DOI ： 10. 19466/j. cnki. 1674 - 1986. 2020. 08. 025
汽车盘式制动器MPN 现象研究
王增辉，黄很
(南方天合底盘
有限公司，重庆402760)
摘要：综述了金属堆积(Metal  Pi ； Np , MPU )产生效应的研究现状和研究进展，汇报了盘式制动器开发过程中观察到的两
类MPN 现象与相应的解决 及
使用建议。在前人研究基础上，通过典 研究一定程度量化了 盘与环境 ：对
MPU 现象的 ，指出了 盘、
块、环境、
MPU 产生的 和问题规 &
关键词：MPU ； 块； 盘中图分类号：U461. 99
Research  on  MPU  Phenomenon  of  Automobile  Knuckle  Assembly
WANG  Zenghui ，HUANG  Liang
(CSG  TRW  Chassis  Systems  CO.，LTD.，Chongqing  402760， China )
Abstrach : The  research  status  and  progress  of  metal  pick  up  ( MPU ) eUect  were  reviewed. Two  kinds  of  MPU  phenomena  observed  in  the
developmena  of  the  knuckle  assembly ，corresponding  solutions  and  customec  suggestions  were  repoVed. On  the  basis  of  previous  studies ，the
influence  of  the  knuck/e  assemb/y  and  environmentaO  Oactore  on  MPU  was  quantified  to  a  certain  extent  through  typicaO  cose  studies. The
contribution  of  brake  rotoe ，pad ，environment  and  brake  system  ta  MPU  and  the  direction  of  problem  avoidance  were  pointed  out.
Keywords ： MPU ； Pad ； Rotoe
0引言
MPU 现象是目前乘用车制动器行业特别突出的市场投诉。 该现象可以 为：
子其他 子共同聚集 或
块，
到制动片表面，在一段时间内稳 在，导致 •副
表 制动而出现 沟槽，虽然MPU  导致任何 •
，
用
知 、并且有 概率引发制动噪
声或是制动抖动（特在前制动器），所以得到了汽车主机厂、 制动器企业和 材料企业的高 &
首先 -
MPU 的研究现状，
了 MPU 的产生机制， 发过程中的
两起MPU  了研究，
关 子并提 应
对策。
1 MPU 机制分析
1. 1 MPU 的形态
汽车制动块中的MPU  （金属聚集物）的形态可被描述为 在 材料中的 ，其在 上具有平坦和 ：
的片状 ，具有似“针形”、“V 形” “板形”的何形状（图1 ）。在 中发现，即使采用 的制动器、
的 程
轮 ，MPU 呈现的 有随
机性，极少 ， 制动块上
现2-3种 ，
形状&
（a ）针形
(b)V 形
（c ）板形
图1制动块MPU 外观类型
收稿日期：2020 -04 -14
作者简介：王增辉（1976-），男，高级经济师，研究方向为中国汽车零部件的发展、项目管理模式、采购成本及商务谈判等。E-mail ：
zenghui. wang@ zf. com o
通信作者：黄很（1980—），男，高级工程师，研究方向为汽车制动器底盘系统& E-mail : Oang. huang@zf. com  &
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动态与综述
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1.2 MPU 的来源
对上
中出现的MPU 聚集物取样进行XRF 能谱检测，
发现聚集物是一块
致的铁块，分析表明聚集物中铁
占绝对主要地位，
在铝、钛、铜、锡4种金属元素，明
铁
的来源是产生MPU 的重要基础条件。之 中， 发现MPU 只 现在低金属制动块和
MAO 制动块上，而纤维含量远高于 的半 制动块从未
被 过MPU  ⑴& KNUKUMIZU 等)2*用 铁成分的
NAO 摩擦材料 ，仍然再现了 MPU 现象。经过检测，
MPU 颗粒的 在HV400〜515之间⑶，
铸铁制动盘
的材料 & SANIZATE 和SCHMITT 等口*发现，在 场投诉的
制动 上有非常薄的 ，呈堆积状 形
