Plăcuțele de frână sunt cele mai critice părți de siguranță din sistemul de frânare, care joacă un rol decisiv în calitatea efectului de frână, iar o plăcuță de frână bună este protectorul oamenilor și al vehiculelor (aeronave).
În primul rând, originea plăcuțelor de frână
În 1897, HerbertFrood a inventat primele plăcuțe de frână (folosind fir de bumbac ca fibră de întărire) și le-a folosit în cărucioare trase de cai și mașini timpurii, de la care a fost fondată compania Ferodo de renume mondial. Apoi, în 1909, compania a inventat prima plăcuță de frână solidificată pe bază de azbest din lume; În 1968, au fost inventate primele plăcuțe de frână pe bază de semi-metal din lume, iar de atunci, materialele de frecare au început să se dezvolte către fără azbest. Acasă și în străinătate a început să studieze o varietate de fibre de înlocuire a azbestului, cum ar fi fibra de oțel, fibra de sticlă, fibra de aramidă, fibra de carbon și alte aplicații în materiale de frecare.
În al doilea rând, clasificarea plăcuțelor de frână
Există două moduri principale de clasificare a materialelor de frână. Unul este divizat de utilizarea instituțiilor. Cum ar fi materialele pentru frânele pentru automobile, materialele pentru frânele de tren și materialele pentru frânele de aviație. Metoda de clasificare este simplă și ușor de înțeles. Una este împărțită în funcție de tipul de material. Această metodă de clasificare este mai științifică. Materialele moderne de frână includ în principal următoarele trei categorii: materiale de frână pe bază de rășină (materiale de frână din azbest, materiale de frână fără azbest, materiale de frână pe bază de hârtie), materiale de frână din metalurgia pulberilor, materiale de frână din compozit carbon/carbon și materiale de frână pe bază de ceramică.
În al treilea rând, materialele de frână ale automobilelor
1, tipul de materiale de frână auto în funcție de materialul de fabricație este diferit. Poate fi împărțit în foaie de azbest, foaie semi-metalică sau foaie de metal scăzută, foaie NAO (materie organică fără azbest), foaie de carbon carbon și foaie ceramică.
1.1.Foaie de azbest
De la bun început, azbestul a fost folosit ca material de întărire pentru plăcuțele de frână, deoarece fibra de azbest are rezistență ridicată și rezistență la temperaturi ridicate, astfel încât poate îndeplini cerințele plăcuțelor de frână și discurilor de ambreiaj și garnituri. Această fibră are o capacitate de întindere puternică, poate chiar să se potrivească cu oțelul de înaltă calitate și poate rezista la temperaturi ridicate de 316 ° C. În plus, azbestul este relativ ieftin. Este extras din minereu de amfiboli, care se găsește în cantități mari în multe țări. Materialele de frecare din azbest folosesc în principal fibre de azbest, și anume silicatul de magneziu hidratat (3MgO·2SiO2·2H2O) ca fibră de armare. Se adaugă o umplutură pentru reglarea proprietăților de frecare. Un material compozit cu matrice organică se obține prin presarea adezivului într-o matriță de presare la cald.
Înainte de anii 1970. Plăcile de frecare de tip azbest sunt utilizate pe scară largă în lume. Și a dominat multă vreme. Cu toate acestea, din cauza performanței slabe de transfer de căldură a azbestului. Căldura de frecare nu poate fi disipată rapid. Va determina îngroșarea stratului de degradare termică al suprafeței de frecare. Creșteți uzura materialului. Între timp. Apa cristalină a fibrei de azbest este precipitată peste 400℃. Proprietatea de frecare este redusă semnificativ, iar uzura crește dramatic atunci când atinge 550℃ sau mai mult. Apa cristalină s-a pierdut în mare parte. Îmbunătățirea este complet pierdută. Mai important. Este dovedit medical. Azbestul este o substanță care afectează grav organele respiratorii umane. Iulie 1989. Agenția pentru Protecția Mediului din SUA (EPA) a anunțat că va interzice importul, fabricarea și prelucrarea tuturor produselor din azbest până în 1997.
