歐洲摩擦材料的標準體系化及其技術特征
- 分類:行業資訊
- 作者:施 耀
- 來源:施耀老師講座內容
- 發布時間:2015-03-12
- 訪問量:0
歐洲摩擦材料的標準體系化及其技術特征
【概要描述】本文以歐洲《ISO/TC22/SC2N557-Tests Specification For Brake Friction Materials》標準的版本,著重介紹其標準體系化形成的核心價值鏈和標準前沿最新技術的應用,在實踐中理解、消化、吸收國外先進標準體系化的技術內含和核心價值,為借鑒用于我國的標準投入、標準研發、標準服務、標準應用的參考。
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- 作者:施 耀
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前言:
《ISO/TC22/SC2N557-Tests Specification For Brake Friction Materials》標準的版本是以歐洲96年頒布的AK-STANDARD 為基礎,經98年再次修訂后由新版本的內容推薦為國際標準內容的最新版本。這個版本經TMD Friction、Federal Mogul、Rutgers Automotive 、Bendix Jurid 合作制定并于2000年10月頒布。
本標準所面向應用范圍和目標是為適應在歐洲特別是在全球汽車工業及汽車零部件市場所發生的巨大變化,積極推進趨于國際化并為獲得大范圍的統一和支持?;凇癆K Standard” (參考Eurospec 1 and 2)起草制定標準工作的成員代表了很大部分的歐洲轎車制動系統和制動片的制造商,其代表了市場主體和客戶群的要求。標準的價值鏈在于有效地實現了標準制定、行業制造業、技術法規、市場客戶形成的核心產業價值,也顯現了現代標準的前沿技術革新和變革的發展趨勢。以下報告內容是對本標準在實踐中的解析,用于工作者在實際中的理解和應用參考。
一、標準的體系化
體系化集中體現了:
A .建立了系統程序并適應到質量管理標準;
B. 系統程序復蓋了從產品研發到生產全過程的質量控制;
C .試驗程序支持到系統程序的每個階段并符合到產品研發到生產的轉化。
《ISO/TC22/SC2N557-Tests Specification For Brake Friction Materials》標準中規定了新的1-7項系統程序,其描述的程序是基于QS-9000 / VDA 手冊和包含著從定義階段到參數的確定整個產品質量預計劃程序,標準建立了系統程序與質量管理體系的統一性以及技術標準與管理標準一致性。
試驗程序應用了新的技術成果并支持到系統程序的每個階段,其適應性被描述為應可提供給不同的汽車概念、公司和市場以及不同的客戶標準,可以對制動片進行快速的評估。這個程序的目標是更多的適應質量管理標準并考慮到關于質量控制的大范圍的技術革新。
標準體系化質量目標保證在以下幾個方面:
1、標準的系統程序是基于質量保證和質量管理標準。
標準1-7項系統程序體現了標準規范適應到QS-9000 / VDA 手冊和ISO/TS16949質量管理標準體系的相融性和統一性,標準經過不同階段系統程序化, 能夠保證產品技術標準在質量體系中可被有效地執行,將產品技術標準通過系統程序和質量管理標準融合統一起來,更加趨于質量可靠性和質量管理體系化。因而決不是幾臺設備和幾個人的保證,而是一個系統和體系的保證。在標準體系里融入了質量體系程序和強制體系化過程管理的質量理念,是當今汽車零部件產業結構的變革和市場化的結果,是產業鏈發展的結果。
2、標準的體系充分考慮到適應市場化和客戶要求及技術革新的需要。
標準體系的統一性、適用性、通用性、互換性和選擇性都適應到客戶和供應商之間聯系,也可覆蓋到市場化的選擇,而適用性又反映在市場的選擇性。
