Má phanh của ô tô và máy xây dựng là một loại vật liệu ma sát. Chức năng chính là hấp thụ động năng thông qua ma sát với kim loại để xe hoạt động an toàn và đáng tin cậy. Nó phải có hiệu suất ma sát tốt và chống mài mòn, đồng thời có độ bền cơ học và khả năng chịu nhiệt tốt. Theo thành phần của vật liệu má phanh, nó được chia thành má phanh amiăng (amiăng), má phanh bán-kim loại, má phanh NAO (vật liệu ma sát hữu cơ không-amiăng) và má phanh-làm bằng gốm. Việc sản xuất và sử dụng má phanh amiăng hiện nay đã bị cấm; bụi và bột kim loại thoát ra ngoài không khí sau khi ma sát của má phanh bán kim loại-có hại cho cơ thể con người và môi trường; Má phanh NAO không có khả năng chịu nhiệt tốt và ổn định hệ số ma sát ở nhiệt độ cao; Má phanh bằng gốm-có hệ số ma sát ổn định, ổn định nhiệt tốt và chống mài mòn tốt, không chứa các thành phần kim loại và có tuổi thọ cao hơn gấp đôi so với các má phanh khác. Chúng có hiệu suất tổng thể vượt trội và là sản phẩm sạch và thân thiện với môi trường. Sẽ dần dần được sử dụng rộng rãi trên thị trường.
Các thành phần của má phanh gốm
Má phanh gốm chủ yếu bao gồm sợi gia cố, chất độn khoáng, bộ điều chỉnh hiệu suất ma sát và chất kết dính, và được làm từ các sản phẩm sau khi sản xuất và gia công.
Thành phần (khối lượng%) của nó là: sợi gia cố 25 ~ 40, chất độn 10 ~ 30, ma trận kết dính 15 ~ 30, bộ điều chỉnh đặc tính ma sát 10 ~ 20, chất bôi trơn chống-mài mòn 15 ~ 30, chất tăng cường đàn hồi 5 ~ 10.
1.1 Sợi gia cường trong má phanh gốm và vai trò của chúng
Bảng 1 Thông số hiệu suất của sợi gốm
Sợi được sử dụng làm vật liệu khung gia cố trong má phanh-làm bằng gốm và đóng vai trò quan trọng đối với độ bền, hiệu suất ma sát và khả năng chống mài mòn của má phanh. Các sợi gia cố thường được sử dụng cho má phanh bằng gốm-là sợi nhôm silicat, sợi alumina, sợi carbon và sợi zirconia. Ban đầu, sợi nhôm silicat và sợi alumina được sử dụng chủ yếu. Các nghiên cứu sau này đã phát hiện ra rằng sợi zirconia tốt hơn sợi alumina và nhôm silicat. Chất xơ có hiệu suất vượt trội hơn, khả năng chống oxy hóa, chống ăn mòn, độ dẫn nhiệt thấp, hiệu suất nhiệt độ cao tốt hơn, là vật liệu sợi gia cố tốt hơn. Sợi gia cố được sử dụng trong má phanh bằng gốm-là sợi kết hợp với các sợi-được đề cập ở trên với tỷ lệ phù hợp, có tác dụng gia cố tốt hơn so với sợi đơn. Một số thông số hiệu suất của sợi gốm được thể hiện trong Bảng 1.
1.2 Chất độn khoáng và chức năng trong má phanh-làm bằng gốm
Chất độn khoáng trong má phanh bằng gốm-có thể cải thiện các tính chất vật lý và cơ học của má phanh (chẳng hạn như tính dẫn nhiệt, giãn nở nhiệt, mật độ, độ bền, độ cứng và độ cứng, v.v.) đồng thời cũng có thể điều chỉnh hiệu suất ma sát và giá thành sản phẩm. Việc đóng gói được chia thành việc đóng gói-chống ma sát, việc đóng gói-tăng ma sát hoặc việc đóng gói ma sát. Chất độn chống ma sát-có thể cải thiện khả năng chống mài mòn của má phanh, giảm hệ số ma sát và giảm tiếng ồn khi phanh; ma sát-tăng hoặc chất độn ma sát có thể cải thiện các tính chất vật lý và cơ học của má phanh, tăng lực cản ma sát, ổn định hệ số ma sát và cải thiện khả năng chống mài mòn.
