Die Bremsbeläge von Automobilen und Baumaschinen sind eine Art Reibmaterial. Die Hauptfunktion besteht darin, kinetische Energie durch Reibung mit dem Metall zu absorbieren, damit das Fahrzeug sicher und zuverlässig funktioniert. Es sollte eine gute Reibungsleistung und Verschleißfestigkeit haben, und zur gleichen Zeit hat gute mechanische Festigkeit und Hitzebeständigkeit. Je nach Zusammensetzung des Bremsbelagsmaterials ist es in Asbest-Bremsbeläge, Halbmetall-Bremsbeläge, NAO-Bremsbeläge (nichtasbesthaltiges organisches Reibmaterial) und keramikbasierte Bremsbeläge unterteilt. Die Herstellung und Verwendung von Asbestbremsbelägen ist jetzt verboten; die Staub- und Metallpulver, die nach der Reibung der Halbmetallbremsbeläge in die Luft entweichen, sind schädlich für den menschlichen Körper und die Umwelt; NAO Bremsbeläge haben keine gute Hitzebeständigkeit und Reibungskoeffizientenstabilität bei hohen Temperaturen; Keramische Bremsbeläge haben einen stabilen Reibungskoeffizienten, eine gute thermische Stabilität und eine gute Verschleißfestigkeit, enthalten keine Metallkomponenten und eine Lebensdauer, die mehr als doppelt so lang ist wie andere Bremsbeläge. Sie haben eine überragende Gesamtleistung und sind saubere und umweltfreundliche Produkte. Wird nach und nach auf dem Markt weit verbreitet sein.
Komponenten von bremsbelagigen Bremsbelägen auf Keramikbasis
Keramische Bremsbeläge bestehen hauptsächlich aus verstärkter Faser, Mineralfüller, Reibleistungsregler und Bindemittel und werden nach der Herstellung und Verarbeitung aus Produkten hergestellt.
Zusammensetzung (Masse %) ist: verstärkte Faser 25 x 40, Füllstoff 10 x 30, Klebematrix 15 x 30, Reibungseigenschaftenregler 10 x 20, Verschleißschutzschmierstoff 15 x 30, elastisches Verhärteungsmittel 5 x 10.
1.1 Verstärkungsfasern in Keramikbremsbelägen und deren Rollen
Tabelle 1 Keramische FaserLeistungsparameter
Fiber wird als Bewehrungsrahmenmaterial in keramischen Bremsbelägen eingesetzt und spielt eine wichtige Rolle bei der Festigkeit, Reibungsleistung und Verschleißfestigkeit der Bremsbeläge. Die häufig verwendeten Verstärkungsfasern für keramische Bremsbeläge sind Aluminiumsilikatfasern, Aluminiumoxid-, Kohlefaser- und Zirkonia-Fasern. Zunächst werden hauptsächlich Aluminiumsilikatfasern und Aluminiumoxidfasern verwendet. Spätere Studien haben herausgefunden, dass Zirkonoxidbesser als Aluminiumfaser und Aluminiumsilikat besser ist. Faser hat eine höhere Leistung, seine Oxidationsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, geringe Wärmeleitfähigkeit, bessere Hochtemperaturleistung, ist ein besseres Verstärkungsfasermaterial. Die Verstärkungsfaser, die im keramischen Bremsbelag verwendet wird, ist eine Hybridfaser mit den oben genannten Fasern in einem guten Verhältnis, die eine bessere Verstärkungswirkung als eine einzelne Faser hat. In Tabelle 1 sind mehrere Leistungsparameter für Keramikfasern dargestellt.
1.2 Mineralfüllstoffe und Funktionen in keramischen Bremsbelägen
Der mineralische Füllstoff in keramischen Bremsbelägen kann die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Bremsbeläge verbessern (z. B. Wärmeleitfähigkeit, Wärmeausdehnung, Dichte, Festigkeit, Steifigkeit und Härte usw.) und kann auch die Reibungsleistung und die Produktkosten anpassen. Die Verpackung ist in Reibungs-, Reibungs- oder Reibungspackungen unterteilt. Anti-Reibungsfüller können die Verschleißfestigkeit von Bremsbelägen verbessern, den Reibungskoeffizienten reduzieren und Bremsgeräusche reduzieren; Reibungssteigernde oder Reibungsfüller können die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Bremsbelägen verbessern, den Reibungswiderstand erhöhen, den Reibungskoeffizienten stabilisieren und die Verschleißfestigkeit verbessern.
