自動車や建設機械のブレーキパッドは摩擦材の一種です。主な機能は、金属との摩擦によって運動エネルギーを吸収し、車両を安全かつ確実に動作させる機能です。それは良好な摩擦性能と耐摩耗性を持っている必要があり、同時に良好な機械的強度と耐熱性を持っています。ブレーキパッド材料の組成によれば、アスベスト(アスベスト)ブレーキパッド、半金属ブレーキパッド、NAO(非アスベスト有機摩擦材)ブレーキパッド、セラミックベースのブレーキパッドに分けられる。アスベストブレーキパッドの製造と使用は現在禁止されています。半金属ブレーキパッドの摩擦後に空気中に逃げる粉塵や金属粉末は、人体や環境に有害です。NAOブレーキパッドは、高温での良好な耐熱性および摩擦係数の安定性を有しません。セラミックベースのブレーキパッドは、安定した摩擦係数、良好な熱安定性、耐摩耗性を有し、金属部品を含まない他のブレーキパッドの2倍以上の耐用年数を有する。それらは優秀な全体的な性能を有し、きれいで環境に優しいプロダクトである。徐々に市場で広く使用されます。
セラミックベースブレーキパッドの部品
セラミックブレーキパッドは、主に強化繊維、鉱物充填剤、摩擦性能レギュレータおよびバインダーで構成され、生産および加工後の製品で作られています。
その組成 (質量 %)とは、強化繊維25~40、フィラー10~30、接着性マトリックス15~30、摩擦性レギュレータ10~20、消耗潤滑剤15~30、弾性強化剤5~10である。
1.1 セラミックブレーキパッドの強化繊維とその役割
表 1 セラミックファイバー性能パラメータ
繊維はセラミックベースのブレーキパッドの補強フレーム材料として使用され、ブレーキパッドの強度、摩擦性能、耐摩耗性に重要な役割を果たします。セラミックベースのブレーキパッドに一般的に使用される強化繊維は、アルミニウムケイ酸繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、ジルコニア繊維です。当初は、アルミニウムケイ酸繊維およびアルミナ繊維が主に使用される。その後の研究では、ジルコニア繊維はアルミナ繊維やケイ酸アルミニウムよりも優れていることがわかりました。繊維は、より優れた性能を有し、その耐酸化性、耐食性、低熱伝導率、より良い高温性能、より良い強化繊維材料である。セラミック系ブレーキパッドに使用される補強繊維は、上記繊維を良好な割合で持つハイブリッド繊維であり、単繊維よりも優れた補強効果を有する。いくつかのセラミック繊維性能パラメータを表1に示す。
1.2 セラミックベースのブレーキパッドのミネラルフィラーと機能
セラミックベースのブレーキパッドのミネラルフィラーは、ブレーキパッドの物理的および機械的特性(熱伝導性、熱膨張、密度、強度、剛性、硬さなど)を改善し、摩擦性能や製品コストを調整することもできます。梱包は、摩擦防止梱包、摩擦増加または摩擦パッキングに分けられます。アンチフリクションフィラーは、ブレーキパッドの耐摩耗性を向上させ、摩擦係数を低減し、ブレーキノイズを低減することができます。摩擦増減または摩擦充填剤は、ブレーキパッドの物理的および機械的特性を改善し、摩擦抵抗を増加させ、摩擦係数を安定させ、耐摩耗性を向上させることができます。
ブレーキパッドの全体的な性能を向上させるために、摩擦低減充填材と摩擦向上充填剤は、使用の要件に応じて一定の割合で混合され、使用されます。セラミックベースのブレーキパッドに使用される主なミネラルフィラーは、バリテ、拡張されたバーミキュライト、セピオライト、コルンダム、ジルコン、グラファイト、タルク、ウォラストナイト、ゼオライト、珪藻土、ブルーサイト、ハイドロタルサイトなどです。
バリテは摩擦係数を増やして安定化させ、摩耗やブレーキノイズを低減し、高温で比較的安定した摩擦界面を形成し、摩擦ペア表面の引っ掻きを防ぎ、摩擦ペアの表面を滑らかにすることができます。摩擦増の制御材料です。
拡張されたバーミチュライトは、優れた物理的および化学的特性を有し、ブレーキパッド表面の静電接着性を低下させ、製品密度とブレーキノイズを低減し、その弾性を高めることができる。ノイズリダクションや衝撃吸収を調節するためのフィラーです。
セピオライトは繊維状ケイ酸塩鉱物である。セピオライトコロイドは、補強基材としてブレーキパッドに添加される。それは良い靭性、高い引張りおよび曲げ強さ、高い衝撃強度、高温抵抗および低い耐摩耗性、および良い高温の崩壊を有する。.
