Bremsbeläge sind die sicherheitskritischsten Teile des Bremssystems, die eine entscheidende Rolle für die Qualität der Bremswirkung spielen, und ein guter Bremsbelag ist der Beschützer von Menschen und Fahrzeugen (Flugzeugen).
Erstens der Ursprung der Bremsbeläge
Im Jahr 1897 erfand HerbertFrood die ersten Bremsbeläge (unter Verwendung von Baumwollfäden als Verstärkungsfaser) und verwendete sie in Pferdekutschen und frühen Autos, aus denen die weltberühmte Ferodo Company hervorging. Im Jahr 1909 erfand das Unternehmen dann den weltweit ersten verfestigten Bremsbelag auf Asbestbasis. Im Jahr 1968 wurden die weltweit ersten Bremsbeläge auf Halbmetallbasis erfunden, und seitdem hat die Entwicklung von Reibmaterialien in Richtung Asbestfreiheit begonnen. Im In- und Ausland begann man, eine Vielzahl von Asbestersatzfasern wie Stahlfasern, Glasfasern, Aramidfasern, Kohlefasern und andere Anwendungen in Reibungsmaterialien zu untersuchen.
Zweitens die Klassifizierung der Bremsbeläge
Es gibt zwei Hauptmethoden zur Klassifizierung von Bremsmaterialien. Die eine ist durch die Verwendung von Institutionen geteilt. Zum Beispiel Bremsmaterialien für Kraftfahrzeuge, Bremsmaterialien für Züge und Bremsmaterialien für die Luftfahrt. Die Klassifizierungsmethode ist einfach und leicht zu verstehen. Man ist nach der Materialart unterteilt. Diese Klassifizierungsmethode ist wissenschaftlicher. Moderne Bremsmaterialien umfassen hauptsächlich die folgenden drei Kategorien: Bremsmaterialien auf Harzbasis (Bremsmaterialien aus Asbest, Bremsmaterialien ohne Asbest, Bremsmaterialien auf Papierbasis), Bremsmaterialien aus Pulvermetallurgie, Bremsmaterialien aus Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen und Bremsmaterialien auf Keramikbasis.
Drittens: Bremsmaterialien für Kraftfahrzeuge
1, die Art der Automobilbremsmaterialien ist je nach Herstellungsmaterial unterschiedlich. Es kann in Asbestplatten, Halbmetallplatten oder Niedrigmetallplatten, NAO-Platten (asbestfreie organische Substanz), Kohlenstoffplatten und Keramikplatten unterteilt werden.
1.1.Asbestplatte
Asbest wurde von Anfang an als Verstärkungsmaterial für Bremsbeläge verwendet, da Asbestfasern eine hohe Festigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen und daher den Anforderungen von Bremsbelägen sowie Kupplungsscheiben und Dichtungen gerecht werden können. Diese Faser hat eine hohe Zugfestigkeit, kann sogar mit Edelstahl mithalten und hält hohen Temperaturen von 316 °C stand. Darüber hinaus ist Asbest relativ günstig. Es wird aus Amphibolerz gewonnen, das in vielen Ländern in großen Mengen vorkommt. Asbest-Reibungsmaterialien verwenden hauptsächlich Asbestfasern, nämlich hydratisiertes Magnesiumsilikat (3MgO·2SiO2·2H2O) als Verstärkungsfasern. Ein Füllstoff zur Einstellung der Reibungseigenschaften wird hinzugefügt. Durch Pressen des Klebstoffs in einer Heißpressform wird ein Verbundwerkstoff mit organischer Matrix erhalten.
Vor den 1970er Jahren. Reibungsplatten vom Asbesttyp werden weltweit häufig verwendet. Und dominierte lange Zeit. Allerdings aufgrund der schlechten Wärmeübertragungsleistung von Asbest. Reibungswärme kann nicht schnell abgeführt werden. Dadurch wird die thermische Zerfallsschicht der Reibfläche dicker. Materialverschleiß erhöhen. Inzwischen. Das Kristallwasser der Asbestfaser fällt oberhalb von 400℃ aus. Die Reibungseigenschaft wird erheblich reduziert und der Verschleiß nimmt dramatisch zu, wenn 550 °C oder mehr erreicht werden. Das Kristallwasser ist weitgehend verloren gegangen. Die Verstärkung geht völlig verloren. Noch wichtiger. Es ist medizinisch erwiesen. Asbest ist ein Stoff, der die Atmungsorgane des Menschen schwer schädigt. Juli 1989. Die US-Umweltschutzbehörde (EPA) kündigte an, dass sie bis 1997 den Import, die Herstellung und die Verarbeitung aller Asbestprodukte verbieten werde.