Um die Gesamtleistung der Bremsbeläge zu verbessern, werden reibungsreduzierende Füllstoffe und reibungsverstärkende Füllstoffe gemischt und in einem bestimmten Verhältnis entsprechend den Einsatzanforderungen eingesetzt. Die wichtigsten Mineralfüllstoffe, die in keramischen Bremsbelägen verwendet werden, sind: Barit, expandierter Vermiculit, Sepioth, Korund, Zirkon, Graphit, Talkum, Wollastonit, Zeolith, Diatomeöse Erde, Bruzit, Hydrotalzit usw.
Barit kann den Reibungskoeffizienten erhöhen und stabilisieren, Verschleiß und Bremsgeräusche reduzieren und eine relativ stabile Reibungsschnittstelle bei hohen Temperaturen bilden, die verhindern kann, dass die Oberfläche des Reibungspaares kratzt und die Oberfläche des Reibungspaares glatter macht. Es ist ein reibungssteigerndes Steuermaterial.
Erweiterte Vermiculit hat ausgezeichnete physikalische und chemische Eigenschaften, die die elektrostatische Haftung auf der Oberfläche des Bremsbelags reduzieren, die Produktdichte und bremsgeräusche reduzieren und seine Elastizität erhöhen können. Es ist ein Füllstoff zur Regelung der Rauschunterdrückung und Stoßdämpfung.
Sepiolite ist ein faseriges Silikatmineral. Sepiolite Kolloid wird dem Bremsbelag als verstärkungs Basismaterial hinzugefügt. Es hat eine gute Zähigkeit, hohe Zug- und Biegefestigkeit, hohe Schlagzähigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit und geringe Verschleißfestigkeit und guten Hochtemperaturzerfall. .
Korund und Zirkon haben eine hohe Härte und sind harte Füllstoffe. Das Hinzufügen von Zirkon oder Korund kann eine gute reibungssteigernde Wirkung und geringere Bremsgeräusche ausüben.
Graphit ist ein Anti-Reibungs-Kontrollmaterial und Reibungsleistungsregler. Es hat eine gute Wärmeleitfähigkeit, kann die Verschleißrate reduzieren, kann den Reibungskoeffizienten stabilisieren und auch die Dispersion der Reibungswärme auf der Oberfläche des Bremsbelags beschleunigen und die thermische Stabilität des Bremsbelags verbessern.
Talc ist ein Silikatmineral mit einer geschichteten Struktur. Es spielt eine Rolle bei der Reduzierung der Reibung und Regulierung von Füllstoffen. Es hat eine gute Haftung mit Bindemitteln und kann die Festigkeit der Bremsbeläge verbessern.
Wollastonit hat nadelähnliche Eigenschaften, geringe Wärmeausdehnung und eine ausgezeichnete thermische Stoßfestigkeit, die den Reibungskoeffizienten erhöhen und die Verschleißrate reduzieren, dem Bremsbelag helfen, eine glatte Kontaktfläche zu bilden und den Verschleiß zu reduzieren.
Zeolith und diatomaöse Erde haben ausgezeichnete Adsorptionseigenschaften, die die kleinen molekularen Substanzen, die durch das Bremsbelag bei hoher Temperatur zersetzt werden, die auf der Oberfläche des Reibungspaares erzeugte Wärme und das Bremsgeräusch vollständig absorbieren können. Es ist ein Reibleistungskontrollfüller.
Bruzit enthält eine bestimmte Menge an Kristallwasser, und die plattenartige Kristallstruktur wird zu faserigen Bruzitfasern, wenn sie verformt wird. Es verfügt über Flexibilität und Flexibilität, hohe Temperaturbeständigkeit und ausgezeichnete Alkalibeständigkeit.
