នៅពេលនិយាយអំពីថាសប៉ែកដែលត្រូវបានរចនាឡើងសម្រាប់ថាមពលលឿនខ្លាំង ការស្វែងរកការរួមបញ្ចូលគ្នានៃសម្ភារៈឱ្យបានត្រឹមត្រូវគឺជារឿងសំខាន់បំផុត។ សម្ភារៈដែលល្អបំផុតគឺត្រូវអាចទប់ទល់នឹងកម្លាំងកូរបានដោយគ្មានការឡើងកំដៅ រក្សានូវភាពរឹងមាំនៅក្រោមសម្ពាធនិងមិនបែកបាក់នៅពេលដែលប្រើប្រាស់យ៉ាងខ្លាំង។ ជម្រើសដែលមានលោហៈពាក់កណ្តាលទទួលបាននូវភាពរឹងមាំដោយការរួមបញ្ចូលគ្នានៃសរសៃដែក និងសរសៃប្រាក់ដែលបានចម្រាញ់ជាមួយនឹងគ្រឿងផ្សំផ្សេងៗ។ វាធ្វើការបានយ៉ាងល្អនៅលើល្បឿនលើសពី ១២០ ម៉ាយក្នុងមួយម៉ោង ដែលថាសប៉ែកធម្មតាមាននិន្នាការបរាជ័យ។ ថាសប៉ែកដែលមានសារធាតុសេរ៉ាមិចវិញ ប្រើប្រាស់រចនាសម្ព័ន្ធសេរ៉ាមិចដែលត្រូវបានបង្កើនភាពរឹងមាំ ដែលអាចកាត់បន្ថយការសឹកនៃឌីស និងកាត់បន្ថយសំលេងរំខាន។ កំណែទំរង់មួយចំនួនទៀតបានបញ្ចូលគ្នាជាមួយសរសៃកាបូនផងដែរ ដែលធ្វើឱ្យវាអាចទប់ទល់នឹងសីតុណ្ហភាពដល់ទៅ ១៨០០ ដឺក្រេហ្វារ៉េនហៃត៍មុននឹងវាបែកខ្លួនចេញ។ សម្រាប់ការប្រើប្រាស់ក្នុងការប្រណាំងយ៉ាងតឹងតែង អ្នកផលិតជារឿយៗប្រើប្រាស់ការរួមបញ្ចូលគ្នានៃសំយោគលោហៈជាមួយនឹងរស់ប៉ូលីម័រដែលមានសារធាតុសរីរាង្គ។ ការរួមបញ្ចូលគ្នានេះផ្តល់នូវថាមពលចាប់យ៉ាងខ្លាំងដល់អ្នកបើកបរនៅពេលដែលពួកគេត្រូវការវាបំផុតនៅក្នុងកំឡិតនៃការចាប់ខ្លាំងៗ។
ប្រភេទធាតុ | កម្រិតនៃកម្លាំងកូរ (Friction Level) | ភាពតឹងរ៉ឹងនៃកម្តៅ | ករណីប្រើប្រាស់ល្អបំផុត | កម្លាំងសំឡេង |
---|---|---|---|---|
Semi-Metallic | ខ្ពស់ (0.4–0.5 ¼) | មធ្យម | ការបើកបរដោយសាវុតភាព | មធ្យម |
ស៊ីម៉ែង | មធ្យម (0.3–0.4 ¼) | ខ្ពស់ | ធ្វើដំណើរប្រចាំថ្ងៃ | ទាប |
Carbon-Ceramic | ប្រែប្រួល (0.35–0.6 ¼) | តែងតាំង | រថយន្តសុប៉ឺការ/ការប្រើប្រាស់នៅលើផ្លូវប្រណាំង | អប្បបរមា |
សមាសធាតុប្រណាំង | ហេវហាន (0.5–0.7 ¼) | ខ្ពស់ណាស់ | កីឡាប្រណាំងយានយន្ត | ខ្ពស់ (នៅពេលមានបន្ទុក) |
មេគុណកកិតកាន់តែខ្ពស់នៅក្នុងស៊ីលីនប្រភេទស៊ីម៉ងត៍ និងស៊ីលីនប្រណាំង ផ្តល់នូវការចាប់យកទាន់ភ្លាមៗ ប៉ុន្តែប៉ះពាល់ដល់ការខូចខាតឌីសកំពូល។ ស៊ីលីនសេរ៉ាមិកផ្តល់នូវការចាប់យកយ៉ាងរលូន និងមានសមត្ថភាពប្រឆាំងនឹងការខ្វះកកិតកាន់តែល្អ ដែលធ្វើឱ្យវាមានសក្តានុពលល្អសម្រាប់ការឈប់ផ្តុំលឿនជាប់ៗគ្នា។ ប្រព័ន្ធកាបូន-សេរ៉ាមិកផ្តល់នូវសមត្ថភាពកកិតដែលអាចផ្លាស់ប្ដូរខ្លួនបាន និងរក្សាបាននូវស្ថេរភាព សូម្បីតែបន្ទាប់ពីការឈប់យ៉ាងហោចណាស់ 15 ដងជាប់ៗគ្នា។
