Un regard en profondeur sur les matériaux de frottement des plaquettes de freinage
1. Présentation
Dans le système de freinage automobile, les plaquettes de frein sont de la plus haute importance et les matériaux de frottement en eux jouent un rôle crucial pour assurer un freinage sûr et efficace. Les matériaux de friction sont conçus pour convertir l'énergie cinétique d'un véhicule en mouvement dans l'énergie thermique par la friction, ralentissant ainsi ou arrêt le véhicule. Le choix du matériel de friction affecte considérablement les performances de freinage, la durabilité, les niveaux de bruit et la convivialité environnementale. Cet article explorera les principaux types de matériaux de frottement des coussinets de frein, leurs caractéristiques, leurs avantages et leurs limites.
2. Types de matériaux de friction
2.1 Matériaux de friction semi-semi-métal
Les matériaux de frottement semi-métalliques sont largement utilisés dans les systèmes de freinage des voitures et des véhicules lourds, en particulier dans les plaquettes de frein à disque. Ces matériaux contiennent généralement 30% - 50% de substances métalliques ferreuses, telles que les fibres d'acier, la poudre de fer réduite et la poudre de fer moussante.
• Avantages:
◦ Excellente résistance à la chaleur: ils peuvent résister à des températures élevées générées pendant le freinage, en particulier lorsque le véhicule se déplace à grande vitesse ou dans des conditions de charge lourdes. Par exemple, en conduite à haute vitesse sur les autoroutes ou lorsqu'un camion lourde descend une longue pente, des plaquettes de frein semi-métalliques peuvent maintenir des performances de freinage relativement stables.
◦ Absorption élevée de puissance par unité de zone: ils peuvent rapidement absorber et dissiper l'énergie générée pendant le freinage, assurant le fonctionnement normal du système de freinage.
◦ Conductivité thermique élevée: Cela permet à la chaleur générée pendant le freinage d'être rapidement transférée, empêchant la surchauffe des composants de freinage et maintiens la fiabilité du système de freinage.
• Inconvénients:
◦ Bruit de freinage fort: lors du freinage, les plaquettes de frein semi-métalliques ont tendance à produire des bruits relativement forts, ce qui peut affecter l'expérience de conduite et peut également provoquer un inconfort au conducteur et aux passagers.
◦ Adges fragiles: ils sont sujets à la fissuration des bords, ce qui peut réduire la durée de vie des plaquettes de frein et poser un risque de sécurité potentiel si les fissures progressent.
2.2 MATÉRIAUX NAO (NON - AMIESTO ORGANIQUE)
Les matériaux de frottement NAO, au sens large, se réfèrent à des matériaux de frottement de type non amistos et non en acier, bien que les plaquettes de frein à disque modernes puissent contenir une petite quantité de fibres d'acier. Les matériaux de base des matériaux de frottement NaO sont généralement un mélange de deux types ou plus de fibres, principalement des fibres inorganiques avec une petite quantité de fibres organiques.
• Avantages:
◦ Bon coefficient de frottement: ils peuvent fournir un coefficient de frottement relativement stable, qui convient à diverses conditions de conduite, assurant des performances de freinage fiables.
◦ Résistance à la chaleur élevée: ils peuvent résister à un certain degré d'environnement à haute température pendant le freinage, en maintenant des performances de freinage stables dans une certaine plage de température.
◦ Application large dans différents composants: les plaquettes de frein sont généralement sous la forme de blocs de frottement de type fibre courte, tandis que les plaques d'embrayage sont souvent conçues comme des plaques de frottement de type fibre continu, qui sont largement utilisées dans les systèmes de freinage et de transmission automobiles.
• Inconvénients:
◦ Sensibilité à des conditions de température élevée - température et lourdes: Dans des conditions de freinage à température ou à forte température extrêmement élevées, leurs performances peuvent diminuer dans une certaine mesure et le coefficient de frottement peut devenir instable.
2.3 Matériaux de frottement de métallurgie de poudre
Les matériaux de frottement de métallurgie de poudre, également connus sous le nom de matériaux de friction fritté, sont fabriqués en mélangeant des matériaux de poudre à base de fer ou à base de cuivre, puis en les appuyant dans la forme et en les fritant à des températures élevées.
• Avantages:
◦ Vie à service longue: ils ont une forte force et une excellente usure - une résistance, qui peut résister à des environnements de travail sévères. Par exemple, dans les véhicules qui nécessitent un freinage fréquent, comme les bus ou les camions urbains utilisés dans les chantiers de construction, les plaquettes de frein de métallurgie en poudre peuvent maintenir de bonnes performances sur une longue période.
◦ Adéabilité pour les applications à haute température: elles conviennent très bien aux conditions de freinage et de transmission à haute température, telles que celles des avions, des camions et des machines de construction lourdes.
• Inconvénients:
◦ Coût élevé: le processus de fabrication complexe entraîne des prix relativement élevés des produits, ce qui peut limiter leur application dans certains modèles de véhicules sensibles au coût.
◦ Bruit de freinage: ils ont tendance à produire du bruit pendant le freinage, et leur fragilité et leur grande usure sur les pièces d'accouplement doivent également être prises en compte.