Hydrotalcite-like hat eine ausgezeichnete thermische Gewichtsabnahme und Wärmeabsorption, kann Reibungswärme absorbieren, Phasenwechsel bei hoher Temperatur durchlaufen und sich allmählich in Spinellmineralien verwandeln, was eine verbesserte Wirkung auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Bremsbelägen hat und Schmieren, Reibung reduziert und regulierte Materialien repariert.
1.3 Bindemittel und Funktionen in keramischen Bremsbelägen
Das Bindemittel hat gute Benetzungseigenschaften für Verstärkungsfasern, Füllstoffe und andere Komponenten. Es bindet diese Materialien zusammen und bildet eine stabile chemische Bindung mit ihnen. Es ist die Matrix des Bremsbelags. Das Bindemittel, das in keramischen Bremsbelägen verwendet wird, ist Phenolharz (modifiziertes Harz) und synthetisches Kautschukpulver, hauptsächlich Phenolharz. Unter einer bestimmten Heiztemperatur wird es zuerst erweichen und dann in einen viskosen Flüssigkeitszustand gelangen, um Strömung zu erzeugen und gleichmäßig zu verteilen. Im keramischen Bremsbelagformmaterial werden die Verstärkungsfaser und der Füllstoff durch Harzhärtung und Vulkanisation zu einem Produkt mit dichter Textur, einer bestimmten mechanischen Festigkeit und der Erfüllung der Reibungsleistungsanforderungen des Bremsbelags verklebt; Gummipulver kann verbessert werden Die Weichheit des Produkts reduziert seine Härte.
Keramische Bremsbeläge arbeiten beim Bremsen bei hohen Temperaturbedingungen von 200-500 °C. In diesem Temperaturbereich haben anorganische verstärkte Keramikfasern und Füllstoffe eine stabile Leistung und werden nicht thermisch zersetzt. Organische Bindemittel, Phenolharz und der Kautschuk gelangen in die thermische Zersetzungszone, so dass die Wahl eines Klebstoffs mit guter Hitzebeständigkeit einen sehr wichtigen Einfluss auf die Leistung des Bremsbelags hat.
2 Prüfung von Bremsbelägen auf Keramikbasis
2.1 Rohstoffformulierungstest
Tabelle 2 Grundlegende Parameter der Rohstoffformel
Die Reibungsleistung von keramischen Bremsbelägen hängt hauptsächlich von der Auswahl der Rohstoffe, dem Formelverhältnis und dem Produktionsprozess ab. Während der Prüfung ist es notwendig, die Probleme der gleichmäßigen Faserdispersion, der genauen Materialmessung, der gleichmäßigen Durchmischung, der Steuerung des Pressenumformprozesses und des stabilen Reibungskoeffizienten zu lösen. . Durch Experimente und Analysen wurden viele Testdaten gewonnen und die Grundparameter einer besseren Formel ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
2.2 Vorbereitungsprozessprüfung
2.2.1 Mischen
Die Zuführmenge beträgt 5 kg, die Mischspindeldrehzahl 180 r/min, die Reamerdrehzahl 2 200 r/min und die Mischzeit 210 s.
2.2.2 Pressformung
Das Einspritzvolumen in der Formhöhle beträgt 200 g±2 g, der Druck beträgt 3,0 MPa, 4,0 MPa bzw. 5,0 MPa. Die Auspuffzeit beträgt 3,0 s, der Formabgashubabstand 3,0 mm und die Auspuffverweilzeit 3,5 s. Der Haltedruck beträgt 5,0 MPa, die Haltezeit 180 s, der Vakuumgrad 0,4 MPa und die Probendicke 11,5 mm ± 0,2 mm.
2.2.3 Wärmebehandlung
Die Haltezeit des Probenofens beträgt 140 °C/1 h, 160 °C/1 h, 180 °C/1 h, 200 °C/2 h, 210 °C/3 h und die Heizrate 1 °C/10 min.