នៅពេលនិយាយអំពីការចាប់ហ្វ្រាំងល្បឿនលឿនលើចម្ងាយឆ្ងាយយើងមានតម្រូវការខ្លាំងចំពោះសម្ភារៈដែលបង្ហាញពីការកើនឡើងនៃកម្លាំងកកិតបានល្អ និងអាចគ្រប់គ្រងកំដៅបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព។ សហគមន៍រថយន្តប្រណាំងបានរកឃើញថាស្ថានីយ៍ហ្វ្រាំងដែលផលិតដោយប្រើសុីតាង់ដែលផ្ទុកសំបកប្រាក់ អាចកាត់បន្ថយការចាប់ហ្វ្រាំងបានប្រហែលជា 40 ភាគរយ បើធៀបទៅនឹងសមាសធាតុហ្វ្រាំងធម្មតាដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងការធ្វើតេស្តប្រើប្រាស់ថ្មីៗ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ គ្មានអ្វីអាចប្រៀបធៀបនឹងហ្វ្រាំងសេរ៉ាមិចកាបូនបានទេ សម្រាប់រថយន្តដែលអាចដំណើរការលឿនជាង 150 ម៉ាយក្នុងមួយម៉ោង។ ប្រព័ន្ធទាំងនេះគ្រាន់តែមានសមត្ថភាពអស្ចារ្យក្នុងការគ្រប់គ្រងកំដៅ ហើយវាក៏មានទម្ងន់ស្រាលជាងមុនច្រើន បើធៀបទៅនឹងជម្រើសបុរាណ ដែលធ្វើឱ្យវាក្លាយជាជម្រើសដ៏ល្អបំផុតសម្រាប់ការងារប្រណាំងដោយមិនគិតពីតម្លៃដែលខ្ពស់ជាង។
ថ្នែកហ្វ្រាំងនៅលើរថយន្តលឿន ជារឿយៗត្រូវបានប៉ះពាល់ដោយកំដៅលើសពី 650 ដឺក្រេសេនទីក្រេដោយសារអ្នកបើករថយន្តចាប់ហ្វ្រាំងយ៉ាងមាំ។ ប្រសិនបើផ្នែកទាំងនេះមិនត្រូវបានសាងសង់ឱ្យអាចទប់ទល់នឹងកំដៅខ្លាំងបែបនេះបាននោះ វត្ថុធាតុផ្នែកកកិតនឹងចាប់ផ្តើមបែកខ្ទាយដោយអ្វីដែលគេហៅថា ការបន្ទាប់ដោយកំដៅ (Glazing)។ វាកើតឡើងនៅពេលផ្ទៃខាងក្រៅក្តៅពេក ហើយបង្កើតជាស្រទាប់ខាងក្រៅដែលមានសភាពរឹង ដែលនាំឱ្យការចាប់ហ្វ្រាំងមានប្រសិទ្ធភាពតិច។ ក្រៅពីនេះក៏នៅមានបញ្ហាផ្សេងទៀតដែរ។ កំដៅកំពូលអាចបណ្តាលឱ្យលោហៈខូចទ្រង់ទ្រាយ និងខូចខាតលឿនជាងធម្មតា។ ចំពោះក្រុមប្រណាំង វាមានន័យថាពួកគេត្រូវចំណាយប្រាក់ច្រើនជាងមុនគ្រប់ឆ្នាំ គ្រាន់តែដើម្បីជួសជុលហ្វ្រាំងជំន взិតទិញថ្មី។
សមាសធាតុបំពេញដោយសេរ៉ាមិចរក្សា 92% នៃកំលាំងកាត់ (Shear Strength) នៅសីតុណ្ហភាព 800°C ដែលល្អប្រសើរជាងថាសហ្វ្រាំងប្រភេទស៊ីមី-មេតាលីក (Semi-metallic) 34% ដូចបានបង្ហាញក្នុងការស្រាវជ្រាវពី ទស្សនាវដ្តីវិទ្យាសាស្ត្រស្តីពីសមាសធាតុ (Journal of Composites Science) .
