差、制动抖动、制动噪声、制动粉尘等，大部分问题都与摩擦材料有一定关系。
本文针对目前市场上典型的NAO和低金属摩擦材料进行分析和实验，进而提出摩擦材料的选用策略。
1 摩擦材料成分和台架性能实验
NAO和低金属摩擦片是目前应用于乘用车的最主要两种材料。对目前市场上部分车型的摩擦片材料成分进行化学分析，得出各成分的含量。NAO与低金属摩擦材料在成分上的明显区别是不含铁。此外为了改善摩擦性能，在NAO摩擦材料
况下，NAO材料总体上确实较低金属材料耐磨，而在高于200℃情况下，低金属材料总体上更加耐磨。从图5、6中可以看出，NAO磨损情况受温度影响非常明显，而低金属材料的磨损不仅从温度上看不出有明显影响，且磨损数据比较发散。这是由于低金属摩擦片内部含铁且增强纤维含量比较大，在制动盘和摩擦片这一对摩擦副中，低金属摩擦片会对制动盘具有更大作用。通常低金属摩擦片其所配的制动盘的磨损也就比与NAO接触的更大一些，而摩擦片的磨损稍小一些。低金属摩擦片的这一情况导致了车轮粉尘严重问题。
在对整个制动台架实验中噪声频次与摩擦系数的关系中可以看出：当摩擦系数大于0.36时，发生制动噪声的几率大大增加，见图7。这也是近些年来各个主机厂为解决制动噪声问题，越来越多的应用NAO摩擦材料的一个重要原因。噪声表现好的摩擦材料在图中集中在某个摩擦系数区域的正态分布，且方差较小，这样的摩擦材料在制动噪声问题解决中，供应商会基于特定的噪声频率，比较有针对性地选择消音片消除噪声。噪声频次相对摩擦系数分布图同时可以作为摩擦材料性能控制的标准，摩擦材料供应商应定期完成CFNT台架实验确定产品配方和工艺质量是否稳定。
3 分析与应用
从以上NAO和低金属摩擦材料测试对比可以得出：低金属摩擦材料在摩擦性能输出方面普遍比NAO的要高；而在制动盘和摩擦片磨损方面，在保证合理的制动器尺寸匹配情况下，NAO摩擦片自身的磨损和对制动盘的磨损都是比较低的，也会大大降低制动粉尘问题；NAO摩擦系数大部分情况下基本低于0.36，因此发生制动噪声的几率大大降低；在热稳定性方面，主要指的是热衰退和连续制动导致的制动抖动问题，因为低金属摩擦片含铁成分较多，铁耐热温度较高，且热传导性更好，因此低金属摩擦片抗热衰退性更有优势，不容易产生热抖动问题。在除锈能力方面，NAO摩擦片通常会在制动盘表面产生一些保护膜，使摩擦片不容易很快去除锈蚀，而低金属摩擦片摩擦系数相对较高，会在若干次制动后很快去除锈蚀，因此可以避免因制动盘锈蚀引起的制动抖动问题。从成本角度，同样尺寸的NAO摩擦片价格相比低金属摩擦片价格更贵。
基于以上NAO和低金属摩擦片性能对比分析，提出如下摩擦片选型策略建议。中高级车型首选NAO摩擦片，噪声、磨损、粉尘性能更优，同时可以选择摩擦系数低些的NAO摩擦片配大一些的制动器，会对制动平衡温度有好处。中小型车可以考虑选用低金属摩擦片，以平衡成本与性能。因中小型车制动角惯量较小，通过对摩擦片倒角、摩擦片形状优化和消音片的选择等，同样可以达到低噪声水平。
4 结语
本文基于NAO和低金属摩擦材料在台架试验中的性能表现，总结出各自的总体性能特点，并提出了选型策略。在实际项目中，摩擦材料成分、生产工艺的合理制定和质量控制水平都是影响最终摩擦材料性能的重要因素。实际应用需要根据具体情况，基于台架试验和路试结果确定最终解决方案。
