ต้นกำเนิดและการพัฒนาของผ้าเบรก

ผ้าเบรคเป็นชิ้นส่วนความปลอดภัยที่สำคัญที่สุดในระบบเบรกซึ่งมีบทบาทอย่างเด็ดขาดในคุณภาพของเอฟเฟกต์เบรกและผ้าเบรคที่ดีคือการป้องกันของผู้คนและยานพาหนะ (เครื่องบิน)

ก่อนอื่นต้นกำเนิดของผ้าเบรก

ในปี 1897 Herbertfrood คิดค้นผ้าเบรคชุดแรก (ใช้ด้ายฝ้ายเป็นเส้นใยเสริม) และใช้ในรถม้าและรถยนต์ต้นซึ่งเป็น บริษัท Ferodo ที่มีชื่อเสียงระดับโลก จากนั้นในปี 1909 บริษัท ได้คิดค้นผ้าเบรคที่ใช้ใยหินเป็นครั้งแรกของโลก ในปีพ. ศ. 2511 ผ้าเบรคกึ่งโลหะกึ่งแรกของโลกได้ถูกประดิษฐ์ขึ้นและตั้งแต่นั้นมาวัสดุแรงเสียดทานก็เริ่มพัฒนาไปสู่การปราศจากแร่ใยหิน ทั้งที่บ้านและต่างประเทศเริ่มศึกษาเส้นใยทดแทนแร่ใยหินที่หลากหลายเช่นเส้นใยเหล็กเส้นใยแก้วเส้นใยอะรามิดไฟเบอร์คาร์บอนไฟเบอร์และการใช้งานอื่น ๆ ในวัสดุเสียดสี

ประการที่สองการจำแนกประเภทของผ้าเบรก

มีสองวิธีหลักในการจำแนกวัสดุเบรก หนึ่งถูกหารด้วยการใช้สถาบัน เช่นวัสดุเบรกรถยนต์วัสดุเบรกรถไฟและวัสดุเบรกการบิน วิธีการจำแนกประเภทนั้นง่ายและเข้าใจง่าย หนึ่งถูกแบ่งตามประเภทวัสดุ วิธีการจำแนกประเภทนี้เป็นวิทยาศาสตร์มากขึ้น วัสดุเบรกที่ทันสมัยส่วนใหญ่รวมถึงสามหมวดหมู่ดังต่อไปนี้: วัสดุเบรกที่ใช้เรซิน (วัสดุเบรกใยหิน, วัสดุเบรกที่ไม่ใช่ยาเสพติด, วัสดุเบรกที่ใช้กระดาษ), วัสดุเบรกผงโลหะ, วัสดุเบรกคอมโพสิตคาร์บอน/คาร์บอนและวัสดุเบรกเซรามิก

ประการที่สามวัสดุเบรกรถยนต์

1 ประเภทของวัสดุเบรกรถยนต์ตามวัสดุการผลิตนั้นแตกต่างกัน มันสามารถแบ่งออกเป็นแผ่นแร่ใยหินแผ่นโลหะกึ่งโลหะหรือแผ่นโลหะต่ำ, Nao (สสารอินทรีย์ฟรีแร่ใยหิน) แผ่นคาร์บอนคาร์บอนและแผ่นเซรามิก
1.1.asbestos แผ่น

จากจุดเริ่มต้นแร่ใยหินถูกนำมาใช้เป็นวัสดุเสริมแรงสำหรับผ้าเบรกเนื่องจากเส้นใยแร่ใยหินมีความแข็งแรงสูงและความต้านทานอุณหภูมิสูงดังนั้นจึงสามารถตอบสนองความต้องการของผ้าเบรกและแผ่นคลัชและปะเก็น เส้นใยนี้มีความสามารถในการดึงแรงดึงที่แข็งแกร่งสามารถจับคู่เหล็กคุณภาพสูงและสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้ที่ 316 ° C. สิ่งที่ยิ่งใหญ่กว่าแร่ใยหินนั้นค่อนข้างถูก มันถูกสกัดจากแร่ amphibole ซึ่งพบในปริมาณมากในหลายประเทศ วัสดุแรงเสียดทานของแร่ใยหินส่วนใหญ่ใช้เส้นใยแร่ใยหินคือแมกนีเซียมซิลิเกตไฮเดรต (3MGO · 2SIO2 · 2H2O) เป็นเส้นใยเสริมแรง ฟิลเลอร์สำหรับการปรับคุณสมบัติแรงเสียดทานจะถูกเพิ่มเข้ามา วัสดุคอมโพสิตเมทริกซ์อินทรีย์ได้มาจากการกดกาวในแม่พิมพ์กดร้อน

