Les plaquettes de frein sont les éléments de sécurité les plus critiques du système de freinage, qui jouent un rôle décisif dans la qualité de l'effet de freinage, et une bonne plaquette de frein est la protection des personnes et des véhicules (avions).
Tout d’abord, l’origine des plaquettes de frein
En 1897, HerbertFrood a inventé les premières plaquettes de frein (en utilisant du fil de coton comme fibre de renforcement) et les a utilisées dans les calèches et les premières voitures, à partir desquelles la société Ferodo de renommée mondiale a été fondée.Puis, en 1909, l'entreprise a inventé la première plaquette de frein à base d'amiante solidifiée au monde ;En 1968, les premières plaquettes de frein à base de métal semi-métallique ont été inventées et depuis lors, les matériaux de friction ont commencé à évoluer vers des matériaux sans amiante.Au pays et à l'étranger, on a commencé à étudier une variété de fibres de remplacement de l'amiante telles que la fibre d'acier, la fibre de verre, la fibre d'aramide, la fibre de carbone et d'autres applications dans les matériaux de friction.
Deuxièmement, la classification des plaquettes de frein
Il existe deux manières principales de classer les matériaux de freinage.L'un est divisé par l'utilisation des institutions.Tels que les matériaux de freins automobiles, les matériaux de freins de train et les matériaux de freins d'aviation.La méthode de classification est simple et facile à comprendre.L'un est divisé en fonction du type de matériau.Cette méthode de classification est plus scientifique.Les matériaux de frein modernes comprennent principalement les trois catégories suivantes : les matériaux de frein à base de résine (matériaux de frein en amiante, matériaux de frein sans amiante, matériaux de frein à base de papier), les matériaux de frein issus de la métallurgie des poudres, les matériaux de frein composites carbone/carbone et les matériaux de frein à base de céramique.
Troisièmement, les matériaux de freins automobiles
1, le type de matériaux de frein automobile selon le matériau de fabrication est différent.Il peut être divisé en feuille d'amiante, tôle semi-métallique ou tôle à faible teneur en métal, feuille NAO (matière organique sans amiante), feuille de carbone et feuille de céramique.
1.1.Feuille d'amiante
Dès le début, l'amiante a été utilisée comme matériau de renforcement pour les plaquettes de frein, car la fibre d'amiante a une résistance élevée et une résistance aux températures élevées, de sorte qu'elle peut répondre aux exigences des plaquettes de frein, des disques et des joints d'embrayage.Cette fibre a une forte capacité de traction, peut même correspondre à l'acier de haute qualité et peut résister à des températures élevées de 316 °C. De plus, l'amiante est relativement bon marché.Il est extrait du minerai d’amphibole, que l’on trouve en grande quantité dans de nombreux pays.Les matériaux de friction en amiante utilisent principalement des fibres d'amiante, à savoir du silicate de magnésium hydraté (3MgO·2SiO2·2H2O) comme fibre de renforcement.Une charge pour ajuster les propriétés de friction est ajoutée.Un matériau composite à matrice organique est obtenu par pressage de l'adhésif dans un moule de presse à chaud.
Avant les années 1970.Les feuilles de friction de type amiante sont largement utilisées dans le monde.Et longtemps dominé.Cependant, en raison des mauvaises performances de transfert de chaleur de l’amiante.La chaleur de friction ne peut pas être dissipée rapidement.Cela entraînera un épaississement de la couche de dégradation thermique de la surface de friction.Augmente l'usure du matériau.En attendant.L'eau cristalline de la fibre d'amiante est précipitée au-dessus de 400 ℃.La propriété de friction est considérablement réduite et l'usure augmente considérablement lorsqu'elle atteint 550 ℃ ou plus.L'eau cristalline a été en grande partie perdue.L'amélioration est complètement perdue.Plus important.C'est médicalement prouvé.L'amiante est une substance qui endommage gravement les organes respiratoires humains.Juillet 1989. L'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) a annoncé qu'elle interdirait l'importation, la fabrication et la transformation de tous les produits en amiante d'ici 1997.