コルンダムとジルコンは硬度が高く、硬い充填剤です。ジルコンまたはコラムを追加すると、良好な摩擦増加効果と低いブレーキノイズを発揮することができます。
グラファイトは、摩擦防止材料および摩擦性能レギュレータです。それは良い熱伝導性を有し、摩耗率を減らすことができる、摩擦係数を安定させることができ、またブレーキパッドの表面の摩擦熱の分散を加速し、ブレーキパッドの熱安定性を改善することができる。
タルクは層状構造のケイ酸塩鉱物です。これは、摩擦を低減し、充填剤を調節する役割を果たしています。それは結合剤との良好な接着性を有し、ブレーキパッドの強度を改善することができる。
ウォラストナイトは、針状の特性、低い熱膨張、および摩擦係数を増加させ、摩耗率を低下させることができる優れた熱衝撃抵抗を有し、ブレーキパッドが円滑な接触面を形成し、摩耗を減らすのに役立ちます。
ゼオライトや珪藻土は、高温でブレーキパッドで分解される小分子物質、摩擦対の表面に発生する熱、およびブレーキノイズを十分に吸収できる優れた吸着特性を有します。摩擦性能制御フィラーです。
ブルーサイトは一定量の結晶水を含み、板状結晶構造は変形すると繊維状のブルーサイト状になる。柔軟性と柔軟性、高温耐性、優れた耐アルカリ性を持っています。
ハイドロタルサイトのような優れた熱重量損失と熱吸収を有し、摩擦熱を吸収し、高温で相変化を受け、ブレーキパッドの物理的および機械的特性に対する効果を高めるスピネル鉱物に徐々に変化し、潤滑、摩擦の低減、および規制材料の修復を行っています。
1.3 セラミックベースのブレーキパッドのバインダーと機能
バインダーは繊維、充填材および他の部品を補強するための良好な湿潤特性を有する。これらの物質を結合し、安定した化学結合を形成します。ブレーキパッドのマトリックスです。セラミック系ブレーキパッドに使用されるバインダーは、フェノール樹脂(変性樹脂)や合成ゴム粉末、主にフェノール樹脂です。一定の加熱温度の下では、最初に軟化し、次に粘性流体状態に入り、流れを生成し、均等に分配します。セラミックベースのブレーキパッド形成材料では、強化繊維と充填剤を樹脂硬化と加硫を介して結合して、緻密な質感、ある機械的強度を持つ製品を形成し、ブレーキパッドの摩擦性能要件を満たします。ゴム粉末を改善することができ製品の柔らかさは、その硬度を低下させます。
セラミックベースのブレーキパッドは、ブレーキ時に200~500°Cの高温条件下で動作します。この温度範囲では、無機強化セラミック繊維と充填剤は安定した性能を有し、熱分解されません。有機結合剤、フェノール樹脂、ゴムは熱分解ゾーンに入るので、耐熱性の良い接着剤の選択は、ブレーキパッドの性能に非常に重要な影響を与えます。
2 セラミックベースのブレーキパッドの試験
2.1 原料配合試験
表2 原材料フォーミュラの基本パラメータ
セラミックベースのブレーキパッドの摩擦性能は、主に原材料の選択、配合比率、製造工程に依存します。試験中、均一な繊維分散、正確な材料測定、均一な混合、プレス成形工程の制御、および安定した摩擦係数の問題を解決する必要があります。.実験と分析を通じて多くの試験データを得て、より良い式の基本的なパラメータを決定しました。結果を表2に示す。
2.2 準備プロセステスト
2.2.1 ミキシング
供給量は5kg、ミキサースピンドル速度は180 r/min、リーマー速度は2 200 r/min、混合時間は210sです。
2.2.2 プレスの成形