&
过制动模拟台架 ，在
的制动盘上发现了非
常类似于从被投诉刹车盘的制动表面上所发现的 ，并
且该
常容易在制动过程中，被制动块从制动盘上磨
制动
制动块的 中。以上 的研究报
的维 明，MPU 聚集物中的铁
是来自于
材料自身，而是来自于制动盘&
1.3 MPU 产生环境
收集了过去十年投产项目MPU 抱怨数据，如图2和图3所 示。发现按
程统计，MPU 的产生没有明确的规律，既可
在没有任何特 状
， 公的 和很少的制动之后就出现，
新车下线，也在
公
现制
动噪声抱怨的车辆上发现MPU 现象。德 TMD 公司报道了类
似的 ，他 分类统计了在非MPU  的50 车
检
发现的MPU  ，
车辆采用了多种 的有机摩
材料和灰铸铁制动盘&
图2 MPU 案例对应的行驶里程
虽然MPU 的产生与车辆的
件和使用的材料之间没
有明显的规律。然而，有两个趋势被注意到： 车，有更
和更大的 聚集 怨出现在 湿环境；更大程度暴露在
环境中的 制动面和 制动块， 于被
罩保护的内侧， 容 现 和金属聚集物。这两 趋
经被认为主要是由于制动盘表 蚀所导致，但随着 步 ，SANITATE 、DURANDO 等口，3*提 湿 湿的环境
是直接加速MPU 产生的因素，而PASSARELLI 等⑷ 过 r  明水和
低
材料的MPU 产生有直接 ，NAO
材料对其 ，NAO 材料在高温干燥的环境下(
制动拖
)容产生MPU ，但当用制动 槽(豪车、高性能
车经常采用)的
(图4 )，MPU 现象得到了极大的
抑制，基消失。
(a)开槽制动盘
(b)MPU 测试后的制动块
图4开 盘MPU 测试
1.4 MPU 产生机制
MPU 通常分为湿式和干式两种模式，湿式是制动块通常在
湿润 湿条件下发生的MPU  ，干式是制动块通常在干 燥条件下产生的MPU &根据大量 和经验，MPU 产生的机
制：
(1) 汽车行驶中，轻踩刹车，制动 制动块以非常低的
压力持续
( 式 声 )&
(2) 制动块和制动
部件之间快速升温，在300 J 以，铁的迁移率随着
上升而下降；当超过300 J ，随着温
度的逐步上升，铁的迁移率随之加快，导致制动盘上产生热槽。
(3) 热槽和制动盘自身之间的热膨胀
，有 于铁屑从
制动盘中分离&
(4)
，润滑降低，制动块的铜和制动盘的铁之间可能
出现 焊接。
(5) 在制动块另一面，金属部件的高温可能烧蚀有机成分，产生收集铁屑的
&
(6) 制动过程中，
块过塑性应变被硬化，并且充当 似的机加
用在制动块上。
(7) 随之 制动盘，产生MPU ，导致噪声。
(G )铁转移量被证明与制动块的材料 关&
(9)
是 细的铁块，具有化铁层作为制
动块表面的界面， 的部分与制动块中的铜 I
接触。
(10) 转移到制动块上的铁量在很大程度上 于 ， 局部最高为300〜400 J ，转移的铁量增加
的增加
有关。
(11) 用温度波动在测力计检测基材期间观察到制动块上
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动态与综述
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铁分布变化，该检测部分证明了金属剥离物的形成模型，表明铜与铁聚集有关。
2MPU因素分析
MPU的形成是多方面因素(图5)造成的，是一个复杂的系统，通过大量的台架和整车路试，当车厂的要求，以及制动块企业的，文中给出了的标准和规范，当然产品的技术要求，仅供参考：
(1)环境规范：盐水浓度(5%，每环浇4次盐水)、
(室)。
(2)制动块规范：压缩率(180h120!，)、热膨胀(<0.1)、密度(2.41-2.616；)、孔隙率(13%±5%)、热传导('225°C)、烧蚀沫度(0.01mm)&
(3)制动盘规范：化学成分(C-3.2〜3.65%、Si-1.95〜2.35%、Mn-0.6〜0.9%)、磨削纹路、铁量('5%)、石墨含量(4〜6级)、硬度(197〜235HX)、表面粗糙度('(@1.6p m)&
4.硬度
图5MPU鱼骨图
3MPU改进措施
3.1环境条件
盐水：指车辆在试验场行驶时，制动减速后，通过3%〜5%浓度的盐水槽水坑，通过车件的耐腐蚀能力。
是盐水不仅腐蚀零部件，对制动过程中的MPU也有贡，制动后制动盘和制动块速升高，间越长、盐水浓度越大，越容易诱发MPU，通过，规定一般水浓超过5%。
3.2制动盘
(1)(C)
于制动盘表面的润有根本性的作用，，越多，减少Fe成分脱落的机会，但是制动减弱，磨损加，之亦然。所以，在产品性能的基础上，量多少对MPU发生概率有重要&图6为C含量的组织；图7为C含量制动盘的MPN&
图6不同C含量的金相组织
图7不同C含量制动盘的MPU试验结果
(2)粗糙