1.2, tôle semi-métallique
Il s'agit d'un nouveau type de matériau de friction développé sur la base d'un matériau de friction organique et d'un matériau de friction traditionnel de la métallurgie des poudres.Il utilise des fibres métalliques au lieu de fibres d'amiante.Il s’agit d’un matériau de friction sans amiante développé par la société américaine Bendis au début des années 1970.
Les plaquettes de frein hybrides « semi-métalliques » (Semi-met) sont principalement constituées de laine d'acier brute comme fibre de renfort et d'un mélange important.Les plaquettes de frein organiques (NAO) en amiante et sans amiante se distinguent facilement par leur aspect (fibres et particules fines) et possèdent également certaines propriétés magnétiques.
Les matériaux de friction semi-métalliques présentent les principales caractéristiques suivantes :
(l) Très stable en dessous du coefficient de frottement.Ne produit pas de dégradation thermique.Bonne stabilité thermique ;
(2) Bonne résistance à l'usure.La durée de vie est 3 à 5 fois supérieure à celle des matériaux de friction en amiante ;
(3) Bonnes performances de frottement sous charge élevée et coefficient de frottement stable ;
(4) Bonne conductivité thermique.Le gradient de température est faible.Particulièrement adapté aux petits produits de freins à disque ;
(5) Petit bruit de freinage.
Les États-Unis, l’Europe, le Japon et d’autres pays ont commencé à promouvoir l’utilisation de vastes superficies dans les années 1960.La résistance à l'usure des tôles semi-métalliques est supérieure de plus de 25 % à celle des tôles d'amiante.Elle occupe actuellement une position dominante sur le marché des plaquettes de frein en Chine.Et la plupart des voitures américaines.Surtout les voitures et les véhicules de tourisme et de fret.Les garnitures de frein semi-métalliques représentent plus de 80 %.
Cependant, le produit présente également les inconvénients suivants :
(l) La fibre d'acier est facile à rouiller, facile à coller ou à endommager la paire après la rouille, et la résistance du produit est réduite après la rouille et l'usure est augmentée ;
(2) Conductivité thermique élevée, ce qui permet facilement au système de freinage de produire une résistance aux gaz à haute température, entraînant le détachement de la couche de friction et de la plaque d'acier :
(3) Une dureté élevée endommagera le double matériau, entraînant des vibrations et un bruit de freinage à basse fréquence ;
(4) Haute densité.
Bien que le « semi-métal » ne présente pas de petits défauts, mais en raison de sa bonne stabilité de production et de son prix bas, il reste le matériau préféré pour les plaquettes de frein automobiles.
1.3.Film NAO
Au début des années 1980, il existait dans le monde une variété de garnitures de frein hybrides renforcées de fibres sans amiante, c'est-à-dire la troisième génération de plaquettes de frein de type NAO à matière organique sans amiante.Son objectif est de compenser les défauts des matériaux de freinage semi-métalliques renforcés de fibres d'acier. Les fibres utilisées sont les fibres végétales, les fibres aramong, les fibres de verre, les fibres céramiques, les fibres de carbone, les fibres minérales, etc.En raison de l'application de plusieurs fibres, les fibres de la garniture de frein se complètent en termes de performances, et il est facile de concevoir la formule de la garniture de frein avec d'excellentes performances globales.Le principal avantage de la feuille NAO est de maintenir un bon effet de freinage à basse ou haute température, de réduire l'usure, de réduire le bruit et de prolonger la durée de vie du disque de frein, ce qui représente l'orientation actuelle du développement des matériaux de friction.Le matériau de friction utilisé par toutes les marques de plaquettes de frein Benz/Philodo de renommée mondiale est le matériau organique sans amiante NAO de troisième génération, qui peut freiner librement à n'importe quelle température, protéger la vie du conducteur et maximiser la durée de vie du frein. disque.