如在主機OEM市場,由于市場競爭和低成本的壓力,致使利益驅動導致客戶與供應商之間的利益關系轉為共同體關系。因而發展到產業結構和生產方式的變革。零部件標準化發展成為集成和模塊化到裝配整車的生產方式,使得管理模式由內部管理延伸擴展到外部管理。如汽車零部件的全球采購模式延伸到供應商資格評價和供應商管理。由此客戶要求到一系列支持性的質量保證和質量管理標準。歐洲原版AK標準就體現了這一市場管理模式供求關系要求的發展過程。但ISO/TC22/SC2N557新標準又作了重大修改。標準系統程序1-6項要求延伸到從產品策劃到最終產品質量的評價方法的全過程。
這個標準在售后市場同樣選擇性地適用在歐洲R90規范。在進入歐洲售后市場必須獲得COP.、ECE R90、.R13認證。
3、保證產品先期策劃(APQP)及設計原型階段和將結果轉化到生產
ISO/TC22/SC2N557標準體系化的核心價值鏈是體現從市場化的客戶要求輸入為產品策劃階段到產品設計原型和將結果轉化到生產,最終批量生產的產品是符合市場化和客戶要求的與設計原型產品一致的可靠性的產品。標準規定的系統程序的核心是供求關系在產品全過程的質量保證??煞Q為是發展的系統程序,其核心要素注重在兩個方面:
一是擴展延伸了標準程序而保證產品的可靠性,使其適應到產品設計原型階段的結果轉化,將原有標準程序從產品設計階段、過程質量控制階段、擴展延伸到從產品策劃和最終產品質量評價方法的全過程。同時在最終產品質量的評價要求里,增加了臺架試驗程序,即由統一的、在相同條件下的、主體用于摩擦材料評價的AK-Master試驗方法。
二是在過程控制和評價,保證客戶供求關系的質量穩定性和一致性、減少測試成本、高的效率及評價方法的快速化。
標準規定的程序6.0中具體描述了程序要求和步驟,規定了產品開發到投產不同發展的7個階段和最小試驗需要。6.3項詳細描述了質量行動計劃矩陣每個階段輸出生成的報告文件需要。這些新的程序規定體現了與質量管理標準和標準體系化及市場化并軌應用的革新。
便于程序理解性的進一步注解:
程序6.2項規定的產品開發到投產不同發展的7個劃分為:
定義階段(1)輸入前期項目計劃和客戶要求;論證階段(2)前期項目策劃和可行性分析;論證階段(3)原型設計驗證篩選;論證階段(4)原型設計確認;確認階段(5)樣品試制(PPAP); 確認階段(6)批量試產(PPAP);確認階段(7)投產(連續PPAP)。
過程控制劃分為:前期策劃和預計劃;產品設計和開發;產品和工藝論證;產品和工藝確認和審核;安全投產。所有階段和過程控制在循環中進行評估和糾正措施 。
同時在每個階段和過程控制規定了最少試驗需要。
6.3 行動計劃矩陣中列出了6.2程序中輸出生成的報告文件需要,這些報告文件包含了質量管理標準以及客戶需要的體系文件數據,相同于QS-9000 / VDA 手冊和ISO/TS16949階段性文件、試驗報告要求和同時引入了質量管理標準的5大管理工具的應用。
顯然,這些標準程序適應并符合到質量管理標準QS-9000 / VDA 手冊和ISO/TS16949體系中的執行,符合到市場和客戶標準制定的目標。
二、標準的“模塊化”
歐洲和國際化的先進產業,特別是在大規模工業化和信息化時代非常成功地運用了標準“模塊化”。模塊化是標準制定新的設計思路,是解決復雜問題的一種方法。計算機系統和模塊化是當今標準“模塊化”最成功的典范。
模塊化設計思路適用于任何復雜的工程系統,不是本文討論的內容。
用模塊化理解ISO/TC22/SC2N557標準結構,標準中的體系化和模塊化就象計算機系統和模塊的關系,標準設計核心模塊化,使標準更加清析。
1、 標準中系統程序看似復雜,但清晰模塊化后就象計算機模塊組合成系統一樣簡化。
第6.項系統程序是體系化的規范,是系統的主體,是基于并適應現行的QS-9000 / VDA 手冊和ISO/TS16949管理體系標準,如同計算機的系統一樣。第7.項程序若干項技術規范即規定的檢驗項目及其試驗方法是標準體系化程序的支持性的規范,則是系統主體的模塊化組合。
