پیدایش و توسعه لنت ترمز

لنت ترمز حیاتی ترین قسمت ایمنی در سیستم ترمز است که نقش تعیین کننده ای در کیفیت اثر ترمز دارد و لنت ترمز خوب محافظ افراد و وسایل نقلیه (هواپیما) است.

اول، منشا لنت ترمز

در سال 1897، HerbertFrood اولین لنت ترمز (با استفاده از نخ پنبه ای به عنوان الیاف تقویت کننده) را اختراع کرد و از آنها در کالسکه های اسب کشی و اتومبیل های اولیه استفاده کرد که شرکت معروف فرودو از آنجا تأسیس شد. سپس در سال 1909، این شرکت اولین لنت ترمز جامد شده مبتنی بر آزبست را در جهان اختراع کرد. در سال 1968، اولین لنت ترمز نیمه فلزی در جهان اختراع شد و از آن زمان، مواد اصطکاکی شروع به توسعه به سمت بدون آزبست کردند. در داخل و خارج از کشور شروع به مطالعه انواع الیاف جایگزین آزبست مانند الیاف فولادی، الیاف شیشه، الیاف آرامید، فیبر کربن و سایر کاربردها در مواد اصطکاکی کرد.

دوم، طبقه بندی لنت های ترمز

دو روش اصلی برای طبقه بندی مواد ترمز وجود دارد. یکی با استفاده از موسسات تقسیم می شود. مانند مواد ترمز خودرو، مواد ترمز قطار و مواد ترمز هواپیما. روش طبقه بندی ساده و قابل درک است. یکی بر اساس نوع مواد تقسیم می شود. این روش طبقه بندی علمی تر است. مواد ترمز مدرن عمدتاً شامل سه دسته زیر هستند: مواد ترمز مبتنی بر رزین (مواد ترمز آزبست، مواد ترمز غیر آزبست، مواد ترمز مبتنی بر کاغذ)، مواد ترمز متالورژی پودر، مواد ترمز کامپوزیت کربن/کربن و مواد ترمز مبتنی بر سرامیک.

سوم، مواد ترمز خودرو

1، نوع مواد ترمز خودرو با توجه به مواد ساخت متفاوت است. می توان آن را به ورق آزبست، ورق نیمه فلزی یا ورق فلزی کم، ورق NAO (ماده آلی بدون آزبست)، ورق کربن کربن و ورق سرامیکی تقسیم کرد.
1.1.ورق آزبست

از همان ابتدا از آزبست به عنوان ماده تقویت کننده لنت ترمز استفاده می شد، زیرا الیاف آزبست دارای استحکام بالا و مقاومت در برابر دمای بالا است، بنابراین می تواند الزامات لنت ترمز و دیسک کلاچ و واشر را برآورده کند. این الیاف دارای ظرفیت کششی قوی است، حتی می تواند با فولاد درجه بالا مطابقت داشته باشد و می تواند دمای بالای 316 درجه سانتیگراد را تحمل کند. علاوه بر این، آزبست نسبتاً ارزان است. از سنگ معدن آمفیبول استخراج می شود که در بسیاری از کشورها به مقدار زیاد یافت می شود. مواد اصطکاک آزبست عمدتاً از الیاف آزبست، یعنی سیلیکات منیزیم هیدراته (3MgO·2SiO2·2H2O) به عنوان الیاف تقویت کننده استفاده می کنند. یک پرکننده برای تنظیم خواص اصطکاک اضافه شده است. یک ماده کامپوزیت ماتریس آلی با فشار دادن چسب در قالب پرس داغ به دست می آید.

قبل از دهه 1970. ورق های اصطکاکی از نوع آزبست به طور گسترده ای در جهان استفاده می شود. و برای مدت طولانی تسلط داشت. با این حال، به دلیل عملکرد ضعیف انتقال حرارت آزبست. گرمای اصطکاک را نمی توان به سرعت دفع کرد. باعث ضخیم شدن لایه فروپاشی حرارتی سطح اصطکاک می شود. افزایش سایش مواد در این بین. آب کریستالی فیبر آزبست بالاتر از 400 درجه سانتیگراد رسوب می کند. خاصیت اصطکاک به طور قابل توجهی کاهش می یابد و زمانی که به 550 درجه سانتیگراد یا بیشتر می رسد سایش به طور چشمگیری افزایش می یابد. آب کریستالی تا حد زیادی از بین رفته است. بهبود به طور کامل از بین رفته است. مهمتر. از نظر پزشکی ثابت شده است. آزبست ماده ای است که آسیب جدی به اندام های تنفسی انسان وارد می کند. جولای 1989. آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) اعلام کرد که تا سال 1997 واردات، ساخت و فرآوری تمام محصولات آزبست را ممنوع خواهد کرد.

