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来令片的发展史

来源::[Biketo.com|自行车网] 日期:2013年9月27日 14:56

概述

来令片也叫刹车片。在自行车的制动系统中,来令片是最关键的安全零件之一,刹车效果的好坏都是来令片着很关键的作用,所以好的来令片山地车制动系统心脏

刹车的工作原理主要是来自摩擦与离合,利用来令片与刹车碟片以及轮胎与地面摩擦带来的阻力,将车子停下来。一套良好有效率的刹车系统需要能够提供稳定、林敏可控力道,并且具有良好的液压传递,以及散热能力。

来令片的发展

1907年纽约国际汽车展上,由骆驼毛、棉纤维与柏油及橡胶结合而成的刹车来令片被人们视为最新科技。但由于此种材料不耐高温,经剧烈使用会导致起火。从此,人们寻求适当磨耗材料之旅才刚刚开始。

随着科技无止境的进步。依照现况,相关技术专家把来令片的发展史进行了简单的分类,除了形成期以外划分成三个阶段:第一个阶段是石绵为主轴,添加树脂为副材料。第二个阶段是以铁纤为主轴,添加传统纤维为副材料。第三个阶段是以强化纤维为主轴,添加特种金属、陶瓷为副材料。

现今我们使用的刹车来令片成品

来令片

1935年,石绵(Asbestos)被发掘,并且使用在汽车上。由于石绵本身是一种相当耐磨的材料,相比于其它传统纤维来说,石绵成本,而且能提供更为长久的磨耗,同时也不会损耗碟片。石绵纤维的抗拉强度高级铁纤维相似可以经受华氏数百度高温,而且噪音有一定的抑制作用。

后期石绵材料被广泛应用到20世纪80年代。由于前驱动汽车的逐渐成为马路上的主流,人们开始对可以经受更高温度的来令片需求开始大大增加。同时,由于石棉材料对人体的呼吸系统有较大的伤害,甚至可能会导致癌症。基于人体健康安全与刹车性能双方面的考量下,人们又重新开始寻求其它可替代的材料。现今,石绵质的来令片已经很少见了,基于石棉材料的低成本原因,这种石棉质来令片还存于第三世界及落后的发展中国家。

石棉片材料

全金属材质(Metallic)成的来令片一开始被应用于竞赛,以及高载荷的战争机动中(如卡车或坦克车上)。制造的方法为:将金属粉末以高温、高压的方式烧结(Sinter)而成,因此没有树脂等胶合物,虽然全金属质在高温下也不会导致汽化和过热衰竭现象。但这种来令片在低温下初制动效果很差,必须到达工作温度后才会逐渐产生制动能力。于是,综合了金属系高温特点,及传统纤维系低温特性的半金属质(Semi-Metallic)的来令片被研发出来。

半金属系(Semi-Metallic)来令片——顾名思义就是“含有大约一半金属和一半合成纤维的成分”,综合了两种材质的优点,比传统纤维系更耐磨损,而且具有更好的抗温升失效能力,最佳使用环境为中、高温。这种来令片大量使用于1970~1980年代的前驱车上,这种车子的重量和刹车负荷大多偏重于车子的前轮,也就是说前刹车会有较高的工作温度。但是,半金属材质也有其最高使用温度的限制——大约在538℃(1000℉),此时铁纤维与摩擦材料会开始融化,最终粘结在碟片表面。

金属系及半金属系材料中均含有比例相当高的铁质,最简单的区分方法就是用磁铁来加以判别——金属系来令片会具有较高的磁性。当然,来令片的背板为钢板或是铁板,必然会具有磁性,如果以吸力较弱的磁铁从来令片正面(也就是摩擦面)去吸附的话,就可以明显地区分开来。铁质成分越高就表明其硬度越高,产生噪音及磨损碟片的特性比其他材质来令片越明显。此外,金属系材质具有较好的导热性,虽然有助于分散热量,但同时也会将高温传到分泵活塞上,令刹车油沸腾(一般刹车油沸点约为摄氏两百多度)从而导致刹车失灵。因此,金属系来令片需配有隔离层(Insulation)夹在金属摩擦材料与背板之间,以防止高温回传至刹车油。

越是对高温性能有要求,越要将隔离层加厚,这样一来有效磨损厚度就会相对变少。因此,各厂家的来令片最低磨损厚度规格不一,这与其耐温性能及隔离层厚度有关。尤其是金属系来令片,往往为了性能和隔热,而牺牲来令片寿命及有效厚度。

我们现在常见的金属来令片

半金属系材料在经过不断地改进和突破后,也能在噪音及磨损碟片的特性上接近甚至赶超传统纤维系来令片。但在潮湿、腐蚀性的环境中,比如寒带国家在下雪后会洒盐水以防止地面结冰(降低冰点),或是车辆闲置很久不使用,都有可能让来令片与碟片锈蚀,导致发动汽车后会感到刹车踏板跳动,直到锈蚀与粉尘被磨掉为止。情况严重的话,有可能会把摩擦材料从来令片背板上生生地扯下来,此时就必须更换新的来令片了。笔者曾经使用过疑似泡过水的来令片,结果在很短的时间内,来令片好像蒸蛋糕似的膨胀和剥落,此时的安全系数几乎为零。如果能够获悉生产日期的话,这对于消费者来讲绝对是多了一层保障,特别是含铁较高的来令片。

事实上,非金属系的材质也在不断地进化中,摩擦材料一直在性能、耐用度、噪音上寻找完美的平衡点。为了安全和性能,厂商往往把成本变成最后的考量。纤维系来令片从使用皮革、棉质材料直到发现石绵材质后,并没有停下发展的步伐。随着科技的进步,从最初的天然氢碳有机化合物(Organic)纤维演化到全合成纤维(Synthetic)。

此类使用合成纤维取代石绵纤维的来令片系,被称为非石绵系符合材质(Non-Asbestos Organic),简称NAO。早期传统(Organic)有机合成纤维的耐热度与耐磨度是其发展的两大瓶颈——特别是在耐热特性上,传统纤维(Organic)非常接近石绵材质,也就是说无法及时带走热量,会导致其表面发生白化、裂化的现象。

我们常见的树脂来令片

最新的NAO采用的是玻璃纤维(Fiber Glass)、杜邦凯夫拉(Kevlar)纤维,其耐磨度是一般传统合成纤维的2~6倍,而且在噪音控制方面也有杰出的表现。此种纤维还被加入非铁系金属如黄铜(Brass)、铜(Copper)粉末来提高其热量传导能力,甚至加入镁合金、钛合金、陶瓷等成分来增加它的热稳定度,使其性能直逼金属系材质。

这种来令片所含金属成分相对较少,以特殊金属替代铁系金属,并有绝佳的耐磨度与噪音表现,已经逐渐被各大车厂运用于新车的OEM标配部件。由于铁系纤维的技术掌握在欧美国家手中,因此日系厂商非常重视最新一代NAO的研发,并努力使其成为主流产品。此外,或许是由于大量使用铁纤系材质的关系,一些来令片产生的噪音在欧洲仍被视为可接受的水平,这一点倒是让笔者感到惊讶与无法想象。此外,在锈蚀等安全与环保的方面,NAO更是远超过其他材质的来令片。惟其成本仍居高不下,量产技术也不易突破的今日,售后服务市场的普及化仍需要一些时日。

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