Le pastiglie dei freni delle automobili e delle macchine edili sono una sorta di materiale di attrito. La funzione principale è assorbire l'energia cinetica attraverso l'attrito con il metallo per far funzionare il veicolo in modo sicuro e affidabile. Dovrebbe avere buone prestazioni di attrito e resistenza all'usura e allo stesso tempo avere una buona resistenza meccanica e resistenza al calore. In base alla composizione del materiale delle pastiglie dei freni, questo è suddiviso in pastiglie dei freni in amianto (amianto), pastiglie dei freni semi-metalliche, pastiglie dei freni NAO (materiale di attrito organico non-dell'amianto) e pastiglie dei freni a base di ceramica-. La produzione e l'uso delle pastiglie dei freni in amianto sono ora vietati; le polveri e le polveri metalliche che fuoriescono nell'aria dopo lo sfregamento delle pastiglie freno semi-metalliche sono dannose per il corpo umano e per l'ambiente; Le pastiglie freno NAO non hanno una buona resistenza al calore e stabilità del coefficiente di attrito alle alte temperature; Le pastiglie freno a base ceramica-hanno un coefficiente di attrito stabile, una buona stabilità termica e una buona resistenza all'usura, non contengono componenti metallici e hanno una durata operativa più che doppia rispetto a quella delle altre pastiglie freno. Hanno prestazioni complessive superiori e sono prodotti puliti ed ecologici. Sarà gradualmente ampiamente utilizzato nel mercato.
Componenti delle pastiglie freno a base ceramica
Le pastiglie dei freni in ceramica sono composte principalmente da fibra rinforzata, riempitivo minerale, regolatore delle prestazioni di attrito e legante e sono realizzate con prodotti dopo la produzione e la lavorazione.
La sua composizione (%) è: fibra rinforzata 25 ~ 40, riempitivo 10 ~ 30, matrice adesiva 15 ~ 30, regolatore delle proprietà di attrito 10 ~ 20, lubrificante anti-usura 15 ~ 30, agente tenacizzante elastico 5 ~ 10.
1.1 Fibre di rinforzo nelle pastiglie freno in ceramica e loro ruoli
Tabella 1 Parametri prestazionali della fibra ceramica
La fibra viene utilizzata come materiale di rinforzo del telaio nelle pastiglie dei freni a base di ceramica- e svolge un ruolo importante nella robustezza, nelle prestazioni di attrito e nella resistenza all'usura delle pastiglie dei freni. Le fibre di rinforzo comunemente utilizzate per le pastiglie dei freni a base ceramica- sono la fibra di silicato di alluminio, la fibra di allumina, la fibra di carbonio e la fibra di zirconio. Inizialmente vengono utilizzate principalmente la fibra di silicato di alluminio e la fibra di allumina. Studi successivi hanno scoperto che la fibra di zirconio è migliore della fibra di allumina e del silicato di alluminio. La fibra ha prestazioni più superiori, resistenza all'ossidazione, resistenza alla corrosione, bassa conduttività termica, migliori prestazioni alle alte temperature, è un materiale in fibra di rinforzo migliore. La fibra di rinforzo utilizzata nella pastiglia freno a base ceramica- è una fibra ibrida con le fibre sopra-menzionate in una buona proporzione, che ha un effetto rinforzante migliore rispetto a una fibra singola. Diversi parametri prestazionali della fibra ceramica sono mostrati nella Tabella 1.
1.2 Riempitivi minerali e funzioni nelle pastiglie freno a base ceramica-
Il riempitivo minerale nelle pastiglie freno a base ceramica- può migliorare le proprietà fisiche e meccaniche delle pastiglie freno (come conduttività termica, espansione termica, densità, resistenza, rigidità e durezza, ecc.) e può anche regolare le prestazioni di attrito e il costo del prodotto. Le baderne si dividono in baderne anti-frizione, baderne ad attrito-aumentanti o baderne ad attrito. I riempitivi anti-attrito possono migliorare la resistenza all'usura delle pastiglie dei freni, ridurre il coefficiente di attrito e ridurre il rumore della frenata; gli agenti che aumentano l'attrito-o i riempitivi per attrito possono migliorare le proprietà fisiche e meccaniche delle pastiglie dei freni, aumentare la resistenza all'attrito, stabilizzare il coefficiente di attrito e migliorare la resistenza all'usura.
Al fine di migliorare le prestazioni complessive delle pastiglie dei freni, i riempitivi che riducono l'attrito e i riempitivi che migliorano l'attrito verranno miscelati e utilizzati in una determinata proporzione in base ai requisiti di utilizzo. I principali riempitivi minerali utilizzati nelle pastiglie freno a base ceramica- sono: barite, vermiculite espansa, sepiolite, corindone, zircone, grafite, talco, wollastonite, zeolite, farina fossile, brucite, idrotalcite, ecc.
La barite può aumentare e stabilizzare il coefficiente di attrito, ridurre l'usura e il rumore di frenata e formare un'interfaccia di attrito relativamente stabile alle alte temperature, che può impedire alla superficie della coppia di attrito di graffiarsi e rendere la superficie della coppia di attrito più liscia. È un materiale di controllo-che aumenta l'attrito.