ការចាប់ហ្វ្រាំងប្រវែងនៅល្បឿនលើសពី 200 គីឡូម៉ែត្រក្នុងមួយម៉ោង បង្កើតកំដៅលឿនជាងប្រព័ន្ធភាគច្រើនអាចបញ្ចេញកំដៅបាន ដែលនាំឱ្យ ហ្វ្រាំងខ្សោយ —ការធ្លាក់ចុះនៃប្រសិទ្ធភាពកកិតយ៉ាងអាក្រក់មួយ។
សម្ភារៈ | ចំណុចសីតុណ្ហភាពធ្លាក់ចុះ (°C) | ពេលវេលាស្តារឡើងវិញបន្ទាប់ពី 10 វិនាទី នៅ 600°C |
---|---|---|
Semi-Metallic | 500 | 45 វិនាទី |
Carbon-Ceramic | 850 | 12 វិនាទី |
ថាសហ្វ្រែមកាបូន-សេរ៉ាមិច ល្អប្រសើរជាងគេនៅក្នុងបរិយាកាសប្រណាំង ដោយសារតែ ការប្រុងប្រយ័ត្ននឹងការឡើងកំដៅ , រក្សាការកកិតអោយនៅស្ថិតស្ថេរ សូម្បីតែក្រោយពីចាប់ហ្វ្រែមដោយកំលាំងខ្លាំងជាប់ៗគ្នាយ៉ាងច្រើនដង។
ថាសហ្វ្រែមប្រើប្រាស់សីតុណ្ហភាពខ្ពស់បច្ចុប្បន្នប្រើ សម្ភារៈបូកសរុបជាន់ជាន់ ដែលរួមបញ្ចូល:
ការច្នៃប្រឌិតទាំងនេះធ្វើឱ្យសីតុណ្ហាភាពខ្ពស់នៅពេលប្រតិបត្តិការថយចុះដល់ 28% បើធៀបនឹងប៉ាដែលមានតែមួយ , ដូចដែលបានបង្ហាញនៅក្នុងការសាកល្បងតាមផ្លូវនៃប្រព័ន្ធបំពង់កំហុស
ការផ្ទេរកំដៅដ៏ល្អ គឺមានសារសំខាន់ណាស់ នៅពេលដែលចង្កៀងធ្វើការនៅល្បឿនខ្ពស់។ នៅពេលដែលវត្ថុធាតុអាចផ្លាស់ទីកំដៅបានឆាប់រហ័ស ពីកន្លែងដែលប៉ះរបស់ចង្កៀងទៅកាន់ឌីស ទៅកាន់ផ្នែកខាងក្រោយដែលធ្វើពីដែក ការសាកល្បងបង្ហាញថា វាអាចកាត់បន្ថយរ៉ូត័រដែលបានកោងប្រហែល 38% យោងតាម ScienceDirect ក្នុងឆ្នាំ 2024។ ការរចនាថ្មីៗសម្រាប់សុីប៉ាស៊ូសសេរ៉ាមិកកំពុងបង្កើតភាពខុសគ្នាដ៏ធំផងដែរ។ អ្នកផលិតខ្លះបានចាប់ផ្តើមបញ្ចូលប្រព័ន្ធកក់កំដៅឯកទេសដោយផ្អែកលើគំនិតចំណេះដឹងពីការសិក្សាអំពីថាមពលកំដៅអគ្គិសនី។ មុខងារទាំងនេះ បញ្ឈប់ប្រព័ន្ធចង្កៀងមិនឱ្យកំដៅលើសកំរិត សូម្បីតែបន្ទាប់ពីធ្វើការចាប់យ៉ាងច្រើនដង ពីល្បឿនលើសពី 200 ម៉ាយក្នុងមួយម៉ោង ដែលជាអ្វីដែលអ្នកប្រណាំងត្រូវការច្រើនបំផុត។
សម្ភារៈ | ការបញ្ជូនកំដៅ (W/m·K) | សីតុណ្ហភាពប្រតិបត្តិការកំពូល (°C) | ពិន្ទុភាពធន់នឹងការចុះខ្សោយ* |
