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欧洲摩擦材料的标准体系化及其技术特征

欧洲摩擦材料的标准体系化及其技术特征

  • 分类:行业资讯
  • 作者:施 耀
  • 来源:施耀老师讲座内容
  • 发布时间:2015-03-12
  • 访问量:0

欧洲摩擦材料的标准体系化及其技术特征

【概要描述】本文以欧洲《ISO/TC22/SC2N557-Tests Specification For Brake Friction Materials》标准的版本,着重介绍其标准体系化形成的核心价值链和标准前沿最新技术的应用,在实践中理解、消化、吸收国外先进标准体系化的技术内含和核心价值,为借鉴用于我国的标准投入、标准研发、标准服务、标准应用的参考。

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前言:

  《ISO/TC22/SC2N557-Tests Specification For Brake Friction Materials》标准的版本是以欧洲96年颁布的AK-STANDARD 为基础,经98年再次修订后由新版本的内容推荐为国际标准内容的最新版本。这个版本经TMD Friction、Federal Mogul、Rutgers Automotive 、Bendix Jurid 合作制定并于2000年10月颁布。

  本标准所面向应用范围和目标是为适应在欧洲特别是在全球汽车工业及汽车零部件市场所发生的巨大变化,积极推进趋于国际化并为获得大范围的统一和支持。基于“AK Standard” (参考Eurospec 1 and 2)起草制定标准工作的成员代表了很大部分的欧洲轿车制动系统和制动片的制造商,其代表了市场主体和客户群的要求。标准的价值链在于有效地实现了标准制定、行业制造业、技术法规、市场客户形成的核心产业价值,也显现了现代标准的前沿技术革新和变革的发展趋势。以下报告内容是对本标准在实践中的解析,用于工作者在实际中的理解和应用参考。

  一、标准的体系化

  体系化集中体现了:

  A .建立了系统程序并适应到质量管理标准;

  B. 系统程序复盖了从产品研发到生产全过程的质量控制;

  C .试验程序支持到系统程序的每个阶段并符合到产品研发到生产的转化。

  《ISO/TC22/SC2N557-Tests Specification For Brake Friction Materials》标准中规定了新的1-7项系统程序,其描述的程序是基于QS-9000 / VDA 手册和包含着从定义阶段到参数的确定整个产品质量预计划程序,标准建立了系统程序与质量管理体系的统一性以及技术标准与管理标准一致性。

  试验程序应用了新的技术成果并支持到系统程序的每个阶段,其适应性被描述为应可提供给不同的汽车概念、公司和市场以及不同的客户标准,可以对制动片进行快速的评估。这个程序的目标是更多的适应质量管理标准并考虑到关于质量控制的大范围的技术革新。

  标准体系化质量目标保证在以下几个方面:

  1、标准的系统程序是基于质量保证和质量管理标准。

  标准1-7项系统程序体现了标准规范适应到QS-9000 / VDA 手册和ISO/TS16949质量管理标准体系的相融性和统一性,标准经过不同阶段系统程序化, 能够保证产品技术标准在质量体系中可被有效地执行,将产品技术标准通过系统程序和质量管理标准融合统一起来,更加趋于质量可靠性和质量管理体系化。因而决不是几台设备和几个人的保证,而是一个系统和体系的保证。在标准体系里融入了质量体系程序和强制体系化过程管理的质量理念,是当今汽车零部件产业结构的变革和市场化的结果,是产业链发展的结果。

  2、标准的体系充分考虑到适应市场化和客户要求及技术革新的需要。

  标准体系的统一性、适用性、通用性、互换性和选择性都适应到客户和供应商之间联系,也可覆盖到市场化的选择,而适用性又反映在市场的选择性。

  如在主机OEM市场,由于市场竞争和低成本的压力,致使利益驱动导致客户与供应商之间的利益关系转为共同体关系。因而发展到产业结构和生产方式的变革。零部件标准化发展成为集成和模块化到装配整车的生产方式,使得管理模式由内部管理延伸扩展到外部管理。如汽车零部件的全球采购模式延伸到供应商资格评价和供应商管理。由此客户要求到一系列支持性的质量保证和质量管理标准。欧洲原版AK标准就体现了这一市场管理模式供求关系要求的发展过程。但ISO/TC22/SC2N557新标准又作了重大修改。标准系统程序1-6项要求延伸到从产品策划到最终产品质量的评价方法的全过程。

