suv车型
!AUTO SCI-TECH
孟令云，黄巨成，朱亚伟，李虎本
(奇瑞商用车(安徽)有限公司，芜湖241000)
出现MPU金属转移现象。对其拆解下的制动片进行了金属膜元素检测，能谱分析谱图显示，
在除摩擦材料正常成分如Si、Ca.S、Ti等之外，存在于对偶件制动盘相同的金属元素，同时
制动盘工作面在对应摩擦片金属膜位置有相应的犁沟，属于典型的MPU现象。对该车型制动
MPU现象进行了机理及优化路线分析，惯性台架对比验证，结果表明陶瓷材料中的氧化错、
硅酸错、二氧化硅等在高温高压下形成硬质点，当其硬度大于制动盘的硬度时，对制动盘产
生犁沟作用，犁沟作用产生的盘土金属镶嵌到摩擦材料表面，形成金属转移。通过对制动片
配方进行优化，改善摩擦片材料传热及散热性，该车型制动MPU现象得到很好控制，达到了
蹄要求。
关键词：盘式制动器；MPU金属转移；犁沟现象
中图分类号：TH117.1文献标识码：A文章编号：1005-2550(2021)002-0057-05 Research And Solution Of Brake MPU Phenomenon
MENG Ling-yun,HUANG Ju-cheng,ZHU Ya-wei,LI Hu-ben
(Chery commercial vehicle(Anhui)Ltd Co,Wuhu241000,P.R.China)
Abstract:Mpu(Metal Pick Up),mean damascene,friction materials,the metal comes from the brake dual-brake disc,this phenomenon is common in automobile brake system.In
the development process of a certain type of brake,MPU metal transfer occurs in front disc
brake.The metal film elements of the disassembled brake plates were detected,Energy
spectrum analysis spectrogram display,In addition to the normal components of friction
materials such as Si,Ca,S,Ti,etc.,the same metal elements exist in the dual brake disc,At the
same time,there are furrows on the working face of the brake disc at the corresponding position
of the firiction plate metal film,which is a typical MPU phenomenon.The phenomenon of the
vehicle braking MPU mechanism and optimize the path analysis,the inertial platform
verification,the result shows that the bonding agent of a ceramic material under high
temperature and high pressure formation of hard spots after carbonization,when the hardness
is greater than the hardness of brake disc,brake disc furrow action,furrow effect produced by
plate metal Mosaic to the friction material surface；the formation of metal transfer.By
optimizing the brake pad formula and improving the heat transfer and heat dissipation of
friction plate material,the braking MPU phenomenon of this model is weD controlled and
meets the design requirements.
Key Words:Disc Brake;MPU Metal Pick Up Furrow
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制动MPU现象研翔口解决方案
孟令云
毕业于安徽工程大学，车辆
工程专业。现就职于奇瑞商用
车（安徽）有限公司研发中
心，捷途研究院底盘部，任职
制动主管工程师。主要从事主
要从事制动系统开发方向工作。
1前言
MPU（全称Metal Pick Up）即金属镶嵌，是指在制动过程中，制动片中的材料在特定工况下形成局部硬点，并将制动盘上的金属材料刮下，嵌入到摩擦片表面，形成摩擦片局部光亮带，同时在制动盘工作面上轻者有类似土星环的同心圆状条纹，重者形成犁沟，同时可能会导致发生制动噪音和偏磨、拖滞力矩变大等问题。
本文通过对某款SUV车型出现的特定工况下的MPU现象，从产生机理着手进行理论分析，探讨了导致某型SUV车型特定工况下制动MPU现象的解决思路和方法。
2问题现象
此款SUV车型装配了液压式前盘式制动器和后EPB盘式制动器。故障产生的对象为前盘式制动器，主要技术参数为：卡钳缸径：4>43*2mm，制 动盘厚度：25mm，制动有效半径：140mm，摩擦片类型为NAO陶瓷配方，名义摩擦系数0.38，如图1所示：
图1前盘式制动器
该车型在路试过程中：整车在进行5000-lOOOOKm路试后，热态制动时反馈前制动器有制动噪音，同时可以观察到制动盘工作面犁沟现象，用手触摸可以明显感觉到沟槽，在举升机上用手空转车轮，可
以明显感觉到制动器拖滞力矩异常增大。故障出现的条件满足以下几点：1、车轮进行了至少5000Km综合路试、2、路试工况热态制动频繁、3、摩擦材料配方为NAO陶瓷配方。满足以上条件，车辆大概率出现规律性MPU金属转移现象。
3问题机理及措施实现
3.1机理分析
制动MPU现象主要因素列举:
针对该款SUV出现的MPU现象，见图2，利用检测设备对制动片金属膜能谱分析、制动盘石墨含量、金相组织、硬度进行了检测，如图4-图6：