---|---|---|---|
Semi-Metallic | 45–55 | 650 | 6.8/10 |
Ceramic Composite | 60–75 | 800 | 8.9/10 |
*ដោយផ្អែកលើការសមុទានបណ្តាញដែលលើសពី 15 ដងនៃការឈប់ភ្លាមៗជាប់គ្នាពីល្បឿន 150 ម៉ាយ |
សមាសធាតុសេរ៉ាមិចថែរក្សានូវការបញ្ជូនកំដៅខ្ពស់ជាង 25–35% នៅក្រោមបន្ទុកធ្ងន់ៗ ដែលជួយឱ្យការមើលឃើញរបស់ប៉ែលមានស្ថេរភាពក្នុងអំឡុងពេលចាប់ហ្វ្រាំងលើល្បឿនខ្ពស់ជាប់គ្នា។
ការវិភាគ 2024 លើរថយន្តប្រណាំងប្រូតូកូលបានបង្ហាញថា ប៉ែលហ្វ្រាំងសេរ៉ាមិចបានរក្សាទុកនូវមេគុណកកិតបាន 92% បន្ទាប់ពីបើកបាន 10 ជុំនៅ Laguna Seca ខណៈដែលប៉ែលប្រភេទអាលុយមីញ៉ូមបានធ្លាក់ចុះ 22%។ ការថតកំដៅដោយកាំរស្មីអ៊ីនហ្វ្រាក្រហបានបង្ហាញថា ប៉ែលសេរ៉ាមិចបានសម្រេចបាននូវសមតុល្យកំដៅ 40% លឿនជាង ដោយការបែងចែកកំដៅមានភាពស្មើគ្នាជួយការពារកន្លែងកំដៅខ្លាំង (hot spots) និងបន្លូរអាយុកាលរបស់ប៉ែល។
ការកក់កុំហ្វ្រីស័នដែលបានកំណត់នៅក្នុងជួរសីតុណ្ហភាពគឺជារឿងសំខាន់សម្រាប់ការចាប់ហ្វ្រីស័នល្បឿនខ្ពស់។ សារធាតុកាបុន-សេរ៉ាមិចថែរក្សាសមាមាត្រកក់ហ្វ្រីស័នលើសពី 0.45 សូម្បីតែនៅ 800°C ដែលអនុញ្ញាតឱ្យការចាប់ហ្វ្រីស័នបានល្អពីល្បឿន 150+ ម៉ាយ។ ការសិក្សារបស់ SAE International ឆ្នាំ 2024 បានរកឃើញថា ប៉ែលសារធាតុក្រាប់ហ្វីត-ម៉ាទ្រីសកាត់បន្ថយការប្រែប្រួលនៃកក់ហ្វ្រីស័នដោយ 22% បើធៀបនឹងរចនាសម្ព័ន្ធប៉ែលស៊ីម៉ងត៍-លោហៈធម្មតាក្នុងអំឡុងពេលចាប់ហ្វ្រីស័ន 100-0 ម៉ាយឡើងវិញ។
ប៉ែលលោហៈស៊ីនទែរកាត់បន្ថយចម្ងាយចាប់ហ្វ្រីស័នដោយ 15% នៅ 120 ម៉ាយប៉ុន្តែបង្កើនការពាក់រ៉ូទ័រដោយ 40% (FISITA 2023)។ ជម្រើសសេរ៉ាមិចផ្តល់ដំណោះស្រាយមួយដែលមានតុល្យភាពជាមួយនឹងសមាមាត្រកក់ហ្វ្រីស័នរវាង 0.38 និង 0.42 និងការពាក់កំដៅបានបន្ថយដោយ 30% - សមស្របសម្រាប់យានជំនាន់ថ្មីដែលអាចបើកបរបានលើផ្លូវធម្មតាដែលត្រូវការទាំងភាពឆ្លើយតបនិងអាយុកាលវែង។
