Má phanh bằng gốm với đồng: hiệu suất, an toàn và sự thay đổi đối với các công thức không có đồng

Má phanh là một trong những thành phần quan trọng nhất trong các phương tiện hiện đại, ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn, hiệu suất và sự thoải mái. Trong nhiều thập kỷ, công nghệ phanh đã phát triển đáng kể, từ các miếng đệm dựa trên amiăng vào giữa thế kỷ 20 đến các công thức ngày nay dựa trên gốm sứ, bán kim loại và hữu cơ. Một trong những loại phổ biến nhất được sử dụng ngày nay là miếng phanh gốm với đồng. Những miếng đệm này được ưa chuộng cho khả năng cung cấp hoạt động yên tĩnh, ma sát ổn định và tản nhiệt tuyệt vời. Tuy nhiên, vai trò của đồng trong các vật liệu ma sát đã gây ra những lo ngại về môi trường, dẫn đến sự thúc đẩy ngày càng tăng đối với các công thức không có đồng.

Bài viết này khám phá vai trò của đồng trong các miếng phanh gốm, những lợi thế, hạn chế của chúng và cách ngành công nghiệp ô tô thích nghi với một tương lai không đồng.

Má phanh gốm là gì?

Má phanh gốm được làm từ hỗn hợp dày đặc của sợi gốm mịn, vật liệu phụ màu và chất liên kết. Không giống như các miếng đệm bán kim loại, dựa trên tỷ lệ phần trăm vỏ kim loại cao cho sức mạnh và ma sát, miếng đệm gốm được thiết kế để cung cấp:

Hiệu suất phanh nhất quán trên một phạm vi nhiệt độ rộng

Tiếng ồn và độ rung thấp

Giảm bụi phanh, có màu nhạt hơn và ít có khả năng dính vào bánh xe

Món gốm đặc biệt phổ biến ở xe khách và xe tải nhẹ, nơi thoải mái, độ bền và hoạt động sạch được coi trọng.

Tại sao đồng được thêm vào má phanh gốm

Đồng không có trong miếng đệm gốm do tai nạn, nó đóng một số vai trò quan trọng:

Tản nhiệt
Đồng có độ dẫn nhiệt tuyệt vời, giúp hấp thụ và phân tán nhiệt được tạo ra trong quá trình phanh. Điều này làm giảm nguy cơ phai phanh và đảm bảo hiệu suất nhất quán ngay cả trong các điểm dừng tốc độ cao lặp đi lặp lại.

Sự ổn định ma sát
Đồng cải thiện hệ số ma sát, duy trì sức mạnh phanh nhất quán trong một loạt các điều kiện, bao gồm cả đường ướt và nhiệt độ khắc nghiệt.

Tiếng ồn và độ rung giảm
Độ mềm và tính linh hoạt của đồng giúp giảm thiểu các rung động tại giao diện-Rotor, làm giảm tiếng rít và nghiến.

Tuổi thọ của Pad và Rotor
Các hạt đồng giúp đánh bóng bề mặt cánh quạt, giảm hao mòn và kéo dài tuổi thọ của cả miếng đệm và cánh quạt.

Vì những lý do này, hàm lượng đồng trong miếng phanh gốm theo truyền thống dao động trong khoảng từ 5% đến 20% theo trọng lượng.

Ưu điểm của má phanh gốm với đồng

Phanh mịn, yên tĩnh: Giảm tiếng rít so với miếng đệm bán kim loại.

Bánh xe sạch hơn: Bụi phanh mịn hơn, màu nhẹ hơn và ít có khả năng tuân thủ bánh xe.

Độ bền: Tuổi thọ dài do đặc điểm hao mòn cân bằng.

Khả năng phục hồi nhiệt: Tuyệt vời trong việc chống lại sự phai trong các tình huống nhiệt cao.

Hiệu suất nhất quán: Đáng tin cậy trên các điều kiện lái xe đa dạng.

Mối quan tâm về môi trường xung quanh đồng

Trong khi đồng cung cấp lợi ích hiệu suất rõ ràng, tác động môi trường của nó đã trở thành mối quan tâm ngày càng tăng. Khi miếng phanh bị mòn, các hạt đồng được giải phóng dưới dạng bụi mịn. Bụi này được rửa sạch vào đường thủy thông qua cống thoát nước, nơi nó có thể:

Tác hại đời sống dưới nước: Đồng là độc hại đối với cá và các sinh vật biển khác, can thiệp vào chức năng và sinh sản của chúng.

