Las pastillas de freno son las piezas de seguridad más importantes del sistema de frenos, lo que juega un papel decisivo en la calidad del efecto de frenado, y una buena pastilla de freno es la protección de personas y vehículos (aviones).
Primero, el origen de las pastillas de freno.
En 1897, HerbertFrood inventó las primeras pastillas de freno (utilizando hilo de algodón como fibra de refuerzo) y las utilizó en carruajes tirados por caballos y en los primeros automóviles, con los que se fundó la mundialmente famosa empresa Ferodo. Luego, en 1909, la empresa inventó la primera pastilla de freno a base de amianto solidificado del mundo; En 1968, se inventaron las primeras pastillas de freno semimetálicas del mundo y, desde entonces, los materiales de fricción han comenzado a evolucionar hacia la ausencia de amianto. En el país y en el extranjero comenzaron a estudiar una variedad de fibras de reemplazo de asbesto, como fibra de acero, fibra de vidrio, fibra de aramida, fibra de carbono y otras aplicaciones en materiales de fricción.
En segundo lugar, la clasificación de las pastillas de freno.
Hay dos formas principales de clasificar los materiales para frenos. Se encuentra dividido por el uso de instituciones. Como materiales para frenos de automóviles, materiales para frenos de trenes y materiales para frenos de aviación. El método de clasificación es simple y fácil de entender. Uno está dividido según el tipo de material. Este método de clasificación es más científico. Los materiales para frenos modernos incluyen principalmente las tres categorías siguientes: materiales para frenos a base de resina (materiales para frenos con amianto, materiales para frenos sin amianto, materiales para frenos a base de papel), materiales para frenos de pulvimetalurgia, materiales para frenos compuestos de carbono/carbono y materiales para frenos con base cerámica.
En tercer lugar, materiales para frenos de automóviles.
1, el tipo de materiales de frenos de automóviles según el material de fabricación es diferente. Se puede dividir en láminas de amianto, láminas semimetálicas o láminas bajas en metal, láminas de NAO (materia orgánica libre de amianto), láminas de carbono y láminas de cerámica.
1.1.Hoja de amianto
Desde el principio, el amianto se ha utilizado como material de refuerzo para las pastillas de freno, porque la fibra de amianto tiene alta resistencia y resistencia a altas temperaturas, por lo que puede cumplir con los requisitos de las pastillas de freno y los discos y juntas de embrague. Esta fibra tiene una gran capacidad de tracción, puede incluso igualar el acero de alta calidad y puede soportar altas temperaturas de 316 °C. Además, el amianto es relativamente barato. Se extrae del mineral anfíbol, que se encuentra en grandes cantidades en muchos países. Los materiales de fricción de amianto utilizan principalmente fibra de amianto, concretamente silicato de magnesio hidratado (3MgO·2SiO2·2H2O), como fibra de refuerzo. Se agrega un relleno para ajustar las propiedades de fricción. Se obtiene un material compuesto de matriz orgánica presionando el adhesivo en un molde de prensado en caliente.
Antes de los años 1970. Las láminas de fricción de tipo amianto se utilizan ampliamente en el mundo. Y dominó durante mucho tiempo. Sin embargo, debido al pobre rendimiento de transferencia de calor del amianto. El calor de fricción no se puede disipar rápidamente. Hará que la capa de descomposición térmica de la superficie de fricción se espese. Aumentar el desgaste del material. Mientras tanto. El agua cristalina de la fibra de amianto precipita por encima de 400 ℃. La propiedad de fricción se reduce significativamente y el desgaste aumenta drásticamente cuando alcanza los 550 ℃ o más. El agua cristalina se ha perdido en gran medida. La mejora se pierde por completo. Más importante aún. Está médicamente comprobado. El amianto es una sustancia que causa graves daños a los órganos respiratorios humanos. Julio de 1989. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) anunció que prohibiría la importación, fabricación y procesamiento de todos los productos de asbesto para 1997.
