混杂纤维含量对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.004

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (6): 20-25.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.004

混杂纤维含量对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

鲁张祥(), 宋歌

安徽工程大学现代技术中心，安徽芜湖 241000

收稿日期:2021-01-21 出版日期:2021-06-26 发布日期:2021-06-23
基金资助:
安徽工程大学青年基金项目(Xjky0192019019)

Effect of Hybrid Fiber Content on Friction and Wear Properties of Resin⁃based Friction Materials

LU Zhangxiang(), SONG Ge

Modern Technology Center，Anhui Polytechnic University，Wuhu 241000，China

Received:2021-01-21 Online:2021-06-26 Published:2021-06-23
Contact: LU Zhangxiang E-mail:1286707999@qq.com

摘要/Abstract

摘要：

为了研究多种只由非金属混合组成的增强纤维对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响，以腰果壳油改性酚醛树脂（CNSL）为基体，按不同比例加入玻璃纤维、碳纤维和芳纶浆粕纤维，采用热压烧结技术制备摩擦材料。利用与高速钢配副的环块摩擦磨损试验机研究摩擦材料在不同制动工况下的摩擦磨损性能，并利用扫描电子显微镜分析了材料的磨损形貌。结果表明，玻璃纤维、碳纤维、芳纶浆粕纤维的体积比分别为4 %、10 %、3 %所组成的摩擦材料（P3）的硬度比其体积比分别是7 %、4 %、6 %的摩擦材料（P1）和其体积比分别是1 %、7 %、9 %的摩擦材料（P2）的硬度大；在不同的制动条件下，样品P1的摩擦因数最大，P3次之，P2最小，样品P3和P2的相对磨损率相似且比较稳定，约为样品P1的1~1/5，样品P3表现出最佳的摩擦学性能；摩擦材料和对偶材料的磨损形式主要为磨粒磨损。

关键词: 树脂基摩擦材料, 玻璃纤维, 碳纤维, 芳纶浆粕纤维, 摩擦, 磨损

Abstract:

To study the effect of a variety of reinforcing fibers composed of only non?metallic mixtures on the friction and wear properties of resin?based friction materials， the friction materials were prepared by adding carbon fiber and aramid pulp fiber through a hot?pressing sintering technology using the cashew?nut?shell?liquid?modified phenolic resin （CNSL） as a matrix. The friction and wear performance of the friction material under different braking conditions was investigated using a ring block friction and a wear tester equipped with high?speed steel. The wear morphology of the friction materials was analyzed with scanning electron microscopy. The results indicated that the friction material （P3） containing 4 vol% glass fiber， 10 vol% carbon fiber and 3 vol% aramid pulp fiber exhibited high hardness than the friction material （P1） at the corresponding fiber contents of 7， 4 and 6 vol% and the friction material （P2） at the corresponding fiber contents of 1， 7 and 9 vol%. Under the different braking conditions， the sample P1 had the largest friction factor， the sample P3 had the second， and the sample P2 had the smallest. The relative wear rates of the samples P3 and P2 were similar and relatively stable， which were about 1 ~ 1/5 of that of the sample P1. The sample P3 exhibited the best tribological performance. The wear form of friction material and mating material was determined to be mainly abrasive wear.

Key words: resin?based friction material, glass fiber, carbon fiber, aramid pulp fiber, friction, wear

中图分类号:

TQ327

鲁张祥, 宋歌. 混杂纤维含量对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响[J]. 中国塑料, 2021, 35(6): 20-25.

LU Zhangxiang, SONG Ge. Effect of Hybrid Fiber Content on Friction and Wear Properties of Resin⁃based Friction Materials[J]. China Plastics, 2021, 35(6): 20-25.

图/表 9

成分

CNSL

重晶石

高岭土

碳酸钙

长石粉

氧化铝

石墨

玻璃纤维

碳纤维

芳纶浆粕纤维

表1 树脂基摩擦材料的成分及含量列表（体积分数）

Tab.1 Resin?based friction material composition （vol%）

图1 P3样品的微观结构及各元素EDS面分布图

Fig.1 Microstructure of sample P3 and EDS surface distribution of each element

图2 制动速度为2.09 m/s时样品的摩擦因数?压力曲线

Fig.2 Vibrations of friction coefficients of the samples with different normal loads at 2.09 m/s

图3 制动压力为40 N时样品的摩擦因数?制动速度曲线

Fig.3 Vibrations of friction coefficients of the samples with different braking speed at 40 N

图4 制动速度为2.09 m/s时样品的磨损率?压力曲线

Fig.4 Variation in the wear rate of the samples with different normal loads at 2.09 m/s

图5 载荷为40 N时样品的磨损率?制动速度曲线

Fig.5 Variation in the wear rate of the samples with different braking speed at 40 N

图6 磨损机理示意图

Fig.6 Schematic diagram of wear mechanism

图7 3种配比样品在不同制动速度和法向载荷下的磨损表面形貌的SEM照片

Fig.7 SEM images showing the morphologies of worn surfaces of three samples at different braking speeds and normal loads

图8 在50 N和2.09 m/s条件下样品P1、P2和P3对偶环磨损表面形貌的SEM照片

Fig.8 SEM of the wear surface morphology of the dual ring of samples P1，P2 and P3 at 50 N and 2.09 m/s

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