1.2, tabla semimetalica
Este un nou tip de material de frecare dezvoltat pe baza materialului organic de frecare și a materialului tradițional de frecare din metalurgia pulberilor. Folosește fibre metalice în loc de fibre de azbest. Este un material de frecare fără azbest dezvoltat de compania americană Bendis la începutul anilor 1970.
Plăcuțele de frână hibride „semi-metalice” (Semi-met) sunt fabricate în principal din vată de oțel brută ca fibră de armare și un amestec important. Plăcuțele de frână organice din azbest și non-azbest (NAO) pot fi ușor distinse de aspect (fibre și particule fine), și au, de asemenea, anumite proprietăți magnetice.
Materialele de frecare semimetalice au următoarele caracteristici principale:
(l) Foarte stabil sub coeficientul de frecare. Nu produce degradare termică. Stabilitate termică bună;
(2) Rezistență bună la uzură. Durata de viață este de 3-5 ori mai mare decât a materialelor de frecare cu azbest;
(3) Performanță bună de frecare sub sarcină mare și coeficient de frecare stabil;
(4) Conductivitate termică bună. Gradientul de temperatură este mic. Potrivit în special pentru produse de frână cu disc mai mici;
(5) Zgomot mic de frânare.
Statele Unite, Europa, Japonia și alte țări au început să promoveze utilizarea unor suprafețe mari în anii 1960. Rezistența la uzură a tablei semimetalice este cu peste 25% mai mare decât cea a tablei de azbest. În prezent, ocupă o poziție dominantă pe piața plăcuțelor de frână din China. Și majoritatea mașinilor americane. În special mașini și vehicule de pasageri și marfă. Garniturile de frână semimetalice au reprezentat mai mult de 80%.
Cu toate acestea, produsul are și următoarele neajunsuri:
(l) Fibra de oțel este ușor de ruginit, ușor de lipit sau deteriorat perechea după rugină, iar rezistența produsului este redusă după rugină, iar uzura este crescută;
(2) Conductivitate termică ridicată, care este ușor să determine sistemul de frânare să producă rezistență la gaz la temperatură ridicată, rezultând stratul de frecare și desprinderea plăcii de oțel:
(3) Duritatea mare va deteriora materialul dublu, rezultând zgomot de frânare de joasă frecvență;
(4) Densitate mare.
Deși „semi-metal” nu are mici deficiențe, dar datorită stabilității sale bune de producție, prețului scăzut, este încă materialul preferat pentru plăcuțele de frână auto.
1.3. film NAO
La începutul anilor 1980, existau o varietate de garnituri de frână hibride armate cu fibre fără azbest în lume, adică a treia generație de plăcuțe de frână de tip NAO fără materie organică fără azbest. Scopul său este de a compensa defectele materialelor de frână semimetalice armate cu fibre de oțel, fibrele utilizate sunt fibre vegetale, fibre aramon, fibre de sticlă, fibre ceramice, fibre de carbon, fibre minerale și așa mai departe. Datorită aplicării mai multor fibre, fibrele din garnitura de frână se completează reciproc în performanță și este ușor să proiectați formula garniturii de frână cu o performanță cuprinzătoare excelentă. Principalul avantaj al foii NAO este menținerea efectului de frânare bun la temperaturi scăzute sau ridicate, reducerea uzurii, reducerea zgomotului și prelungirea duratei de viață a discului de frână, reprezentând direcția actuală de dezvoltare a materialelor de frecare. Materialul de frecare folosit de toate mărcile renumite de plăcuțe de frână Benz/Philodo este materialul organic NAO de a treia generație, fără azbest, care poate frâna liber la orice temperatură, protejează viața șoferului și maximizează durata de viață a frânei. disc.