1.2، ورق نیمه فلزی

این نوع جدیدی از مواد اصطکاکی است که بر اساس مواد اصطکاک آلی و مواد اصطکاکی متالورژی پودر سنتی توسعه یافته است. به جای الیاف آزبست از الیاف فلزی استفاده می کند. این یک ماده اصطکاکی غیر آزبست است که توسط شرکت Bendis آمریکا در اوایل دهه 1970 ساخته شد.
لنت ترمز هیبریدی "نیمه فلزی" (Semi-met) عمدتاً از پشم فولادی خشن به عنوان یک فیبر تقویت کننده و یک مخلوط مهم ساخته شده است. لنت ترمز آلی آزبست و غیر آزبست (NAO) را می توان به راحتی از ظاهر (الیاف و ذرات ریز) تشخیص داد و همچنین دارای خاصیت مغناطیسی خاصی است.

مواد اصطکاکی نیمه فلزی دارای ویژگی های اصلی زیر هستند:
ل) بسیار پایدار زیر ضریب اصطکاک. پوسیدگی حرارتی ایجاد نمی کند. پایداری حرارتی خوب؛
(2) مقاومت در برابر سایش خوب. عمر مفید 3-5 برابر مواد اصطکاک آزبست است.
(3) عملکرد اصطکاک خوب تحت بار بالا و ضریب اصطکاک پایدار؛
(4) هدایت حرارتی خوب. گرادیان دما کم است. به خصوص برای محصولات ترمز دیسکی کوچکتر مناسب است.
(5) صدای ترمز کوچک.
ایالات متحده، اروپا، ژاپن و سایر کشورها در دهه 1960 شروع به ترویج استفاده از مناطق وسیع کردند. مقاومت سایشی ورق نیمه فلزی بیش از 25 درصد بیشتر از ورق آزبست است. در حال حاضر، موقعیت غالب در بازار لنت ترمز در چین را به خود اختصاص داده است. و بیشتر ماشین های آمریکایی. به خصوص خودروها و وسایل نقلیه مسافربری و باری. لنت ترمز نیمه فلزی بیش از 80 درصد را به خود اختصاص داده است.
با این حال، این محصول دارای معایب زیر نیز می باشد:
(ل) الیاف فولادی به راحتی زنگ می زند، به راحتی می چسبد یا به جفت آسیب می زند پس از زنگ زدگی، و استحکام محصول پس از زنگ زدگی کاهش می یابد و سایش افزایش می یابد.
(2) رسانایی حرارتی بالا، که به راحتی باعث می شود سیستم ترمز مقاومت گاز در دمای بالا ایجاد کند و در نتیجه لایه اصطکاک و صفحه فولادی جدا شود:
(3) سختی بالا به مواد دوگانه آسیب می رساند و در نتیجه صدای ترمز با فرکانس پایین ایجاد می شود.
(4) چگالی بالا.
اگرچه "نیمه فلزی" کاستی های کوچکی ندارد، اما به دلیل ثبات تولید خوب، قیمت پایین، همچنان ماده ترجیحی برای لنت ترمز خودرو است.

1.3. فیلم NAO
در اوایل دهه 1980، انواع لنت های ترمز بدون آزبست تقویت شده با الیاف هیبریدی در جهان وجود داشت، یعنی نسل سوم لنت ترمزهای بدون ماده آلی بدون آزبست از نوع NAO. هدف آن جبران عیوب مواد ترمز نیمه فلزی تقویت شده با الیاف فولادی است، الیاف مورد استفاده الیاف گیاهی، الیاف آرامونگ، الیاف شیشه، الیاف سرامیکی، فیبر کربن، فیبر معدنی و غیره است. به دلیل کاربرد چندین الیاف، الیاف در لنت ترمز از نظر عملکرد مکمل یکدیگر هستند و طراحی فرمول لنت ترمز با عملکرد جامع عالی آسان است. مزیت اصلی ورق NAO حفظ اثر ترمز خوب در دمای پایین یا بالا، کاهش سایش، کاهش نویز و افزایش طول عمر دیسک ترمز است که نشان دهنده جهت توسعه فعلی مواد اصطکاک است. مواد اصطکاکی مورد استفاده توسط تمام برندهای معروف دنیا لنت ترمز Benz/Philodo، نسل سوم مواد آلی بدون آزبست NAO است که می تواند آزادانه در هر دمایی ترمز کند، از عمر راننده محافظت کند و عمر ترمز را به حداکثر برساند. دیسک.

