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我国汽车用非石棉摩擦材料的现状

发展我国汽车非石棉摩擦材料的紧迫性

    由于历史原因,我国原有汽车工业和摩擦材料均较落后。不仅产量少,生产品种单一,且车型少,结构设计很少变化,制动系统无大的改进,一直沿用鼓式制动器与石棉摩擦材料。此外,由于社会公众对环境保护与安全意识反应不强烈,以致当国际上70年代中期以来掀起“取代石棉”的浪潮时,我国迟迟没有反应。而摩擦材料研究开发部门,由于一缺资金,二缺协作,未能与汽车主管部门及主要汽车制造厂家取得完全共识,致使无石棉、低噪声新型摩擦材料的研制开发工作受到制约而落后于国外。

    我国汽车摩擦材料的生产应用状况,仍基本是装用传统的石棉基摩擦材料,仅少数重型货车和山区行驶的车辆使用了常规粉末冶金摩擦材料。由于该制动摩擦片在山区坡长路陡的情况下(如云南保山至芒市的上坡长42km、下坡长27km、坡度达30°以上)运输时不再需要淋水(装用石棉摩擦片时必须不断向汽车制动鼓淋水以降低温度,否则无法制动;且其使用寿命短,易出交通事故),并且粉末冶金摩擦片的使用寿命长,工作可靠性高,故颇受欢迎。但因成本较高,与对偶(灰铸铁鼓)的相容性(匹配性)不甚理想,故未获得大规模生产和应用,特别是未能取得几个大汽车制造厂家的认可。80年代中后期以来,我国相继从国外引进很多车型及生产技术,其中制动器设计采用的摩擦材料均为非石棉摩擦材料,且80%以上是半金属无石棉型摩擦片。随着引进汽车国产化进程的加快,摩擦材料的非石棉化已成为发展的必然趋势。我国现有汽车摩擦材料生产厂约20多家,其年产量达2万多吨,但其中主要为传统的石棉型摩擦材料。我国非石棉摩擦材料80年代中期起步,现已有不少厂家在研制和生产,但大多尚未达到规模化生产和大量装车应用水平。

    当前面临的问题是,要使国产汽车跻身于国际市场,必须装用高性能的非石棉摩擦材料,否则出不了国门。但若仍依赖进口摩擦材料,则我国汽车生产将受牵制且造价增高。因此,要打破这一被动局面,实现高性能及低成本的非石棉摩擦材料国产化已是迫在眉睫,刻不容缓。

    2 我国非石棉摩擦材料发展状况及21世纪初的需求量

    2。1 发展现状

    自80年代以来,我国已有一些单位对汽车用无石棉摩擦材料(如半金属、混杂纤维型等材料)进行研制开发,并取得重大进展。例如有些厂通过了试车阶段,有些厂已小批量生产维修配件,还有几家石棉摩擦材料生产厂从国外引进了非石棉摩擦材料的生产技术及设备,拟与引进轿车桑塔纳、奥迪、富康等配套。此外,还有不少乡镇企业及其与外商合资、合作企业生产非石棉制动摩擦片,供应国内外汽车维修市场。但从总体而言,我国无石棉摩擦材料无论是在生产规模,产品质量稳定性及品种方面,还是在生产技术及工艺装备水平等方面,均未达到经济规模批量生产与大量装车应用水平。因此,我国汽车工业在21世纪初对非石棉摩擦材料的需求量仍缺口很大,远远不能满足我国汽车工业作为支柱产业快速发展的需要。

    2.2 21世纪初我国汽车工业对非石棉摩擦材料的需求量

    根据我国汽车工业“九五”期末及2010年发展规划,2000年我国各类汽车的生产能力为300万辆,其中轿车约为150万辆;当年全国各类汽车保有量达2000万辆,其中轿车600万辆。至2010年,我国汽车工业初步建成为国民经济支柱产业,到时除有一批骨干汽车制造厂外,还将有2~3家年产汽车达百万辆的大型汽车集团公司,以利于与国际著名大汽车公司相竞争。

    轿车用摩擦材料按全部采用非石棉摩擦材料计算,则2000年轿车生产装车用非石棉摩擦材料配套量为150万辆份,其中盘式制动片600万片(约为1500t)、长弧制动片600万片(约为600t)、离合器片300万片(约750t),合计共为2850t。

    由于汽车摩擦片既是保安件又是易损件,其社会维修配件需用量很大。而且随着车型及使用条件的不同,摩擦片更换周期也不同。通常制动摩擦片几乎每年都要更新,而离合器片使用寿命也不到2年,其社会维修率可统一按制动摩擦片100%,离合器片70%计算。这样,2000年轿车制动摩擦片的社会维修量为600万辆份,其中盘式制动片2400万片(约6000t)、长弧制动片2400万片(约2400t);轿车离合器片的社会维修量为420万辆份,折合840万片(约2100t)。以上合计为10500t。

