แผ่นเบรกเซรามิกคาร์บอน

ดิสก์เบรกเซรามิกเซรามิกเซมิคอร์ทำโดยคอมโพสิตเมทริกซ์ C/C-SIC ด้วยความรู้สึกสามมิติหรือร่างกายที่ทอของคาร์บอนไฟเบอร์เป็นโครงกระดูกเสริมเมทริกซ์ประกอบด้วยคาร์บอน (C) และซิลิกอนคาร์ไบด์ (SIC)ซึ่งเป็นวัสดุคอมโพสิตแบบสองเมทริกซ์ มันรวมข้อดีของวัสดุคาร์บอนและซิลิกอนคาร์ไบด์ด้วยความเหนียวสูงความหนาแน่นต่ำความเสถียรทางความร้อนที่ดีความต้านทานการกระแทกด้วยความร้อนความแข็งสูงความต้านทานการสึกหรอสูงและความต้านทานออกซิเดชันที่ดี ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงเมทริกซ์คาร์บอนสามารถให้บัฟเฟอร์และความเหนียวบางอย่างเพื่อป้องกันไม่ให้วัสดุแตกหักเปราะและสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงอย่างน้อย 1650 ° C ก่อนอื่นเตรียมวัสดุคอมโพสิต C/C จากนั้นแนะนำเฟส SIC ด้วยวิธีการเช่นการทำให้เกิดซิลิกอนของเหลว ตัวอย่างเช่นช่องว่าง C/C ถูกจัดทำขึ้นเป็นครั้งแรกโดยการสะสมของไอสารเคมีหรือการทำให้เป็นคาร์บอนเรซินทำให้เกิดซิลิคอนของเหลว ซิลิคอนทำปฏิกิริยากับคาร์บอนที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้าง SIC ในขณะที่เติมรูขุมขนในช่องว่าง เนื่องจากประสิทธิภาพที่ครอบคลุมที่ยอดเยี่ยมจึงถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในเครื่องบินไอพ่นรบขั้นสูงรถไฟความเร็วสูงรถยนต์แข่งและรถสปอร์ตและสามารถตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดของอุปกรณ์ระดับสูงเหล่านี้สำหรับระบบเบรกภายใต้สภาพการทำงานที่ซับซ้อนเช่นความเร็วสูงโหลดสูงและอุณหภูมิสูง

แผ่นเบรกเซรามิกคาร์บอนเป็นส่วนหนึ่งของระบบเบรกรถยนต์ นอกจากแผ่นดิสก์เบรกแล้วดิสก์เบรกยังมีคาลิปเปอร์ผ้าเบรกท่อเบรกและส่วนอื่น ๆ แผ่นดิสก์เบรกหมุนด้วยล้อ ผ้าเบรคถูกติดตั้งภายในคาลิปเปอร์และอยู่กับที่เทียบกับแผ่นดิสก์เบรก

หลักการของการเบรกรถยนต์ค่อนข้างง่าย เมื่อคนขับก้าวเข้าสู่เบรกน้ำมันเบรกในท่อเบรกทำหน้าที่เป็นสื่อไฮดรอลิกเพื่อใช้แรงดันกับลูกสูบในคาลิปเปอร์เพื่อให้ผ้าเบรคถือดิสก์เบรกแน่นและแรงเสียดทานจะหยุดดิสก์เบรกจากการหมุน จำนวนลูกสูบในคาลิปเปอร์กำหนดความดันที่ใช้กับผ้าเบรก วัสดุของแผ่นดิสก์เบรกและผ้าเบรคมีผลต่อความแข็งแรงของค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน

มีวัสดุหลักสามชนิดสำหรับดิสก์เบรก: เหล็กหล่อสีเทาคาร์บอนคาร์บอนและคาร์บอนเซรามิก สองหลังเป็นคาร์บอนวัสดุคอมโพสิตแต่พวกเขามีลักษณะที่แตกต่างกัน

1. แผ่นดิสก์เบรกเหล็กหล่อสีเทามีลักษณะเป็นเทคโนโลยีที่เป็นผู้ใหญ่และราคาต่ำ แต่ขาดประสิทธิภาพ ข้อบกพร่องที่ใหญ่ที่สุดของแผ่นเหล็กหล่อคือการสลายตัวของความร้อนอุณหภูมิสูง จากมุมมองของการแปลงพลังงานการเบรกรถยนต์เป็นกระบวนการของการแปลงพลังงานจลน์เป็นพลังงานความร้อน ดังนั้นอุณหภูมิจะสูงมากในระหว่างกระบวนการเบรก ในกรณีของการเบรกอย่างต่อเนื่องแผ่นเหล็กหล่อแบบดั้งเดิมจะทำให้เกิดการสลายตัวด้วยความร้อนที่เห็นได้ชัดเนื่องจากอุณหภูมิสูง เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นแรงเสียดทานจะลดลง สิ่งนี้จะทำให้เบรกเบาลงและนุ่มนวลขึ้น

2. การเกิดขึ้นของแผ่นเบรกคาร์บอน/คาร์บอนและคาร์บอนเซรามิกคือการแก้ปัญหาข้อบกพร่องด้านประสิทธิภาพของแผ่นเหล็กหล่อ

ไม่ว่าจะเป็นคาร์บอน/คาร์บอนหรือคาร์บอน/เซรามิกแผ่นดิสก์เบรกคอมโพสิตที่ใช้คาร์บอนมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสูงน้ำหนักเบาและความต้านทานที่ดีต่อการสลายตัวทางความร้อนและการกัดกร่อน

- คาร์บอน/คาร์บอนดิสก์เบรกมีข้อบกพร่องสองประการที่ชัดเจน หนึ่งคือค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะลดลงอย่างรุนแรงมากขึ้นในสภาพที่เปียกและอื่น ๆ คือค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะลดลงในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำ ลักษณะผลิตภัณฑ์ดังกล่าว จำกัด การพัฒนาแผ่นดิสก์เบรกคาร์บอน/คาร์บอนในตลาดพลเรือน ดังนั้นดิสก์เบรกวัสดุคาร์บอน/คาร์บอนส่วนใหญ่จะใช้ในเครื่องบินทหารและรถยนต์แข่ง F1

- ดิสก์เบรกเซรามิกคาร์บอนเป็นวัสดุคาร์บอน/คาร์บอนรุ่นที่ได้รับการปรับปรุง กระบวนการผลิตขึ้นอยู่กับวัสดุคาร์บอนคาร์บอนและซิลิกอนคาร์ไบด์ ความแข็งแรงเชิงกลสูงของคาร์บอนไฟเบอร์รวมกับความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันของวัสดุเซรามิก แผ่นเบรกเซรามิกคาร์บอนไม่เพียง แต่สืบทอดข้อดีของความต้านทานอุณหภูมิสูงและความหนาแน่นต่ำของวัสดุคาร์บอนคาร์บอนเท่านั้น แต่ยังเอาชนะปัญหาของค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำในสภาพแวดล้อมที่เปียกและอุณหภูมิต่ำ ดังนั้นดิสก์เบรกเซรามิกคาร์บอนจึงสามารถใช้ได้ทั้งในตลาดพลเรือนและตลาดการแข่งรถและเครื่องบินทหาร แผ่นดิสก์คาร์บอนเซรามิกสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้สูงถึง 1750 ° C มีระยะเบรกสั้น ๆ มีน้ำหนักเบาและปราศจากสนิม