پد ترمز خودرو و ماشین آلات ساختمانی نوعی ماده اصطکاکی است. عملکرد اصلی جذب انرژی جنبشی از طریق اصطکاک با فلز است تا خودرو با خیال راحت و قابل اعتماد کار کند. باید عملکرد اصطکاک خوبی داشته باشد و مقاومت بپوشد و در عین حال قدرت مکانیکی و مقاومت گرمایی خوبی دارد. با توجه به ترکیب ماده پد ترمز، آن را به لنت ترمز آسبست (آسبست)، لنت ترمز نیمه فلزی، NAO (مواد اصطکاک آلی غیر آسبست) لنت ترمز، و لنت ترمز مبتنی بر سرامیک تقسیم شده است. تولید و استفاده از پد ترمزی در حال حاضر ممنوع است؛ گرد و غبار و پودرهای فلزی که پس از اصطکاک پد ترمز نیمه فلزی به هوا فرار می کنند برای بدن انسان و محیط زیست مضر هستند؛ لنت ترمز NAO مقاومت گرمایی خوبی ندارد و پایداری ضریب اصطکاک در دماهای بالا ; پدهای ترمز مبتنی بر سرامیک دارای ضریب اصطکاک پایدار، پایداری حرارتی خوب و مقاومت سایش خوب هستند، حاوی اجزای فلزی نیستند، و عمر خدماتی بیش از دو برابر دیگر پدهای ترمز دارند. آنها عملکرد کلی برتر و محصولات تمیز و سازگار با محیط زیست هستند. به تدریج به طور گسترده ای در بازار مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
اجزای پد ترمز مبتنی بر سرامیک
پدهای ترمز سرامیکی عمدتاً از فیبر تقویت شده، پرکننده مواد معدنی، تنظیم کننده عملکرد اصطکاک و بایندر تشکیل شده اند و پس از تولید و فرآوری از محصولات ساخته می شوند.
ترکیب آن (جرم ٪) است: تقویت فیبر 25 ~ 40, پر کننده 10 ~ 30, ماتریس چسب 15 ~ 30, تنظیم کننده اموال اصطکاک 10 ~ 20, ضد پوشیدن lubricant 15 ~ 30, عامل سخت کننده الاستیک 5 ~ 10.
1.1 الیاف تقویتی در پد ترمز سرامیکی و نقش آنها
جدول 1 پارامترهای عملکرد فیبر سرامیک
فیبر به عنوان یک ماده قاب تقویت کننده در پد ترمز مبتنی بر سرامیک استفاده می شود و نقش مهمی در قدرت، عملکرد اصطکاک و پوشیدن مقاومت پد ترمز دارد. فیبرهای تقویت کننده ای که معمولاً برای پدهای ترمز مبتنی بر سرامیک استفاده می شوند، فیبر سیلیکات آلومینیوم، فیبر آلومینا، فیبر کربن، و فیبر زیرکونیا هستند. در ابتدا بیشتر از فیبر آلومینیوم سیلیکات و فیبر آلومینا استفاده می شود. مطالعات بعدی دریافته اند که فیبر زیرکونیا بهتر از فیبر آلومینا و آلومینیوم سیلیکات است. فیبر عملکرد برتر تری دارد، مقاومت به اکسیداسیون آن، مقاومت به خوردگی، هدایت حرارتی پایین، عملکرد بهتر دمای بالا، ماده فیبر تقویت کننده بهتری است. فیبر تقویت کننده مورد استفاده در پد ترمز مبتنی بر سرامیک یک فیبر هیبریدی با الیاف ذکر شده در بالا به نسبت خوبی است که اثر تقویت کننده بهتری نسبت به یک فیبر واحد دارد. چندین پارامتر عملکرد فیبر سرامیکی در جدول ۱ نشان داده شده است.
1.2 پر کننده های معدنی و توابع در پد ترمز مبتنی بر سرامیک
پرکننده معدنی در پد ترمز مبتنی بر سرامیک می تواند خواص فیزیکی و مکانیکی پد ترمز (مانند هدایت حرارتی، انبساط حرارتی، تراکم، قدرت، سفتی، و سختی و غیره) را بهبود بخشد، و همچنین می تواند عملکرد اصطکاک و هزینه محصول را تنظیم کند. بسته بندی به بسته بندی ضد اصطکاک، افزایش اصطکاک یا بسته بندی اصطکاک تقسیم می شود. پرکننده های ضد اصطکاک می توانند مقاومت سایش پد ترمز را بهبود بخشند، ضریب اصطکاک را کاهش دهند و صدای ترمز را کاهش دهند؛ پرکننده های افزایش دهنده اصطکاک یا اصطکاک می توانند خواص فیزیکی و مکانیکی پدهای ترمز را بهبود بخشند، مقاومت اصطکاک را افزایش دهند، ضریب اصطکاک را تثبیت کنند و مقاومت سایش را بهبود بخشند.
