Las pastillas de freno son las piezas de seguridad más críticas en el sistema de frenos, que juega un papel decisivo en la calidad del efecto del freno, y una buena pastilla de freno es el protector de las personas y los vehículos (aeronaves).
Primero, el origen de las pastillas de freno
En 1897, HerbertFrood inventó las primeras pastillas de freno (usando hilo de algodón como fibra de refuerzo) y las usó en carruajes tirados por caballos y autos tempranos, de los cuales se fundó la mundialmente famosa compañía Ferodo. Luego, en 1909, la compañía inventó la primera pastilla de freno de asbesto solidificada del mundo; En 1968, se inventaron las primeras pastillas de freno a base de semi-metal del mundo, y desde entonces, los materiales de fricción han comenzado a desarrollarse hacia sin asbesto. En el hogar 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.
Segundo, la clasificación de las pastillas de freno
Hay dos formas principales de clasificar los materiales de freno. Uno se divide por el uso de instituciones. Como materiales de freno de automóvil, materiales de freno de tren y materiales de freno de aviación. El método de clasificación es simple y fácil de entender. Uno se divide de acuerdo con el tipo de material. Este método de clasificación es más científico. Los materiales modernos del freno incluyen principalmente las siguientes tres categorías: materiales de freno a base de resina (materiales de freno de asbesto, materiales de freno no ausas, materiales de freno a base de papel), materiales de freno de metalurgia en polvo, materiales de freno compuesto de carbono/carbono y materiales de freno a base de cerámica.
Tercero, materiales de freno de automóvil
1, el tipo de materiales de freno de automóvil según el material de fabricación es diferente. Se puede dividir en lámina de asbesto, lámina semi-metal o lámina de metal baja, lámina NAO (materia orgánica libre de asbesto), lámina de carbono de carbono y lámina de cerámica.
1.1.
Desde el principio, el asbesto se ha utilizado como material de refuerzo para las pastillas de freno, porque la fibra de asbesto tiene alta resistencia y alta resistencia a la temperatura, por lo que puede cumplir con los requisitos de las pastillas de freno y los discos y juntas de embrague. Esta fibra tiene una fuerte capacidad de tracción, incluso puede igualar el acero de alto grado y puede soportar altas temperaturas de 316 ° C. Lo que es más, el asbesto es relativamente barato. Se extrae del minúscula, que se encuentra en grandes cantidades en muchos países. Los materiales de fricción de asbesto utilizan principalmente fibra de asbesto, a saber, 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 prensa caliente.
Antes de la década de 1970. Las hojas de fricción tipo asbesto son ampliamente utilizadas en el mundo. Y dominado durante mucho tiempo. Sin embargo, debido al bajo rendimiento de transferencia de calor del asbesto. El calor de fricción no se puede disipar rápidamente. Hará que la capa de desintegración térmica de la superficie de fricción se espese. Aumentar el desgaste del material. Mientras tanto. El agua de cristal de la fibra de asbesto se precipita por encima de 400 ℃. La propiedad de fricción se reduce significativamente y el desgaste aumenta dramáticamente cuando alcanza 550 ℃ o más. El agua de cristal se ha perdido en gran medida. La mejora se pierde por completo. Más importante aún. Está médicamente probado. El asbesto es una sustancia que tiene un daño grave a los órganos respiratorios humanos. Julio de 1989. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) anunció que prohibiría la importación, la fabricación y el procesamiento de todos los productos de asbesto para 1997.
1.2, hoja semi-metal
Es un nuevo tipo de material de fricción desarrollado sobre la base del material de fricción orgánica y el material tradicional de fricción de metalurgia en polvo. Utiliza fibras de metal en lugar de fibras de asbesto. Es un material de fricción que no es de Asbesto desarrollado por American Bendis Company a principios de la década de 1970.
Las pastillas de freno híbridas "semi-metal" (semi-metro) están hechas principalmente de lana de acero rugosa como una fibra de refuerzo y una mezcla importante. El asbesto y las pastillas de freno orgánicas no asbestas (NAO) se pueden distinguir fácilmente de la apariencia (fibras finas y partículas), y también tienen ciertas propiedades magnéticas.
Los materiales de fricción semi-metálica tienen las siguientes características principales:
(l) Muy estable debajo del coeficiente de fricción. No produce descomposición térmica. Buena estabilidad térmica;
(2) buena resistencia al desgaste. La vida útil es 3-5 veces la de los materiales de fricción de asbesto;
(3) buen rendimiento de fricción bajo alta carga y coeficiente de fricción estable;
(4) buena conductividad térmica. El gradiente de temperatura es pequeño. Especialmente adecuado para productos de freno 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 la lámina semi-metal es más del 25% más alta que la de la hoja de asbesto. En la actualidad, ocupa una posición dominante en el mercado de las pastillas de freno en China. Y la mayoría de los autos estadounidenses. Especialmente autos y vehículos de pasajeros y carga. El revestimiento de frenos semi-metal ha representado más del 80%.
