×
Ổn định nhiệt cơ bản có nghĩa là má phanh duy trì hiệu suất như thế nào khi nhiệt độ tăng giảm. Những má phanh chất lượng tốt có thể giữ được khoảng 85 đến 90 phần trăm khả năng hãm dừng, ngay cả khi nhiệt độ rất cao, lên tới khoảng 600 độ C, theo một số nghiên cứu từ Adv Ceramics Hub vào năm 2023. Điều này rất quan trọng vì không ai muốn phanh đột ngột mất tác dụng khi cần dừng xe nhanh. Vật liệu composite gốm thường hoạt động tốt hơn trong trường hợp này do được thiết kế để chịu được nhiệt mà không giãn nở quá mức, giúp chúng hoạt động ổn định trong mọi điều kiện lái xe.
Trên 400°C, má phanh hữu cơ mất đi 30–40% lực phanh do chất kết dính bị suy giảm (Ponemon 2023). Sự suy giảm này làm tăng trực tiếp quãng đường phanh—một mức giảm 20% hệ số ma sát sẽ thêm 8 mét vào quãng đường phanh ở tốc độ 100 km/h. Các má phanh hiệu suất cao được tích hợp các chất ổn định kim loại để giảm thiểu sự suy giảm, đảm bảo cảm giác bàn đạp phanh ổn định trong các lần phanh mạnh lặp lại.
Các vật liệu má phanh tiên tiến tối ưu hóa hành vi tribological—khoa học về các bề mặt tương tác trong chuyển động—thông qua ba cơ chế chính:
Việc quản lý nhiệt độ phối hợp này giúp ngăn ngừa hiện tượng hóa hơi dầu phanh và cong vênh đĩa, điều rất quan trọng đối với an toàn khi lái xe trên địa hình đồi núi hoặc lái xe trên trường đua.
Loại vật liệu cấu thành má phanh thực sự ảnh hưởng đến mức nhiệt độ mà chúng có thể chịu được trước khi hỏng và hiệu suất hoạt động khi bị đẩy vào điều kiện làm việc căng thẳng. Má phanh gốm có thể chịu được nhiệt độ rất cao, khoảng 800 độ C, mà không mất lực hãm, đó là lý do vì sao nhiều xe thể thao được trang bị loại này theo tiêu chuẩn. Má phanh bán kim loại cũng hoạt động khá tốt, thường ở mức nhiệt từ khoảng 200 đến 700 độ C, nhưng người lái có thể nhận thấy đĩa phanh bị mài mòn nhanh hơn do tỷ lệ kim loại trong má phanh này cao hơn. Tiếp theo là má phanh hữu cơ, về cơ bản được làm từ các vật liệu như nhựa thông trộn với sợi carbon. Những loại này bắt đầu suy giảm khi nhiệt độ đạt khoảng 500 độ C, đồng nghĩa với việc khả năng phanh sẽ kém đi sau những thời gian phanh kéo dài, đặc biệt là trên các đoạn đường xuống dốc miền núi nơi cần phanh liên tục. Một số nghiên cứu gần đây cho thấy má phanh gốm đã giảm thiểu các vấn đề liên quan đến nhiệt lên tới gần 9/10 lần so với loại hữu cơ thông thường khi được thử nghiệm trong điều kiện mô phỏng các tình huống phanh cường độ cao.
| Vật liệu | Nhiệt độ Tối đa (°C) | Cắn Lạnh | Tản nhiệt |
|---|---|---|---|
| Gốm | 800 | Trung bình | Xuất sắc |
| Bán kim loại | 700 | Sức mạnh | Tốt |
| Hữu cơ | 500 | Sức mạnh | Thấp |
Khi bị kẹt trong tình trạng tắc đường hoặc di chuyển xuống dốc, má phanh bán kim loại thực sự duy trì được độ ổn định ma sát nhiều hơn khoảng 15 phần trăm so với loại hữu cơ thông thường khi nhiệt độ đạt mức khoảng 300 độ C (khoảng 572 độ F). Nhưng còn có một điều tốt hơn nữa cần đề cập ở đây là má phanh gốm thực sự vượt trội. Những chiếc phanh này hầu như không cho thấy dấu hiệu suy giảm nào sau khi ai đó đạp phanh liên tục mười lần từ tốc độ lên tới 100 km/h (khoảng 62 dặm/giờ). Tuy nhiên, các bài kiểm tra thực tế lại cho thấy một câu chuyện khác. Má phanh hữu cơ có xu hướng mài mòn khá nhiều, mất gần một nửa độ dày chỉ sau 6.000 dặm khi phải chịu những tình huống nhiệt độ cao khắc nghiệt. Trong khi đó, má phanh gốm vẫn giữ được gần như nguyên vẹn, duy trì khoảng 85% độ dày ban đầu trong cùng điều kiện sử dụng tương tự.
Khi má phanh trải qua các chu kỳ đốt nóng và làm nguội lặp đi lặp lại, bề mặt của chúng có xu hướng trở nên cứng hơn. Điều này khiến chúng giảm độ bám trên bề mặt đĩa phanh khoảng 30%, đồng nghĩa với việc tài xế cần quãng đường dài hơn để dừng xe. Vấn đề trở nên nghiêm trọng hơn đối với má phanh hữu cơ khi nhiệt độ đạt khoảng 300 độ C, tương đương 572 độ F trên thang đo Fahrenheit. Đến thời điểm này, các má phanh này bắt đầu bị tráng men và về cơ bản không còn hoạt động hiệu quả, tạo ra những tình huống nguy hiểm khi phanh không phản hồi như mong đợi. Tuy nhiên, đối với má phanh gốm thì câu chuyện lại khác. Theo các kết quả thử nghiệm khác nhau trong ngành công nghiệp, vật liệu gốm vẫn giữ được khoảng 90% lực phanh ban đầu ngay cả sau khi đã chạy liên tục 20.000 dặm. Má phanh bán kim loại cũng gặp phải một vấn đề khác. Chúng dễ nứt do ứng suất nhiệt, làm mài mòn đĩa phanh nhanh hơn đáng kể so với bình thường. Các kỹ thuật viên thường xuyên chứng kiến điều này, và về lâu dài, người sở hữu xe sẽ phải chi trả thêm khoảng 20% chi phí sửa chữa so với những người sử dụng loại má phanh gốm.