ก่อนปี 1970 แผ่นแรงเสียดทานประเภทแร่ใยหินมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโลก และครอบงำเป็นเวลานาน อย่างไรก็ตามเนื่องจากประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนที่ไม่ดีของแร่ใยหิน ความร้อนแรงเสียดทานไม่สามารถกระจายอย่างรวดเร็ว มันจะทำให้ชั้นความร้อนของพื้นผิวแรงเสียดทานลดลง เพิ่มการสึกหรอของวัสดุ ในระหว่างนี้ น้ำคริสตัลของเส้นใยแร่ใยหินจะตกตะกอนสูงกว่า 400 ℃ คุณสมบัติแรงเสียดทานลดลงอย่างมีนัยสำคัญและการสึกหรอจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อถึง 550 ℃หรือมากกว่า น้ำคริสตัลหายไปส่วนใหญ่ การเพิ่มประสิทธิภาพหายไปอย่างสมบูรณ์ ที่สำคัญกว่านี้ ได้รับการพิสูจน์ทางการแพทย์ แร่ใยหินเป็นสารที่มีความเสียหายร้ายแรงต่ออวัยวะทางเดินหายใจของมนุษย์ กรกฎาคม 2532 สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) ประกาศว่าจะห้ามการนำเข้าผลิตและประมวลผลผลิตภัณฑ์แร่ใยหินทั้งหมดภายในปี 1997

1.2 แผ่นโลหะกึ่งโลหะ

มันเป็นวัสดุแรงเสียดทานรูปแบบใหม่ที่พัฒนาขึ้นบนพื้นฐานของวัสดุแรงเสียดทานอินทรีย์และวัสดุแรงเสียดทานโลหะผงแบบดั้งเดิม มันใช้เส้นใยโลหะแทนเส้นใยแร่ใยหิน มันเป็นวัสดุเสียดทานที่ไม่ใช่อนุสัญญาที่พัฒนาโดย บริษัท อเมริกันเบนดิสในช่วงต้นทศวรรษ 1970
"กึ่งโลหะ" ผ้าเบรกไฮบริด (กึ่งเมต) ส่วนใหญ่ทำจากขนเหล็กขรุขระเป็นเส้นใยเสริมและส่วนผสมที่สำคัญ ใยหินและผ้าเบรกอินทรีย์ที่ไม่ใช่ใยหิน (NAO) สามารถแยกแยะได้อย่างง่ายดายจากลักษณะที่ปรากฏ (เส้นใยและอนุภาคที่ละเอียด) และพวกเขายังมีคุณสมบัติแม่เหล็กบางอย่าง

วัสดุแรงเสียดทานกึ่งโลหะมีลักษณะหลักดังต่อไปนี้:
(l) มีเสถียรภาพต่ำกว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน ไม่ก่อให้เกิดการสลายตัวด้วยความร้อน ความมั่นคงทางความร้อนที่ดี
(2) ความต้านทานการสึกหรอที่ดี อายุการใช้งานคือ 3-5 เท่าของวัสดุเสียดสีของแร่ใยหิน
(3) ประสิทธิภาพการเสียดสีที่ดีภายใต้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสูงและเสถียร
(4) การนำความร้อนที่ดี การไล่ระดับอุณหภูมิมีขนาดเล็ก เหมาะอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์ดิสก์เบรกขนาดเล็ก
(5) เสียงเบรกเล็ก ๆ
สหรัฐอเมริกายุโรปญี่ปุ่นและประเทศอื่น ๆ เริ่มส่งเสริมการใช้พื้นที่ขนาดใหญ่ในปี 1960 ความต้านทานการสึกหรอของแผ่นโลหะกึ่งโลหะนั้นสูงกว่าแผ่นแร่ใยหินมากกว่า 25% ในปัจจุบันมันอยู่ในตำแหน่งที่โดดเด่นในตลาดเบรกในประเทศจีน และรถยนต์อเมริกันส่วนใหญ่ โดยเฉพาะรถยนต์และยานพาหนะผู้โดยสารและสินค้า ซับในเบรกกึ่งโลหะมีสัดส่วนมากกว่า 80%
อย่างไรก็ตามผลิตภัณฑ์ยังมีข้อบกพร่องดังต่อไปนี้:
(l) เส้นใยเหล็กนั้นง่ายต่อการเกิดสนิมติดหรือสร้างความเสียหายให้กับคู่หลังจากเกิดสนิมและความแข็งแรงของผลิตภัณฑ์จะลดลงหลังจากเกิดสนิมและการสึกหรอก็เพิ่มขึ้น
(2) การนำความร้อนสูงซึ่งง่ายต่อการทำให้ระบบเบรกสร้างความต้านทานก๊าซที่อุณหภูมิสูงส่งผลให้ชั้นแรงเสียดทานและแผ่นเหล็กปลด:
(3) ความแข็งสูงจะทำให้วัสดุคู่เสียหายส่งผลให้เกิดเสียงเบรกแบบพูดพล่อยและความถี่ต่ำ
(4) ความหนาแน่นสูง
แม้ว่า "กึ่งโลหะ" จะไม่มีข้อบกพร่องเล็กน้อย แต่เนื่องจากความเสถียรในการผลิตที่ดี แต่ราคาต่ำจึงยังคงเป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับผ้าเบรกยานยนต์