La vermiculite espansa ha eccellenti proprietà fisiche e chimiche, che possono ridurre l'adesione elettrostatica sulla superficie della pastiglia freno, ridurre la densità del prodotto e il rumore della frenata e aumentarne l'elasticità. È un riempitivo per la regolazione della riduzione del rumore e dell'assorbimento degli urti.
La sepiolite è un minerale silicato fibroso. Il colloide di sepiolite viene aggiunto alla pastiglia freno come materiale di base rinforzante. Ha buona tenacità, elevata resistenza alla trazione e alla flessione, elevata resistenza agli urti, resistenza alle alte temperature, bassa resistenza all'usura e buon decadimento alle alte temperature. .
Il corindone e lo zircone hanno un'elevata durezza e sono riempitivi duri. L'aggiunta di zircone o corindone può esercitare un buon effetto di aumento dell'attrito-e ridurre il rumore di frenata.
La grafite è un materiale di controllo anti-attrito e un regolatore delle prestazioni dell'attrito. Ha una buona conduttività termica, può ridurre il tasso di usura, può stabilizzare il coefficiente di attrito e può anche accelerare la dispersione del calore di attrito sulla superficie della pastiglia e migliorare la stabilità termica della pastiglia.
Il talco è un minerale silicato con una struttura stratificata. Svolge il ruolo di ridurre l'attrito e regolare i riempitivi. Ha una buona adesione con i leganti e può migliorare la resistenza delle pastiglie dei freni.
La wollastonite ha caratteristiche aghiformi-, bassa espansione termica ed eccellente resistenza agli shock termici, che possono aumentare il coefficiente di attrito e ridurre il tasso di usura, aiutare la pastiglia del freno a formare una superficie di contatto liscia e ridurre l'usura.
La zeolite e la farina fossile hanno eccellenti proprietà di assorbimento, che possono assorbire completamente le piccole sostanze molecolari decomposte dalla pastiglia freno ad alta temperatura, il calore generato sulla superficie della coppia di attrito e il rumore della frenata. È un riempitivo per il controllo delle prestazioni di attrito.
La brucite contiene una certa quantità di acqua cristallina e la struttura cristallina simile a una piastra- diventa fibra fibrosa di brucite quando viene deformata. Ha flessibilità e flessibilità, resistenza alle alte temperature ed eccellente resistenza agli alcali.
L'idrotalcite-come ha un'eccellente perdita di peso termico e assorbimento del calore, può assorbire il calore da attrito, subire un cambiamento di fase ad alta temperatura e trasformarsi gradualmente in minerali di spinello, che ha un effetto potenziato sulle proprietà fisiche e meccaniche delle pastiglie dei freni e lubrifica, riduce l'attrito e ripara i materiali regolamentati.
1.3 Leganti e funzioni nelle pastiglie freno a base ceramica-
Il legante ha buone proprietà bagnanti per rinforzare fibre, riempitivi e altri componenti. Lega insieme questi materiali e forma con essi un legame chimico stabile. È la matrice della pastiglia freno. Il legante utilizzato nelle pastiglie freno a base ceramica- è la resina fenolica (resina modificata) e la polvere di gomma sintetica, principalmente resina fenolica. Sotto una certa temperatura di riscaldamento, si ammorbidirà prima e poi entrerà in uno stato fluido viscoso per generare flusso e distribuirlo uniformemente. Nel materiale di formatura delle pastiglie freno a base di ceramica-, la fibra di rinforzo e il riempitivo vengono legati insieme attraverso l'indurimento della resina e la vulcanizzazione per formare un prodotto con una struttura densa, una certa resistenza meccanica e che soddisfa i requisiti di prestazione di attrito della pastiglia freno; la polvere di gomma può essere migliorata. La morbidezza del prodotto ne riduce la durezza.
Le pastiglie dei freni a base di ceramica- funzionano in condizioni di temperatura elevata di 200-500 gradi durante la frenata. In questo intervallo di temperature, le fibre ceramiche rinforzate inorganiche e i riempitivi hanno prestazioni stabili e non verranno decomposti termicamente. Leganti organici, resina fenolica e La gomma entra nella zona di decomposizione termica, quindi la scelta di un adesivo con buona resistenza al calore ha un effetto molto importante sulle prestazioni della pastiglia freno.
2 Test delle pastiglie freno a base ceramica-
2.1 Test di formulazione delle materie prime
Tabella 2 Parametri di base della formula della materia prima
Le prestazioni di attrito delle pastiglie freno a base ceramica- dipendono principalmente dalla selezione delle materie prime, dal rapporto della formula e dal processo di produzione. Durante il test, è necessario risolvere i problemi di dispersione uniforme delle fibre, misurazione accurata del materiale, miscelazione uniforme, controllo del processo di formatura tramite pressa e coefficiente di attrito stabile. . Molti dati di test sono stati ottenuti attraverso esperimenti e analisi e sono stati determinati i parametri di base di una formula migliore. I risultati sono mostrati nella Tabella 2.