2.4 Matériaux de friction en fibre de carbone
Les matériaux de frottement en fibre de carbone utilisent la fibre de carbone comme matériau de renforcement central. La fibre de carbone a d'excellentes propriétés telles que le module élevé, la bonne conductivité thermique et la forte résistance à la chaleur.
• Avantages:
◦ Performances exceptionnelles: ce sont les matériaux de frottement supérieurs parmi tous les types. Dans les voitures à haute performance et les voitures de course, les matériaux de friction en fibre de carbone peuvent fournir une force de freinage solide et stable instantanément pendant la conduite à grande vitesse et une conduite intense, assurant la sécurité du véhicule dans les états extrêmes.
◦ Haute - stabilité de la température: ils peuvent maintenir d'excellentes performances de friction et une stabilité thermique à des températures élevées, bien supérieures à de nombreux autres matériaux de friction.
◦ Léger: la faible densité de fibre de carbone rend les matériaux de frottement relativement légers, ce qui peut aider à réduire le poids global du véhicule et à améliorer l'efficacité énergétique.
• Inconvénients:
◦ Coût élevé: le coût de production de la fibre de carbone est relativement élevé, ce qui rend les matériaux de frottement en fibre de carbone coûteux, ce qui limite leur utilisation généralisée dans les véhicules ordinaires.
2,5 Matériaux de friction basés sur la céramique
Les matériaux de frottement à base de céramique contiennent des fibres minérales, des fibres d'aramide et des fibres de céramique (les fibres d'acier ne sont pas utilisées car elles peuvent rouiller, produire du bruit et de la poussière, qui ne répondent pas aux exigences des formulations de type céramique).
• Avantages:
◦ Excellente stabilité thermique: ils peuvent maintenir de bonnes performances même à des températures élevées. Lorsque le véhicule freine à grande vitesse et génère une grande quantité de chaleur, les plaquettes de frein à base de céramique peuvent toujours assurer un freinage stable.
◦ Low using et freinage silencieux: ils ont une forte usure - une résistance et sont très propres et silencieux pendant le freinage, ce qui peut offrir une expérience de conduite confortable. Ils provoquent également peu d'usure aux pièces d'accouplement.
• Inconvénients:
◦ Coût élevé: les matières premières et les processus de fabrication contribuent à leur prix élevé, ce qui les rend moins courants dans les véhicules économiques - Class.
3. Facteurs affectant la performance des matériaux de frottement
3.1 Température
La température a un impact significatif sur les performances des matériaux de frottement. À mesure que la température de freinage augmente, le coefficient de frottement de certains matériaux peut changer. Par exemple, les matériaux semi-métalliques fonctionnent bien à des températures élevées en termes de résistance à la chaleur, mais certains matériaux à base organique peuvent subir une diminution du coefficient de frottement et une baisse des performances de freinage à des températures élevées. Chaque matériau de frottement a sa plage de température de travail optimale et dépassant cette plage peut entraîner des problèmes tels que le fondu de frein.
3.2 Charge
La charge sur le véhicule affecte la force de freinage requise et l'usure des matériaux de frottement. Les véhicules lourds - ont besoin de matériaux de frottement avec une résistance et une usure plus élevées - résistance pour résister aux plus grandes forces générées pendant le freinage. Le freinage à forte charge pendant une période prolongée peut accélérer l'usure des matériaux de frottement et peut également provoquer une surchauffe.
3,3 Vitesse
La conduite à haute vitesse nécessite que les matériaux de friction ont une bonne dissipation thermique et des performances de température élevées. À grande vitesse, l'énergie de freinage générée est beaucoup plus grande et les matériaux de frottement doivent convertir rapidement cette énergie en chaleur et la dissiper pour assurer un freinage efficace. Sinon, cela peut entraîner une perte de performances de freinage.
4. Développements futurs dans les matériaux de friction
Avec le développement continu de l'industrie automobile vers des performances plus élevées, une économie d'énergie et une protection de l'environnement, le développement futur des matériaux de friction se concentrera sur les aspects suivants:
• Développement de matériaux respectueux de l'environnement: Réduction de l'utilisation de substances nocives dans les matériaux de friction, tels que les métaux lourds, pour répondre aux exigences de protection de l'environnement.
• Amélioration des performances - Ratio de coûts: effort pour développer des matériaux de frottement avec de meilleures performances à un coût relativement inférieur pour rendre les plaquettes de frein à haute performance plus accessibles à une gamme plus large de modèles de véhicules.
• S'adapter aux nouveaux véhicules énergétiques: les nouveaux véhicules énergétiques ont des caractéristiques de freinage différentes des véhicules traditionnels à carburant. Les matériaux de friction doivent être optimisés pour mieux s'adapter aux systèmes de freinage régénératifs et différents modèles de conduite de nouveaux véhicules énergétiques.
En conclusion, le choix du bon matériau de frottement de plaquette de frein est crucial pour la sécurité et les performances des véhicules. Différents matériaux de friction ont leurs propres caractéristiques uniques, et les constructeurs de véhicules et les consommateurs devraient faire des choix en fonction de scénarios d'utilisation spécifiques des véhicules, des exigences de performance et des considérations de coûts. À mesure que la technologie progresse, nous pouvons nous attendre à voir des matériaux de friction plus avancés et élevés émerger sur le marché.
