Гальмівні колодки є найважливішою частиною безпеки в гальмівній системі, яка відіграє вирішальну роль у якості гальмівного ефекту, а хороша гальмівна колодка є захисником людей і транспортних засобів (літаків).
По-перше, походження гальмівних колодок
У 1897 році Герберт Фруд винайшов перші гальмівні колодки (з використанням бавовняної нитки як армуючого волокна) і використовував їх у кінних екіпажах і ранніх автомобілях, на основі яких була заснована всесвітньо відома компанія Ferodo. Потім у 1909 році компанія винайшла першу в світі гальмівну колодку на основі твердого азбесту; У 1968 році були винайдені перші в світі напівметалічні гальмівні колодки, і з того часу фрикційні матеріали почали розвиватися в бік безазбестових матеріалів. У країні та за кордоном почали вивчати різноманітні волокна для заміни азбесту, такі як сталеве волокно, скловолокно, арамідне волокно, вуглецеве волокно та інші застосування у фрикційних матеріалах.
По-друге, класифікація гальмівних колодок
Існує два основних способи класифікації гальмівних матеріалів. Один розділений використанням установ. Такі як автомобільні гальмівні матеріали, гальмівні матеріали для поїздів та авіаційні гальмівні матеріали. Метод класифікації простий і зрозумілий. Один поділяється за типом матеріалу. Цей метод класифікації більш науковий. Сучасні гальмівні матеріали в основному включають наступні три категорії: гальмівні матеріали на основі смол (азбестові гальмівні матеріали, безазбестові гальмівні матеріали, гальмівні матеріали на паперовій основі), гальмівні матеріали порошкової металургії, гальмівні матеріали з вуглецевого/вуглецевого композиту та гальмівні матеріали на основі кераміки.
По-третє, автомобільні гальмівні матеріали
1, тип автомобільних гальмівних матеріалів відповідно до матеріалу виготовлення відрізняється. Його можна розділити на азбестовий лист, напівметалевий лист або лист з низьким вмістом металу, лист NAO (органічної речовини, що не містить азбесту), лист вуглецевого вуглецю та керамічний лист.
1.1.Азбестовий лист
З самого початку азбест використовувався як армуючий матеріал для гальмівних колодок, оскільки азбестове волокно має високу міцність і стійкість до високих температур, тому воно може відповідати вимогам до гальмівних колодок, дисків зчеплення та прокладок. Це волокно має високу міцність на розрив, може навіть зрівнятися з високоякісною сталлю та може витримувати високі температури до 316 °C. Крім того, азбест відносно дешевий. Його добувають з амфіболової руди, яка у великих кількостях знаходиться в багатьох країнах. Азбестові фрикційні матеріали в основному використовують азбестове волокно, а саме гідратований силікат магнію (3MgO·2SiO2·2H2O) як армуюче волокно. Додано наповнювач для регулювання фрикційних властивостей. Композитний матеріал з органічною матрицею отримують пресуванням клею в гарячій прес-формі.
До 1970-х років. У світі широко використовуються фрикційні листи азбестового типу. І домінував тривалий час. Однак через погані показники теплопередачі азбесту. Тепло від тертя не може швидко розсіюватися. Це призведе до потовщення шару термічного розпаду поверхні тертя. Підвищити знос матеріалу. Тим часом. Кристалічна вода азбестового волокна випадає в осад вище 400 ℃. Властивість тертя значно знижується, а знос різко збільшується, коли вона досягає 550 ℃ або більше. Кришталева вода була значною мірою втрачена. Покращення повністю втрачено. Що важливіше. Це медично доведено. Азбест – це речовина, яка серйозно пошкоджує органи дихання людини. Липень 1989. Агентство з охорони навколишнього середовища США (EPA) оголосило, що до 1997 року заборонить імпорт, виробництво та обробку всіх азбестових виробів.
1.2, напівметалевий лист
Це новий тип фрикційного матеріалу, розробленого на основі органічного фрикційного матеріалу та традиційного фрикційного матеріалу порошкової металургії. У ньому використовуються металеві волокна замість азбестових волокон. Це безазбестовий фрикційний матеріал, розроблений американською компанією Bendis на початку 1970-х років.
«Напівметалеві» гібридні гальмівні колодки (Semi-met) в основному виготовляються з грубої сталевої волокна як армуючого волокна та важливої суміші. Азбестові та неазбестові органічні гальмівні колодки (NAO) можна легко відрізнити за зовнішнім виглядом (дрібні волокна та частинки), і вони також мають певні магнітні властивості.
Напівметалічні фрикційні матеріали мають такі основні характеристики:
(l) Дуже стабільний нижче коефіцієнта тертя. Не викликає термічного розпаду. Хороша термостійкість;
(2) Хороша зносостійкість. Термін служби в 3-5 разів перевищує термін служби азбестових фрикційних матеріалів;
(3) хороші показники тертя під високим навантаженням і стабільний коефіцієнт тертя;
(4) Хороша теплопровідність. Температурний градієнт невеликий. Особливо підходить для невеликих дискових гальм;
(5) Невеликий шум при гальмуванні.
Сполучені Штати, Європа, Японія та інші країни почали сприяти використанню великих територій у 1960-х роках. Зносостійкість напівметалевого листа більш ніж на 25% вище, ніж у азбестового листа. В даний час він займає домінуюче положення на ринку гальмівних колодок в Китаї. І більшість американських автомобілів. Особливо легкових і вантажних автомобілів. Напівметалеві гальмівні накладки становлять більше 80%.