汽车制动器粗糙度：指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度，是由加和设备的，粗糙度越小，越&粗糙度的好坏直接MPU，越粗糙的制动盘在制动过程中，受力不均匀，局部受力过大，与制动块发生过，温高易诱发MPU。表1为粗糙度和MPU的关系&
表1粗糙度和MPU的关系
度要用车MPU发生概率
'(@1.6|xm中高端用车低
'(@3.2(jim低端用车高
3.3制动块
(1)
：制动块供应商，根据企业的技术参数，台架和整车，固化的一种制动块原材料和工艺&为了的整车性能要求，制动块厂根据的整车参数和，提供，的
，性指标也，，要适&图8为
方、制动盘的MPN
(2)率
率：制动块材料中连和材料总之比&
率越大的制动块，含水量就大，在制动过程中，由于高压高温，制动盘的Fe s C与制动块中水分解后的氧气和
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气发生化学反应，生成Fe 和甲烷，部分Fe 会转移至制动块 表面，进而 MPU 。所以，制动块中水分的含量对MPU 有
， 水（ 率大）的制动块发生MPN 的概率大 &
图9为
制动盘， 率制动块的MPN  &
图8不同配方、同一制动盘的MPN 试验结果
（3）热分析
热重分析，亦称热引力分析或热重量分析（Thermo
Gravimetric  Analysis ，TGA ）：是一种随着温度（等加热速率） 的增加改变 性及化性。
TGA 温度越低，有机物分解越快，在 化分解过程中形成
溶液，将制动
制动块相互磨损的 形成堆
，导致
MPU 的发生，如图10所示&
1一11.99%2— 13.97%3— 13.24%4— 14.08%5— 16.40%
80 0 200 400 600 8001
温度/°C
图10 TGA 曲线表
（4） 变形
变形：指材料受压缩时，其压缩负荷大小与材料变形
的关系。
变形大，那么制动的时候与制动盘接触 大，单位
受的压力就变小。 变形小，说明制动块致
高，材料更加紧实，在制动过程中，不均的受压导致局部受 力大，制动块中的ZrO 2 （二化$告）高
的原材料容 制
动盘的Fe 脱落，
MPU  。如图11所&
图9同一制动盘，不同孔隙率制动块的MPN 试验结果
图11压缩变形与MPN 的关系
4案例分析
4. 1 干式MPU
某车型A 在台架试验和1 000 8m 路试出现
移导致的
MPU &经 供应商、 的制动块、改变制动块烧
蚀程度、调整制动盘的多种化学成分和表面粗糙度等 ，依
然 解决。通过 种 分析，变 了制动盘的磨削砂轮
（从石英石变为金刚石），在湿磨削、 砂轮转速不变的方式
，调整了磨削纹路，从而 解决了该问题，分析结果见表2。
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表2制动盘磨削方案和MPU结果
对比内容善前善1善2善3砂轮名称SDC砂轮CBN砂轮陶瓷CBN砂轮金砂轮
砂轮规格6A2H350x65x127x5x8350x65x127x5x8350x65x127x5x8350x65x127x5x8 CBN50/60B100CBN100CBN100100
主轴转速/(e-min-1)S1000S900S750S750
磨削时间/s（3次）8、5、48、5、6  4.5、1.5、1.58、7、5s
磨削长度/!m（3次）10、5、1010、10、510、10、510、10、5磨削效果纹理较深，触摸感粗糙纹理清晰、触摸光滑纹理清晰、触摸光滑纹理清晰、触摸光滑
制动盘表面无明显划伤，但对应制动块表面岀现大量金属物堆积。
定善盘表显划伤，块表集物；定善有效
4.2湿式MPU
车型X在路试中，车制动块出现鱼鳞状亮斑的MPU问题。由于该车是改款车型，车参乎未作调，且前期大量路试和台架未发现，排制动块和制动盘的过程管控，未发现异常点。通过检验路试场的汽车涉水盐水池，发现盐水浓度严重超标（10%的浓度）导致。而且路试车辆在/泥水坑之前刚好有3次模拟ABS的重度制动，制动超过100,，车水坑。路况的制动为180J，在冷（特别是盐水），MPU产生的理论机制。表3为盐水浓度和MPU结果。
表3盐水浓度和MPU结果
工况模拟工况条件
1采用10%的盐水浓度，每个循环浇4次盐水2在工况1基础上停止加盐水，继续MPU试验3采用5%的盐水浓度，环浇4次盐水4采用1%的盐水浓度，每个循环浇4次盐水
试验结果
第10个循环台架复现MPU
不加盐水第12个循环，MPU现象逐渐修复
第18个循环台架岀现非常轻微MPU，不构成MPU故障25个循环MPU台架试验，无MPU现象
5结束语
过分析，了解了MPU的概念、分类、机制、原因、方向，的动力特性，从它的发生、发展和过渡，到目为止有到准确的轨迹，未得到充分的解决。减少杜绝MPU是复杂的系统工程，没有的方案和，需要化、复规避和解决。
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