  这个标准在售后市场同样选择性地适用在欧洲R90规范。在进入欧洲售后市场必须获得COP.、ECE R90、.R13认证。

  3、保证产品先期策划(APQP)及设计原型阶段和将结果转化到生产

  ISO/TC22/SC2N557标准体系化的核心价值链是体现从市场化的客户要求输入为产品策划阶段到产品设计原型和将结果转化到生产,最终批量生产的产品是符合市场化和客户要求的与设计原型产品一致的可靠性的产品。标准规定的系统程序的核心是供求关系在产品全过程的质量保证。可称为是发展的系统程序,其核心要素注重在两个方面:

  一是扩展延伸了标准程序而保证产品的可靠性,使其适应到产品设计原型阶段的结果转化,将原有标准程序从产品设计阶段、过程质量控制阶段、扩展延伸到从产品策划和最终产品质量评价方法的全过程。同时在最终产品质量的评价要求里,增加了台架试验程序,即由统一的、在相同条件下的、主体用于摩擦材料评价的AK-Master试验方法。

  二是在过程控制和评价,保证客户供求关系的质量稳定性和一致性、减少测试成本、高的效率及评价方法的快速化。

  标准规定的程序6.0中具体描述了程序要求和步骤,规定了产品开发到投产不同发展的7个阶段和最小试验需要。6.3项详细描述了质量行动计划矩阵每个阶段输出生成的报告文件需要。这些新的程序规定体现了与质量管理标准和标准体系化及市场化并轨应用的革新。

  便于程序理解性的进一步注解:

  程序6.2项规定的产品开发到投产不同发展的7个划分为:

  定义阶段(1)输入前期项目计划和客户要求;论证阶段(2)前期项目策划和可行性分析;论证阶段(3)原型设计验证筛选;论证阶段(4)原型设计确认;确认阶段(5)样品试制(PPAP); 确认阶段(6)批量试产(PPAP);确认阶段(7)投产(连续PPAP)。

  过程控制划分为:前期策划和预计划;产品设计和开发;产品和工艺论证;产品和工艺确认和审核;安全投产。所有阶段和过程控制在循环中进行评估和纠正措施 。

  同时在每个阶段和过程控制规定了最少试验需要。

  6.3 行动计划矩阵中列出了6.2程序中输出生成的报告文件需要,这些报告文件包含了质量管理标准以及客户需要的体系文件数据,相同于QS-9000 / VDA 手册和ISO/TS16949阶段性文件、试验报告要求和同时引入了质量管理标准的5大管理工具的应用。

  显然,这些标准程序适应并符合到质量管理标准QS-9000 / VDA 手册和ISO/TS16949体系中的执行,符合到市场和客户标准制定的目标。

  二、标准的“模块化”

  欧洲和国际化的先进产业,特别是在大规模工业化和信息化时代非常成功地运用了标准“模块化”。模块化是标准制定新的设计思路,是解决复杂问题的一种方法。计算机系统和模块化是当今标准“模块化”最成功的典范。

  模块化设计思路适用于任何复杂的工程系统,不是本文讨论的内容。

  用模块化理解ISO/TC22/SC2N557标准结构,标准中的体系化和模块化就象计算机系统和模块的关系,标准设计核心模块化,使标准更加清析。

  1、 标准中系统程序看似复杂,但清晰模块化后就象计算机模块组合成系统一样简化。

  第6.项系统程序是体系化的规范,是系统的主体,是基于并适应现行的QS-9000 / VDA 手册和ISO/TS16949管理体系标准,如同计算机的系统一样。第7.项程序若干项技术规范即规定的检验项目及其试验方法是标准体系化程序的支持性的规范,则是系统主体的模块化组合。

  2、本标准中体现了标准模块化设计的简化和最佳化原则。将标准系统的复杂性和难题包括概念参数确定和法规化及标准主体都是由每个功能单元的开发和每一单元的相应的文献模块化标准组成。程序3.参考数据,相应文献中明确规定了相应的文献和标准应用。这些相应的标准和文献包括了如下:

  DIN 53151 十字架刻线

  DIN 50021 盐雾试验

  DIN 53210 锈蚀水平

  DIN 53209 气泡水平

  DIN 53167 渗透

  VDA 621412 涂料试验

  ISO 6310 压缩性能

  ISO 6312 剪切性能

  ISO 9000 f f 质量保证标准

  VDA 文献"质量管理"

  QS-9000 标准

  ISO/TS16949标准

  3、从标准模块化扩展可以看到在“AK Standard” (参考Eurospec 1 and 2)形成现行的ISO/TC22/SC2N557标准里,根据制动系统在整车模块化设计和模块化生产,在系统标准里运用了模块化分解与组合成盘式和鼓式制动片标准规范。顺应了汽车整车模块化生产和市场化发展的需要。

  三、标准技术规范的特征

  本标准范围明确应用于液压制动器及其进行产品开发和转化生产过程质量控制阶段。标准技术规范的特征和大范围的技术革新集中体现在:

  1、产品原型设计的性能评价及其保证结果转化到生产;

  2、建立原型设计结果由摩擦性能转换成物理性能参数;你

  3、建立过程质量控制特性参数及其统计学评价,特别是产品特性和过程特性参数;

  4、建立技术规范和试验方法有高的效率、低成本和快速评价方法;

  所有这些特性的建立与保证通过系统程序6.0得到执行,集中反映了标准技术革新的成果。此标准在技术上最重要的价值核心:一是突破了产品原型设计评价并将其结果转化,二是过程质量控制技术及其评价与质量体系管理一体化,从而保证产品设计的可靠性和制造过程的稳定性和一致性。

  四、标准中物理参数的技术特性及其物理意义:

  摩擦材料不仅显示摩擦性能(如摩擦稳定性和摩擦等级),还会显示物理性能。摩擦性能不是材料的固有属性,而是材料化学物理性能的综合反应。标准中摩擦性能和转化的物理参数是近10多年来在实践中的经验并形成标准检验规范。

  以下重点介绍摩擦性能与化学物理性能参数在产品设计转化表现为产品特性和过程特性的物理意义。

  以下表中(1)列出的物理参数特性,便于理解标准中定义及其物理意义。

 

1、物理参数特性及其物理意义

物理参数

产品

特性

过程特性因素

特殊

特性

控制方法

过程控制

物理意义

气孔率、

1. 配方及化学材料性质

2. 压制工艺条件

 

规范检查

1.介质及条件摩擦设计转化

PH

1.配方及化学材料性质

 

规范检查

1. 摩擦副腐蚀性

2. 摩擦副粘附性

密度

1. 化学材料性质

2. 混料松装密度

3. 压制工艺条件

Cpk

工序能力

1.原型设计理论密度转化

2.摩擦性能控制

3.产品稳定性和一致性

剪切力

1. 配方及化学材料性质

2. 压制工艺条件

3. 固化工艺条件

Cpk

工序能力

1.产品力学性能

2.安全特性保证

压缩性

1. 配方及化学材料性质

2. 压制工艺条件

3. 固化、烧失工艺条件

Cpk

工序能力

1.原型设计压缩模量转化

2.摩擦特性控制

3.产品稳定性和一致性

热传导

1. 配方及化学材料性质

2. 产品结构

 

规范检查

1.原型设计导热性转化

2.摩擦安全失效保证

 

热膨胀

1. 配方及化学材料性质

2. 产品结构

 

规范检查

1.摩擦热性能控制

2.摩擦失效保证

抗腐蚀性

1. 配方及化学材料性质

 

 

1.抗锈蚀能力

摩擦μ和磨损

Krauss

1.产品设计及过程特性

规范测试

过程能力控制

1.摩擦μ和磨损水平控制

2.产品摩擦水平稳定性和一致性

制动摩擦性能

AK Master

1. 产品原型设计特性保证

2. 过程特性保证

设计能力

过程能力

1.最终产品摩擦性能评价

2. 最终产品可靠性保证

备注:

1.       产品特性(符号)▲       2. 特殊特性(符号)  ★

  2、原型产品设计转化特殊特性的物理参数注解

  (1)密度:密度参数对摩擦μ和磨损、升温速率、热导性及压缩模量等材料特性有着敏感性,是保证原型产品设计属性非常重要的指标。原型产品设计定型时,将由配方确定的理论密度和相对密度即是原型产品设计定型后将结果转移为生产的物理参数,即转化为过程控制的重要特性参数。这时完成产品原型设计和制造过程设计并给出参数的偏差。相对密度是根据车型概念、产品特性要求并由化学材料性质和工艺条件确定的并用于生产过程的质量控制。

  (2)压缩性:压缩特性参数与密度参数对保证原型产品设计属性有着同等的重要性,它主要对摩擦界面模量触点、升温速率、温度场、冷热状态下的压缩性对吸收不同速度和温度区域的共振频率和减少噪音有着特别的影响。同样用于产品设计和制作过程的控制。压缩特性受工艺过程和设备的影响因素更具有着敏感性和高的要求。

  (3)摩擦μ和磨损:Krauss 试验程序和试验方法主要用于质量过程控制。如下代表性的技术发展和革新已显示出它的优越性;

  欧洲摩擦材料发展,从系统设计寻求新的解决方案,如新的摩擦副的匹配和快速试验,象轿车、客车、卡车不同硬度的制动盘会对摩擦μ和磨损有不同的影响,制动盘表面渡层和特种新

  型材料等,都决定了摩擦材料不同的设计方案。Krauss 试验用原始尺寸和相同摩擦副的试验方法简化了复杂的影响因素,可以适用到这些领域。

  新材料结构和新工艺的发展使得小样试验方法没有实际可比性和重复性,典型的粒化工艺和颗粒镶嵌、NAO/陶瓷、小样试验取样已经从根本上不能反应材料摩擦界面和摩擦副界面。

  噪音控制和试验分析,小样试验不能反应和分析单次制动力矩曲线的特性;

  精益生产,产品需要更高精度的统计学测试数据的重复性和再现性;

  上述的新技术的发展,虽然Krauss 试验不能作为产品设计摩擦性能功能的试验和评价,但应用在质量过程控制技术已显示出许多优点。

  (4)AK Master 试验:新的汽车惯性制动试验方法引用到标准里。但又有不同之处:

  相同之处:采用了汽车台架动力学模拟试验方法的动态制动性能评价。

  不同之处:

  1、制动器和用于摩擦材料台架试验的规范、试验条件及其评价和适用范围有所不同。

  2、制动器台架试验方法更多的限定在摩擦材料设计阶段在制动器系统中的性能分析 评价,而AK Master 试验是针对摩擦材料延伸到生产阶段最终产品的质量控制,建立了一个统一的评价方法标准。

  规定了试验条件的限定:

  限定了前后轴惯量,主要作用是在尽可能相同的条件下比较摩擦材料.;

  惯量实验是在相应的压力,温度和速度的影响下,评价摩擦材料的摩擦值的行为;

  实验条件:

  惯量: 前轴: 根据75% of 1/2 GVW (总的汽车的重量).

     后轴: 根据25% of 1/2 GVW (总的汽车的重量).

  五、讨论

  1、标准的发展使其产生一些新的观念。从市场化角度来看,标准的价值已不仅仅局限在技术和质量的属性范围,它同市场价值密切联系在一起。标准的核心价值是产业价值链的转移,代表了产业链价值属性,决定了产业链的经营战略和竞争优势,标准价值的形成是价值的转移和创造。

  2、由于引进的先进技术和国际化合作而同时引入并存的企业标准、欧、美、日系标准以及国

  际标准推动了中国汽车及汽车零部件工业高速发展,同样也推动了中国摩擦材料行业的快速发展。因此,市场化推动了标准的发展也使标准趋于国际化,而采用先进标准是企业科技进步、管理进步、产品创新的经营发展之路。

  3、市场化和激烈的市场竞争,标准是一道技术门槛,由于全球采购和采用先进技术标准及标准的多元化是打开这道门槛的钥匙。

  4、中国标准化战略中提出,要加快标准制修订的速度,强化标准的自主创新能力;积极推动标准体系制定过程的主体多元化,强调企业在标准制修订过程中作用的发挥;加强与国外标准的交流与合作,加快中国现代化标准的发展。

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