A fékbetétek eredete és fejlődése

A fékbetétek a fékrendszer legkritikusabb biztonsági részei, amelyek döntő szerepet játszanak a fékhatás minőségében, és a jó fékpad az emberek és a járművek (repülőgép) védelmezője.

Először a fékbetétek eredete

1897-ben Herbertfrood feltalálta az első fékbetéteket (pamutszálat használva megerősítő rostként), és lóhordozók kocsikban és korai autókban használták őket, ahonnan a világhírű Ferodo Company-t alapították. Aztán 1909-ben a cég feltalálta a világ első szilárd, azbeszt-alapú fékpadját; 1968-ban feltalálták a világ első félig fém alapú fékbetétjét, és azóta a súrlódási anyagok az azbesztmentesek felé fejlődtek. Otthon és külföldön elkezdték tanulmányozni az abesztpótló rostokat, például acélrostot, üvegszálot, Aramid rostot, szénszálakat és egyéb alkalmazásokat a súrlódási anyagokban.

Másodszor, a fékbetétek osztályozása

Két fő módja van a fékanyagok osztályozásának. Az egyiket az intézmények használata osztja. Mint például autófék anyagok, vonatfék anyagok és repülési fék anyagok. Az osztályozási módszer egyszerű és könnyen érthető. Az egyik az anyagtípus szerint oszlik meg. Ez az osztályozási módszer tudományosbb. A modern fékanyagok elsősorban a következő három kategóriát tartalmazzák: gyanta alapú fékanyagok (azbesztfék anyagok, nem asbestos fék anyagok, papír alapú fék anyagok), porkohászat-fékanyagok, szén/szén kompozit fék anyagok és kerámia alapú fékanyagok.

Harmadszor: autófék anyagok

Az 1. ábrán az autófék -anyagok típusa a gyártóanyag szerint eltérő. Fel lehet osztani azbesztlapra, félfémlemezre vagy alacsony fémlemezre, NAO (azbesztmentes szerves anyag) lapra, szén-szén-dioxid-lemezre és kerámia lapra.
1.1.Abestos lap

A kezdetektől fogva az azbesztet használják megerősítő anyagként a fékbetétekhez, mivel az azbesztszál nagy szilárdságú és magas hőmérsékleti ellenállással rendelkezik, így megfelelhet a fékbetétek, a tengelykapcsoló tárcsák és a tömítések követelményeinek. Ennek a rostnak erős a szakító képessége, akár a magas fokú acélhoz is megfelelhet, és ellenáll a magas 316 ° C hőmérsékletnek. Az azbeszt viszonylag olcsó. Az Amphibole ércből extrahálják, amely sok országban nagy mennyiségben található meg. Azbeszt súrlódási anyagok elsősorban azbeszt rostot, nevezetesen hidratált magnézium -szilikátot (3mgo · 2SiO2 · 2H2O) használnak megerősítő rostként. A súrlódási tulajdonságok beállításához szükséges töltőanyagot adunk hozzá. A szerves mátrix kompozit anyagot úgy kapjuk meg, hogy a ragasztót forróprés formájában nyomja meg.

Az 1970 -es évek előtt. Az azbeszt típusú súrlódási lapokat széles körben használják a világon. És hosszú ideig uralkodott. Azbeszt rossz hőátadási teljesítménye miatt azonban. A súrlódási hőt nem lehet gyorsan eloszlatni. Ez miatt a súrlódási felület termikus bomlási rétege megvastagodik. Növelje az anyag kopását. Időközben. Azbesztszál kristályvízét 400 ℃ felett kicsapjuk. A súrlódási tulajdonság jelentősen csökken, és a kopás drámaian megnövekszik, ha eléri az 550 ℃ vagy annál többet. A kristályvíz nagyrészt elveszett. A javulás teljesen elveszik. Ennél is fontosabb. Orvosilag bebizonyosodott. Az azbeszt olyan anyag, amely súlyos károkat okoz az emberi légzőszervekben. 1989. július. Az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége (EPA) bejelentette, hogy 1997 -ig betiltja az összes azbeszt termék behozatalát, gyártását és feldolgozását.