1.3. ฟิล์มนาโอ
ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 มีเส้นใยไฮบริดที่หลากหลายในโลกที่มีเส้นเบรกที่ปราศจากแร่ใยหินในโลกนั่นคือแผ่นเบรกชนิด Nao ชนิดที่ปราศจากแร่ใยหินรุ่นที่สาม วัตถุประสงค์ของมันคือการชดเชยข้อบกพร่องของเส้นใยเหล็กเสริมเดี่ยววัสดุเบรกกึ่งโลหะเส้นใยเส้นใยที่ใช้คือเส้นใยพืชเส้นใย Aramong, เส้นใยแก้ว, เส้นใยเซรามิก, คาร์บอนไฟเบอร์, เส้นใยแร่และอื่น ๆ เนื่องจากการประยุกต์ใช้เส้นใยหลายเส้นใยในซับในเบรคเสริมซึ่งกันและกันในประสิทธิภาพและง่ายต่อการออกแบบสูตรซับเบรกที่มีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม ข้อได้เปรียบหลักของแผ่น Nao คือการรักษาผลการเบรกที่ดีที่อุณหภูมิต่ำหรือสูงลดการสึกหรอลดเสียงรบกวนและยืดอายุการใช้งานของแผ่นดิสก์เบรกซึ่งแสดงถึงทิศทางการพัฒนาในปัจจุบันของวัสดุเสียดสี วัสดุแรงเสียดทานที่ใช้โดยแบรนด์เบรคเบรค Benz/Philodo ที่มีชื่อเสียงทั่วโลกเป็นวัสดุอินทรีย์ที่ปราศจากแร่ใยหิน NAO รุ่นที่สามซึ่งสามารถเบรกได้อย่างอิสระที่อุณหภูมิใด ๆ ปกป้องชีวิตของผู้ขับขี่และเพิ่มอายุการใช้งานของดิสก์เบรก

1.4 แผ่นคาร์บอนคาร์บอน
วัสดุแรงเสียดทานคาร์บอนคอมโพสิตเป็นวัสดุชนิดหนึ่งที่มีเมทริกซ์คาร์บอนเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ คุณสมบัติเสียดสีของมันยอดเยี่ยม ความหนาแน่นต่ำ (เหล็กเท่านั้น); ระดับความจุสูง มันมีความจุความร้อนสูงกว่าวัสดุโลหะและเหล็กกล้าผง ความเข้มความร้อนสูง ไม่มีการเสียรูปปรากฏการณ์การยึดเกาะ อุณหภูมิการทำงานสูงถึง 200 ℃; แรงเสียดทานที่ดีและประสิทธิภาพการสึกหรอ อายุการใช้งานที่ยาวนาน ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานมีความเสถียรและปานกลางในระหว่างการเบรก แผ่นคอมโพสิตคาร์บอนคาร์บอนถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรกในเครื่องบินทหาร ต่อมามันถูกนำมาใช้โดย Formula 1 Racing Cars ซึ่งเป็นเพียงการประยุกต์ใช้วัสดุคาร์บอนคาร์บอนเพียงอย่างเดียวในแผ่นเบรกยานยนต์
วัสดุแรงเสียดทานคาร์บอนคาร์บอนคอมโพสิตเป็นวัสดุพิเศษที่มีความเสถียรทางความร้อนความต้านทานการสึกหรอการนำไฟฟ้าความแข็งแรงเฉพาะความยืดหยุ่นเฉพาะและลักษณะอื่น ๆ อีกมากมาย อย่างไรก็ตามวัสดุแรงเสียดทานคอมโพสิตคาร์บอนคาร์บอนยังมีข้อบกพร่องดังต่อไปนี้: ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานไม่เสถียร มันได้รับผลกระทบอย่างมากจากความชื้น
ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่ไม่ดี (การเกิดออกซิเดชันอย่างรุนแรงเกิดขึ้นสูงกว่า 50 ° C ในอากาศ) ความต้องการสูงสำหรับสิ่งแวดล้อม (แห้งสะอาด); มันแพงมาก การใช้งานนั้น จำกัด อยู่ที่ฟิลด์พิเศษ นี่เป็นเหตุผลหลักที่ทำให้วัสดุคาร์บอนคาร์บอน จำกัด เป็นเรื่องยากที่จะส่งเสริมอย่างกว้างขวาง

