保时捷公司在不久前推出的新版Cayenne轿车中配用了全新的、有着特殊表面镀层的PSCB制动器。保时捷公司这种制动器的研发人员表示,新型PSCB表面镀层制动器有着更好的制动响应和速率衰退性能,更高的耐腐蚀性能和耐磨损性能,在激烈的驾驶中非常重要,并且具有更低比例的制动粉尘。PSCB表面镀层制动器的基础是传统的复合制动器。铝合金制动盘毂经浇铸在灰铸铁转动盘上的定位销将两个零件连接在一起。但新型制动器的不同之处是:灰铸铁制动盘上有一层硬质合金的镀层。
PSCB制动器及其表面镀层
使用寿命延长了30%
硬质合金镀层另一个有益效果是摩擦片的磨损明显下降,使用寿命延长了30%左右。由于各个驾驶人的驾驶风格不同,因此没有可靠的每公里磨损量数据。但无论如何在高速行驶的车辆制动时摩擦片热态磨损情况明显低于传统的灰铸铁摩擦片。
保时捷公司建议,当100μm厚的镀层磨损到大约20μm厚时就要更换制动盘了。同时,生产厂家也介绍说:当PSCB表面镀层制动盘的镀层磨损得更薄,或者完全磨损掉了也有着像传统灰铸铁制动盘一样可靠的制动。但此时的制动舒适性和制动性能有所下降。
在汽车维修厂中,Cayenne轿车车主会非常开心,因为PSCB表面镀层制动器摩擦片的价格和陶瓷制动器摩擦片的价格一样。相比之下,表面镀层制动器摩擦片则更加经济实惠。还有一点:Cayenne轿车选配明细表中PSCB硬质合金镀层制动器摩擦片的价格约3 000欧元;Porsche 911型轿车中加价9 000欧元才能配用陶瓷制动器。Cayenne车主只需支付3 000欧元就能得到比传统制动器明显更高的摩擦系数和更高的制动性能。但至今,保时捷公司还没有就硬质合金镀层如此光滑的表面和更高的摩擦系数的物理原因做出解释。据了解,制动盘与衬片之间有着很高的粘附力,因为PSCB制动器很好的响应时间就是粘附力高的一个指标。
明显更低的制动粉尘
硬质合金镀层的牢固、致密是明显降低制动粉尘的主要原因。在WLTP全球轻型车测试中,制动粉尘减少了90%。之所以能够大幅度地降低制动粉尘是因为有着耐磨蚀的硬质合金镀层。相比较:传统制动器中灰铸铁制动盘产生的制动粉尘约占2/3、制动衬片产生的制动粉尘约占1/3。
同样,在意大利Nardo的高速测试跑道上的检测数据也证明了PSCB硬质合金表面镀层制动器有着比传统灰铸铁制动器更高的速率衰退稳定性。即便是制动器盘已经很“热”了也不需要在制动踏板上用比“冷”态更大的力量踩制动踏板。汽车前轴上的十柱塞固定钳式制动器制动片表面积总计为145 cm2,这比陶瓷制动器的165 cm2略小一点。
就保时捷公司的传统来讲,他们自己研发了许多新产品,然后让供应商按照严格的规定生产制造这些创新产品。PSCB硬质合金镀层制动器也是如此:博世集团公司与保时捷公司合作开发了带镀层的灰铸铁制动器盘,并负责这一产品的生产制造。在与Akebono公司的合作中开发出了合适的摩擦衬片。大众集团获得了这两个零件为期一年的独家经营权。一年之后,供应商也可以向其他客户提供这种制动器。保时捷公司打算逐步地将PSCB硬质合金镀层制动器推广到其他车型中使用。
博世集团公司的子公司Bunderus公司负责PSCB制动器的生产和镀层。生产加工时的第一步是激光晰磨,使制动盘摩擦环面的表面变得粗糙起来并清理干净。然后利用电镀工艺技术镀上一层高韧性的中间层。这一中间层在灰铸铁与碳化物镀层之间起到了粘结剂的作用。另外,它还起到了补偿、平衡两层材料热膨胀系数不同的作用。最后,用高速火焰喷涂技术完成硬质合金的镀层。机器人手持火焰喷枪在压缩空气、可燃气体的帮助下用超音速的速度将碳化物喷涂到灰铸铁上。采用这种镀层工艺技术后就会得到最佳的镀层附着力和非常坚硬的表面(维氏硬度>1 000 HV)。保时捷公司的技术人员介绍,理论上可以得到比大批量生产时100 mm更厚的镀层,以便延长PSCB硬质合金镀层制动器的使用寿命。但从整个系统的成本费用角度来看,传统的经典厚度是比较理想的