Cztery rodzaje materiałów na bębny hamulcowe: Krótki przegląd

[HCLmetal2027]

Bębny hamulcowe mogą nie być najbardziej efektowną częścią pojazdu, ale odgrywają kluczową rolę w wydajności hamowania i bezpieczeństwie. Obecnie istnieją cztery główne rodzaje materiałów stosowanych w samochodowych bębnach hamulcowych:

Bębny hamulcowe z żeliwa szarego

Bębny hamulcowe z żeliwa wermikularnego

Bimetaliczne kompozytowe bębny hamulcowe stal–żeliwo szare

Bimetaliczne kompozytowe bębny hamulcowe żeliwo sferoidalne–żeliwo szare

Badania nad bębnami hamulcowymi koncentrowały się głównie na poprawie gatunków żeliwa szarego, stopowaniu, morfologii i ilości grafitu oraz optymalizacji struktury produktu. Od 2016 roku na rynku zaczęły pojawiać się kompozytowe bimetaliczne bębny hamulcowe.

Bębny hamulcowe z żeliwa szarego

Bębny hamulcowe z żeliwa szarego są szeroko stosowane dzięki prostemu procesowi odlewania, niskim wymaganiom dotyczącym materiałów do topienia, stosunkowo łatwej kontroli odlewania i niskim kosztom produkcji. HT200 i HT250 są obecnie głównymi materiałami. W miarę jak pojazdy stają się cięższe i szybsze, rosną wymagania dotyczące wytrzymałości konstrukcyjnej, bezpieczeństwa i redukcji masy. Doprowadziło to do rozwoju bębnów hamulcowych z żeliwa szarego o wyższych gatunkach, takich jak HT275 i HT300, osiąganych poprzez dodanie pierwiastków stopowych, takich jak Mo, Cu, V i Ti.

Jednakże, chociaż żeliwo szare oferuje dobre właściwości odlewnicze i obróbkowe, grafit płatkowy w jego strukturze może nacinać osnowę. W warunkach zmęczenia zimno–gorąco podczas eksploatacji pęknięcia mają tendencję do inicjowania na końcach grafitu i rozprzestrzeniania się wzdłuż grafitu płatkowego, co ostatecznie prowadzi do awarii bębna hamulcowego.

Bębny hamulcowe z żeliwa wermikularnego

W porównaniu z bębnami hamulcowymi z żeliwa szarego, bębny hamulcowe z żeliwa wermikularnego oferują znaczącą zaletę: ich wermikularna morfologia grafitu znacznie zmniejsza efekt nacinania grafitu płatkowego na osnowę. Jednak żeliwo wermikularne nie zdołało zastąpić bębnów hamulcowych z żeliwa szarego z powodu wysokich wymagań procesu produkcyjnego, trudnej kontroli stopnia wermikularyzacji i wysokich kosztów produkcji.

Bimetaliczne kompozytowe bębny hamulcowe stal–żeliwo szare

Zgodnie z analizą trybów awarii kompozytowych bimetalicznych bębnów hamulcowych, nie stwierdzono awarii polegających na odpadnięciu dna. W przypadku bębnów hamulcowych ciągników częstość awarii można kontrolować w granicach 1%. W porównaniu z bębnami hamulcowymi z żeliwa szarego, częstość awarii bębnów hamulcowych pojazdów inżynieryjnych jest zmniejszona o ponad 30%. Kompozytowe bimetaliczne bębny hamulcowe mają wyraźne zalety w rozwiązywaniu problemów pękania i odpadania dna, poprawie bezpieczeństwa jazdy i redukcji masy. Jednak ze względu na wysokie koszty inwestycyjne, złożone procesy produkcyjne i wyższe ceny sprzedaży niewielu producentów może je wytwarzać w dużych ilościach.

Bimetaliczne kompozytowe bębny hamulcowe żeliwo sferoidalne–żeliwo szare

Bimetaliczne kompozytowe bębny hamulcowe żeliwo sferoidalne–żeliwo szare to nowszy typ opracowany na podstawie kompozytowych bębnów hamulcowych stal–żeliwo szare. Są one przeznaczone głównie do wysokiej klasy wywrotek inżynieryjnych oraz jako wysokowydajne bębny hamulcowe dla regionów o wysokich roszczeniach gwarancyjnych.

Konstrukcyjnie produkt ten wykorzystuje wysokowytrzymałe żeliwo sferoidalne zamiast blachy stalowej. Wytrzymałość na rozciąganie korpusu bębna hamulcowego może osiągnąć ponad 600 MPa. W testach zmęczenia termicznego na stanowisku przeprowadzonych w Automotive Research and Testing Center bęben hamulcowy osiągnął 950 cykli, znacznie przekraczając 120 cykli bębnów hamulcowych z żeliwa szarego.

Wzmocniona struktura przy otworze bimetalicznego kompozytowego bębna hamulcowego żeliwo sferoidalne–żeliwo szare skutecznie opóźnia rozprzestrzenianie się pęknięć i bezpośrednio poprawia żywotność produktu. Podczas odlewania odśrodkowego stosuje się proces krystalizacji z zakłóceniami elektromagnetycznymi w celu zmiany procesu i stanu krzepnięcia stopionego żeliwa, czyniąc grafit zakrzywionym i zaokrąglonym, zmniejszając ryzyko nacinania i poprawiając wydajność zmęczenia termicznego. Zewnętrzna powłoka z żeliwa sferoidalnego wykorzystuje skorupy z piasku powlekanego wypełnione piaskiem żelaznym w celu przyspieszenia szybkości krzepnięcia i chłodzenia stopionego żeliwa, uzyskując w ten sposób drobny, gęsty odlew i zapewniając wysoką wytrzymałość i ciągliwość zewnętrznej warstwy żeliwa sferoidalnego.

Myśli końcowe

Każdy rodzaj materiału na bęben hamulcowy ma swoje kompromisy. Żeliwo szare pozostaje najczęstsze ze względu na koszty i łatwość produkcji, podczas gdy żeliwo wermikularne oferuje lepszą morfologię grafitu, ale przy wyższych kosztach produkcji. Kompozytowe bimetaliczne bębny hamulcowe, zwłaszcza wersja żeliwo sferoidalne–żeliwo szare, wykazują silny potencjał dla zastosowań wysokiej klasy i ciężkich, chociaż koszty i złożoność produkcji pozostają barierami dla szerszego zastosowania.

Jakie są Twoje myśli lub doświadczenia z tymi materiałami na bębny hamulcowe? Podziel się nimi.