汽車用制動器襯片質量狀況分析

李昱霖 于自強 朱欣桐 劉萬靜

長春市產品質量監督檢驗院 吉林省長春市 130012

1 產品簡介

汽車用制動器襯片俗稱“剎車片”，主要以纖維、粘結劑、摩擦性能調節劑、礦物等作為原材料，一般經過混料、熱壓、調制、磨削、表面處理等工序加工制成。制動器襯片與制動盤或制動鼓摩擦產生制動力，使汽車減速或停止，是汽車制動系統中最關鍵的零部件之一，其產品質量直接影響到行車安全，是涉及人民群眾生命財產安全和公共財產安全的重要產品。

在我國，制動器襯片產品從1988年開始實行工業產品生產許可證管理制度，國家標準GB 5763作為強制性標準直至目前還是該產品在國內檢測的重要依據[1]。而對于出口的產品，目前國際上所執行的標準并不統一。在歐洲該產品需要進行EMARK認證，所采用的標準是ECE R90[2]；在美國制動器襯片需進行AMECA認證，采用的標準是SAE J661[3]；在日本采用的標準為JIS D4411-1993[4]。在非洲、阿拉伯國家等地區該產品的認證和標準也各有不同。

2 行業狀況

目前，我國的制動器襯片實施工業許可證管理制度，截止2014年2月已經有520家企業取得了生產許可證，近年來總體行業的規模基本維持不變。生產企業主要集中在山東、浙江、安徽、湖北、河北、廣東、江蘇、福建等省，企業性質大部分為私營個體或有限責任公司，國有企業、集體所有制企業、中外合資或外商獨資企業相對占比較少。

我國通過生產許可證制度的管理和多次國家監督抽查對生產領域的監督，制動器襯片產品的質量有了很大的提高。獲生產許可證單位中規模較大的企業無論在生產還是研發領域都已經在國際上屬于領先水平，其產品質量也可以媲美國際品牌。但我國的制動器襯片行業總體水平還有待提高，很多中小型企業還停留在較低的生產和管理水平，主要反映在以下幾個方面：

（1）小型企業眾多，是生產企業的主體。這些企業生產規模小、生產設備簡陋、技術落后，其產品質量不穩定，質量控制體系不完善或無法切實運行。

（2）核心技術研發能力不足，產品配方儲備不足。由于摩擦材料在行業發展之初，配方中普遍含有石棉這種摩擦性能和耐熱性能均十分優異的材料，但隨著社會的發展，環境污染和人身健康逐漸受到關注，根據發改委第21號文件《產業結構調整指導目錄（2011年本）（修整）》的要求，配方中應逐漸消除石棉，老的配方和生產工藝已經不適用于新的市場環境。

（3）產品附加值低，配套化成度不高，存在低價競爭。目前我國的生產企業主要為售后維修市場提供產品，各大主機廠很多配套零部件還是向國際知名品牌采購。

目前在歐美國家中，制動器襯片的發展正向著無石棉、少金屬、低噪音的方向推廣，汽車工業較發達的國家都對制動器襯片中的石棉含量和噪音污染等項目提出了不同的要求，以便減少該類產品對環境的污染和對人身健康的影響。我國的制動器襯片行業也需在保證熱衰退、磨損率、摩擦性能等技術指標的同時注重環保、降噪，并且減少金屬銅的使用，提升國產制動器襯片的國際競爭力。

3 關鍵指標及標準解讀

3.1 標準總體情況

世界先進的摩擦材料標準主要集中在美國、歐洲和日本，汽車行業的車系也大體如此，這三種體系的試驗方法主要為：

（1）美國車輛設備安全委員會VESC V-3《汽車制動器襯片最低要求及一致性試驗程序》，該標準規定使用SAE J 661a蔡斯試驗機進行小樣試驗。

（2）歐洲UNECE 90號法規（2009）《關于動力驅動車輛及其掛車制動車恩片總成和鼓式制動襯片替換件認可的統一規定》，該法規要求維修用制動摩擦材料的制動效能道路試驗或臺架試驗與汽車原裝片的誤差不得超過15%。

（3）日本JIS D4411-1993《汽車用制動器襯片和襯塊》中規定使用定速摩擦試驗機進行試驗，摩擦系數和制定摩擦系數允許偏差、磨損率等指標都是在這個標準中提出的。

目前，我國的GB 5763-2008《汽車用制動器襯片》標準最早是依據JIS D4411標準起草的，其技術指標和試驗方法以及試驗設備要求均與JIS D4411完全一致。2008版標準對摩擦系數允許偏差和磨損率項目稍有調整，同時加入了ECE R90中的機械性能方面的檢測項目，如沖擊強度、剪切強度、壓縮應變和熱膨脹等項目，這些項目也和ECE R90中完全相同。