ការវាយតម្លៃលើរថយន្តប្រណាំងដែលបានផលិតបង្ហាញថា ប៉ែលមានជីវជាតិបានបាត់បង់កម្លាំងកូរជាង 35% បន្ទាប់ពីធ្វើការចាប់ហ្រ្វាំងប្រកបដោយកម្លាំងបីដងពីល្បឿន 100 ម៉ាយក្នុងមួយម៉ោង។ ផ្ទុយទៅវិញ ប៉ែលដែលបានមកពីកីឡារថយន្តដែលមានការបំពង់ដោយធាតុត័ង់ស្តែន-កាប៉ាំត (tungsten-carbide) បានរក្សាកម្លាំងកូរឱ្យនៅក្នុងចន្លោះ ±5% នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌដូចគ្នា ដែលបញ្ជាក់ពីសមត្ថភាពរបស់វាសម្រាប់រថយន្តអ៊ីពែរ (hypercars) ដែលមានល្បឿនលើសពី 200 ម៉ាយក្នុងមួយម៉ោង។
ប៉ែលហ្រ្វាំងដែលផ្ទុកធាតុកប្បាសខ្ពស់អាចសម្រេចបានកម្លាំងកូររហូតដល់ 0.55 សម្រាប់ការប្រើប្រាស់នៅលើផ្លូវប្រណាំង ប៉ុន្តែវាត្រូវបានបាត់បង់រហូតដល់ 2.5 មីលីម៉ែត្រក្នុងរយៈ 1,000 ម៉ាយ ដែលជារឿយៗត្រូវការជំនួសបន្ទាប់ពីការប្រើប្រាស់តែ 3–5 ដង។ ប៉ែលហ្រ្វាំងដែលផ្ទុកធាតុកាបោន-សេរ៉ាមិច (carbon-ceramic) ថ្មីៗនេះអាចផ្តល់កម្លាំងកូរចន្លោះពី 0.48–0.52 ដោយការបាត់បង់តិចជាង 0.8 មីលីម៉ែត្រក្នុងរយៈ 1,000 ម៉ាយ ដែលបានកំណត់នូវស្តង់ដាថ្មីសម្រាប់ភាពរឹងមាំនៅក្នុងរថយន្តដែលប្រើប្រាស់បានទាំងផ្លូវទូទៅនិងផ្លូវប្រណាំង។
ការចាប់ហ្រ្វាំងដែលមានល្បឿនខ្ពស់បង្ហាញពីការបាក់សំណាញ់កំដៅខ្លាំង ដែលសីតុណ្ហភាពអាចឡើងដល់ច្រើនជាង 650°C (ទស្សនាវដ្តីវិស្វកម្មម៉ូតូរ៉េស 2023) . ការធ្វើតេស្ត SAE J2689 ធ្វើការសាកល្បងដល់ 240–0 គីឡូម៉ែត្រ/ម៉ោង ដើម្បីវាយតម្លៃការពាក់បាក់:
ប្រភេទប៉ែលចាប់ហ្វ្រាំង | អត្រាពាក់បាក់ជាមធ្យម (មីលីក្រាម/ដង) | ការទប់ទល់នឹងសីតុណ្ហភាពកំពូល |
---|---|---|
Carbon-Ceramic | 12.7 | 1,100°C |
ថ្នាក់ប្រណាំង | 18.9 | 950°C |
ការធ្វើតេស្តឌីណាម៉ូម៉ែត្របង្ហាញថា ប៉ែលហ្វ្រាំងកាបូន-សេរ៉ាមិចថែរក្សាបាន 93% ស្ថេរភាពកកិត បន្ទាប់ពីធ្វើការចាប់ហ្រ្វាំងថាមពលខ្ពស់ចំនួន 1,000 ដង វាមានសមត្ថភាពល្អប្រសើរជាងប្រភេទសំយោគដែលនៅសល់ 79%។