Khi nhiệt độ phanh vượt quá mức vật liệu má phanh có thể chịu được, thường ở khoảng 500 đến 700 độ F cộng hoặc trừ tùy thuộc vào loại vật liệu mà chúng được tạo ra theo tạp chí Brake & Frontend năm ngoái, thì đó là lúc hiện tượng phai phanh bắt đầu xảy ra. Điều này thường xảy ra trong thời gian phanh dài như khi xuống dốc hoặc kéo vật nặng phía sau xe. Nhiệt độ tích tụ quá nhiều về cơ bản làm yếu khả năng bám dính của má phanh vào đĩa phanh, có nghĩa là xe mất nhiều thời gian hơn để dừng lại bình thường. Má phanh hữu cơ có xu hướng bị hỏng nhanh hơn khi mọi thứ trở nên nóng như vậy, trong khi các loại má phanh gốm và bán kim loại giữ được tốt hơn, đôi khi vẫn ổn định ngay cả khi nhiệt độ lên tới 1200 độ F trước khi chúng bắt đầu mất hiệu quả.
Các dấu hiệu chính bao gồm:
Để giảm rủi ro trong điều kiện nhiệt độ cao:
Má phanh chất lượng cao giữ độ bám khá ổn định ngay cả khi nhiệt độ thay đổi mạnh. Lấy ví dụ má phanh gốm, chúng chỉ giảm khoảng 8 đến 10 phần trăm hiệu quả khi nhiệt độ tăng từ mức phòng lên trên 500 độ Fahrenheit. Trong khi đó, má phanh hữu cơ gặp khó khăn nhiều hơn, giảm gần một nửa khả năng hãm phanh trong cùng dải nhiệt độ đó. Điều này có nghĩa là người lái sẽ không cảm thấy những bất ngờ đột ngột ở bàn đạp phanh khi nhiệt độ tăng lên trong các tình huống phanh mạnh hoặc đi xuống dốc dài. Hầu hết các nhà sản xuất lớn đều kiểm tra các tuyên bố này thông qua tiêu chuẩn SAE J2707. Quy trình này bao gồm việc đưa phanh trải qua các chu kỳ làm nóng và làm nguội lặp lại, tương tự như những gì xảy ra khi lái xe lâu dài trên đường đèo hoặc trong điều kiện giao thông đô thị đông đúc, nơi phanh phải hoạt động với cường độ cao.
Tiêu chuẩn SAE J2707 quy định những yêu cầu mà má phanh cần đáp ứng về hệ số ma sát trong dải nhiệt độ rộng, từ khoảng 100 độ C lên đến 350 độ C. Bài kiểm tra cơ bản đánh giá mức độ ổn định của vật liệu trong các tình huống phanh mạnh lặp lại, và cũng có yêu cầu tối thiểu tại đây. Theo tài liệu năm 2023 của tiêu chuẩn này, vật liệu phải duy trì hệ số ma sát ít nhất là 0,35 mu. Ngoài ra còn có các tiêu chuẩn quan trọng khác, ví dụ như chứng nhận ECE R90 của châu Âu, tiêu chuẩn này đưa ra các yêu cầu khắt khe hơn. Tiêu chuẩn này đánh giá hiệu suất hoạt động trong điều kiện cực đoan, kiểm tra từ nhiệt độ đóng băng ở mức âm 20 độ C cho đến mức nhiệt độ cao chói chang lên tới 600 độ C. Những bài kiểm tra này giúp đảm bảo phanh hoạt động hiệu quả cả khi khởi động trong thời tiết lạnh lẫn trong những khoảnh khắc gia nhiệt mạnh mà chúng ta đôi khi gặp phải trên đường.
Các đánh giá phòng thí nghiệm kết hợp mô phỏng trên máy đo lực quán tính với hình ảnh nhiệt để đánh giá:
Các nhà sản xuất sử dụng kết quả này để cải tiến công thức vật liệu; các hợp chất gốm cao cấp cho thấy mức độ hao hụt hiệu suất dưới 10% ở 450°C, so với mức suy giảm 22% ở má phanh hữu cơ (Phân tích Vật liệu Ma sát 2023).
Mặc dù các bài kiểm tra trên máy đo lực cung cấp dữ liệu kiểm soát được về chu kỳ nhiệt, việc xác minh ngoài thực tế bao gồm:
Các nghiên cứu cho thấy các hệ thống đạt tiêu chuẩn SAE J2707 vẫn gặp phải sự chênh lệch hiệu suất lên đến 18% trong điều kiện thực tế ở vùng núi, làm nổi bật tầm quan trọng của việc kết hợp kiểm tra trong phòng thí nghiệm và tại hiện trường. Cách tiếp cận kép này đảm bảo độ ổn định nhiệt đáp ứng cả các tiêu chuẩn quy định và nhu cầu an toàn trong thực tế.
Hebei Chengen Huanbao Technology cung cấp các giải pháp thiết bị tiên tiến cho nhu cầu công nghiệp. Kiểm soát chất lượng, đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm và dịch vụ khách hàng của chúng tôi đảm bảo sự hài lòng. Liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay.
EN