2.3 Bestimmung des Reibungskoeffizienten
Verwenden Sie den XD-MSM-Reibprüfer mit konstanter Geschwindigkeit, um den Reibungskoeffizienten der Probe nach dem Prüfverfahren GB/T 5763-2008 zu testen. Die Parameter des Reibungskoeffizienten sind in Tabelle 3 dargestellt.
Tabelle 3 Prüfreibungskoeffizient der Proben
Bild
3 Herstellungsprozess und Eigenschaften von keramischen Bremsbelägen
3.1 Herstellungsprozess von Bremsbelägen auf Keramikbasis
Bremsbeläge auf Keramikbasis bestehen hauptsächlich aus verstärkten Keramikfasern, Mineralfüllstoffen und Bindemitteln. Der Produktionsprozess ist in Abbildung 1 dargestellt.
Rohstoff → Wägen von Inhaltsstoffen → Mischen → Vorformung (Form) → Sintern → Schleifen → Schleifen (Bohren) → Spritzen → Modifikation → Inspektion → Codierung → Verpackung
Abbildung 1 Produktionsprozess von bremsbelagigen Bremsbelägen auf Keramikbasis
3.2 Eigenschaften von Bremsbelägen auf Keramikbasis
Keramische Bremsbeläge haben einen stabilen Reibungskoeffizienten, eine gute thermische Stabilität, eine geringe Wärmeleitfähigkeit und eine gute Verschleißfestigkeit. Beim Bremsen erzeugt Reibung Wärme und die Arbeitstemperatur steigt. Wenn die Arbeitstemperatur steigt, beginnt der Reibungskoeffizient der gewöhnlichen Bremsbeläge zu sinken, und die Reibungskraft nimmt ab, wodurch die Bremswirkung reduziert wird. Der Reibungskoeffizient der keramischen Bremsbeläge ist bei einer Arbeitstemperatur von bis zu 650 °C immer noch stabil bei 0,45 bis 0,50. Es hält größerem Druck und Scherkraft stand, hat eine gute mechanische Festigkeit und physikalische Eigenschaften und eignet sich für verschiedene Hochleistungs-Bremsmaterialien. Anforderungen an die hohe Geschwindigkeit, Sicherheit und hohe Verschleißfestigkeit von Bremsbelägen.
Halbmetallische Bremsbeläge und NAO (None Asbestos Organic) Bremsbeläge haben aus Materialgründen keine guten Lösungen; Keramik-basierte Bremsbeläge haben einen geringen Gehalt an verstärkten Faserschlackenkugeln, gute Verstärkung und enthalten kein Metall, die die Bremsbeläge erheblich reduzieren können Dual Verschleiß und Bremsgeräusche. Der Reibungskoeffizient von keramischen Bremsbelägen ist höher als der von Halbmetall-Bremsbelägen und NAO-Bremsbelägen (None Asbestos Organic). Die thermische Dämpfung ist gering, was die Bremsleistung und Sicherheit verbessern kann. Ursache ist eine ungewöhnliche Reibung zwischen den Bremsbelägen und der Paarung beim Bremsen. Für Geräusche sind die Bilder der drei Arten von Bremsbelägen in Abbildung 2 dargestellt.
Die Lebensdauer von Halbmetall-Bremsbelägen und NAO-Bremsbelägen (None Asbestos Organic) beträgt weniger als 60.000 km, während die Lebensdauer von Bremsbelägen auf Keramikbasis mehr als 100.000 km beträgt und die Lebensdauer um mehr als 50 % erhöht wird. Das Bremsbelag überwindet die Defekte der traditionellen Bremsbelag-Materialien und -Technologie und ist das fortschrittlichste Bremsbelag-Produkt.
Keramische Bremsbeläge bestehen aus neuen keramischen Fasermaterialien, mit stabiler Zutatqualität, ohne Metallkomponenten, stabiler Reibungsleistung und langer Lebensdauer. Es sind saubere und umweltfreundliche Produkte mit stabiler Leistung. Weithin gefördert und angewendet, um das Image des Unternehmens und den Markenwert zu verbessern, spielt eine wichtige Rolle bei der Produktverbesserung und -transformation sowie bei der qualitativ hochwertigen Entwicklung.