1.2, Halbblech
Es handelt sich um eine neue Art von Reibmaterial, das auf der Basis von organischem Reibmaterial und traditionellem pulvermetallurgischem Reibmaterial entwickelt wurde. Es werden Metallfasern anstelle von Asbestfasern verwendet. Es handelt sich um ein asbestfreies Reibmaterial, das Anfang der 1970er Jahre von der American Bendis Company entwickelt wurde.
„Semi-Metal“-Hybridbremsbeläge (Semi-Met) bestehen hauptsächlich aus grober Stahlwolle als Verstärkungsfaser und einer wichtigen Mischung. Asbest- und asbestfreie organische Bremsbeläge (NAO) lassen sich optisch leicht unterscheiden (feine Fasern und Partikel) und haben auch gewisse magnetische Eigenschaften.
Halbmetallische Reibmaterialien weisen folgende Haupteigenschaften auf:
(l) Sehr stabil unterhalb des Reibungskoeffizienten. Produziert keinen thermischen Zerfall. Gute thermische Stabilität;
(2) Gute Verschleißfestigkeit. Die Lebensdauer beträgt das 3- bis 5-fache der von Asbest-Reibmaterialien.
(3) Gute Reibungsleistung bei hoher Belastung und stabiler Reibungskoeffizient;
(4) Gute Wärmeleitfähigkeit. Der Temperaturgradient ist gering. Besonders geeignet für kleinere Scheibenbremsprodukte;
(5) Kleines Bremsgeräusch.
Die USA, Europa, Japan und andere Länder begannen in den 1960er Jahren, die Nutzung großer Flächen zu fördern. Die Verschleißfestigkeit von Halbmetallblechen ist mehr als 25 % höher als die von Asbestblechen. Derzeit nimmt es eine beherrschende Stellung auf dem Bremsbelagmarkt in China ein. Und die meisten amerikanischen Autos. Insbesondere Autos sowie Personen- und Lastkraftwagen. Mehr als 80 % davon entfallen auf halbmetallische Bremsbeläge.
Allerdings weist das Produkt auch folgende Mängel auf:
(l) Stahlfasern rosten leicht, haften leicht an oder beschädigen das Paar nach dem Rosten, und die Festigkeit des Produkts nimmt nach dem Rosten ab und der Verschleiß nimmt zu;
(2) Hohe Wärmeleitfähigkeit, die leicht dazu führt, dass das Bremssystem bei hoher Temperatur Gaswiderstand erzeugt, was zur Ablösung der Reibungsschicht und der Stahlplatte führt:
(3) Eine hohe Härte beschädigt das Doppelmaterial, was zu Rattern und niederfrequenten Bremsgeräuschen führt.
(4) Hohe Dichte.
Obwohl „Halbmetall“ keine kleinen Mängel aufweist, ist es aufgrund seiner guten Produktionsstabilität und seines niedrigen Preises immer noch das bevorzugte Material für Kfz-Bremsbeläge.
1.3. NAO-Film
In den frühen 1980er Jahren gab es weltweit eine Vielzahl hybridfaserverstärkter asbestfreier Bremsbeläge, also die dritte Generation asbestfreier Bremsbeläge vom Typ NAO aus organischem Material. Sein Zweck besteht darin, die Mängel von einfach verstärkten halbmetallischen Bremsmaterialien mit Stahlfasern auszugleichen. Die verwendeten Fasern sind Pflanzenfasern, Aramong-Fasern, Glasfasern, Keramikfasern, Kohlenstofffasern, Mineralfasern usw. Durch den Einsatz mehrerer Fasern ergänzen sich die Fasern im Bremsbelag gegenseitig in ihrer Leistung, und es ist einfach, die Bremsbelagformel mit hervorragender Gesamtleistung zu entwickeln. Der Hauptvorteil von NAO-Blechen besteht darin, eine gute Bremswirkung bei niedrigen oder hohen Temperaturen aufrechtzuerhalten, den Verschleiß zu reduzieren, Geräusche zu reduzieren und die Lebensdauer der Bremsscheibe zu verlängern, was die aktuelle Entwicklungsrichtung von Reibmaterialien darstellt. Das Reibungsmaterial, das von allen weltbekannten Marken von Benz/Philodo-Bremsbelägen verwendet wird, ist das asbestfreie organische NAO-Material der dritten Generation, das bei jeder Temperatur frei bremsen kann, das Leben des Fahrers schützt und die Lebensdauer der Bremse maximiert Scheibe.