1.2, chapa semimetálica
Es un nuevo tipo de material de fricción desarrollado sobre la base de material de fricción orgánico y material de fricción tradicional de pulvimetalurgia. Utiliza fibras metálicas en lugar de fibras de amianto. Es un material de fricción sin asbesto desarrollado por la American Bendis Company a principios de los años 1970.
Las pastillas de freno híbridas "semimetálicas" (Semi-met) están hechas principalmente de lana de acero rugosa como fibra de refuerzo y una mezcla importante. Las pastillas de freno orgánicas (NAO) de amianto y sin amianto se pueden distinguir fácilmente por su apariencia (fibras y partículas finas) y también tienen ciertas propiedades magnéticas.
Los materiales de fricción semimetálicos tienen las siguientes características principales:
(l) Muy estable por debajo del coeficiente de fricción. No produce decaimiento térmico. Buena estabilidad térmica;
(2) Buena resistencia al desgaste. La vida útil es de 3 a 5 veces mayor que la de los materiales de fricción de amianto;
(3) Buen rendimiento de fricción bajo cargas elevadas y coeficiente de fricción estable;
(4) Buena conductividad térmica. El gradiente de temperatura es pequeño. Especialmente adecuado para productos de frenos de disco más pequeños;
(5) Pequeño ruido de frenado.
Estados Unidos, Europa, Japón y otros países comenzaron a promover el uso de grandes áreas en la década de 1960. La resistencia al desgaste de las láminas semimetálicas es más de un 25% mayor que la de las láminas de amianto. Actualmente, ocupa una posición dominante en el mercado de pastillas de freno en China. Y la mayoría de los coches americanos. Especialmente turismos y vehículos de pasajeros y de carga. Las pastillas de freno semimetálicas representan más del 80%.
Sin embargo, el producto también presenta las siguientes deficiencias:
(l) La fibra de acero es fácil de oxidar, fácil de pegar o dañar el par después de la oxidación, y la resistencia del producto se reduce después de la oxidación y aumenta el desgaste;
(2) Alta conductividad térmica, que es fácil de causar que el sistema de frenos produzca resistencia al gas a alta temperatura, lo que resulta en el desprendimiento de la capa de fricción y la placa de acero:
(3) La alta dureza dañará el material dual, lo que provocará vibraciones y ruidos de frenado de baja frecuencia;
(4) Alta densidad.
Aunque el "semimetal" no tiene pequeñas deficiencias, debido a su buena estabilidad de producción y bajo precio, sigue siendo el material preferido para las pastillas de freno de automóviles.
1.3. película de la NAO
A principios de la década de 1980, existía en el mundo una variedad de pastillas de freno híbridas reforzadas con fibra sin amianto, es decir, la tercera generación de pastillas de freno tipo NAO de materia orgánica sin amianto. Su propósito es compensar los defectos de los materiales de freno semimetálicos reforzados con fibra de acero, las fibras utilizadas son fibra vegetal, fibra aramong, fibra de vidrio, fibra cerámica, fibra de carbono, fibra mineral, etc. Debido a la aplicación de múltiples fibras, las fibras en el forro de freno se complementan entre sí en rendimiento y es fácil diseñar la fórmula del forro de freno con un rendimiento integral excelente. La principal ventaja de la lámina NAO es mantener un buen efecto de frenado a temperaturas bajas o altas, reducir el desgaste, reducir el ruido y extender la vida útil del disco de freno, lo que representa la dirección actual de desarrollo de los materiales de fricción. El material de fricción utilizado por todas las marcas mundialmente famosas de pastillas de freno Benz/Philodo es el material orgánico sin amianto NAO de tercera generación, que puede frenar libremente a cualquier temperatura, proteger la vida del conductor y maximizar la vida útil del freno. desct.