1.2, félfém lap

Ez egy új típusú súrlódási anyag, amelyet a szerves súrlódási anyag és a hagyományos porfémes súrlódási anyag alapján fejlesztettek ki. Azbesztszálak helyett fémszálakat használ. Ez egy nem asbestos súrlódási anyag, amelyet az American Bendis Company fejlesztett ki az 1970-es évek elején.
A "Fémfém" hibrid fékbetétek (félig MET) elsősorban durva acélgyapotból készülnek, mint megerősítő rost és fontos keverék. Az azbeszt és a nem-aszbeszt szerves fékbetétek (NAO) könnyen megkülönböztethetők a megjelenéstől (finom szálak és részecskék), és vannak bizonyos mágneses tulajdonságokkal.

A félfémes súrlódási anyagok a következő fő jellemzőkkel rendelkeznek:
(l) nagyon stabil a súrlódási együttható alatt. Nem termel termikus hanyatlást. Jó hőstabilitás;
(2) Jó kopásállóság. Az élettartam 3-5-szerese az azbeszt súrlódási anyagának;
(3) jó súrlódási teljesítmény nagy terhelés és stabil súrlódási együttható mellett;
(4) Jó hővezető képesség. A hőmérsékleti gradiens kicsi. Különösen alkalmas kisebb korongféktermékekhez;
(5) Kis fékezési zaj.
Az Egyesült Államok, Európa, Japán és más országok elkezdték előmozdítani a nagy területek használatát az 1960 -as években. A félig fémlemez kopásállósága több mint 25% -kal magasabb, mint az azbesztlapnál. Jelenleg domináns pozíciót foglal el a Kínai fékpad piacán. És a legtöbb amerikai autó. Különösen autók, utasok és rakomány járművek. A félfémes fékbélés több mint 80%-ot tett ki.
A termék azonban a következő hiányosságokkal is rendelkezik:
(L) Az acélszál könnyen rozsdásodható, könnyen ragasztható vagy megrongálható a pár rozsda után, és a termék szilárdsága a rozsda után csökken, és a kopás növekszik;
(2) Magas hővezető képesség, amely könnyen okozhatja a fékrendszert, hogy magas hőmérsékleten gázállóságot hozzon létre, ami a súrlódási réteget és az acéllemez leválasztását eredményezi:
(3) A nagy keménység károsítja a kettős anyagot, így beszélgetés és alacsony frekvenciájú fékezési zaj következménye;
(4) Nagy sűrűség.
Noha a "félfémnek" nincs kis hiányosságai, de jó termelési stabilitása, alacsony ár miatt ez továbbra is az autóipari fékbetétek preferált anyaga.

1.3. Nao film
Az 1980-as évek elején számos hibrid rostot erősített azbesztmentes fékbélés volt a világon, azaz az azbesztmentes szerves anyag NAO típusú fékbetétek harmadik generációja. Célja, hogy pótolja az acélszálas, egy megerősített félfémes fékanyagok hibáit, a használt szálak a növényi rost, az aramong rost, az üvegszál, a kerámia rost, a szénszál, az ásványi rost és így tovább. Több szál alkalmazásának köszönhetően a fékbélésben lévő rostok kiegészítik egymást a teljesítményben, és könnyű megtervezni a fékbélés formuláját, kiváló átfogó teljesítménygel. A NAO -lap fő előnye, ha alacsony vagy magas hőmérsékleten tartja a jó fékezési hatást, csökkenti a kopást, csökkenti a zajt, és meghosszabbítja a féktárcsának élettartamát, ami a súrlódási anyagok jelenlegi fejlesztési irányát képviseli. A Benz/Philodo Brake Pads összes világhírű márkájának súrlódási anyaga a harmadik generációs Nao azbesztmentes szerves anyag, amely bármilyen hőmérsékleten szabadon fékezhet, megvédheti a vezető életét, és maximalizálhatja a féktárcs élettartamát.