1.4, feuille de carbone carbone
Le matériau de friction composite carbone-carbone est une sorte de matériau avec une matrice de carbone renforcée en fibre de carbone.Ses propriétés de friction sont excellentes.Faible densité (acier uniquement) ;Niveau de capacité élevé.Il a une capacité thermique beaucoup plus élevée que les matériaux de la métallurgie des poudres et l'acier ;Intensité thermique élevée ;Aucune déformation, phénomène d'adhésion.Température de fonctionnement jusqu'à 200 ℃ ;Bonnes performances de friction et d’usure.Longue durée de vie.Le coefficient de frottement est stable et modéré lors du freinage.Les feuilles composites carbone-carbone ont été utilisées pour la première fois dans les avions militaires.Il a ensuite été adopté par les voitures de course de Formule 1, qui constituent la seule application de matériaux carbone-carbone dans les plaquettes de frein automobiles.
Le matériau de friction composite carbone-carbone est un matériau spécial présentant une stabilité thermique, une résistance à l'usure, une conductivité électrique, une résistance spécifique, une élasticité spécifique et de nombreuses autres caractéristiques.Cependant, les matériaux de friction composites carbone-carbone présentent également les inconvénients suivants : le coefficient de friction est instable.Il est fortement affecté par l’humidité ;
Mauvaise résistance à l'oxydation (une forte oxydation se produit au-dessus de 50°C à l'air).Exigences élevées pour l'environnement (sec, propre) ;C'est très cher.L'utilisation est limitée à des domaines spéciaux.C’est également la principale raison pour laquelle il est difficile de promouvoir largement la limitation des matériaux carbonés.
1.5, pièces en céramique
En tant que nouveau produit dans les matériaux de friction.Les plaquettes de frein en céramique présentent les avantages suivants : pas de bruit, pas de chute de cendres, pas de corrosion du moyeu de roue, longue durée de vie, protection de l'environnement, etc.Les plaquettes de frein en céramique ont été initialement développées par des fabricants japonais de plaquettes de frein dans les années 1990.Devenez progressivement le nouveau chouchou du marché des plaquettes de frein.
Le représentant typique des matériaux de friction à base de céramique est les composites C/C-sic, c'est-à-dire les composites C/SiC à matrice de carbure de silicium renforcé de fibres de carbone.Des chercheurs de l'Université de Stuttgart et de l'Institut allemand de recherche aérospatiale ont étudié l'application des composites C/C-sic dans le domaine de la friction et ont développé des plaquettes de frein C/C-SIC destinées aux voitures Porsche.Laboratoire national d'Oak Ridge avec Honeywell Advnanced composites, HoneywellAireratf Lnading Systems et Honeywell CommercialVehicle Systems. La société travaille ensemble pour développer des plaquettes de frein composites C/SiC à faible coût pour remplacer les plaquettes de frein en fonte et en acier moulé utilisées dans les véhicules lourds.
2, avantages des plaquettes de frein composites en céramique de carbone :
1, par rapport aux plaquettes de frein traditionnelles en fonte grise, le poids des plaquettes de frein en carbone-céramique est réduit d'environ 60 % et la masse hors suspension est réduite de près de 23 kilogrammes ;
2, le coefficient de friction des freins a une augmentation très élevée, la vitesse de réaction des freins est augmentée et l'atténuation des freins est réduite ;
3, l'allongement en traction des matériaux céramiques au carbone varie de 0,1 % à 0,3 %, ce qui est une valeur très élevée pour les matériaux céramiques ;
4, la pédale à disque en céramique est extrêmement confortable, peut produire immédiatement la force de freinage maximale dans la phase initiale du freinage, il n'est donc même pas nécessaire d'augmenter le système d'assistance au freinage, et le freinage global est plus rapide et plus court que le système de freinage traditionnel ;
5, afin de résister à la chaleur élevée, il y a une isolation thermique en céramique entre le piston de frein et la garniture de frein ;
6, le disque de frein en céramique a une durabilité extraordinaire, si l'utilisation normale est un remplacement gratuit à vie, et le disque de frein en fonte ordinaire est généralement utilisé pendant quelques années pour le remplacer.
Heure de publication : 08 septembre 2023