1.4, foaie de carbon carbon
Materialul de frecare compozit carbon carbon este un fel de material cu matrice de carbon armată cu fibră de carbon. Proprietățile sale de frecare sunt excelente. Densitate scăzută (doar oțel); Nivel mare de capacitate. Are o capacitate termică mult mai mare decât materialele din metalurgia pulberilor și oțelul; Intensitate ridicată a căldurii; Fără deformare, fenomen de aderență. Temperatura de funcționare până la 200℃; Performanță bună la frecare și uzură. Durată lungă de viață. Coeficientul de frecare este stabil și moderat în timpul frânării. Plăcile compozite carbon-carbon au fost folosite pentru prima dată în avioanele militare. A fost adoptat ulterior de mașinile de curse de Formula 1, care este singura aplicare a materialelor de carbon carbon în plăcuțele de frână auto.
Materialul de frecare compozit carbon carbon este un material special cu stabilitate termică, rezistență la uzură, conductivitate electrică, rezistență specifică, elasticitate specifică și multe alte caracteristici. Cu toate acestea, materialele compozite de frecare carbon-carbon au și următoarele neajunsuri: coeficientul de frecare este instabil. Este foarte afectat de umiditate;
Rezistență slabă la oxidare (oxidarea severă are loc peste 50 ° C în aer). Cerințe ridicate pentru mediu (uscat, curat); Este foarte scump. Utilizarea este limitată la domenii speciale. Acesta este, de asemenea, principalul motiv pentru care limitarea materialelor de carbon carbon sunt dificil de promovat pe scară largă.
1.5, piese ceramice
Ca produs nou în materiale de frecare. Plăcuțele de frână ceramice au avantajele că nu zgomote, nu căde cenușă, nu coroda butucul roții, nu are o durată lungă de viață, protecția mediului și așa mai departe. Plăcuțele de frână ceramice au fost dezvoltate inițial de companiile japoneze de plăcuțe de frână în anii 1990. Deveniți treptat noul iubit al pieței plăcuțelor de frână.
Reprezentantul tipic al materialelor de frecare pe bază de ceramică sunt compozitele C/C-sic, adică compozitele C/SiC cu matrice de carbură de siliciu armată cu fibră de carbon. Cercetătorii de la Universitatea din Stuttgart și de la Institutul German de Cercetare Aerospațială au studiat aplicarea compozitelor C/C-sic în domeniul frecării și au dezvoltat plăcuțe de frână C/C-SIC pentru utilizare la mașinile Porsche. Laboratorul Național Oak Ridge cu compozite avansate Honeywell, HoneywellAireratf Lnading Systems și sisteme Honeywell Commercial Vehicle Compania lucrează împreună pentru a dezvolta plăcuțe de frână din compozit C/SiC la prețuri reduse pentru a înlocui plăcuțele de frână din fontă și oțel turnat utilizate la vehiculele grele.
2, avantajele plăcuței de frână din compozit carbon ceramic:
1, în comparație cu plăcuțele de frână tradiționale din fontă gri, greutatea plăcuțelor de frână din carbon ceramică este redusă cu aproximativ 60%, iar masa fără suspensie este redusă cu aproape 23 de kilograme;
2, coeficientul de frecare a frânei are o creștere foarte mare, viteza de reacție a frânei este crescută și atenuarea frânei este redusă;
3, alungirea la tracțiune a materialelor ceramice carbon variază de la 0,1% la 0,3%, ceea ce este o valoare foarte mare pentru materialele ceramice;
4, pedala cu disc ceramic se simte extrem de confortabilă, poate produce imediat forța maximă de frânare în etapa inițială a frânării, astfel încât nici măcar nu este nevoie să creșteți sistemul de asistență la frânare, iar frânarea generală este mai rapidă și mai scurtă decât sistemul tradițional de frânare ;
5, pentru a rezista la căldură ridicată, există izolație termică ceramică între pistonul de frână și garnitura de frână;
6, discul de frână ceramic are o durabilitate extraordinară, în cazul în care utilizarea normală este înlocuire fără durată de viață, iar discul de frână obișnuit din fontă este, în general, utilizat timp de câțiva ani pentru a fi înlocuit.
Ora postării: 08.09.2023