作者/珠海格莱利摩擦材料有限公司 李 康，龙江虹，曾文天
作者/吉林大学机电设备研究所 王利宁，刘大欣，韩 君
摘要/Abstract
JF120 缩比试验台是一种具有潜在使用价值的试验设备；它提供了一个针对摩擦材料的模拟汽车实际工况试验平台。除了进行摩擦性能试验之外，还可以根据研究人员的需求进行材料多方面性能及其相关关系的研究。这将有助于深入了解摩擦机理和NVH 机理，进而提出相应的对策，提供了试验条件。本文就缩比试验台功能开发提出了一些建议。
关键词：摩擦材料 缩比试验台 功能开发
0. 前言
在前两篇关于JF120 缩比试验台的文章中，我们介绍了它的设计思路，基本结构，试验参数计算和试验方法。理解和运用这些最基本的内容，有助于我们掌握如何去使用这种试验设备。实际上缩比试验台提供了一个材料研究的平台；作为基础研究和产品开发的人员，只要掌握了缩比试验的参数计算，设备操作和数据处理，同时了解所开发产品的使用工况，就可以设计出多种实用的试验规范。利用这台试验设备去研究材料特性和摩擦机理，探寻在产品使用过程中一些现象的原因和解决问题的途径。
1. 产品开发和质量控制方面的应用
应用于摩擦材料产品开发是研制缩比试验台的初衷；缩比试验台采用定钳式制动器，统一了制动盘材质，尽可能降低不同制动器的影响因素，提供了既只针对摩擦材料又能模拟制动工况的测试条件。在材料的早期开发中较之恒速拖磨的试验设备有更高的准确性。
摩擦材料产品开发不仅是研究配方，从全流程来看，它应该包括至少4 个部分：
-原料的开发和质量监控
-配方研究
-生产过程开发
-生产过程质量控制
在这几方面，缩比试验台都可以发挥作用。
缩比试验应用于产品开发，需要首先设计基础配方，以此作为比较基准。目前制动衬片的配方分为半金属、低金属和NAO；而NAO 又分为含铜（>5%），低铜和无铜等；基础配方的种类要考虑与不同类别的配方相对应。在进行一定数量的测试后，形成基础配方摩擦磨损性能的离散带，作为比较基准。
在原料开发和配方开发过程中，可以采取与相同类别的基础配方进行对比试验的做法。即按照体积比，将基础配方中的对应组分（例如磨料）全部或者部分替换为需要调整的组分，组成一个新的配方。与基础配方进行比较，对差异进行分析，然后再进行下一步优化。对原料的筛选和质量检测也可以采用类似的对比方法。
生产工艺的开发也是缩比试验的一个应用领域。可以采用DOE 方法来设计试验方案，用缩比试验台来进行性能测试和评价，实现工艺参数的优化。从国内摩擦材料行业现状来看，这方面的改进空间很大，缩比试验提供了一种实用的验证方法。
产品质量监控是缩比试验台的主要用途之一，国外一些知名摩擦材料公司也将缩比试验应用于产品质量监控，这是因为缩比试验台只是针对摩擦材料进行测试，制动器和制动盘是相同的；同时缩比试验结果和全尺寸总成试验结果的趋势是一样的，试验程序和评价方法也是相同的。这就便于从产品开发到正式生产，从性能测试到质量监控的转化。也避免了定速试验和拖磨试验容易发生的尴尬局面。
在制动过程中，衬片与制动盘的接触面上发生了什么？始终是从事摩擦材料开发人员关注的问题。从微观上看，在制动过程发生的各种现象，都与摩擦界面的状况有关。对摩擦界面的研究是解释在制动过程中发生的各种问题的切入点。在上世纪八九十年代，国外曾经对摩擦界面的转移膜进行过系统研究。直至今日国外一些知名公司仍然非常重视对转移膜（Third Body）的基础研究。
我们曾经多次在总成试验过程中或者结束后，在制动盘表面观察到转移膜的存在。而且我们也发现如果有相对稳定的转移膜存在，摩擦系数就相对稳定，衬片和对偶的磨损相对较低，制动盘表面就相对光滑，发生噪音的可能性也相对较低。