به منظور بهبود عملکرد کلی پد ترمز، پرکننده های کاهش اصطکاک و پرکننده های تقویت کننده اصطکاک با توجه به الزامات استفاده مخلوط و در نسبت خاصی مورد استفاده قرار خواهند گرفت. پرکننده های اصلی معدنی مورد استفاده در پد ترمز مبتنی بر سرامیک عبارت اند از: باریت، ورمایکولیت گسترش یافته، سپیولیت، کوروندوم، زیرکون، گرافیت، تالک، وولاستونیت، زئولیت، دیاتوماسه زمین، بروکیت، هیدروتالسیت و غیره.
باریت می تواند ضریب اصطکاک را افزایش و تثبیت کند، سایش و نویز ترمز را کاهش دهد و یک رابط اصطکاک نسبتاً پایدار در دماهای بالا تشکیل دهد که می تواند از خراش سطح جفت اصطکاک جلوگیری کند و سطح جفت اصطکاک را صاف تر کند. این یک ماده کنترلی در حال افزایش اصطکاک است.
ورمیکلیت گسترش یافته دارای خواص فیزیکی و شیمیایی بسیار عالی است، که می تواند چسبش الکترواستاتیک روی سطح پد ترمز را کاهش دهد، تراکم محصول و نویز ترمز را کاهش دهد، و کشش آن را افزایش دهد. این پر کننده برای تنظیم کاهش صدا و جذب شوک است.
سپیلیت یک ماده معدنی سیلیکات فیبری است. کلوئید سپیولت به عنوان ماده پایه تقویت کننده به پد ترمز اضافه می شود. دارای سختی خوب، استحکام کششی و خمشی بالا، قدرت ضربه بالا، مقاومت دمای بالا و مقاومت در برابر سایش پایین، و پوسیدگی دمای بالا خوب است. .
کوروندوم و زیرکون سختی بالایی دارند و پرکننده های سختی هستند. اضافه کردن زیرکون یا کوروندوم می تواند اثر افزایش اصطکاک خوب و صدای ترمز پایین تر را اعمال کند.
گرافیت یک ماده کنترل ضد اصطکاک و تنظیم کننده عملکرد اصطکاک است. هدایت حرارتی خوبی دارد، می تواند سرعت سایش را کاهش دهد، می تواند ضریب اصطکاک را تثبیت کند، و همچنین می تواند انتشار گرمای اصطکاک را بر روی سطح پد ترمز تسریع کند و ثبات حرارتی پد ترمز را بهبود بخشد.
تالک یک کانی سیلیکات با ساختار لایه ای است. در کاهش اصطکاک و تنظیم پرکننده ها نقش دارد. چسبش خوبی با بایندر دارد و می تواند قدرت پد ترمز را بهبود بخشد.
وولاستونیت دارای ویژگی های سوزن مانند، انبساط حرارتی پایین، و مقاومت در برابر شوک حرارتی عالی است که می تواند ضریب اصطکاک را افزایش دهد و نرخ سایش را کاهش دهد، به پد ترمز کمک می کند تا سطح تماس صاف تشکیل شود و سایش را کاهش دهد.
زئولیت و زمین دیاتوماسه خواص جذب بسیار خوبی دارند که می تواند مواد مولکولی کوچک تجزیه شده توسط پد ترمز را در دمای بالا، گرمای تولید شده بر روی سطح جفت اصطکاک، و نویز ترمز به طور کامل جذب کند. این پر کننده کنترل عملکرد اصطکاک است.
بروسیت حاوی مقدار مشخصی آب کریستال است، و ساختار کریستالی صفحه مانند زمانی که تغییر شکل می دهد به فیبر فیبری بروسیت تبدیل می شود. دارای انعطاف پذیری و انعطاف پذیری، مقاومت در برابر دمای بالا، و مقاومت عالی آلکالی است.
