Klocki hamulcowe to najważniejsza część układu hamulcowego, która ma decydujący wpływ na jakość działania hamulca, a dobry klocek hamulcowy chroni ludzi i pojazdy (samoloty).
Po pierwsze, pochodzenie klocków hamulcowych
W 1897 roku HerbertFrood wynalazł pierwsze klocki hamulcowe (wykorzystując nić bawełnianą jako włókno wzmacniające) i zastosował je w powozach konnych i wczesnych samochodach, z których powstała znana na całym świecie firma Ferodo. Następnie w 1909 roku firma wynalazła pierwszy na świecie klocek hamulcowy na bazie zestalonego azbestu; W 1968 roku wynaleziono pierwsze na świecie klocki hamulcowe na bazie półmetalu i od tego czasu materiały cierne zaczęły być coraz bardziej wolne od azbestu. W kraju i za granicą zaczęto badać różne włókna zastępcze azbestu, takie jak włókno stalowe, włókno szklane, włókno aramidowe, włókno węglowe i inne zastosowania w materiałach ciernych.
Po drugie, klasyfikacja klocków hamulcowych
Istnieją dwa główne sposoby klasyfikacji materiałów hamulcowych. Jeden jest podzielony przez wykorzystanie instytucji. Takie jak materiały hamulcowe do samochodów, materiały do hamulców pociągowych i materiały do hamulców lotniczych. Metoda klasyfikacji jest prosta i łatwa do zrozumienia. Jeden jest podzielony ze względu na rodzaj materiału. Ta metoda klasyfikacji jest bardziej naukowa. Nowoczesne materiały hamulcowe obejmują głównie następujące trzy kategorie: materiały hamulcowe na bazie żywicy (materiały hamulcowe azbestowe, materiały hamulcowe nieazbestowe, materiały hamulcowe na bazie papieru), materiały hamulcowe wykonane z metalurgii proszków, materiały hamulcowe z kompozytów węglowych i ceramicznych.
Po trzecie, materiały do hamulców samochodowych
1, rodzaj materiałów hamulcowych samochodowych w zależności od materiału produkcyjnego jest inny. Można go podzielić na blachę azbestową, blachę półmetalową lub blachę o niskiej zawartości metalu, blachę NAO (materia organiczna niezawierająca azbestu), blachę węglową i blachę ceramiczną.
1.1.Arkusz azbestowy
Od samego początku azbest był stosowany jako materiał wzmacniający klocki hamulcowe, ponieważ włókno azbestowe posiada dużą wytrzymałość i odporność na działanie wysokich temperatur, dzięki czemu może spełniać wymagania klocków hamulcowych i tarcz sprzęgła oraz uszczelek. Włókno to ma dużą wytrzymałość na rozciąganie, dorównuje nawet wysokiej jakości stali i wytrzymuje wysokie temperatury do 316°C. Co więcej, azbest jest stosunkowo tani. Pozyskuje się go z rudy amfiboli, która występuje w dużych ilościach w wielu krajach. Azbestowe materiały cierne wykorzystują głównie włókno azbestowe, mianowicie uwodniony krzemian magnezu (3MgO·2SiO2·2H2O) jako włókno wzmacniające. Dodawany jest wypełniacz regulujący właściwości cierne. Materiał kompozytowy z osnową organiczną otrzymuje się przez sprasowanie kleju w formie do prasowania na gorąco.
Przed latami 70. Płyty cierne typu azbestowego są szeroko stosowane na świecie. I dominował przez długi czas. Jednakże, ze względu na słabą wydajność wymiany ciepła azbestu. Ciepła tarcia nie można szybko rozproszyć. Spowoduje to pogrubienie warstwy rozkładu termicznego powierzchni ciernej. Zwiększ zużycie materiału. W międzyczasie. Woda krystaliczna z włókna azbestowego wytrąca się w temperaturze powyżej 400 ℃. Właściwości cierne są znacznie zmniejszone, a zużycie znacznie wzrasta, gdy osiągnie 550 ℃ lub więcej. Krystaliczna woda została w dużej mierze utracona. Wzmocnienie zostało całkowicie utracone. Co ważniejsze. Jest to udowodnione medycznie. Azbest jest substancją powodującą poważne uszkodzenie narządów oddechowych człowieka. Lipiec 1989. Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) ogłosiła, że do 1997 roku wprowadzi zakaz importu, produkcji i przetwarzania wszystkich wyrobów azbestowych.