2.2 Prova del processo di preparazione
2.2.1 Miscelazione
La quantità di alimentazione è di 5 kg, la velocità del mandrino del miscelatore è di 180 giri/min, la velocità dell'alesatore è di 2 200 giri/min e il tempo di miscelazione è di 210 s.
2.2.2 Pressatura
Il volume di iniezione nella cavità dello stampo è 200 g±2 g, la pressione è rispettivamente 3,0 MPa, 4,0 MPa e 5,0 MPa. Il tempo di scarico è 3,0 s, la distanza di sollevamento dello scarico nello stampo è 3,0 mm e il tempo di permanenza dello scarico è 3,5 s. La pressione di mantenimento è 5,0 MPa, il tempo di mantenimento è 180 s, il grado di vuoto è 0,4 MPa e lo spessore del campione è 11,5 mm ± 0,2 mm.
2.2.3 Trattamento termico
Il tempo di mantenimento del forno campione è 140 gradi/1 h, 160 gradi/1 h, 180 gradi/1 h, 200 gradi/2 h, 210 gradi/3 h e la velocità di riscaldamento è 1 grado/10 min.
2.3 Determinazione del coefficiente di attrito
Utilizza il tester di attrito a velocità costante XD-MSM-per testare il coefficiente di attrito del campione secondo il metodo di ispezione GB/T 5763-2008. I parametri del coefficiente di attrito sono mostrati nella Tabella 3.
Tabella 3 Prova del coefficiente di attrito dei campioni
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3 Processo di produzione e caratteristiche delle pastiglie freno a base ceramica-
3.1 Processo di produzione di pastiglie freno a base ceramica-
Le pastiglie dei freni a base di ceramica- sono composte principalmente da fibre ceramiche rinforzate, riempitivi minerali e leganti. Il processo di produzione è mostrato nella Figura 1.
Materia prima → pesatura degli ingredienti → miscelazione → pre-formatura (stampo) → sinterizzazione → macinazione → scanalatura (perforazione) → spruzzatura → modifica → ispezione → codifica → imballaggio
Figura 1 Processo di produzione di pastiglie freno a base ceramica-
3.2 Caratteristiche delle pastiglie freno a base ceramica-
Le pastiglie dei freni a base ceramica-hanno un coefficiente di attrito stabile, una buona stabilità termica, una bassa conduttività termica e una buona resistenza all'usura. Durante la frenata l'attrito genera calore e la temperatura di esercizio aumenta. All'aumentare della temperatura di esercizio, il coefficiente di attrito delle normali pastiglie dei freni inizia a diminuire e la forza di attrito diminuisce, riducendo così l'effetto frenante. Il coefficiente di attrito delle pastiglie freno a base ceramica- è ancora stabile a 0,45-0,50 quando la temperatura di esercizio raggiunge i 650 gradi. Può sopportare pressioni e forze di taglio maggiori, ha una buona resistenza meccanica e proprietà fisiche ed è adatto a vari materiali frenanti ad alte prestazioni. Requisiti per soddisfare l'alta velocità, la sicurezza e l'elevata resistenza all'usura delle pastiglie dei freni.
Le pastiglie dei freni semi-metalliche e le pastiglie dei freni NAO (None Asbestos Organic) non hanno buone soluzioni per motivi materiali; Le pastiglie dei freni a base di ceramica-hanno un basso contenuto di sfere di scorie in fibra rinforzata, un buon rinforzo e non contengono metallo, il che può ridurre notevolmente la doppia usura delle pastiglie dei freni e il rumore della frenata. Il coefficiente di attrito delle pastiglie dei freni a base ceramica- è superiore a quello delle pastiglie dei freni semi-metalliche e delle pastiglie dei freni NAO (None Asbestos Organic). L'attenuazione termica è bassa, il che può migliorare le prestazioni di frenata e la sicurezza. È causato da un attrito anomalo tra le pastiglie dei freni e l'accoppiamento durante la frenata. Per quanto riguarda il rumore, le immagini dei tre tipi di pastiglie freno sono mostrate nella Figura 2.
La durata di servizio delle pastiglie dei freni semi-metalliche e delle pastiglie dei freni NAO (None Asbestos Organic) è inferiore a 60.000 km, mentre la durata di servizio delle pastiglie dei freni a base ceramica- è di oltre 100.000 km e la durata di servizio è aumentata di oltre il 50%. La pastiglia freno supera i difetti dei materiali e della tecnologia tradizionali delle pastiglie freno ed è il prodotto di pastiglie freno più avanzato.
Le pastiglie dei freni a base di ceramica- sono realizzate con nuovi materiali in fibra ceramica, con ingredienti e qualità stabili, senza componenti metallici, prestazioni di attrito stabili e lunga durata. Sono prodotti puliti ed ecologici con prestazioni stabili. Ampiamente promosso e applicato per migliorare l'immagine aziendale e il marchio. Il valore gioca un ruolo importante nell'aggiornamento e nella trasformazione del prodotto e nello sviluppo di alta-qualità.