2、本標準中體現了標準模塊化設計的簡化和最佳化原則。將標準系統的復雜性和難題包括概念參數確定和法規化及標準主體都是由每個功能單元的開發和每一單元的相應的文獻模塊化標準組成。程序3.參考數據,相應文獻中明確規定了相應的文獻和標準應用。這些相應的標準和文獻包括了如下:
DIN 53151 十字架刻線
DIN 50021 鹽霧試驗
DIN 53210 銹蝕水平
DIN 53209 氣泡水平
DIN 53167 滲透
VDA 621412 涂料試驗
ISO 6310 壓縮性能
ISO 6312 剪切性能
ISO 9000 f f 質量保證標準
VDA 文獻"質量管理"
QS-9000 標準
ISO/TS16949標準
3、從標準模塊化擴展可以看到在“AK Standard” (參考Eurospec 1 and 2)形成現行的ISO/TC22/SC2N557標準里,根據制動系統在整車模塊化設計和模塊化生產,在系統標準里運用了模塊化分解與組合成盤式和鼓式制動片標準規范。順應了汽車整車模塊化生產和市場化發展的需要。
三、標準技術規范的特征
本標準范圍明確應用于液壓制動器及其進行產品開發和轉化生產過程質量控制階段。標準技術規范的特征和大范圍的技術革新集中體現在:
1、產品原型設計的性能評價及其保證結果轉化到生產;
2、建立原型設計結果由摩擦性能轉換成物理性能參數;你
3、建立過程質量控制特性參數及其統計學評價,特別是產品特性和過程特性參數;
4、建立技術規范和試驗方法有高的效率、低成本和快速評價方法;
所有這些特性的建立與保證通過系統程序6.0得到執行,集中反映了標準技術革新的成果。此標準在技術上最重要的價值核心:一是突破了產品原型設計評價并將其結果轉化,二是過程質量控制技術及其評價與質量體系管理一體化,從而保證產品設計的可靠性和制造過程的穩定性和一致性。
四、標準中物理參數的技術特性及其物理意義:
摩擦材料不僅顯示摩擦性能(如摩擦穩定性和摩擦等級),還會顯示物理性能。摩擦性能不是材料的固有屬性,而是材料化學物理性能的綜合反應。標準中摩擦性能和轉化的物理參數是近10多年來在實踐中的經驗并形成標準檢驗規范。
以下重點介紹摩擦性能與化學物理性能參數在產品設計轉化表現為產品特性和過程特性的物理意義。
以下表中(1)列出的物理參數特性,便于理解標準中定義及其物理意義。
1、物理參數特性及其物理意義
物理參數 |
產品 特性 |
過程特性因素 |
特殊 特性 |
控制方法 |
過程控制 物理意義 |
氣孔率、 |
▲ |
1. 配方及化學材料性質 2. 壓制工藝條件 |
|
規范檢查 |
1.介質及條件摩擦設計轉化 |
PH |
▲ |
1.配方及化學材料性質 |
|
規范檢查 |
1. 摩擦副腐蝕性 2. 摩擦副粘附性 |
密度 |
▲ |
1. 化學材料性質 2. 混料松裝密度 3. 壓制工藝條件 |
★ |
Cpk 工序能力 |
1.原型設計理論密度轉化 2.摩擦性能控制 3.產品穩定性和一致性 |
剪切力 |
▲ |
1. 配方及化學材料性質 2. 壓制工藝條件 3. 固化工藝條件 |
★ |
Cpk 工序能力 |
1.產品力學性能 2.安全特性保證 |
壓縮性 |
▲ |
1. 配方及化學材料性質 2. 壓制工藝條件 3. 固化、燒失工藝條件 |
★ |
Cpk 工序能力 |
1.原型設計壓縮模量轉化 2.摩擦特性控制 3.產品穩定性和一致性 |
熱傳導 |
▲ |
1. 配方及化學材料性質 2. 產品結構 |
|
規范檢查 |
1.原型設計導熱性轉化 2.摩擦安全失效保證
|
熱膨脹 |
▲ |
1. 配方及化學材料性質 2. 產品結構 |
|
規范檢查 |
1.摩擦熱性能控制 2.摩擦失效保證 |
抗腐蝕性 |
▲ |
1. 配方及化學材料性質 |
|
|
1.抗銹蝕能力 |
摩擦μ和磨損 Krauss |
▲ |
1.產品設計及過程特性 |
★ |
規范測試 過程能力控制 |
1.摩擦μ和磨損水平控制 2.產品摩擦水平穩定性和一致性 |
制動摩擦性能 AK Master |
▲ |
1. 產品原型設計特性保證 2. 過程特性保證 |
★ |
設計能力 過程能力 |