    从上述新车装车和社会维修两方面分析预测,2000年轿车用非石棉摩擦材料总需求量为:①制动器片750万辆份,其中盘式制动片3000万片(约7500t),长弧制动片3000万片(约3000t);②离合器片570万辆份,折合1140万片(约2850t)。总计13350t。

    预计经“九五”技术改造后,我国可望形成150万辆份轿车的无石棉制动片(约2100t),60万辆份轿车离合器片(约为300t)的生产能力。扣除这些,2000年用非石棉摩擦材料需求量为:制动摩擦片600万辆份(8400t),离合器片510万辆份(约2550t),总计为10950t。按非石棉摩擦材料生产的经济规模为250万辆份,还需新建3个厂方可满足需要,并要求产品及工艺水平达到国际90年代水平。

    3 我国非石棉摩擦材料生产与国外的差距及改进措施

    3.1 制造技术方面目前我国非石棉摩擦材料如半金属及混杂纤维型材料的研制和生产虽取得一些成果,但在连续性、大批量、高速度及优质生产等方面,与国外相比仍存在很大差距。具体表现为下述几个方面:

    ①生产配料及称量方面:国外采用机械化、自动化配料和称量,而我国大都为人工操作;

       

    ②生产过程中工艺参数的控制:国外对其温度、压力、时间等工艺参数采用微机控制,我国大都为人工控制;

    ③制品外形尺寸精度:国外制品外形尺寸精度小于0 05mm,而我国则小于0 3mm;

    ④制品表面烧灼处理:国外采用自动化表面烧灼处理,而我国对其表面基本未作烧灼处理;⑤产品防噪声、防锈蚀及打印商标等工艺操作:国外采用自动化或机械化操作,而我国在这方面仍很落后。

    3.2 产品性能方面我国汽车用摩擦材料一直沿用石棉制品,现在无石棉摩擦材料的研制和生产已取得重大进展,但产品的品种系列性差,性能等级不分明,稳定性及热衰退性,以及其它性能亦较差。具体表现在:

    ①非石棉摩擦材料所占比重仍很少:国外非石棉摩擦材料已占摩擦材料总量的90%,而我国则刚起步;

    ②产品热衰退率高:国外产品热衰退率为25%~30%,而我国高达40%~50%;

    ③磨损率高:我国同类产品的磨损率比国外高1倍以上;

    ④硬度高:国外产品的硬度为HB25,而我国为HB35~40;

    ⑤密度大:国外产品的密度为1 7±0 08g cm3,我国产品密度大多在2 0g cm3以上;

    ⑥使用寿命短:制动片使用寿命,国外高达(4~5)×104km,而我国仅(2~3)×104km;离合器片,国外高达(10~15)×104km,我国仅(3~5)×104km;

    ⑦产品力学性能:国外制动片的力学强度高达392~490kPa,我国为343~441kPa;国外离合器片的转速大于10000r min,而我国仅为5000~6000r min。

    3.3 主要改进措施汽车工业及其零部件工业生产的特点是专业性强,其产品最适于经济规模生产。这样就会使产品质量稳定,成本低,销价便宜,从而成为市场有竞争力的产品,给企业带来显著效益。这就需要高技术、高资金的投入,才能拥有先进的工艺和采用自动化、半自动化设备的流水线生产方式,才能有最大批量的产出。其主要改进措施如下:

    ①引进与其配套车型一致的非石棉摩擦材料配方及产品开发资料等关键技术软件;

    ②引进关键生产专用设备;③引进产品性能主要测试设备,如摩擦磨损试验机、离合器回转破裂试验机等

    4 结束语改革开放以来,通过吸收外资,引进发达国家的先进技术专用设备,使我国的汽车工业与无石棉摩擦材料生产获得了迅速发展。我国引进车型,特别是轿车、微型车、轻型车等所用的非石棉摩擦材料,基本上已都是半金属摩擦材料。我国目前已从过去完全依赖进口发展到引进技术及设备,开始自行生产非石棉摩擦片。但是,我国与国外的差距现在仍较大。今后,我国应重点加强对半金属型摩擦材料配方及生产工艺技术的研究,加强对汽车制动器综合使用性能要求的研究,尤其是低热导率、低噪声国际第二代及第三代半金属摩擦材料的研究,力争在21世纪初叶赶上国际20世纪90年代的水平,并形成规模化生产和达到大量装车的应用水平。


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