Để nâng cao hiệu suất tổng thể của má phanh, chất độn giảm ma sát và chất độn tăng cường ma sát sẽ được trộn và sử dụng theo một tỷ lệ nhất định tùy theo yêu cầu sử dụng. Các chất độn khoáng chính được sử dụng trong má phanh gốm-là: barit, vermiculite trương nở, sepiolite, corundum, zircon, than chì, talc, wollastonite, zeolit, đất diatomit, brucite, hydrotalcite, v.v.
Barite có thể tăng và ổn định hệ số ma sát, giảm tiếng ồn mài mòn và phanh, đồng thời tạo thành giao diện ma sát tương đối ổn định ở nhiệt độ cao, có thể ngăn bề mặt cặp ma sát bị trầy xước và làm cho bề mặt của cặp ma sát mịn hơn. Nó là một vật liệu kiểm soát-tăng ma sát.
Chất khoáng mở rộng có đặc tính vật lý và hóa học tuyệt vời, có thể làm giảm độ bám dính tĩnh điện trên bề mặt má phanh, giảm mật độ sản phẩm và tiếng ồn khi phanh, đồng thời tăng độ đàn hồi của nó. Nó là chất độn để điều chỉnh giảm tiếng ồn và hấp thụ sốc.
Sepiolit là một khoáng vật silicat dạng sợi. Chất keo sepiolit được thêm vào má phanh làm vật liệu nền gia cố. Nó có độ dẻo dai tốt, độ bền kéo và uốn cao, độ bền va đập cao, khả năng chịu nhiệt độ cao và khả năng chống mài mòn thấp cũng như khả năng phân hủy nhiệt độ cao tốt. .
Corundum và zircon có độ cứng cao và là chất độn cứng. Việc bổ sung zircon hoặc corundum có thể tạo ra tác dụng tăng ma sát-tốt và giảm tiếng ồn khi phanh.
Than chì là-vật liệu kiểm soát ma sát và bộ điều chỉnh hiệu suất ma sát. Nó có tính dẫn nhiệt tốt, có thể giảm tốc độ mài mòn, có thể ổn định hệ số ma sát, đồng thời có thể đẩy nhanh quá trình phân tán nhiệt ma sát trên bề mặt má phanh và cải thiện độ ổn định nhiệt của má phanh.
Talc là một khoáng vật silicat có cấu trúc phân lớp. Nó đóng vai trò giảm ma sát và điều chỉnh chất độn. Nó có độ bám dính tốt với chất kết dính và có thể cải thiện độ bền của má phanh.
Wollastonite có đặc điểm-giống như kim, độ giãn nở nhiệt thấp và khả năng chống sốc nhiệt tuyệt vời, có thể làm tăng hệ số ma sát và giảm tốc độ mài mòn, giúp má phanh tạo thành bề mặt tiếp xúc mịn và giảm mài mòn.
Zeolit và đất tảo cát có đặc tính hấp phụ tuyệt vời, có thể hấp thụ hoàn toàn các chất phân tử nhỏ bị phân hủy bởi má phanh ở nhiệt độ cao, nhiệt sinh ra trên bề mặt cặp ma sát và tiếng ồn khi phanh. Nó là một chất độn kiểm soát hiệu suất ma sát.
Brucite chứa một lượng nước tinh thể nhất định và cấu trúc tinh thể dạng tấm-trở thành sợi brucite dạng sợi khi nó bị biến dạng. Nó có tính linh hoạt và linh hoạt, khả năng chịu nhiệt độ cao và khả năng chống kiềm tuyệt vời.