1.最終產品摩擦性能評價 2. 最終產品可靠性保證 |
備注: |
1. 產品特性(符號)▲ 2. 特殊特性(符號) ★ |
2、原型產品設計轉化特殊特性的物理參數注解
(1)密度:密度參數對摩擦μ和磨損、升溫速率、熱導性及壓縮模量等材料特性有著敏感性,是保證原型產品設計屬性非常重要的指標。原型產品設計定型時,將由配方確定的理論密度和相對密度即是原型產品設計定型后將結果轉移為生產的物理參數,即轉化為過程控制的重要特性參數。這時完成產品原型設計和制造過程設計并給出參數的偏差。相對密度是根據車型概念、產品特性要求并由化學材料性質和工藝條件確定的并用于生產過程的質量控制。
(2)壓縮性:壓縮特性參數與密度參數對保證原型產品設計屬性有著同等的重要性,它主要對摩擦界面模量觸點、升溫速率、溫度場、冷熱狀態下的壓縮性對吸收不同速度和溫度區域的共振頻率和減少噪音有著特別的影響。同樣用于產品設計和制作過程的控制。壓縮特性受工藝過程和設備的影響因素更具有著敏感性和高的要求。
(3)摩擦μ和磨損:Krauss 試驗程序和試驗方法主要用于質量過程控制。如下代表性的技術發展和革新已顯示出它的優越性;
歐洲摩擦材料發展,從系統設計尋求新的解決方案,如新的摩擦副的匹配和快速試驗,象轎車、客車、卡車不同硬度的制動盤會對摩擦μ和磨損有不同的影響,制動盤表面渡層和特種新
型材料等,都決定了摩擦材料不同的設計方案。Krauss 試驗用原始尺寸和相同摩擦副的試驗方法簡化了復雜的影響因素,可以適用到這些領域。
新材料結構和新工藝的發展使得小樣試驗方法沒有實際可比性和重復性,典型的?;に嚭皖w粒鑲嵌、NAO/陶瓷、小樣試驗取樣已經從根本上不能反應材料摩擦界面和摩擦副界面。
噪音控制和試驗分析,小樣試驗不能反應和分析單次制動力矩曲線的特性;
精益生產,產品需要更高精度的統計學測試數據的重復性和再現性;
上述的新技術的發展,雖然Krauss 試驗不能作為產品設計摩擦性能功能的試驗和評價,但應用在質量過程控制技術已顯示出許多優點。
(4)AK Master 試驗:新的汽車慣性制動試驗方法引用到標準里。但又有不同之處:
相同之處:采用了汽車臺架動力學模擬試驗方法的動態制動性能評價。
不同之處:
1、制動器和用于摩擦材料臺架試驗的規范、試驗條件及其評價和適用范圍有所不同。
2、制動器臺架試驗方法更多的限定在摩擦材料設計階段在制動器系統中的性能分析 評價,而AK Master 試驗是針對摩擦材料延伸到生產階段最終產品的質量控制,建立了一個統一的評價方法標準。
規定了試驗條件的限定:
限定了前后軸慣量,主要作用是在盡可能相同的條件下比較摩擦材料.;
慣量實驗是在相應的壓力,溫度和速度的影響下,評價摩擦材料的摩擦值的行為;
實驗條件:
慣量: 前軸: 根據75% of 1/2 GVW (總的汽車的重量).
后軸: 根據25% of 1/2 GVW (總的汽車的重量).
五、討論
1、標準的發展使其產生一些新的觀念。從市場化角度來看,標準的價值已不僅僅局限在技術和質量的屬性范圍,它同市場價值密切聯系在一起。標準的核心價值是產業價值鏈的轉移,代表了產業鏈價值屬性,決定了產業鏈的經營戰略和競爭優勢,標準價值的形成是價值的轉移和創造。
2、由于引進的先進技術和國際化合作而同時引入并存的企業標準、歐、美、日系標準以及國
際標準推動了中國汽車及汽車零部件工業高速發展,同樣也推動了中國摩擦材料行業的快速發展。因此,市場化推動了標準的發展也使標準趨于國際化,而采用先進標準是企業科技進步、管理進步、產品創新的經營發展之路。
3、市場化和激烈的市場競爭,標準是一道技術門檻,由于全球采購和采用先進技術標準及標準的多元化是打開這道門檻的鑰匙。
4、中國標準化戰略中提出,要加快標準制修訂的速度,強化標準的自主創新能力;積極推動標準體系制定過程的主體多元化,強調企業在標準制修訂過程中作用的發揮;加強與國外標準的交流與合作,加快中國現代化標準的發展。
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