1.4, szén -szénlemez
A szén -szén kompozit súrlódási anyag egyfajta anyag, szénszál megerősített szénmátrixdal. Súrlódási tulajdonságai kiválóak. Alacsony sűrűségű (csak acél); Nagy kapacitású szint. Sokkal magasabb hőkapacitással rendelkezik, mint a por kohászat anyagai és acél; Magas hőintenzitás; Nincs deformáció, adhéziós jelenség. Az üzemi hőmérséklet 200 ℃ -ig; Jó súrlódási és kopási teljesítmény. Hosszú élettartam. A súrlódási együttható stabil és mérsékelt a fékezés során. A szén-széntartalmú kompozit lemezeket először katonai repülőgépekben használták. Később a Forma -1 Racing Cars fogadta el, amely az egyetlen szén -dioxid -szén anyagok alkalmazása az autóipari fékbetétekben.
A szén -szén kompozit súrlódási anyag egy speciális anyag, amely hőstabilitással, kopásállósággal, elektromos vezetőképességgel, specifikus szilárdsággal, specifikus rugalmassággal és sok más tulajdonsággal rendelkezik. A szén-szén kompozit súrlódási anyagok azonban a következő hiányosságokkal is rendelkeznek: a súrlódási együttható instabil. A páratartalom nagymértékben befolyásolja;
Rossz oxidációs rezisztencia (a súlyos oxidáció 50 ° C felett fordul elő a levegőben). Magas a környezetre vonatkozó követelmények (száraz, tiszta); Nagyon drága. A felhasználás a speciális mezőkre korlátozódik. Ez a fő oka annak is, hogy a szén -dioxid -anyagok korlátozását nehéz elősegíteni.

1.5, kerámia darabok
Új termékként a súrlódási anyagokban. A kerámia fékbetéteknek nincs olyan előnye, hogy nincs zaj, nincs hulló hamu, nincs korróziója a kerékagynak, a hosszú élettartam, a környezetvédelem és így tovább. A kerámia fékbetéteket eredetileg a japán fékpad -társaságok fejlesztették ki az 1990 -es években. Fokozatosan a fékpad piacának új kedvese lesz.
A kerámia alapú súrlódási anyagok tipikus képviselője a C/ C-SIC kompozitok, azaz a szénszál megerősített szilícium-karbid mátrix C/ sIC kompozitok. A Stuttgarti Egyetem és a Német Repülési Kutató Intézet kutatói tanulmányozták a C/ C-SIC kompozitok alkalmazását a súrlódás területén, és kifejlesztették a C/ C-SIC fékbetéteket a Porsche autókban való felhasználáshoz. Oak Ridge Nemzeti Laboratórium Honeywell Advnanced Composites, HoneyWellaireratf Lnading Systems és Honeywell CommercialVeHicle Systems rendszerekkel. A vállalat együtt dolgozik az olcsó C/SIC kompozit fékbetétek kifejlesztésében, hogy cserélje az öntöttvas és az öntött acélfékpárnákat, amelyeket a nehéz tehergépjárművekben használtak.

2, szén -kerámia kompozit fékbetét előnyei:
Az 1. pont, összehasonlítva a hagyományos szürke öntöttvas fékbetétekkel, a szén-kerámia fékbetétek súlya körülbelül 60%-kal csökken, és a nem piszkos tömeg közel 23 kilogrammmal csökken;
A 2. ábrán látható, hogy a fék súrlódási együtthatója nagyon magas, a fék reakciósebessége növekszik, és a fékcsillapítás csökken;
A 3. ábrán a szén -kerámia anyagok szakítószilárdsága 0,1% és 0,3% között mozog, ami nagyon magas a kerámia anyagok számára;
A 4. ábrán a kerámia tárcsa pedál rendkívül kényelmesnek érzi magát, azonnal előállíthatja a maximális fékező erőt a fékezés kezdeti szakaszában, tehát még a fék -segédprogram növelésére sem kell, és az általános fékezés gyorsabb és rövidebb, mint a hagyományos fékrendszer;
Az 5. ábrán a magas hő ellenállása érdekében kerámia hőszigetelés van a fékdugattyú és a fékbélés között;
A 6. ábrán a kerámia féktárcsának rendkívüli tartóssága van, ha a normál használat az élettartam -ingyenes csere, és a szokásos öntöttvas féktárcsát általában néhány évig használják a cseréjéhez.