3.2 關鍵指標分析

對我國的GB 5763-2008《汽車用制動器襯片》中對制動器襯片各檢驗項目解釋如下：

（1）摩擦系數：摩擦力f與加在試片上法向力F的比值。它是摩擦材料的最基本性能參數，制動器襯片通過與制動盤摩擦產生制動力，摩擦系數直接影響著制動性能和制動效果，標準中分別規定了不同類型的制動器襯片，在100℃～350℃各溫度段的摩擦系數。

（2）指定摩擦系數允許偏差：指定摩擦系數是由襯片的供需雙方共同確認商定的摩擦系數值，一般根據所用車輛的機械結構和設計需求在設計初期確定。指定摩擦系數的允許偏差可以用來衡量襯片摩擦性能的穩定性。

（3）磨損率：襯片在規定條件下的體積磨損量和摩擦功的比值。磨損率一般作為襯片使用壽命的重要衡量指標，如果磨損率過大表面該產品在實際使用中磨損較快需要更加頻繁的更換制動器襯片，無形中增加了使用成本。

（4）剪切強度：平行于盤式制動塊背板或鼓式制動蹄緣面，使襯片材料與背板或蹄板完全剪斷的力與襯片材料的受減幾何面積之比。一般襯片在使用過程中由于受到高強度、高頻率的橫向剪切力作用，如果質量不佳容易發生摩擦材料脫落、開裂、掉渣等影響使用的現象，嚴重的容易直接釀成事故。

（5）熱膨脹率：襯片受熱厚度增加量與襯片初始厚度的比值。用來表征襯片受熱后的體積變化量。如果膨脹率較大，會導致在受熱后的非制動狀態下與對偶材質產生摩擦，不僅影響制動器襯片的使用壽命還影響車輛的正常行駛，嚴重的還會出現制動抱死現象。

（6）壓縮應變：壓縮應變是模擬汽車收到制動指令后，將由踏板傳遞而來的信號與制動過程產生直接聯系，它與舒適性和操控性有著直接的聯系。

（7）沖擊強度：試樣斷裂所消耗的沖擊能量與試樣斷裂處橫截面積的比值。鼓式襯片一般用于中、重型載重車輛，在車輛下坡、急剎車、連續剎車等情況下，襯片會收到不同程度的沖擊作用，一定的沖擊強度可以保證襯片不會受力斷裂或破碎。

其中摩擦系數、指定摩擦系數允許偏差、磨損率、剪切強度、沖擊強度、熱膨脹率、壓縮應變項目均直接影響安全性能，都是關鍵指標。

4 存在的主要質量問題及原因分析

目前我國的制動器襯片經歷了多次的國家監督抽查，質量由2013年的持續走低，已經逐漸好轉。由下圖所示，2008年至2013年制動器襯片產品的合格率一直在85%左右，但2016年、2017年抽查結果分別達到了95%和93.4%的合格率。

抽查中的不合格項目數據表明：制動器襯片的摩擦性能、沖擊強度、包裝標志、熱膨脹、剪切強度有不合格的現象出現，其中摩擦性能不合格率較高，質量問題相對嚴重，載重車用鼓式片的沖擊強度項目也有不合格現象出現。

制動器襯片存在質量問題，是多方面因素綜合作用的結果：

一方面，制動器襯片屬于制動系統中的一個零部件，屬于易損件和消耗品，需求量大，市場競爭激烈。制動器襯片的原材料屬于化工產品，在化工產品價格波動時會對生產企業產生一定的沖擊，一些企業為了追求利潤往往可能犧牲產品質量；同時配套市場中主機廠拖欠貨款現象嚴重，很多進入主機廠配套名單的較大生產企業都處于被動地位，這也被動的提高了企業的經營成本和經營風險，一部分企業因此追求性價比，設計參數一降再降，增加了質量風險；產品標準的改變雖然可以提高整體行業的質量，但個別企業轉型慢或者不進行技術更新，難以滿足新的標準要求，難免產生質量問題，甚至被市場淘汰。

另一方面，我國的生產企業技術能力不強，自主研發團隊很少，大部分企業采用外國配方，甚至有一種配方不考慮其適用性，用到所有產品的現象；很多企業生產設備老化嚴重，技術人員知識老化，模具長時間得不到更換，質量管理體系欠缺，難以保證正常的生產工藝；較大的國際品牌很多原材料都有專門的混料工廠，而我國普遍為生產企業自己混料，在原材料使用這一環節也有諸多問題。一些企業的檢驗環節缺失或頻次和種類不夠，數量不足，較小的生產企業缺乏檢驗設備和檢驗人員，或者檢驗技術不強，實際檢驗中數據不準確。