1.4, lámina de carbono
El material de fricción compuesto de carbono es un tipo de material con matriz de carbono reforzada con fibra de carbono. Sus propiedades de fricción son excelentes. Baja densidad (solo acero); Alto nivel de capacidad. Tiene una capacidad calorífica mucho mayor que los materiales pulvimetalúrgicos y el acero; Alta intensidad de calor; Sin deformación, fenómeno de adhesión. Temperatura de funcionamiento de hasta 200 ℃; Buen rendimiento de fricción y desgaste. Larga vida útil. El coeficiente de fricción es estable y moderado durante el frenado. Las láminas compuestas de carbono-carbono se utilizaron por primera vez en aviones militares. Posteriormente fue adoptado por los autos de carreras de Fórmula 1, que es la única aplicación de materiales de carbono en pastillas de freno de automóviles.
El material de fricción compuesto de carbono es un material especial con estabilidad térmica, resistencia al desgaste, conductividad eléctrica, resistencia específica, elasticidad específica y muchas otras características. Sin embargo, los materiales de fricción compuestos de carbono-carbono también tienen las siguientes desventajas: el coeficiente de fricción es inestable. Le afecta mucho la humedad;
Mala resistencia a la oxidación (se produce oxidación severa por encima de 50 ° C en el aire). Altos requisitos para el medio ambiente (seco, limpio); Es muy caro. El uso está limitado a campos especiales. Esta es también la razón principal por la que es difícil promover ampliamente la limitación de los materiales de carbono.
1,5, piezas de cerámica
Como nuevo producto en materiales de fricción. Las pastillas de freno de cerámica tienen las ventajas de no hacer ruido, no caer cenizas, no corroer el cubo de la rueda, tener una larga vida útil, proteger el medio ambiente, etc. Las pastillas de freno de cerámica fueron desarrolladas originalmente por empresas japonesas de pastillas de freno en la década de 1990. Conviértase poco a poco en el nuevo favorito del mercado de pastillas de freno.
El representante típico de los materiales de fricción a base de cerámica son los compuestos C/C-sic, es decir, compuestos C/SiC con matriz de carburo de silicio reforzados con fibra de carbono. Investigadores de la Universidad de Stuttgart y del Instituto Alemán de Investigación Aeroespacial han estudiado la aplicación de compuestos C/C-sic en el campo de la fricción y han desarrollado pastillas de freno C/C-SIC para su uso en automóviles Porsche. Laboratorio Nacional Oak Ridge con Honeywell Advnanced composites, HoneywellAireratf Lnading Systems y Honeywell CommercialVehicle Systems. La compañía está trabajando en conjunto para desarrollar pastillas de freno compuestas de C/SiC de bajo costo para reemplazar las pastillas de freno de hierro fundido y acero fundido utilizadas en vehículos pesados.
2, ventajas de las pastillas de freno compuestas de cerámica de carbono:
1, en comparación con las pastillas de freno tradicionales de hierro fundido gris, el peso de las pastillas de freno cerámicas de carbono se reduce en aproximadamente un 60% y la masa sin suspensión se reduce en casi 23 kilogramos;
2, el coeficiente de fricción del freno tiene un aumento muy alto, la velocidad de reacción del freno aumenta y la atenuación del freno se reduce;
3, el alargamiento por tracción de los materiales cerámicos de carbono varía del 0,1% al 0,3%, que es un valor muy alto para los materiales cerámicos;
4, el pedal de disco cerámico se siente extremadamente cómodo, puede producir inmediatamente la máxima fuerza de frenado en la etapa inicial de frenado, por lo que ni siquiera hay necesidad de aumentar el sistema de asistencia de frenado, y el frenado general es más rápido y más corto que el sistema de frenado tradicional. ;
5, para resistir altas temperaturas, hay un aislamiento térmico cerámico entre el pistón del freno y la camisa del freno;
6, el disco de freno cerámico tiene una durabilidad extraordinaria, si el uso normal es un reemplazo gratuito de por vida, y el disco de freno de hierro fundido común generalmente se usa durante algunos años para reemplazarlo.
Hora de publicación: 08-sep-2023