在汽車自動(dòng)變速器中，一個(gè)關(guān)鍵的性能件就是離合器，它的作用是為能量從一個(gè)運(yùn)動(dòng)件向另一個(gè)靜止或不同運(yùn)動(dòng)速度的零件提供機(jī)械的傳遞。而實(shí)現(xiàn)這些傳遞的功能性零件就是構(gòu)成離合器的摩擦片和它的對(duì)偶片——鋼片。

大多數(shù)人都會(huì)認(rèn)為鋼片在離合器中的重要性比較低，而且零件簡(jiǎn)單，但是實(shí)際情況并非如此。在離合器的所有故障現(xiàn)象中，燒蝕是最常見(jiàn)的。而所有的離合器燒蝕都是以鋼片出現(xiàn)間隔性的黑色斑點(diǎn)為初始征兆，這些黑斑我們稱之為熱點(diǎn)(圖1)。不少人知道一旦鋼片上出現(xiàn)了熱點(diǎn)就需要更換了，但是并不知道出現(xiàn)黑斑的原因。

離合器在工作中僅承受垂直于摩擦表面的正向力，所以盡管摩擦片上的摩擦材料是紙基的而且很軟，但是由于零件只是在摩擦面上垂直受力所以摩擦材料不會(huì)被撕裂。同樣鋼片的受力也是如此，而且由于鋼片是剛性體，所以只要鋼片是平的并且正向的作用力作用均勻垂直，鋼片各處的摩擦作用就是均勻的。

如果我們使用輪廓儀(粗糙度儀)來(lái)測(cè)量一塊鋼板的表面，會(huì)發(fā)現(xiàn)原來(lái)微觀的鋼板表面并不是平的。如圖2所示，在測(cè)量的6.35mm長(zhǎng)度上，最高點(diǎn)竟然比基準(zhǔn)面高出了0.381μm, 而最低點(diǎn)也超出了0.254μm。這只是一個(gè)例子，它說(shuō)明鋼板的表面是粗糙的，在機(jī)械行業(yè)中我們用粗糙度來(lái)描述一個(gè)鋼板表面粗糙的程度，它的定義是對(duì)于在一定長(zhǎng)度內(nèi)測(cè)得的十點(diǎn)高低點(diǎn)的數(shù)值進(jìn)行算術(shù)平均，其值Ra(十個(gè)點(diǎn)的正負(fù)值相加再除以十)就是所測(cè)表面的粗糙度，它的單位是μm。

既然鋼板表面存在高點(diǎn)，那么這些高點(diǎn)在摩擦?xí)r就會(huì)因?yàn)楦叱鰟e的地方而承受更多的壓力，這些受壓力大的點(diǎn)在摩擦?xí)r就會(huì)產(chǎn)生比別處更多熱。按照物質(zhì)熱脹冷縮的定律，這些點(diǎn)會(huì)膨脹，而它們膨脹的傾向就是增高。所以越磨越熱，越熱越脹，越脹越高，越高壓力越大，最后過(guò)熱燒黑，燒毀摩擦片。同時(shí)，當(dāng)鋼片上的熱不能有效地排出時(shí)，由于熱效應(yīng)，鋼片本身開始膨脹變形，這時(shí)軋制和沖壓而蓄積在鋼片內(nèi)部的應(yīng)力也開始釋放。但是由于鋼片是一個(gè)封閉的圓形，所以內(nèi)應(yīng)力分別自鋼片的外徑和內(nèi)徑向兩個(gè)相反地方向釋放造成鋼片的漏斗形形變。這就是鋼片燒蝕和變形的全過(guò)程。所以鋼片不是隨便用鋼板沖壓就可以的。

專業(yè)廠家對(duì)于鋼片的表面要特殊處理，還要釋放其加工形成的內(nèi)在應(yīng)力。此后，鋼片的微觀高點(diǎn)會(huì)變得趨于一致并且沒(méi)有了刀尖式的尖峰點(diǎn)。但是如同機(jī)械加工存在公差一樣，這只是相對(duì)的，一旦離合器的工作條件偏離了原設(shè)計(jì)設(shè)定的條件范圍或者壓力變得不均勻，熱點(diǎn)和變形就會(huì)立即出現(xiàn)。對(duì)于專業(yè)廠商的鋼片來(lái)說(shuō)，對(duì)于尖峰點(diǎn)和內(nèi)應(yīng)力的有效控制，其耐受的熱條件比沒(méi)有尖峰和應(yīng)力控制的產(chǎn)品更寬。

為了降低離合器燒蝕的風(fēng)險(xiǎn)，擴(kuò)大離合器工作條件的范圍，今天的離合器摩擦材料更多地選用軟式的紙基摩擦材料(圖3)。由于鋼片表面的微觀尖峰在進(jìn)行表面處理時(shí)已經(jīng)得到控制，所以軟的、更富有彈性的紙基摩擦材料就能提供給鋼片更多地摩擦面積，從而減小微觀高點(diǎn)的受力。對(duì)于經(jīng)常不更換鋼片的維修市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，由于有的鋼片可能已經(jīng)發(fā)生微小形變或出現(xiàn)熱點(diǎn)病灶而未被發(fā)現(xiàn)，所以相對(duì)更軟些的摩擦材料就更能補(bǔ)償這些微小變化。

沒(méi)必要擔(dān)心軟的紙基摩擦材料會(huì)不結(jié)實(shí)，由于摩擦片只是受垂直于摩擦面的正向力，因此摩擦材料是不會(huì)撕裂的。事實(shí)上使用時(shí)在摩擦片的摩擦紙和鋼片的鋼表面之間有一個(gè)薄薄的油膜，它產(chǎn)生并保持了摩擦片和鋼片間的強(qiáng)有力的接合。這一油膜產(chǎn)生的結(jié)合使得離合器組可以完成上千次的離合而不產(chǎn)生磨損。摩擦紙由于并不和鋼片產(chǎn)生物理接觸所以理論上不會(huì)出現(xiàn)磨損。這就是為什么一個(gè)已運(yùn)行了100000km的變速器，它里面有的摩擦片厚度與出廠時(shí)仍然一致。