摩擦界面的研究的主要目标是针对转移膜。我们希望能够搞清，配方中哪些组分可能成为转移膜的基体（Matrix）？不同种类的转移膜产生、维持和消失的条件是什么？如何实现转移膜的稳定存在？为什么有些种类的配方就不会形成转移膜？…。对于转移膜的研究，有利于充实和完善我们的配方设计理念，真正实现配方的升级。
在摩擦界面研究方面，JF120 缩比试验台提供了一个可以模拟汽车使用工况的试验条件；因此缩比试验过程中形成的转移膜与全尺寸总成试验和整车试验所出现的转移膜应该是接近的，而且缩比试验可以排除各种因素的干扰，针对不同的摩擦材料组成，设置特定的试验条件来研究转移膜的产生和消失，以及转移膜的组成等等。
需要注意的是，JF120 试验台只是提供了产生转移膜的试验条件，对转移膜的研究还必须依靠诸如SEM 和EDS/WDS 等先进的分析仪器才能做出定性和定量的分析和结论。从国内摩擦材料行业的现状来看，摩擦界面的研究有很大的发展空间。
2.4 材料噪音特性的研究
JF120 缩比试验台在试验舱的设计上考虑了隔音条件，为可能开展的噪音试验提供一个较为安静的环境。在缩比试验台上进行的噪音试验，与全尺寸总成NVH 试验的目的不同。它只针对原料和摩擦材料进行噪音的对比试验，而不是对制动系统进行噪音评价或者噪音匹配。这是因为在高频噪音产生的原因中，摩擦材料和对偶是主要原因；有一些原料或者其中的杂质，发生噪音的趋势比较大，因此在进行原料和配方的性能试验同时，同步对噪音进行测试，有利于及早发现和避免噪音问题。因此在JF120 缩比试验台上全面具备制动噪音测试条件是下一步功能开发的内容之一。
2.5 样件性能测试与分析
我们经常会从不同渠道得到一些样件，包括客户质量投诉的产品，竞争对手的产品，等等；往往由于没有相应的制动器总成和整车参数，无法进行总成试验；只能用依靠定速试验方法进行测试和评估。在具备了缩比试验条件之后，就可以直接从样件上截取试样，进行缩比试验，对样件进行测试，得到更为客观和准确的结果。
对竞争对手的样件进行试验和分析，将市场反映良好的产品作为产品开发的标杆（Bench Mark），对从事摩擦材料开发的人员来说，是一项非常重要的工作。JF120 缩比试验台为此提供一种可供选择的试验设备和评价方法。
2.6 开展摩擦材料影响因素相关关系的研究
摩擦材料性能的影响因素和相关关系研究，是摩擦材料产品开发和过程优化的永恒课题。我们一直在运用DOE 的试验方法来开展这项工作；但是试验数据的可靠性和准确性经常成为影响DOE 分析的瓶颈；尤其是其中的摩擦磨损性能数据。在具备缩比试验台的条件下，可以考虑将缩比试验方法引入相关关系的分析研究之中。当然，在这方面还有大量的前期工作需要进行，尤其是试验方法的研究，和试验数据的积累（数据库），才能保证数据的可靠性和重现性。
讨论：
1，JF120 缩比试验台提供了一个摩擦性能的测试平台，在掌握了缩比试验的基本方法之后，可以利用这个平台开展多方面针对摩擦材料性能的试验研究。
2，在摩擦材料包括原料和配方的开发，工艺研究、过程质量控制方面，具备模拟特性的缩比试验台有独到的优势，能够提供更为准确的数据。
3，摩擦界面的研究，材料极低转速的特性研究，还有与摩擦材料特性有关的各种影响因素的相关关系研究，是认识和开发摩擦材料的基础。JF120 缩比试验台为此提供了一个试验研究的条件。
4，摩擦材料的基础研究是产品创新和升级的前提。不仅需要资源的投入，更需要持续不断地实践、总结和提高；JF120 缩比试验台的开发，是一次有意义的实践；期望能够有更多的适用于摩擦材料行业的专用测试设备来助力行业的技术进步。
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