Tích lũy trong hệ sinh thái: tích tụ dai dẳng phá vỡ hệ sinh thái và chất lượng nước.

Các nghiên cứu ở Hoa Kỳ ước tính rằng các miếng phanh chịu trách nhiệm lên tới 35, 60% tổng số ô nhiễm đồng ở các tuyến đường thủy đô thị trước khi các quy định bắt đầu thắt chặt.

Các quy định và sự thay đổi đối với các miếng đệm không đồng

Đáp lại, các tiểu bang của Hoa Kỳ như California và Washington đã thông qua luật (thường được gọi là "Sáng kiến ​​Phanh không đồng") yêu cầu:

Đến năm 2021: Đan phanh được bán phải chứa ít hơn 5% đồng theo trọng lượng.

Đến năm 2025: Tấm phanh phải không có đồng (dưới 0,5% đồng theo trọng lượng).

Các quy định này đang định hình lại ngành công nghiệp, thúc đẩy các nhà sản xuất phát triển các vật liệu ma sát thế hệ tiếp theo duy trì hiệu suất mà không cần đồng.

Các lựa chọn thay thế cho đồng trong miếng gốm

Các nhà sản xuất phanh đã đầu tư rất nhiều vào nghiên cứu để thay thế vai trò đa chức năng của đồng. Một số thay thế bao gồm:

Sợi kim loại thay thế: chẳng hạn như vỏ thép, đồng thau hoặc nhôm để cung cấp sức mạnh và kiểm soát ma sát.

Sợi tổng hợp: Aramid (Kevlar) và các sợi tiên tiến khác để ổn định nhiệt và khả năng chống mài mòn.

Chất mài mòn và chất bôi trơn đã sửa đổi: Để giảm tiếng ồn và độ rung.

Gia cố gốm: Để tăng cường quản lý nhiệt mà không cần đồng.

Kết quả là một thế hệ mới của các tấm phanh gốm không có chất nền thấp và không đồng, vẫn cung cấp các trình điều khiển hiệu suất sạch, yên tĩnh mong đợi.

Các miếng đệm gốm không có đồng có hoạt động tốt không?

Các công thức không có đồng sớm phải đối mặt với những lời chỉ trích về mức độ tiếng ồn cao hơn hoặc giảm tuổi thọ. Tuy nhiên, R & D liên tục đã thu hẹp khoảng cách này đáng kể. Miếng đệm gốm không có đồng hiện đại:

Cung cấp năng lượng phanh tương đương với các phiên bản chứa đồng

Đáp ứng hoặc vượt quá tiêu chuẩn hiệu suất OEM

Được thiết kế với các miếng chổi tinh vi, rãnh và vát để giảm tiếng ồn

Cung cấp độ bền phù hợp cho người lái xe hàng ngày

Đối với các ứng dụng hiệu suất cao (xe thể thao, kéo, đua), các nhà sản xuất vẫn là các công thức tinh chỉnh, và một số người đam mê cho rằng các miếng đệm đồng vẫn vượt trội trong điều kiện khắc nghiệt.

Phần kết luận

Má phanh gốm với đồng từ lâu đã là một tiêu chuẩn vàng trong công nghệ phanh, mang lại sự cân bằng về hiệu suất, sự thoải mái và tuổi thọ. Vai trò đồng trong quản lý nhiệt, giảm tiếng ồn và cuộc sống của pad khiến nó không thể thiếu trong nhiều thập kỷ.

Tuy nhiên, chi phí môi trường của đồng đã thúc đẩy ngành công nghiệp ô tô hướng tới các giải pháp không có đồng. Đến năm 2025, hầu hết các miếng phanh mới ở Bắc Mỹ sẽ không có đồng, phản ánh sự thay đổi toàn cầu đối với khả năng di chuyển bền vững hơn.

Trong khi các miếng gốm truyền thống với đồng vẫn còn trên thị trường ngày nay, các lựa chọn thay thế không có đồng đang nhanh chóng chứng minh rằng chúng có thể phù hợp với nhau nếu không vượt qua hiệu suất của người tiền nhiệm. Đối với người lái, điều này có nghĩa là đường thủy sạch hơn, hệ sinh thái lành mạnh hơn và hệ thống phanh cũng an toàn và đáng tin cậy.