图2MPU现象
通过设备检测发现，MPU的化学成分主要为铁Fe和灰铸铁渗碳体FesC。此问题行业内又称为金属材料转移，主要原因为：摩擦材料配方设计不合理，传热性和散热性不佳导致形成局部硬点，过程如下：
1、NAO陶瓷配方体系的摩擦材料中无钢丝，
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袪碾/AUTO SCI-TECH
2021年第2期
但大量使用氧化错、硅酸错、钛酸钾，错主要是
增加摩擦系数作用，钛主要是稳定摩擦系数作
用，两者必不可少，但氧化错、硅酸错、钛酸钾
传热性较差；
2、为降低蠕动噪音，NAO陶瓷配方摩擦材料
中使用石墨等润滑材料比例极低，见图3，造成在
高温时摩擦界面得不到有效润滑，产生伤盘；
3、由于NAO陶瓷配方摩擦片导热性差，石墨
润滑材料比例低，在制动过程中热量主要集中在
摩擦表面，因而摩擦表面一层粘接剂(主要是酚
醛树脂)迅速碳化，无法形成起到润滑作用的转
移膜；
4、制动盘材质中的C、Si等材料在被刮到摩
擦片后，在高温700~800尤下碳化，形成坚硬氧化
物，进一步加重了MPU现象；
NAO
FILLER^ESI n Z]
图3NAO陶瓷配方摩擦片组成成分
谱图C%0%Si%Ca%Ti%Fe%Zr%S%
121.9839.584.64 2.3414.306.627.12 3.43
2/49.807.96 2.6116.716.8110.435.67
337.6635.495.71 1.978.32 3.53 4.87 2.44
图4能谱分析谱图检测结果
样品编号金相组织
1#
石墨形态：A型，
石墨长度：5级(6-12mm,100x)基体组织：片状珠光体+铁素体；
珠光体数量：珠98
2#
石墨形态：A型，
石墨长度：5级(6-12mm,100X)基体组织：片状珠光体+铁素体；
珠光体数量：珠98
3#
石墨形态：A型，
石墨长度：5级(6-12mm,100x)
基体组织：片状珠光体+铁素体；
珠光体数量：珠98
Location OB IB
Location1
210208
209207
208206
Location2
208208
209206
207198
Location3
206205
195198
198208
Location4
210209
198207
204205
average205205
Max-Min15
图6制动盘硬度检测
通过以上逐一排除验证，在以上1到4步骤不
断的变化过程中，由于NAO陶瓷摩擦配方设计的
不合理，导致在高温高压工况下制动时局部硬点
堆积越来越多，导致MPU的产生。
最终得出摩擦材料传热及散热性差是产生
MPU的主要原因，而摩擦配方设计的不合理是导
致摩擦材料传热、散热差的原因，摩擦材料配方
的设计考虑因素非常之多与铜粉比例、形状、润
滑材料的选择、增摩、稳摩材料的使用比例等等
诸多因素有关。
根据以上MPU产生机理和验证分析过程，准
备以下针对性措施：
1、摩擦材料中铜粉主要作用是传热，同时在
高温时软化起到高温润滑作用，该车型使用的摩
擦片配方铜粉粒度较大，单位体积的摩擦材料中
热量传导的作用有限；
2、将摩擦材料中的铜粉更改为铜纤维，铜纤
图5制动盘金相组织
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制动MPU现象研究和解决方案
维是直径约0.2mm，长度2_3mm的针状纤维，在配方中比例由3%增加到5%，摩擦材料中铜纤维相互交错，单位体积内热量传导的路径增加，且连续性较好，有利于传热和散热，且铜在高温下会起到润滑作用，润滑摩擦面，防止制动过程中产生MPU，如图7；
3、制动盘从石墨形态、珠光体、微量元素等控制，在保证制动盘灰铸铁抗拉强度的前提下，通过控制Si/C比值和Ce含量，减少Si占比。当Ce=3.6%-3.8%时，Si/C比值在0.5-0.75时，Si/C比值增大，抗拉强度增大，Si/C比值大于0.75时，Si/C比值增大，抗拉强度反而减小，如图8；
4、此外，制动盘打孔和铳槽也是可以立即改善MPU的方案，如有条件能实施更好，如图9。
钢粉（颗裁狀）铜纤维（细丝状）
图7铜粉形态变更前后对比
图8硅碳比对灰铸铁抗拉强度的影响
图9制动盘打孔、铳槽方案
根据以上排查过程和方案验证，可以确定该车型制动片摩擦材料配方设计不合理是此MPU现象的诱发因素。进一步分析基本可以锁定摩擦材料传热性差，同时在局部高温时，缺少足够的高温润滑剂，最终导致刮盘，即制动MPU现象产生。
3.2效果验证
通过将该NAO陶瓷配方摩擦材料中的铜粉更改为铜纤维，铜纤维是直径约0.2mm，长度2_ 3mm的针状纤维，在配方中比例由3%增加到5%，制作样件后，进行惯性台架（AK-master、JASO C406-2000）及整车道路试验，相同工况下试验完成后无MPU现象。
实测试结果见图10-图12所示：
图10AK-master台架结果
图11JASO C406台架结果图
图12整车综合强化路试结果
4结语
通过对本车型MPU产生的原理循序渐进进行剖析。制定了：a：铜粉更改为铜纤维、b：铜比例由3%增加到5%，最终锁定原因为该配方摩擦片材料传热、散热性不佳。通过以上措施，改善了NAO陶瓷配方摩擦片传热、散热差的特性，避免了局部高温硬点的形成，解决了MPU问题。通过此过程总结：针对发生的疑难问题，要从机理上
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2021年第2期
先进行深刻的理论分析，然后结合理论制定相应的改进措施，再从台架及整车进行相同工况的开关对
比验证，最终锁定问题根本原因和改进措施。希望本文可以提供给从业者遇到类似问题时参考。汽车零部件2020.
[5]刘笃优，马尧，门正宇，张静.汽车制动磨损颗粒物排放特征与影响因素中国汽车工程学会，2020.
⑹黎小辉，万霞，甘春雷.汽车制动材料研究现状与发展趋势材料研究与应用，2020.
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[4]王增辉，黄很.汽车盘式制动器MPU现象研究
文章行文流畅，条理清晰，从问题故
障的描述到产生原因的分析，对策的制定
及效果验证，逻辑性强。
当全譬I东风汽车集团有限公司技术中心
冃赤万I试制技术与工艺研究研究员级高级工程师
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