1,4, Kohlenstoffkohlenstoffblatt
Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoff ist eine Art Material mit kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoffmatrix. Seine Reibungseigenschaften sind ausgezeichnet. Geringe Dichte (nur Stahl); Hohes Kapazitätsniveau. Es hat eine viel höhere Wärmekapazität als pulvermetallurgische Materialien und Stahl; Hohe Wärmeintensität; Keine Verformung, kein Adhäsionsphänomen. Betriebstemperatur bis 200℃; Gute Reibungs- und Verschleißleistung. Lange Lebensdauer. Der Reibungskoeffizient ist beim Bremsen stabil und moderat. Carbon-Carbon-Verbundplatten wurden erstmals in Militärflugzeugen eingesetzt. Es wurde später von Formel-1-Rennwagen übernommen, was die einzige Anwendung von Carbon-Carbon-Materialien in Automobilbremsbelägen darstellt.
Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoff ist ein spezielles Material mit thermischer Stabilität, Verschleißfestigkeit, elektrischer Leitfähigkeit, spezifischer Festigkeit, spezifischer Elastizität und vielen anderen Eigenschaften. Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe weisen jedoch auch die folgenden Nachteile auf: Der Reibungskoeffizient ist instabil. Es wird stark durch Feuchtigkeit beeinflusst;
Schlechte Oxidationsbeständigkeit (über 50 °C an der Luft tritt starke Oxidation auf). Hohe Anforderungen an die Umgebung (trocken, sauber); Es ist sehr teuer. Die Nutzung ist auf spezielle Fachgebiete beschränkt. Dies ist auch der Hauptgrund dafür, dass es schwierig ist, Kohlenstoffmaterialien mit begrenztem Kohlenstoff flächendeckend zu fördern.
1,5, Keramikstücke
Als neues Produkt im Bereich Reibmaterialien. Keramische Bremsbeläge haben die Vorteile, dass sie geräuschlos sind, keine Asche fallen, keine Korrosion der Radnabe auftreten, eine lange Lebensdauer haben, die Umwelt schonen und so weiter. Keramikbremsbeläge wurden ursprünglich in den 1990er Jahren von japanischen Bremsbelagherstellern entwickelt. Werden Sie nach und nach zum neuen Liebling auf dem Bremsbelagmarkt.
Der typische Vertreter keramikbasierter Reibmaterialien sind C/C-sic-Verbundwerkstoffe, also kohlenstofffaserverstärkte C/SiC-Verbundwerkstoffe mit Siliziumkarbidmatrix. Forscher der Universität Stuttgart und des Deutschen Instituts für Luft- und Raumfahrtforschung haben die Anwendung von C/C-SIC-Verbundwerkstoffen im Bereich der Reibung untersucht und C/C-SIC-Bremsbeläge für den Einsatz in Porsche-Fahrzeugen entwickelt. Oak Ridge National Laboratory mit Honeywell Advanced Composites, Honeywell Aireratf Lnading Systems und Honeywell CommercialVehicle Systems. Das Unternehmen arbeitet gemeinsam an der Entwicklung kostengünstiger C/SiC-Verbundbremsbeläge als Ersatz für Gusseisen- und Gussstahl-Bremsbeläge, die in schweren Nutzfahrzeugen verwendet werden.
2, Vorteile des Carbon-Keramik-Verbundbremsbelags:
1: Im Vergleich zu herkömmlichen Grauguss-Bremsbelägen wird das Gewicht von Carbon-Keramik-Bremsbelägen um etwa 60 % und die nicht aufgehängte Masse um fast 23 Kilogramm reduziert.
2, der Bremsreibungskoeffizient hat einen sehr hohen Anstieg, die Bremsreaktionsgeschwindigkeit wird erhöht und die Bremsdämpfung wird verringert;
3, die Zugdehnung von Kohlenstoffkeramikmaterialien liegt im Bereich von 0,1 % bis 0,3 %, was für Keramikmaterialien ein sehr hoher Wert ist;
4, das Keramikscheibenpedal fühlt sich äußerst angenehm an, kann in der Anfangsphase des Bremsens sofort die maximale Bremskraft erzeugen, sodass das Bremsassistenzsystem nicht einmal erhöht werden muss und die Gesamtbremsung schneller und kürzer ist als beim herkömmlichen Bremssystem ;
5, um hoher Hitze standzuhalten, gibt es eine keramische Wärmeisolierung zwischen dem Bremskolben und dem Bremsbelag;
6, Keramikbremsscheiben haben eine außergewöhnliche Haltbarkeit, bei normaler Verwendung ist ein lebenslanger kostenloser Austausch möglich, und normale Gusseisenbremsscheiben werden im Allgemeinen einige Jahre lang zum Austausch verwendet.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 08.09.2023