ប៉ែលកាបូន-សេរ៉ាមិចប្រើប្រាស់ គ្រាប់ម៉ាទ្រីសកាបូនបង្កើនការប៉ះពាល់ក្នុងបែប 3D ដែលកាត់បន្ថយការខូចខាតដោយការកូរចំនួន 41% បើធៀបនឹងសារធាតុបូរាណ (ស្ថាប័ន Fraunhofer ឆ្នាំ 2022)។ សារធាតុប្រើប្រាស់ប្រកបដោយបច្ចេកទេសកីឡា សម្រេចបាននូវភាពយូរអង្គិលតាមរយៈការសាងសង់ជាស្រទាប់ៗ៖
អ្នកផលិតរថយន្តកំពុងកើនឡើងការទទួលយកបច្ចេកវិទ្យាដែលបានសាកល្បងនៅលើផ្លូវប្រណាំង ដូចជារចនាបថបង្ហូរខ្យល់ និង សន្លឹកកកិតច្រើនកំហាប់ នៅក្នុងម៉ូដែលប្រើប្រាស់។ ការស្ទង់មតិអំពីវិស្វកម្មយានយន្តក្នុងឆ្នាំ2023 បានរកឃើញថា 78% នៃ OEMs ប្រើសុទ្ធថ្មចេញពីប្រណាំងម៉ូតូ ដើម្បីធ្វើឱ្យអាយុកាលកាន់តែប្រសើរឡើងដល់32–50% បើធៀបនឹងការរចនាធម្មតា។
កំណត់សំគាល់ការសាកល្បង៖ ម៉ែត្រុកភាពធន់ក្នុងពិភពជាក់ស្តែង រួមបញ្ចូលគ្នានូវការសាកល្បងនៅមន្ទីរពិសោធន៍ និងការធ្វើតេស្តនៅលើផ្លូវ និងតាមផ្លូវប្រណាំងជាង20,000 គីឡូម៉ែត្រ ក្រោមការផ្ទុក និងសំណើមមិនថេរ។
ថ្មចេញប្រអប់ហ្វ្រាំងដែលមានសមត្ថភាពខ្ពស់ ត្រូវបានប្រើសារធាតុប៉ុន្មានដូចជា ស៊ីម៉ងត៍-ម៉េតាលីក សេរ៉ាមិច កាបូន-សេរ៉ាមិច និងសារធាតុឯកទេសសម្រាប់ប្រណាំង។ សារធាតុទាំងនេះត្រូវបានជ្រើសរើសដោយសារសមត្ថភាពរបស់វាក្នុងការទប់ទល់នឹងកកិត និងកំដៅខ្ពស់។
ការទប់ទល់នឹងកំដៅគឺមានសារសំខាន់ណាស់ ពីព្រោះការហ្វ្រាំងនៅល្បឿនខ្ពស់បង្កើតកំដៅយ៉ាងខ្លាំង ដែលអាចបណ្តាលឱ្យថ្មចេញប្រអប់ហ្វ្រាំងកើតជាស្នាមថ្មថ្មី និងខូចខាតប្រសិនបើវាមិនអាចទប់ទល់នឹងកំដៅបាន។
ប៉ាដែលហ្វ្រេតដែលធ្វើពីសេរ៉ាមិចផ្តល់នូវការចាប់យ៉ាងរលូន និងការទប់ទល់នឹងការរលាយបានកាន់តែប្រសើរ ខណៈដែលជម្រើសដែលមានលោហៈកាបូនផ្តល់នូវការចាប់បានភ្លាមៗ ប៉ុន្តែវាអាចបង្កឱ្យមានការខូចខាតនៃឌីសកាន់តែលឿន។
ការរលាយហ្វ្រេតគឺជាការថយចុះនៃប្រសិទ្ធភាពកកិតដែលមានគ្រោះថ្នាក់ ដែលកើតឡើងនៅពេលហ្វ្រេតមានកំដៅខ្ពស់ ជារឿយក្នុងកំឡិតចុះហ្វ្រេតលឿននិងរយៈពេលយូរ។