1.2, blacha półmetalowa
Jest to nowy rodzaj materiału ciernego opracowany na bazie organicznego materiału ciernego i tradycyjnego materiału ciernego metalurgii proszków. Wykorzystuje włókna metalowe zamiast włókien azbestowych. Jest to materiał cierny niezawierający azbestu opracowany przez amerykańską firmę Bendis Company na początku lat siedemdziesiątych.
„Półmetalowe” hybrydowe klocki hamulcowe (Semi-met) wykonane są głównie z szorstkiej wełny stalowej jako włókna wzmacniającego i ważnej mieszanki. Azbestowe i nieazbestowe klocki hamulcowe organiczne (NAO) można łatwo odróżnić po wyglądzie (drobne włókna i cząstki), mają też pewne właściwości magnetyczne.
Półmetaliczne materiały cierne mają następujące główne cechy:
(l) Bardzo stabilny poniżej współczynnika tarcia. Nie powoduje rozkładu termicznego. Dobra stabilność termiczna;
(2) Dobra odporność na zużycie. Żywotność jest 3-5 razy dłuższa niż w przypadku azbestowych materiałów ciernych;
(3) Dobre właściwości tarcia przy dużym obciążeniu i stabilnym współczynniku tarcia;
(4) Dobra przewodność cieplna. Gradient temperatury jest niewielki. Szczególnie nadaje się do mniejszych produktów do hamulców tarczowych;
(5) Mały hałas hamowania.
Stany Zjednoczone, Europa, Japonia i inne kraje zaczęły promować wykorzystanie dużych obszarów w latach sześćdziesiątych. Odporność na zużycie blachy półmetalowej jest o ponad 25% wyższa niż blachy azbestowej. Obecnie zajmuje dominującą pozycję na rynku klocków hamulcowych w Chinach. I większość amerykańskich samochodów. Szczególnie samochody osobowe oraz pojazdy osobowe i towarowe. Półmetalowa okładzina hamulcowa stanowi ponad 80%.
Jednak produkt ma również następujące wady:
(l) Włókno stalowe łatwo rdzewieje, łatwo skleja się lub uszkadza parę po rdzy, a wytrzymałość produktu zmniejsza się po rdzy, a zużycie wzrasta;
(2) Wysoka przewodność cieplna, która łatwo powoduje, że układ hamulcowy wytwarza opór gazowy w wysokiej temperaturze, co powoduje oderwanie się warstwy ciernej i blachy stalowej:
(3) Wysoka twardość uszkodzi podwójny materiał, powodując drgania i hałas hamowania o niskiej częstotliwości;
(4) Wysoka gęstość.
Chociaż „półmetal” ma niemałe wady, ale ze względu na dobrą stabilność produkcji, niską cenę, nadal jest preferowanym materiałem na klocki hamulcowe do samochodów.
1.3. Film NAO
Na początku lat 80-tych na świecie istniała cała gama okładzin hamulcowych bezazbestowych wzmacnianych włóknami hybrydowymi, czyli trzeciej generacji klocków hamulcowych bezazbestowych typu NAO. Jego celem jest uzupełnienie defektów półmetalicznych materiałów hamulcowych wzmocnionych pojedynczym włóknem stalowym, stosowane włókna to włókno roślinne, włókno aramongowe, włókno szklane, włókno ceramiczne, włókno węglowe, włókno mineralne i tak dalej. Ze względu na zastosowanie wielu włókien, włókna okładziny hamulcowej uzupełniają się pod względem wydajności i łatwo jest zaprojektować formułę okładziny hamulcowej o doskonałej, kompleksowej wydajności. Główną zaletą blachy NAO jest utrzymanie dobrego efektu hamowania w niskiej i wysokiej temperaturze, zmniejszenie zużycia, zmniejszenie hałasu i wydłużenie żywotności tarczy hamulcowej, co odzwierciedla aktualny kierunek rozwoju materiałów ciernych. Materiał cierny stosowany przez wszystkie znane na całym świecie marki klocków hamulcowych Benz/Philodo to niezawierający azbestu materiał organiczny NAO trzeciej generacji, który może swobodnie hamować w każdej temperaturze, chroniąc życie kierowcy i maksymalizując żywotność hamulca dysk.