هیدروتالسیت مانند دارای کاهش وزن حرارتی عالی و جذب گرما، می تواند گرمای اصطکاکی را جذب کند، در دمای بالا تحت تغییر فاز قرار گیرد، و به تدریج به مواد معدنی اسپینل تبدیل شود، که تأثیر فزاینده ای بر خواص فیزیکی و مکانیکی لنت ترمز دارد، و در حال روان سازی، کاهش اصطکاک، و ترمیم مواد تنظیم شده است.
1.3 بایندر و توابع در پد ترمز مبتنی بر سرامیک
بایندر دارای خواص خیس کننده خوبی برای تقویت الیاف، پرکننده ها و اجزای دیگر است. این مواد را به هم متصل می کند و یک پیوند شیمیایی پایدار با آن ها تشکیل می دهد. این ماتریس لنت ترمز است. بایندر مورد استفاده در لنت های ترمز مبتنی بر سرامیک، رزن فنلی (رزن اصلاح شده) و پودر لاستیک مصنوعی است که عمدتاً رزن فنلی است. در زیر یک دمای گرمایشی خاص، ابتدا نرم می شود و سپس وارد یک حالت مایع scous می شود تا جریان تولید کند و آن را به طور مساوی توزیع کند. در ماده تشکیل پد ترمز مبتنی بر سرامیک، فیبر تقویت کننده و پرکننده از طریق درمان و ولکانیزاسیون با هم پیوند می شوند تا محصولی با بافت متراکم، قدرت مکانیکی خاصی را تشکیل دهند و نیازهای عملکرد اصطکاک پد ترمز را برآورده کنند؛ پودر لاستیک را می توان بهبود نرمی محصول را کاهش می دهد سختی آن.
پدهای ترمز مبتنی بر سرامیک در شرایط دمای بالای ۲۰۰ تا ۵۰۰ درجه سانتی گراد در هنگام ترمز کار می کنند. در این محدوده دمایی الیاف سرامیکی تقویت شده غیرارگانیک و پرکننده ها عملکرد پایدار دارند و از نظر حرارتی تجزیه ن خواهند شد. بایندرهای آلی، رزن فنولیک و لاستیک وارد منطقه تجزیه حرارتی می شوند، بنابراین انتخاب یک چسب با مقاومت گرمایی خوب تأثیر بسیار مهمی بر عملکرد پد ترمز دارد.
2 تست پد ترمز مبتنی بر سرامیک
2.1 تست فرمولاسیون مواد اولیه
جدول 2 پارامترهای اساسی فرمول مواد اولیه
عملکرد اصطکاک پدهای ترمز مبتنی بر سرامیک عمدتاً به انتخاب مواد اولیه، نسبت فرمول و فرایند تولید بستگی دارد. در طول آزمون، حل مشکلات پراکنده شدن فیبر یکنواخت، اندازه گیری دقیق مواد، مخلوط کردن یکنواخت، کنترل فرایند تشکیل مطبوعات، و ضریب اصطکاک پایدار ضروری است. . داده های آزمون زیادی از طریق آزمایش و تجزیه و تحلیل به دست آمده و پارامترهای اساسی یک فرمول بهتر تعیین شد. نتایج در جدول 2 نشان داده شده است.
2.2 آماده سازی آزمون فرایند
2.2.1 مخلوط کردن
مقدار تغذیه ۵ کیلوگرم، سرعت دفن میکسر ۱۸۰ r/min، سرعت reamer ۲ ۲۰۰ r/min، و زمان مخلوط کردن ۲۱۰ s است.
2.2.2 تشکیل مطبوعات
حجم تزریق در حفره قالب به ترتیب 200 گرم±2 گرم، فشار به ترتیب 0/3 میلیپاس، 0/4 میلیپاسکا و 0/5 میلیپاسکا است. زمان اگزوز 3.0 s، فاصله بالابر اگزوز قالب 3.0 میلی متر، و زمان اقامت اگزوز 3.5 s است. فشار هلدینگ ۵٫۰ میلیپاس، زمان نگهداری ۱۸۰ s، درجه خلاء ۰٫۴ MPa، و ضخامت نمونه ۱۱٫۵ میلی متر ± ۰٫۲ میلی متر است.
2.2.3 حرارت درمان
زمان نگهداری فر نمونه ۱۴۰ درجه سانتی گراد/۱ ساعت، ۱۶۰ درجه سانتی گراد/۱ ساعت، ۱۸۰ درجه سانتی گراد/۱ ساعت، ۲۰۰ درجه سانتی گراد/۲ ساعت، ۲۱۰ درجه سانتی گراد/۳ ساعت و میزان گرمایش آن ۱ درجه سانتی گراد/۱۰ دقیقه است.
