In che modo le pastiglie dei freni a disco raggiungono la sinergia di prestazioni ad alta attrito e bassa usura nei sistemi di freni automobilistici?

Nei moderni sistemi di frenatura automobilistica, Pesti freno a disco , come componenti di sicurezza chiave, influenzano direttamente l'efficienza di frenata, la sicurezza di guida e la durata del veicolo. La sua funzione principale è quella di convertire l'energia cinetica in energia termica attraverso l'attrito con il rotore del freno durante la frenata, raggiungendo così la decelerazione o l'arresto. Tuttavia, il miglioramento delle prestazioni di attrito è spesso accompagnato dal problema dell'aumento dell'usura del materiale. Pertanto, come ottenere un basso tasso di usura, garantendo al contempo un coefficiente di attrito elevato, è diventata una sfida tecnica chiave nello sviluppo e nell'applicazione delle pastiglie dei freni.

1. Composizione di base e principio di lavoro delle pastiglie dei freni a disco
Le pastiglie dei freni a disco sono generalmente composte da un substrato (come fibra di acciaio, ceramica, fibra di carbonio, ecc.), A adesive (resina fenolica), un componente lubrificante (grafite, disolfuro di molibdeno) e un modificatore di attrito (particelle di metallo, filler minerali). Questi componenti insieme determinano le caratteristiche di attrito, la resistenza all'usura, il livello di rumore e la protezione della pastiglia del freno al disco del freno.
Durante la frenata, la pastiglia del freno viene spinta dalla pressione idraulica sulla superficie del disco del freno e viene generata una coppia di attrito tra i due per ridurre la velocità della ruota. Al momento, il materiale di attrito non dovrebbe solo fornire un attrito sufficiente, ma anche avere una buona resistenza ad alta temperatura, resistenza al decadimento del calore al disco del freno per evitare usura o danni eccessivi.
2. Fattori chiave per ottenere prestazioni di altissima attrito
Ottimizzazione del rapporto materiale
Diversi tipi di pastiglie dei freni (organici, semi-metallici, ceramici) utilizzano combinazioni di materiali diverse per soddisfare le esigenze di diversi modelli e scenari di utilizzo. Per esempio:
Pesti freno in ceramica: hanno un coefficiente di attrito stabile, polvere bassa, basso rumore, adatto per auto di fascia alta;
Pesti freno semi-metallici: contenere più componenti metallici, buona conducibilità termica, adatto a veicoli ad alte prestazioni o occasioni di frenatura frequenti;
Pesti freno biologici: a basso costo, ma scarsa resistenza all'usura, adatto a veicoli leggeri o pendolari urbani.
Regolazione dell'interfaccia di attrito
Lo stato di contatto tra la pastiglia del freno e il disco del freno è cruciale per le sue prestazioni di attrito. La tecnologia del trattamento superficiale (come scanalature, smussature, rivestimento) può migliorare l'uniformità dei contatti, ridurre l'effetto del punto caldo causato da alta temperatura locale e migliorare la stabilità della frenata.
Design di adattabilità della temperatura
In ambiente ad alta temperatura, alcuni materiali dei freni sperimenteranno "decadimento termico", ovvero il coefficiente di attrito diminuisce in modo significativo. A tal fine, le moderne pastiglie dei freni spesso aggiungono additivi resistenti ad alta temperatura (come carburo di silicio e ossido di zirconio) per garantire che possano mantenere buoni effetti di frenata in condizioni estreme.

3. Percorsi tecnici per ridurre il tasso di usura
Corrispondenza della durezza materiale
La durezza della pastiglia del freno e del disco del freno deve essere ragionevolmente abbinata. Se il freno è troppo difficile, sebbene abbia una forte resistenza all'usura, accelererà l'usura del disco del freno; Altrimenti, potrebbe causare si indossare troppo rapidamente. Pertanto, i produttori di solito perfezionano i componenti del materiale per ottenere la migliore corrispondenza tra i due.
Aggiunta di ingredienti lubrificanti
L'aggiunta di lubrificanti solidi come grafite e MOS₂ al materiale di attrito in una quantità adeguata può ridurre l'area di contatto diretta tra le coppie di attrito senza ridurre il coefficiente di attrito, riducendo così il tasso di usura.
Miglioramento del design strutturale
Ad esempio, rafforzando la piastra posteriore, ottimizzando il silenziatore e smustando i bordi, la vibrazione e l'impatto durante la frenata possono essere ridotti e la durata di servizio può essere estesa.
Tecnologia di gestione termica migliorata
L'efficace dissipazione del calore può ritardare efficacemente l'invecchiamento del materiale e l'affaticamento strutturale. Alcuni sistemi di frenatura ad alte prestazioni combinano anche dischi di freno ventilati e design dei condotti di raffreddamento per aiutare nel raffreddamento.
4. Prestazioni in scenari di applicazione tipici
Campo per autovetture: le pastiglie dei freni in ceramica sono ampiamente utilizzate nelle auto da medio-est di fascia alta, tenendo conto del comfort e della durata;
Veicoli commerciali: camion e autobus pesanti usano principalmente pastiglie di freni semi-metallici per far fronte all'elevato carico causato da una frenata frequente;
Racing: le pastiglie dei freni composite in carbonio-ceramico mostrano un'eccellente stabilità dell'attrito e una resistenza ad alta temperatura sotto frenata estrema ad alta velocità;
Nuovi veicoli energetici: poiché i veicoli elettrici utilizzano generalmente i sistemi di frenatura del recupero energetico, i requisiti per il basso usura e il basso rumore delle pastiglie dei freni sono più alti, il che richiede l'iterazione continua e l'aggiornamento di nuovi materiali.
5. Direzione dello sviluppo futuro
Con lo sviluppo di elettrificazione e intelligenza automobilistiche, il sistema di frenatura si sta evolvendo verso una direzione più efficiente ed ecologica. Le future pastiglie dei freni a disco potrebbero avere le seguenti tendenze:
Più ecologico: ridurre l'uso di sostanze dannose come rame e amianto e rispettare le normative ambientali globali;
Più intelligente: sensori integrati per ottenere un avviso di monitoraggio dell'usura e prestazioni di frenata;
Più leggero: utilizzare nuovi materiali compositi per ridurre il peso complessivo e migliorare l'efficienza energetica del veicolo;
Vita più lunga: prolungare la durata del servizio attraverso nuove tecnologie come nano-coati e materiali di auto-guarigione.

Le pastiglie dei freni a disco raggiungono la sinergia di prestazioni di attrito elevato e un basso tasso di usura nel sistema dei freni automobilistici attraverso la progettazione di formula di materiale scientifico, un processo di produzione avanzata e un'ottimizzazione strutturale ragionevole. Ciò non solo migliora la sicurezza di guida, ma riduce anche i costi di manutenzione, fornendo una solida garanzia per lo sviluppo sostenibile dei moderni sistemi di trasporto. In futuro, con il continuo avanzamento della tecnologia dei materiali e della produzione intelligente, i pastiglie dei freni inaugureranno ulteriori scoperte in prestazioni, protezione ambientale e intelligenza.