×
پایداری حرارتی در اصل به این معنی است که صفحه ترمزها چگونه در برابر افزایش و کاهش دما مقاومت می‌کنند. صفحه‌های ترمز با کیفیت خوب حدود ۸۵ تا ۹۰ درصد از قدرت توقف خود را حتی در دماهای بسیار بالا، مانند حدود ۶۰۰ درجه سانتیگراد، حفظ می‌کنند که بر اساس تحقیقات انجام‌شده توسط Adv Ceramics Hub در سال ۲۰۲۳ گزارش شده است. این موضوع مهم است، چون هیچ‌کس نمی‌خواهد ترمزهایش ناگهان در زمانی که نیاز به توقف سریع دارد، عملکرد خود را از دست بدهند. مواد کامپوزیتی سرامیکی تمایل به عملکرد بهتری در این زمینه دارند، زیرا طوری طراحی شده‌اند که بتوانند حرارت را بدون انبساط بیش از حد تحمل کنند و بدین ترتیب در تمام شرایط رانندگی به درستی کار کنند.
در دمای بالای 400 درجه سانتیگراد، صفحه ترمزهای آلی به دلیل تخریب مواد چسبنده، 30 تا 40 درصد از قدرت توقف خود را از دست می‌دهند (Ponemon 2023). این کاهش به طور مستقیم فاصله ترمز را افزایش می‌دهد؛ کاهش 20 درصدی ضریب اصطکاک، 8 متر به فاصله توقف در سرعت 100 کیلومتر بر ساعت اضافه می‌کند. صفحات ترمز با عملکرد بالا از پایدارکننده‌های فلزی استفاده می‌کنند تا کاهش را به حداقل برسانند و حس قابل پیش‌بینی پدال را در توقف‌های مکرر و شدید حفظ کنند.
مواد پیشرفته صفحه ترمز، رفتار تریبولوژیکی — علم سطوح متقابل در حال حرکت — را از طریق سه مکانیسم کلیدی بهینه می‌کنند:
این مدیریت هماهنگ حرارتی به جلوگیری از تبخیر مایع ترمز و تاب‌برداشتن دیسک کمک می‌کند که برای ایمنی در مناطق کوهستانی یا رانندگی روی استادیوم بسیار مهم است.
نوع ماده‌ای که صفحه ترمزها از آن ساخته شده‌اند، به شدت بر این موضوع تأثیر می‌گذارد که قبل از از دست دادن عملکرد، چقدر می‌توانند گرم شوند و در شرایط فشار زیاد چگونه عمل می‌کنند. صفحه ترمزهای سرامیکی می‌توانند حرارت شدیدی را تحمل کنند، حدود ۸۰۰ درجه سانتیگراد یا همین حدود، بدون از دست دادن قابلیت اصطکاک، که همین دلیل است بسیاری از خودروهای ورزشی به طور پیش‌فرض از این نوع ترمز استفاده می‌کنند. صفحه‌های نیمه‌فلزی نیز عملکرد مناسبی دارند و معمولاً بین حدود ۲۰۰ تا ۷۰۰ درجه سانتیگراد کار می‌کنند، اما رانندگان ممکن است متوجه شوند که دیسک‌های ترمز آنها سریع‌تر فرسوده می‌شوند، چون این صفحه‌ها حاوی فلز بیشتری هستند. سپس صفحه‌های آلی را داریم که عملاً از موادی مانند رزین مخلوط با الیاف کربن ساخته شده‌اند. این صفحه‌ها پس از رسیدن دما به حدود ۵۰۰ درجه سانتیگراد شروع به تجزیه می‌کنند و این بدین معناست که پس از توقف‌های طولانی‌مدت، به ویژه در پیست‌های کوهستانی که نیاز به ترمز کردن مداوم وجود دارد، ترمزها عملکرد خوبی نخواهند داشت. برخی تحقیقات اخیر نشان داده‌اند که در شرایطی که شبیه‌سازی ترمزگیری شدید انجام شده، صفحه‌های سرامیکی مشکلات ناشی از گرما را در مقایسه با صفحه‌های آلی معمولی، تقریباً در ۹ از ۱۰ مورد کاهش داده‌اند.