1.4, blacha węglowa
Materiał cierny z kompozytu węglowo-węglowego jest rodzajem materiału z matrycą węglową wzmocnioną włóknem węglowym. Jego właściwości cierne są doskonałe. Niska gęstość (tylko stal); Wysoki poziom wydajności. Ma znacznie większą pojemność cieplną niż materiały metalurgii proszków i stali; Wysoka intensywność ciepła; Brak deformacji, zjawisko przyczepności. Temperatura pracy do 200℃; Dobre właściwości tarcia i zużycia. Długa żywotność. Współczynnik tarcia podczas hamowania jest stabilny i umiarkowany. Arkusze kompozytowe węgiel-węgiel po raz pierwszy zastosowano w samolotach wojskowych. Został on później przyjęty w samochodach wyścigowych Formuły 1, co jest jedynym zastosowaniem materiałów węglowych w samochodowych klockach hamulcowych.
Materiał cierny z kompozytu węglowo-węglowego to specjalny materiał o stabilności termicznej, odporności na zużycie, przewodności elektrycznej, wytrzymałości właściwej, określonej elastyczności i wielu innych właściwościach. Jednak kompozytowe materiały cierne węgiel-węgiel mają również następujące wady: współczynnik tarcia jest niestabilny. Wilgotność ma na to duży wpływ;
Słaba odporność na utlenianie (silne utlenianie następuje powyżej 50°C w powietrzu). Wysokie wymagania wobec środowiska (sucho, czysto); To bardzo drogie. Zastosowanie ogranicza się do specjalnych pól. Jest to również główny powód, dla którego trudno jest szeroko promować ograniczanie materiałów węglowych.
1,5, elementy ceramiczne
Jako nowy produkt w materiałach ciernych. Ceramiczne klocki hamulcowe mają zalety braku hałasu, braku opadającego popiołu, braku korozji piasty koła, długiej żywotności, ochrony środowiska i tak dalej. Ceramiczne klocki hamulcowe zostały pierwotnie opracowane przez japońskich producentów klocków hamulcowych w latach 90-tych. Stopniowo stań się nowym ulubieńcem rynku klocków hamulcowych.
Typowym przedstawicielem materiałów ciernych na bazie ceramiki są kompozyty C/C-sic, czyli kompozyty C/SiC z osnową węglika krzemu wzmocnionego włóknem węglowym. Naukowcy z Uniwersytetu w Stuttgarcie i Niemieckiego Instytutu Badań Kosmicznych zbadali zastosowanie kompozytów C/C-sic w zakresie tarcia i opracowali klocki hamulcowe C/C-SIC do stosowania w samochodach Porsche. Laboratorium krajowe w Oak Ridge wykorzystujące kompozyty Honeywell Advnaced, systemy HoneywellAireratf Lnading Systems i systemy Honeywell CommercialVehicle Firma współpracuje nad opracowaniem tanich klocków hamulcowych z kompozytu C/SiC, które zastąpią klocki hamulcowe z żeliwa i staliwa stosowane w pojazdach ciężkich.
2, zalety kompozytowych klocków hamulcowych z ceramiki węglowej:
1, w porównaniu z tradycyjnymi klockami hamulcowymi z żeliwa szarego, masa klocków hamulcowych z ceramiki węglowej została zmniejszona o około 60%, a masa poza zawieszeniem została zmniejszona o prawie 23 kilogramy;
2, współczynnik tarcia hamulca znacznie wzrasta, zwiększa się prędkość reakcji hamulca i zmniejsza się tłumienie hamulca;
3, wydłużenie przy rozciąganiu materiałów węglowo-ceramicznych waha się od 0,1% do 0,3%, co stanowi bardzo wysoką wartość w przypadku materiałów ceramicznych;
4, ceramiczny pedał tarczowy jest niezwykle wygodny, może natychmiast wytworzyć maksymalną siłę hamowania w początkowej fazie hamowania, więc nie ma nawet potrzeby zwiększania układu wspomagania hamowania, a ogólne hamowanie jest szybsze i krótsze niż w przypadku tradycyjnego układu hamulcowego ;
5, aby wytrzymać wysokie temperatury, pomiędzy tłokiem hamulca a okładziną hamulcową znajduje się ceramiczna izolacja cieplna;
6, ceramiczna tarcza hamulcowa ma niezwykłą trwałość, jeśli normalne użytkowanie oznacza bezpłatną wymianę na całe życie, a zwykła żeliwna tarcza hamulcowa jest zwykle używana przez kilka lat do wymiany.
Czas publikacji: 8 września 2023 r