Sin embargo, el producto también tiene las siguientes deficiencias:
(l) La fibra de acero es fácil de oxidar, fácil de pegar o dañar el par después de la óxido, y la resistencia del producto se reduce después del óxido, y el desgaste aumenta;
(2) Alta conductividad térmica, que es fácil hacer que el sistema de frenos produzca resistencia al gas a alta temperatura, lo que resulta en la capa de fricción y el desprendimiento de la placa de acero:
(3) La alta dureza dañará el material dual, lo que resultará en charla y ruido de frenado de baja frecuencia;
(4) alta densidad.
Aunque "semi-metal" no tiene pequeñas deficiencias, pero debido a su buena estabilidad de producción, bajo precio, sigue siendo el material preferido para las pastillas de freno automotrices.
1.3. Película de nao
A principios de la década de 1980, había una variedad de revestimientos de freno sin asbestos reforzados con fibra híbrida en el mundo, es decir, la tercera generación de pastillas de freno de tipo orgánica sin asbesto nao. Su propósito es compensar los defectos de los materiales de freno semi-metálicos reforzados con fibra de acero, las fibras utilizadas son fibra vegetal, fibra aramong, fibra de vidrio, fibra de cerámica, fibra de carbono, fibra mineral, etc. Debido a la aplicación de múltiples fibras, las fibras en el revestimiento de frenos se complementan entre sí en el rendimiento, y es fácil diseñar la fórmula del revestimiento de frenos con un excelente rendimiento integral. La principal ventaja de la lámina NAO es mantener un buen efecto de frenado a baja o alta temperatura, 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 asbesto Nao sin asbesto de tercera generación, que puede frenar libremente a cualquier temperatura, proteger la vida útil del conductor y maximizar la vida del disco de frenos.
1.4, lámina de carbono de carbono
El material de fricción compuesta de carbono 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 de calor mucho más alta que los materiales de metalurgia de polvo y el acero; Alta intensidad de calor; Sin deformación, fenómeno de adhesión. Temperatura de funcionamiento de hasta 200 ℃; Buena fricción y rendimiento de desgaste. Larga vida útil. El coeficiente de fricción es estable y moderado durante el frenado. Las láminas compuestas de carbono-carbono se usaron por primera vez en aviones militares. Más tarde fue adoptado por Formula 1 Racing Cars, que es la única aplicación de materiales de carbono de carbono en pastillas de freno automotrices.
El material de fricción compuesta de carbono 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 compuesta de carbono-carbono también tienen las siguientes deficiencias: el coeficiente de fricción es inestable. Está muy afectado por la humedad;
Mala resistencia a la oxidación (la oxidación severa ocurre por encima de 50 ° C en el aire). Altos requisitos para el medio ambiente (seco, limpio); Es muy caro. El uso se limita a campos especiales. Esta es también la razón principal por la cual limitar los materiales de carbono de carbono es difícil de promover ampliamente.
1.5, piezas de cerámica
Como un nuevo producto en materiales de fricción. Las pastillas de freno de cerámica tienen las ventajas de no ruido, sin cenizas que caen, sin corrosión del cubo de las ruedas, larga vida útil, protección del medio ambiente, etc. Las pastillas de freno de cerámica fueron desarrolladas originalmente por compañías japonesas de pastillas de freno en la década de 1990. Poco a poco conviértete en la nueva querida 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 de carburo de silicio de fibra de carbono reforzados C/ SiC. Investigadores de la Universidad de Stuttgart y el Instituto de Investigación Aeroespacial alemana 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 los automóviles Porsche. Oak Ridge National Laboratory con compuestos advistados de Honeywell, sistemas de lnading de HoneywellAirerAtf y sistemas de vástagos comerciales de Honeywell La compañía está trabajando juntas para desarrollar pastillas de freno compuestas C/SIC de bajo costo para reemplazar las almohadillas de freno de hierro fundido y de acero fundido utilizados en vehículos de servicio pesado.
2, Ventajas de la pastilla de freno de cerámica de cerámica de carbono:
1, en comparación con las pastillas tradicionales de freno de hierro fundido gris, el peso de las pastillas de freno de cerámica de carbono se reduce en aproximadamente un 60%, y la masa de no 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 de la tracción de los materiales cerámicos de carbono varía de 0.1% a 0.3%, que es un valor muy alto para los materiales cerámicos;
4, el pedal del disco de cerámica se siente extremadamente cómodo, puede producir inmediatamente la fuerza de frenado máxima en la etapa inicial de frenado, por lo que incluso no es necesario aumentar el sistema de asistencia de la frontera, y el frenado general es más rápido y más corto que el sistema de frenado tradicional;
5, para resistir el fuego alto, hay aislamiento de calor de cerámica entre el pistón de freno y el revestimiento de freno;
6, el disco de freno de cerámica tiene una durabilidad extraordinaria, si el uso normal es un reemplazo libre de por vida, y el disco de freno de hierro fundido ordinario generalmente se usa durante algunos años para reemplazar.
Tiempo de publicación: sep-08-2023