Hydrotalcite-như có khả năng giảm trọng lượng và hấp thụ nhiệt tuyệt vời, có thể hấp thụ nhiệt ma sát, trải qua quá trình thay đổi pha ở nhiệt độ cao và dần dần biến đổi thành khoáng chất Spinel, có tác dụng nâng cao các tính chất vật lý và cơ học của má phanh, đồng thời bôi trơn, giảm ma sát và sửa chữa các vật liệu được quản lý.
1.3 Chất kết dính và chức năng của má phanh-làm bằng gốm
Chất kết dính có đặc tính làm ướt tốt để gia cố sợi, chất độn và các thành phần khác. Nó liên kết các vật liệu này lại với nhau và tạo thành liên kết hóa học ổn định với chúng. Đó là ma trận của má phanh. Chất kết dính được sử dụng trong má phanh gốm-là nhựa phenolic (nhựa biến tính) và bột cao su tổng hợp, chủ yếu là nhựa phenolic. Dưới một nhiệt độ gia nhiệt nhất định, trước tiên nó sẽ mềm ra, sau đó chuyển sang trạng thái chất lỏng nhớt để tạo ra dòng chảy và phân bố đều. Trong vật liệu tạo hình má phanh bằng gốm-, sợi gia cố và chất độn được liên kết với nhau thông qua quá trình xử lý và lưu hóa nhựa để tạo thành sản phẩm có kết cấu dày đặc, độ bền cơ học nhất định và đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất ma sát của má phanh; bột cao su có thể được cải thiện Độ mềm của sản phẩm làm giảm độ cứng của nó.
Má phanh bằng gốm-hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao 200-500 độ trong quá trình phanh. Trong phạm vi nhiệt độ này, sợi gốm và chất độn vô cơ gia cố có hiệu suất ổn định và sẽ không bị phân hủy nhiệt. Chất kết dính hữu cơ, nhựa phenolic và cao su đi vào vùng phân hủy nhiệt nên việc lựa chọn loại keo có khả năng chịu nhiệt tốt có ảnh hưởng rất quan trọng đến hiệu suất hoạt động của má phanh.
2 Thử nghiệm má phanh-làm bằng gốm
2.1 Thử nghiệm công thức nguyên liệu thô
Bảng 2 Các thông số cơ bản của công thức nguyên liệu
Hiệu suất ma sát của má phanh bằng gốm-chủ yếu phụ thuộc vào việc lựa chọn nguyên liệu thô, tỷ lệ công thức và quy trình sản xuất. Trong quá trình thử nghiệm, cần giải quyết các vấn đề về phân tán sợi đồng đều, đo vật liệu chính xác, trộn đồng đều, kiểm soát quá trình tạo hình máy ép và hệ số ma sát ổn định. . Rất nhiều dữ liệu thử nghiệm đã thu được thông qua các thí nghiệm và phân tích, đồng thời xác định các thông số cơ bản của một công thức tốt hơn. Kết quả được thể hiện ở Bảng 2.
2.2 Kiểm tra quá trình chuẩn bị
2.2.1 Trộn
Lượng cấp liệu là 5 kg, tốc độ trục chính của máy trộn là 180 vòng/phút, tốc độ dao doa là 2 200 vòng/phút và thời gian trộn là 210 giây.
2.2.2 Tạo hình ép
Thể tích phun trong khoang khuôn là 200 g±2 g, áp suất lần lượt là 3,0 MPa, 4,0 MPa và 5,0 MPa. Thời gian xả là 3,0 giây, khoảng cách nâng khí thải khuôn là 3,0 mm và thời gian lưu trú của khí thải là 3,5 giây. Áp suất giữ là 5,0 MPa, thời gian giữ là 180 giây, độ chân không là 0,4 MPa và độ dày mẫu là 11,5 mm ± 0,2 mm.
2.2.3 Xử lý nhiệt
Thời gian giữ của lò mẫu là 140 độ/1 h, 160 độ/1 h, 180 độ/1 h, 200 độ/2 h, 210 độ/3 h và tốc độ gia nhiệt là 1 độ/10 phút.