1.4، ورق کربن کربن
مواد اصطکاکی کامپوزیت کربن کربن نوعی ماده با ماتریس کربن تقویت شده با فیبر کربن است. خواص اصطکاکی آن عالی است. چگالی کم (فقط فولاد)؛ سطح ظرفیت بالا ظرفیت گرمایی بسیار بالاتری نسبت به مواد متالورژی پودر و فولاد دارد. شدت حرارت بالا؛ بدون تغییر شکل، پدیده چسبندگی. دمای عملیاتی تا 200 ℃؛ عملکرد اصطکاک و سایش خوب. عمر طولانی. ضریب اصطکاک در هنگام ترمزگیری پایدار و متوسط ​​است. ورقه های کامپوزیت کربن-کربن برای اولین بار در هواپیماهای نظامی استفاده شد. بعداً توسط اتومبیل های مسابقه فرمول 1 مورد استفاده قرار گرفت، که تنها کاربرد مواد کربن کربنی در لنت ترمز خودرو است.
مواد اصطکاکی کامپوزیت کربن کربن یک ماده خاص با پایداری حرارتی، مقاومت در برابر سایش، هدایت الکتریکی، استحکام خاص، خاصیت ارتجاعی و بسیاری ویژگی های دیگر است. با این حال، مواد اصطکاکی کامپوزیت کربن-کربن نیز دارای کاستی های زیر هستند: ضریب اصطکاک ناپایدار است. به شدت تحت تأثیر رطوبت قرار می گیرد.
مقاومت در برابر اکسیداسیون ضعیف (اکسیداسیون شدید بالای 50 درجه سانتیگراد در هوا رخ می دهد). الزامات بالا برای محیط زیست (خشک، تمیز)؛ خیلی گرونه استفاده محدود به زمینه های خاص است. این همچنین دلیل اصلی این است که چرا مواد کربن محدود کننده کربن به طور گسترده تبلیغ نمی شوند.

1.5، قطعات سرامیکی
به عنوان یک محصول جدید در مواد اصطکاکی. لنت های ترمز سرامیکی دارای مزایای بدون صدا، عدم ریزش خاکستر، عدم خوردگی توپی چرخ، عمر طولانی، حفاظت از محیط زیست و غیره هستند. لنت های ترمز سرامیکی در ابتدا توسط شرکت های لنت ترمز ژاپنی در دهه 1990 ساخته شد. کم کم به عزیز جدید بازار لنت ترمز تبدیل شوید.
نماینده معمولی مواد اصطکاکی مبتنی بر سرامیک، کامپوزیت های C/C-sic، یعنی کامپوزیت های C/SiC ماتریس کاربید سیلیکون تقویت شده با فیبر کربن است. محققان دانشگاه اشتوتگارت و موسسه تحقیقات هوافضای آلمان کاربرد کامپوزیت های C/C-sic را در زمینه اصطکاک مطالعه کرده اند و لنت های ترمز C/C-SIC را برای استفاده در خودروهای پورشه توسعه داده اند. آزمایشگاه ملی اوک ریج با کامپوزیت‌های پیشرفته Honeywell، سیستم‌های HoneywellAireratf Lnading، و سیستم‌های Honeywell CommercialVehicle این شرکت در حال کار با یکدیگر برای توسعه لنت‌های ترمز کامپوزیتی C/SiC ارزان‌قیمت برای جایگزینی لنت‌های ترمز چدنی و چدنی مورد استفاده در خودروهای سنگین است.

2، مزایای لنت ترمز کامپوزیت سرامیک کربن:
1، در مقایسه با لنت های ترمز چدن خاکستری سنتی، وزن لنت های ترمز سرامیکی کربن حدود 60٪ کاهش می یابد و جرم غیر تعلیق نزدیک به 23 کیلوگرم کاهش می یابد.
2، ضریب اصطکاک ترمز افزایش بسیار بالایی دارد، سرعت واکنش ترمز افزایش می یابد و تضعیف ترمز کاهش می یابد.
3، کشیدگی کششی مواد سرامیکی کربنی از 0.1٪ تا 0.3٪ است که مقدار بسیار بالایی برای مواد سرامیکی است.
4، پدال دیسک سرامیکی بسیار راحت احساس می شود، می تواند بلافاصله حداکثر نیروی ترمز را در مرحله اولیه ترمز ایجاد کند، بنابراین حتی نیازی به افزایش سیستم کمکی ترمز وجود ندارد و ترمز کلی سریع تر و کوتاه تر از سیستم ترمز سنتی است. ;
5، برای مقاومت در برابر حرارت بالا، عایق حرارتی سرامیکی بین پیستون ترمز و آستر ترمز وجود دارد.
6، دیسک ترمز سرامیکی دوام فوق العاده ای دارد، اگر استفاده معمولی جایگزینی رایگان در طول عمر باشد، و دیسک ترمز چدنی معمولی به طور کلی برای چند سال برای جایگزینی استفاده می شود.