1.5, ชิ้นเซรามิก
เป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ในวัสดุเสียดสี ผ้าเบรกเซรามิกมีข้อดีของไม่มีเสียงรบกวนไม่มีเถ้าตกลงมาไม่มีการกัดกร่อนของศูนย์กลางล้ออายุการใช้งานที่ยาวนานการปกป้องสิ่งแวดล้อมและอื่น ๆ ผ้าเบรกเซรามิกได้รับการพัฒนาโดย บริษัท ผ้าเบรคญี่ปุ่นในปี 1990 ค่อยๆกลายเป็นที่รักใหม่ของตลาดเบรก
ตัวแทนทั่วไปของวัสดุแรงเสียดทานที่ใช้เซรามิกคือคอมโพสิต C/ C-SIC นั่นคือคอมโพสิตซิลิกอนคาร์ไบด์คาร์บอนไฟเบอร์คาร์ไบด์เมทริกซ์ C/ SIC คอมโพสิต นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยสตุตการ์ตและสถาบันวิจัยการบินและอวกาศเยอรมันได้ศึกษาการประยุกต์ใช้คอมโพสิต C/ C-SIC ในด้านแรงเสียดทานและพัฒนาแผ่นเบรก C/ C-SIC สำหรับใช้ในรถยนต์ปอร์เช่ ห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊คริดจ์พร้อมคอมโพสิต Honeywell Advanced, ระบบ honeywellaireratf lnading และระบบการค้าของ Honeywell บริษัท บริษัท กำลังทำงานร่วมกันเพื่อพัฒนาผ้าเบรคคอมโพสิต C/SIC ราคาประหยัดเพื่อแทนที่ผ้าเบรคเหล็กหล่อ

2, ข้อดีของผ้าเบรคคอมโพสิตคาร์บอนคาร์บอน:
1 เมื่อเทียบกับผ้าเบรคเหล็กหล่อสีเทาแบบดั้งเดิมน้ำหนักของผ้าเบรกเซรามิกคาร์บอนจะลดลงประมาณ 60%และมวลที่ไม่หยุดพักจะลดลงเกือบ 23 กิโลกรัม
2, ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานเบรกเพิ่มขึ้นสูงมากความเร็วปฏิกิริยาเบรกเพิ่มขึ้นและการลดทอนเบรกลดลง;
3, การยืดตัวแรงดึงของวัสดุเซรามิกคาร์บอนมีตั้งแต่ 0.1% ถึง 0.3% ซึ่งมีมูลค่าสูงมากสำหรับวัสดุเซรามิก
4, เหยียบดิสก์เซรามิกรู้สึกสะดวกสบายเป็นอย่างยิ่งสามารถสร้างแรงเบรกสูงสุดในระยะแรกของการเบรกดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องเพิ่มระบบช่วยเบรกและเบรกโดยรวมนั้นเร็วกว่าและสั้นกว่าระบบเบรกแบบดั้งเดิม
5 เพื่อต้านทานความร้อนสูงมีฉนวนกันความร้อนเซรามิกระหว่างลูกสูบเบรกและสายเบรก
6, ดิสก์เบรกเซรามิกมีความทนทานเป็นพิเศษหากการใช้งานปกติเป็นการเปลี่ยนฟรีตลอดชีวิต