2.3 Xác định hệ số ma sát
Sử dụng máy kiểm tra ma sát tốc độ không đổi XD-MSM-để kiểm tra hệ số ma sát của mẫu theo phương pháp kiểm tra GB/T 5763-2008. Các thông số hệ số ma sát được thể hiện trong Bảng 3.
Bảng 3 Hệ số ma sát thử nghiệm của mẫu
3 Quy trình sản xuất và đặc điểm của má phanh-làm bằng gốm
3.1 Quy trình sản xuất má phanh-làm từ gốm
Má phanh-làm bằng gốm chủ yếu bao gồm sợi gốm gia cố, chất độn khoáng và chất kết dính. Quy trình sản xuất được thể hiện trong Hình 1.
Nguyên liệu thô → cân thành phần → trộn → tạo hình sơ bộ (khuôn) → thiêu kết → mài → tạo rãnh (khoan) → phun → sửa đổi → kiểm tra → mã hóa → đóng gói
Hình 1 Quy trình sản xuất má phanh-làm từ gốm
3.2 Đặc điểm của má phanh-làm bằng gốm
Má phanh bằng gốm-có hệ số ma sát ổn định, ổn định nhiệt tốt, dẫn nhiệt thấp và chống mài mòn tốt. Trong quá trình phanh, ma sát sinh ra nhiệt và nhiệt độ làm việc tăng lên. Khi nhiệt độ làm việc tăng lên, hệ số ma sát của má phanh thông thường bắt đầu giảm và lực ma sát giảm, do đó làm giảm hiệu quả phanh. Hệ số ma sát của má phanh gốm-vẫn ổn định ở mức 0,45-0,50 khi nhiệt độ làm việc cao tới 650 độ. Nó có thể chịu được áp lực và lực cắt lớn hơn, có độ bền cơ học và tính chất vật lý tốt, phù hợp với nhiều loại vật liệu phanh hiệu suất cao khác nhau. Yêu cầu đáp ứng tốc độ cao, an toàn và khả năng chống mài mòn cao của má phanh.
Má phanh bán kim loại và má phanh NAO (Không chứa amiăng hữu cơ) không có giải pháp tốt vì lý do vật chất; Má phanh bằng gốm-có hàm lượng bi xỉ sợi gia cố thấp, khả năng gia cố tốt và không chứa kim loại, điều này có thể làm giảm đáng kể độ mòn kép và tiếng ồn khi phanh của má phanh. Hệ số ma sát của má phanh gốm-cao hơn so với má phanh bán{4}}kim loại và má phanh NAO (Không chứa amiăng hữu cơ). Độ suy giảm nhiệt thấp, có thể cải thiện hiệu suất phanh và độ an toàn. Nguyên nhân là do ma sát bất thường giữa má phanh và ma sát trong quá trình phanh. Đối với tiếng ồn, hình ảnh của ba loại má phanh được thể hiện trên Hình 2.
Tuổi thọ sử dụng của má phanh bán{0}}kim loại và má phanh NAO (Không chứa amiăng hữu cơ) là dưới 60.000 km, trong khi tuổi thọ của má phanh bằng gốm- là hơn 100.000 km và tuổi thọ sử dụng tăng hơn 50%. Má phanh khắc phục được những khuyết điểm của vật liệu và công nghệ má phanh truyền thống, là sản phẩm má phanh tiên tiến nhất.
Má phanh-làm bằng gốm được làm bằng vật liệu sợi gốm mới, có chất lượng và chất lượng thành phần ổn định, không có thành phần kim loại, hiệu suất ma sát ổn định và tuổi thọ lâu dài. Đây là những sản phẩm sạch, thân thiện với môi trường và có hiệu suất hoạt động ổn định. Được quảng bá và áp dụng rộng rãi để cải thiện hình ảnh và thương hiệu công ty. Giá trị đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cấp và chuyển đổi sản phẩm cũng như phát triển-chất lượng cao.