2.3 تعیین ضریب اصطکاک
از تست کننده اصطکاک با سرعت ثابت XD-MSM برای آزمایش ضریب اصطکاک نمونه با توجه به روش بازرسی GB/T 5763-2008 استفاده کنید. پارامترهای ضریب اصطکاک در جدول ۳ نشان داده شده است.
جدول 3 آزمون ضریب اصطکاک نمونه ها
تصویر
3 فرآیند تولید و ویژگی های پد ترمز مبتنی بر سرامیک
3.1 فرایند تولید پد ترمز مبتنی بر سرامیک
پدهای ترمز مبتنی بر سرامیک عمدتاً از الیاف سرامیکی تقویت شده، پرکننده های معدنی، و بایندرها تشکیل شده اند. فرایند تولید در شکل ۱ نشان داده شده است.
مواد اولیه → مواد تشکیل دهنده → مخلوط → قبل از تشکیل (قالب) → sintering → آسیاب → شیار (حفاری) → اسپری → اصلاح → بازرسی → کد → بسته بندی
شکل 1 فرایند تولید پد ترمز مبتنی بر سرامیک
3.2 ویژگی های پد ترمز مبتنی بر سرامیک
پدهای ترمز مبتنی بر سرامیک دارای ضریب پایدار اصطکاک، پایداری گرمایی خوب، هدایت حرارتی پایین، و مقاومت سایش خوب هستند. در فرایند ترمز، اصطکاک گرما تولید می کند و دمای کار افزایش می یابد. با افزایش دمای کار، ضریب اصطکاک پدهای ترمز معمولی شروع به کاهش می کند و نیروی اصطکاک کاهش می یابد و در نتیجه اثر ترمز را کاهش می دهد. ضریب اصطکاک پدهای ترمز مبتنی بر سرامیک هنوز در ۰٫۴۵~۰٫۵۰ پایدار است زمانی که دمای کار به اندازه ۶۵۰ درجه سانتی گراد است. می تواند در برابر فشار بیشتر و نیروی براری مقاومت کند، قدرت مکانیکی و خواص فیزیکی خوبی دارد، و برای مواد ترمز با کارایی بالا مختلف مناسب است. الزامات برای دیدار با سرعت بالا، ایمنی، و مقاومت در برابر سایش بالا از پد ترمز.
لنت ترمز نیمه فلزی و لنت ترمز NAO (هیچ یک از آسبست آلی) هیچ راه حل خوبی به دلایل مادی; پد ترمز مبتنی بر سرامیک دارای محتوای پایین توپ سرباره فیبر تقویت شده، تقویت خوب، و حاوی هیچ فلزی، که می تواند تا حد زیادی کاهش پد ترمز پوشیدن دوگانه و سر و صدا ترمز. ضریب اصطکاک لنت های ترمز مبتنی بر سرامیک بیشتر از لنت ترمز نیمه فلزی و لنت ترمز NAO (هیچ کدام از ترمزهای آلی Asbestos) است. کاهش حرارتی کم است، که می تواند عملکرد ترمز و ایمنی را بهبود بخشد. در اثر اصطکاک غیرطبیعی بین پد ترمز و جفت گیری در هنگام ترمز ایجاد می شود. برای سر و صدا، تصاویر سه نوع پد ترمز در شکل ۲ نشان داده شده است.
عمر خدماتی لنت های ترمز نیمه فلزی و لنت ترمز NAO (هیچ کدام از ترمزهای آلی آسبست) کمتر از ۶۰٬۰ کیلومتر است، در حالی که عمر خدماتی لنت های ترمز مبتنی بر سرامیک بیش از ۱۰۰٬۰ کیلومتر است و عمر خدماتی بیش از ۵۰٪ افزایش می یابد. پد ترمز بر نقص مواد و فناوری پد ترمز سنتی غلبه می کند، و پیشرفته ترین محصول پد ترمز است.
پد ترمز مبتنی بر سرامیک از مواد فیبر سرامیکی جدید ساخته شده است, با کیفیت مواد تشکیل دهنده پایدار و کیفیت, بدون اجزای فلزی, عملکرد اصطکاک پایدار, و عمر خدمات طولانی. آنها محصولات تمیز و سازگار با محیط زیست با عملکرد پایدار هستند. به طور گسترده ای ترویج و اعمال شده برای بهبود تصویر شرکت ها و ارزش نام تجاری نقش مهمی در ارتقاء محصول و تحول و توسعه با کیفیت بالا ایفا می کند.