Однак продукт також має такі недоліки:
(l) Сталеве волокно легко піддається іржі, легко прилипає або пошкоджує пару після іржі, а міцність продукту знижується після іржі, а знос збільшується;
(2) Висока теплопровідність, через яку гальмівна система легко створює опір газу при високій температурі, що призводить до від’єднання шару тертя та сталевої пластини:
(3) Висока твердість пошкодить подвійний матеріал, що призведе до стукоту та низькочастотного шуму гальмування;
(4) Висока щільність.
Хоча "напівметал" має невеликі недоліки, але через хорошу стабільність виробництва, низьку ціну, він все ще є кращим матеріалом для автомобільних гальмівних колодок.
1.3. Фільм НАО
На початку 1980-х років у світі існували різноманітні гібридні безазбестові гальмівні накладки, які не містять азбесту, тобто третє покоління гальмівних колодок типу NAO, що не містять органічних речовин. Його мета полягає в тому, щоб компенсувати дефекти сталевого волокна з одного армованого напівметалічного гальмівного матеріалу, волокна, що використовуються, це рослинне волокно, волокно арамонгу, скловолокно, керамічне волокно, вуглецеве волокно, мінеральне волокно тощо. Завдяки застосуванню кількох волокон волокна в гальмівній накладці доповнюють один одного в продуктивності, і легко розробити формулу гальмівної накладки з чудовою повною ефективністю. Основною перевагою листа NAO є збереження хорошого гальмівного ефекту при низькій або високій температурі, зменшення зносу, зниження шуму та продовження терміну служби гальмівного диска, що представляє сучасний напрямок розвитку фрикційних матеріалів. Фрикційний матеріал, який використовується всіма всесвітньо відомими брендами гальмівних колодок Benz/Philodo, — це органічний матеріал NAO третього покоління без азбесту, який може вільно гальмувати за будь-якої температури, захищаючи життя водія та максимізуючи термін служби гальма. диск.
1.4, вуглець вуглецевий лист
Карбон-вуглецевий композиційний фрикційний матеріал є різновидом матеріалу з вуглецевою матрицею, армованою вуглецевим волокном. Його фрикційні властивості відмінні. Низька щільність (тільки сталь); Високий рівень потужності. Він має значно вищу теплоємність, ніж матеріали порошкової металургії та сталь; Висока теплоінтенсивність; Відсутність деформації, явище адгезії. Робоча температура до 200℃; Хороші показники тертя та зносу. Тривалий термін служби. Коефіцієнт тертя при гальмуванні стабільний і помірний. Карбон-вуглецеві композитні листи вперше були використані у військовій авіації. Пізніше він був прийнятий у гоночних автомобілях Формули-1, що є єдиним застосуванням вуглецевих матеріалів у автомобільних гальмівних колодках.
Вуглецевий композиційний фрикційний матеріал - це спеціальний матеріал, що володіє термічною стабільністю, зносостійкістю, електропровідністю, питомою міцністю, питомою еластичністю та багатьма іншими характеристиками. Однак вуглець-вуглецеві композиційні фрикційні матеріали мають також такі недоліки: коефіцієнт тертя нестабільний. На нього сильно впливає вологість;
Погана стійкість до окислення (сильне окислення відбувається при температурі вище 50 ° C на повітрі). Високі вимоги до навколишнього середовища (сухість, чистота); Це дуже дорого. Використання обмежене спеціальними полями. Це також основна причина, чому обмеження вуглецю вуглецевих матеріалів важко широко просувати.
1,5, керамічні частини
Як новий продукт у фрикційних матеріалах. Керамічні гальмівні колодки мають такі переваги, як відсутність шуму, відсутність падіння попелу, відсутність корозії втулки колеса, тривалий термін служби, захист навколишнього середовища тощо. Керамічні гальмівні колодки спочатку були розроблені японськими компаніями з виробництва гальмівних колодок у 1990-х роках. Поступово станете новим улюбленцем ринку гальмівних колодок.
Типовим представником фрикційних матеріалів на основі кераміки є C/C-sic композити, тобто армовані вуглецевим волокном матриці карбіду кремнію C/SiC композити. Дослідники з Університету Штутгарта та Німецького інституту аерокосмічних досліджень вивчали застосування композитів C/C-sic у сфері тертя та розробили гальмівні колодки C/C-SIC для використання в автомобілях Porsche. Національна лабораторія Ок-Ріджа з композитними матеріалами Honeywell Advananced, HoneywellAireratf Lnading Systems і Honeywell CommercialVehicle Systems. Компанія працює разом над розробкою недорогих композитних гальмівних колодок C/SiC для заміни чавунних і сталевих гальмівних колодок, які використовуються у великовантажних автомобілях.
2, переваги вуглецевих керамічних композитних гальмівних колодок:
1, порівняно з традиційними гальмівними колодками з сірого чавуну, вага вуглецевих керамічних гальмівних колодок зменшується приблизно на 60%, а маса без підвіски зменшується майже на 23 кілограми;
2, коефіцієнт гальмівного тертя має дуже велике збільшення, швидкість реакції гальма збільшується, а затухання гальма зменшується;
3, подовження при розтягуванні вуглецевих керамічних матеріалів коливається від 0,1% до 0,3%, що є дуже високим значенням для керамічних матеріалів;
4, керамічна дискова педаль надзвичайно зручна, може негайно створити максимальну гальмівну силу на початковому етапі гальмування, тому навіть немає потреби збільшувати систему допомоги при гальмуванні, а загальне гальмування відбувається швидше та коротше, ніж традиційна гальмівна система. ;
5, щоб протистояти високій температурі, між гальмівним поршнем і гальмівним вкладишем є керамічна теплоізоляція;
6, керамічний гальмівний диск має надзвичайну довговічність, якщо звичайне використання є довічною безкоштовною заміною, а звичайний чавунний гальмівний диск зазвичай використовується протягом кількох років для заміни.
Час публікації: 08 вересня 2023 р