粉末冶金闸片虽具备耐高温(以实际报告为主)、耐磨(以实际报告为主)等优势,但在强度韧性、尺寸限制、成本、噪音及对制动盘损伤等方面存在显著缺点和局限性,具体如下:
强度与韧性不足
粉末冶金闸片由金属粉末压制而成,内部孔隙难以全部取消,导致其强度和韧性显著低于铸件或锻件。在高速列车制动时,闸片需承受巨大冲击力和热应力,孔隙结构可能引发微裂纹扩展,降低材料抗疲劳(以实际报告为主)性能,甚至导致制动失效。
尺寸与形状受限
金属粉末的流动性较差,难以填充复杂模具型腔,因此粉末冶金闸片通常无法制成大型或复杂形状产品。例如,单件重量一般不超过10公斤,限制了其在大型制动系统中的应用。此外,形状复杂度受脱模可行性制约,进一步缩小了设计空间。
成本与工艺门槛高
模具成本高昂:压模制造成本占比较大,仅适用于大批量生产。若生产批量少于6000件,粉末冶金工艺的成本将高于传统成型技术。
工艺复杂:需经过混料、压制、烧结等多道工序,且烧结过程需准确控制温度和时间,对设备和技术要求较高,进一步推高了生产成本。
制动噪音与振动问题
粉末冶金闸片在制动过程中易产生较高强度噪音,尤其在高速列车制动时,闸片与制动盘的对偶摩擦表面可能因材料亲和性导致粘着胶合,引发尖锐的制动尖叫噪声。这不仅影响乘客舒适性,还可能对制动系统造成额外损伤。
对制动盘的潜在损伤
铁基闸片:与铸钢或锻钢制动盘形成对磨副时,材料亲和性易导致制动界面粘着,增加磨损量并降低摩擦系数稳定性。此外,铁基闸片在高温下可能对制动盘造成热损伤,缩短制动盘寿命。
铜基闸片:虽对制动盘损伤较小,但铜粉成本较高,且铜基闸片在极端工况下仍可能因热应力导致制动盘表面裂纹。
环境适应性挑战
尽管粉末冶金闸片的摩擦系数受天气影响较小,但在极端潮湿或盐雾环境下,金属粉末可能发生腐蚀,导致闸片性能下降。此外,长期高温运行可能导致闸片材料氧化,进一步影响制动效能。