| متریال | حداکثر دما (°C) | سوزش سرد | تبعید گرما |
|---|---|---|---|
| سرامیک | 800 | متوسط | عالی |
| نیمه فلزی | 700 | قوي | خوبه |
| آلی | 500 | قوي | کم |
هنگامی که در ترافیک متراکم یا هنگام پایین آمدن از سربالایی‌ها قرار دارید، صفحه‌های ترمز نیمه فلزی در مقایسه با صفحه‌های آلی معمولی، حدود ۱۵ درصد پایداری بیشتری در ضریب اصطکاک دارند، زمانی که دما به حدود ۳۰۰ درجه سانتیگراد برسد (که معادل تقریباً ۵۷۲ درجه فارنهایت است). اما چیزی که حتی بهتر است و ارزش اشاره دارد، صفحه‌های سرامیکی است. این صفحه‌ها بعد از ده بار ترمز شدید متوالی از سرعت‌های ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت (معادل تقریباً ۶۲ مایل بر ساعt) تقریباً هیچ علامتی از کاهش عملکرد نشان نمی‌دهند. با این حال، آزمایش‌های واقعی داستان دیگری را روایت می‌کنند. صفحه‌های آلی تمایل به سایش زیادی دارند و پس از تنها ۶۰۰۰ مایل، تقریباً نصف ضخامت خود را در شرایط دمایی شدید از دست می‌دهند. در همین حال، صفحه‌های سرامیکی تقریباً بدون تغییر باقی می‌مانند و حدود ۸۵ درصد از ضخامت اولیه خود را در همین شرایط مصرف حفظ می‌کنند.
وقتی صفحه‌های ترمز مرتباً تحت چرخه‌های گرم و سرد قرار می‌گیرند، سطح آنها تمایل به سخت شدن پیدا می‌کند. این امر باعث می‌شود که تا حدود ۳۰ درصد به چسبندگی آنها به سطح روتور کاسته شود، که به معنای توقف طولانی‌تر برای رانندگان است. این مشکل با رسیدن دمای صفحه‌های آلی به حدود ۳۰۰ درجه سانتیگراد (معادل ۵۷۲ درجه فارنهایت) بسیار جدی می‌شود. در این دما، این صفحه‌ها شروع به لعاب‌پوشی می‌کنند و عملاً دیگر به درستی کار نمی‌کنند و موقعیت‌های خطرناکی ایجاد می‌شوند که در آنها ترمزها واکنش مناسبی نشان نمی‌دهند. صفحه‌های سرامیکی داستانی متفاوت دارند. بر اساس آزمایش‌های مختلفی که در صنعت انجام شده، مواد سرامیکی تقریباً ۹۰ درصد از توان توقف اولیه خود را حتی پس از ۲۰ هزار مایل رانندگی مداوم حفظ می‌کنند. صفحه‌های نیمه فلزی نیز با مشکل دیگری روبرو هستند. این صفحه‌ها تحت تنش حرارتی ترک می‌خورند که باعث می‌شود روتورها بسیار سریع‌تر از حالت عادی ساییده شوند. مکانیک‌ها این موضوع را همواره مشاهده می‌کنند و در نهایت این امر باعث می‌شود صاحبان خودروها در طول زمان حدود ۲۰ درصد بیشتر از کسانی که از صفحه‌های سرامیکی استفاده می‌کنند، هزینه تعمیرات پرداخت کنند.
وقتی دمای ترمز از حد مقاومت مواد تشکیل‌دهنده سوزن عبور کند، معمولاً در حدود ۵۰۰ تا ۷۰۰ درجه فارنهایت (بسته به نوع مواد مورد استفاده در ساخت آن)، بر اساس گزارش مجله Brake & Frontend در سال گذشته، در این لحظه کاهش ترمز رخ می‌دهد. این امر اغلب در طی دوره‌های طولانی ترمز کردن، مانند پایین آمدن از سربالایی‌های تند یا کشیدن بارهای سنگین توسط خودرو اتفاق می‌افتد. گرمای انباشته شده به قدری زیاد می‌شود که در عمل باعث کاهش چسبندگی سوزن‌ها به دیسک ترمز می‌شود و در نتیجه خودرو زمان بیشتری برای توقف نیاز دارد. سوزن‌های آلی تمایل دارند در دماهای بالا سریع‌تر تجزیه شوند، در حالی که گزینه‌های سرامیکی و نیمه‌فلزی مقاومت بیشتری دارند و گاهی حتی تا دمای ۱۲۰۰ درجه فارنهایت نیز پایداری خود را حفظ می‌کنند و قبل از از دست دادن کارایی، دوام می‌آورند.