金型キャビティ内の射出体積は200g±2g、圧力はそれぞれ3.0MPa、4.0 MPa、および5.0 MPaである。排気時間は3.0s、金型排気リフト距離は3.0mm、排気滞留時間は3.5sです。保持圧力は5.0 MPa、保持時間は180s、真空度は0.4 MPa、試料厚さは0.2mm±11.5mmです。
2.2.3 熱処理
試料オーブンの保持時間は140°C/1時間、160°C/1時間、180°C/1h、200°C/2h、210°C/3h、加熱速度は1°C/10分です。
2.3 摩擦係数の決定
XD-MSM定速摩擦試験機を使用して、GB/T 5763-2008の検査方法に従ってサンプルの摩擦係数をテストします。摩擦係数パラメータを表3に示します。
表3 サンプルの摩擦係数の検定
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3 セラミックベースのブレーキパッドの製造工程と特性
セラミックベースのブレーキパッドの製造工程
セラミックベースのブレーキパッドは、主に強化セラミック繊維、ミネラルフィラー、およびバインダーで構成されています。図 1 に製造プロセスを示します。
原料→、包装→コーディング→→改変→検査→、成形加工→粉砕(ドリル加工)→焼成 →→粉砕(ドリル加工)→、材料を混合→計量→。
図1 セラミックベースブレーキパッドの製造工程
セラミックベースのブレーキパッドの特徴
セラミックベースのブレーキパッドは、摩擦係数が安定しており、熱安定性が良好で、熱伝導率が低く、耐摩耗性も良好です。制動の過程で摩擦が発熱し、作業温度が上昇します。動作温度が上がるにつれて、通常のブレーキパッドの摩擦係数が低下し始め、摩擦力が低下し、制動効果が低下します。セラミックベースのブレーキパッドの摩擦係数は、動作温度が650°Cと同じ場合、0.45〜0.50で安定しています。それはより大きい圧力およびせん断力に抗でき、よい機械力および物理的特性を有し、そしてさまざまな高性能ブレーキ材料のために適している。ブレーキパッドの高速、安全性、高耐摩耗性を満たす要件。
半金属ブレーキパッドとNAO(なしアスベストオーガニック)ブレーキパッドは、材料上の理由から良い解決策はありません。セラミックベースのブレーキパッドは、強化繊維スラグボールの含有量が低く、補強が良好で、金属を含まないため、ブレーキパッドのデュアル摩耗やブレーキノイズを大幅に低減できます。セラミックベースのブレーキパッドの摩擦係数は、半金属ブレーキパッドやNAO(ノーアスベストオーガニック)ブレーキパッドよりも高くなっています。熱減衰が低いため、ブレーキ性能と安全性を向上させることができます。ブレーキ時のブレーキパッドと嵌合の間の異常な摩擦が原因です。ノイズについては、3種類のブレーキパッドの写真を図2に示します。
半金属ブレーキパッドとNAO(なしアスベストオーガニック)ブレーキパッドの寿命は60,000km未満、セラミックベースのブレーキパッドの寿命は10万km以上で、耐用年数は50%以上増加しています。ブレーキパッドは、従来のブレーキパッドの材料と技術の欠陥を克服し、最も先進的なブレーキパッド製品です。
セラミックベースのブレーキパッドは、安定した成分品質と品質、金属部品なし、安定した摩擦性能、および長寿命の新しいセラミック繊維材料で作られています。それらは安定した性能のきれいで環境に優しいプロダクトである。企業イメージとブランド価値の向上に広く推進され、適用され、製品のアップグレードと変革と高品質の開発において重要な役割を果たします。