نشانه‌های مهم شامل:
برای کاهش خطرات در شرایط دمای بالا:
پد ترمزهای با کیفیت بالا حتی در دماهای نوسانی نیز عملکرد خود را به‌خوبی حفظ می‌کنند. به عنوان مثال، ترمزهای سرامیکی فقط حدود ۸ تا ۱۰ درصد از کارایی خود را از دمای محیط تا بیش از ۵۰۰ درجه فارنهایت از دست می‌دهند. در مقابل، پدهای آلی بسیار بیشتر دچار مشکل می‌شوند و قدرت توقف آنها در همان محدوده دمایی تقریباً به نصف کاهش می‌یابد. این بدان معناست که رانندگان در شرایطی که ترمزها در اثر توقف‌های شدید یا حرکت طولانی در سراشیبی‌ها داغ می‌شوند، با تغییرات ناگهانی در پدال ترمز مواجه نمی‌شوند. بیشتر تولیدکنندگان بزرگ این ادعاهای خود را با استاندارد SAE J2707 مورد آزمایش قرار می‌دهند. این استاندارد شامل انجام چرخه‌های مکرر گرم شدن و سرد شدن ترمزها است که شبیه شرایط رانندگی طولانی در مناطق کوهستانی یا ترافیک شهریِ پرتحرک است که در آن ترمزها بیشترین فشار را تحمل می‌کنند.
استاندارد SAE J2707 مشخص می‌کند که صفحه ترمزها باید از نظر ضریب اصطکاک در دامنه وسیعی از دما، از حدود ۱۰۰ درجه سانتیگراد تا ۳۵۰ درجه سانتیگراد، چه عملکردی داشته باشند. این آزمون در واقع بررسی می‌کند که مواد تا چه حد در شرایط ترمزهای مکرر و شدید پایدار می‌مانند و همچنین حداقل الزاماتی نیز در این استاندارد تعیین شده است. همان‌طور که در مستندات سال ۲۰۲۳ آن ذکر شده، مواد باید حداقل دارای ۰٫۳۵ میو (mu) باشند. استانداردهای مهم دیگری نیز وجود دارند، از جمله گواهی ECE R90 اروپا که الزامات را حتی سخت‌تر می‌کند. این استاندارد عملکرد تجهیزات را در شرایط بسیار شدید ارزیابی می‌کند و همه چیز را از دمای یخ‌زده منفی ۲۰ درجه تا دمای بسیار داغ ۶۰۰ درجه سانتیگراد تست می‌کند. این آزمون‌ها به این منظور هستند که اطمینان حاصل شود ترمزها هم در شروع حرکت در هوای سرد و هم در لحظات شدید گرمایشی که گاهی در جاده رخ می‌دهد، به درستی کار می‌کنند.
ارزیابی‌های آزمایشگاهی ترکیبی از شبیه‌سازی دینامومتر اینرسی با تصویربرداری حرارتی برای ارزیابی موارد زیر هستند:
سازندگان از این نتایج برای بهینه‌سازی فرمول‌بندی‌ها استفاده می‌کنند؛ ترکیبات سرامیکی درجه‌یک کمتر از ۱۰٪ کاهش بازدهی در دمای ۴۵۰ درجه سانتیگراد نشان می‌دهند، در مقایسه با کاهش ۲۲٪ در صفحات آلی (تحلیل مواد اصطکاکی ۲۰۲۳).
در حالی که آزمون‌های دینامومتر داده‌های کنترل‌شده‌ای در مورد چرخه‌های حرارتی فراهم می‌کنند، اعتبارسنجی دنیای واقعی شامل موارد زیر است:
مطالعات نشان می‌دهد که سیستم‌هایی که استاندارد SAE J2707 را رعایت می‌کنند، همچنان در شرایط واقعی کوهستانی با تغییر عملکرد به میزان ۱۸٪ مواجه می‌شوند که اهمیت ترکیب آزمایشگاهی و میدانی را برجسته می‌کند. این رویکرد دوگانه اطمینان حاصل می‌کند که پایداری حرارتی هم معیارهای نظارتی و هم نیازهای ایمنی در شرایط واقعی را برآورده می‌کند.
شرکت فناوری هبئی چنگن هوانباو راه‌حل‌های تجهیزاتی پیشرفته برای نیازهای صنعتی ارائه می‌دهد. کنترل کیفیت، مهندسان تجربه‌دار و خدمات مشتری ما رضایت را تضمین می‌کند. امروز با ما تماس بگیرید.
EN
