محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر به دانش فنی فرمولاسیون و فرایند بهینه تولید آمیزه اصطحکاکی لنت ترمز به منظور کاهش صدازایی دست یافتند.
به گزارش سرویس پژوهشی ایسنا، سیستم ترمز وسایط نقلیه از جمله مهمترین اجزای آنها به شمار می‌رود چرا که ایمنی وسیله نقلیه و سرنشینان آن به چگونگی عملکرد سیستم ترمز بستگی دارد.
از میان اجزای مجموعه ترمز هم عضو اصطکاکی به ویژه به عنوان بخش مهم و تعیین کننده چگونگی کارایی سیستم ترمز نقش قابل توجهی را در قابلیت ترمزگیری سیستم تحت شرایط دمایی و مکانیکی مختلف عهده دار می‌باشد.
علاوه بر این، میزان صدا زدایی، فرمان زدگی و طول عمر لنت نیز به عضو اصطکاکی بستگی دارد. ماده اصطکاکی یک کامپوزیت پلیمری ترموست شونده حاوی مواد و فیلرهای گوناگون است که هر کدام وظیفه خاصی را عهده دار می‌باشند.
در سال‌های اخیر صدازدایی ترمزهای دیسکی برای صنعت خودرو و تولید کنندگان مواد اصطکاکی مورد مصرف در سیستم‌های ترمز دیسکی و همچنین مصرف کنندگان لنت، موضوعی بوده که روز به روز مورد توجه بیشتر واقع شده است.
اگرچه صدا زایی فرکانس پایین برای انواع خاصی از سیستم‌های ترمز مساله مهمی است، متداولترین و مزاحم‌ترین صدا، زوزه می‌باشد که ضمن برهم زدن آرامش مسافران وسایط نقلیه و ایجاد آلودگی صوتی در محیط، از نظر هزینه‌های ضمانت برای تولید کنندگان خودرو و ترمز گران و پر خرج است.
زوزه، ارتعاش فرکانس بالا( 1000هرتز به بالا) اجزاء ترمز در حین عمل ترمزگیری است و هنگامی اتفاق می‌افتد که کوپلینگ اصطکاکی بین لنت و دیسک یک ناپایداری دینامیکی ایجاد کرده و سیستم ترمز، ارتعاشات مکانیکی با دامنه خیلی بالا را تجربه می‌کند.
روشها و تکنیک‌های بسیار زیادی طی چند سال اخیر توسط محققان و پژوهشگران به عنوان دستاوردهای پژوهشی ارائه شده است که در کاهش میزان و دامنه صدا یا زوزه می‌توانند موثر واقع شوند. در تمام این روشها هدف کاهش دامنه ارتعاشات و میرایش فرکانسهای قابل شنیدن بوده است. استفاده از مواد و افزودنی‌هایی با ساختار لایه‌ای و یا بلوری توسط پژوهشگران پیشنهاد شده است.
نانوگرافیت نیز به دلیل دارا بودن ساختار لایه‌ای و وجود اقیانوسی از الکترون در لایه‌های کربنی آن و همچنین ساختار لانه زنبوری متشکل از لایه‌های با ضخامت چند نانومتر حاوی گروه‌های شیمیایی فعال جهت جذب شدن زنجیرهای رزین فنلیک درون خلل و فرج لانه زنبوری می‌تواند در میرایش دامنه فرکانسهای صدازا موثر باشد. در این صورت ساختار شبکه‌ای شده رزین بین نانولایه‌ها به صورت کامپوزیت درآمده و در اثر وقوع حرکات لغزشی بین نانو لایه‌ها امکان میرایش دامنه صدا وجود دارد.
محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر نیز در پژوهشی به کارفرمایی وزارت صنایع و معادن (طرح‌های تحقیقات اساسی و مطالعات کاربردی صنعتی و معدنی) به دانش فنی فرمولاسیون و فرایند بهینه تولید آمیزه اصطحکاکی لنت ترمز به منظور کاهش صدازایی دست یافته‌اند.
هدف از این پژوهش، استفاده از ماده نانوگرافیت به عنوان تعدیل کننده اصطکاک و افزایش قابلیت میرایش ارتعاشات و فرکانسهای صدایی توسط ماده اصطکاکی می‌باشد. علاوه بر این، استفاده از مواد نانو گرافیت در ماده اصطکاکی، هدایت حرارتی ماده اصطکاکی را افزایش داده و در نتیجه احتمال افزایش دما در فصل مترک دیسک و ماده اصطکاکی را کاهش می‌دهد.
این امر باعث می‌شود تا پدیده صدازایی توسط ماده اصطکاکی در لحظه اعمال ترمز کاهش یابد. به عبارت بهتر، با افزودن نانوگرافیت به ماده اصطکاکی پیش بینی می‌شود علاوه بر کنترل انتشار و تشدید فرکانسهای صدازا، قابلیت میرایش ارتعاشات توسط ماده اصطکاکی را افزایش داده و بدلیل نانوسکوپیک بودن ذرات نانو گرافیت نیز ماده اصطکاکی بعد از پخت و قالبگیری از استحکام مکانیکی و مقاومت سایشی بالایی برخوردار می‌باشد.
به گفته مجریان طرح، کارایی یک سیستم ترمز خودرو عمدتا توسط خواص تریبولوژیکی زوج اصطکاکی که متشکل از دیسک و ماده اصطکاکی می‌باشد تعیین می‌شود. از میان اجزا مجموعه ترمز، عضو اصطکاکی نقش قابل توجهی را در قابلیت ترمزگیری سیستم تحت شرایط دمایی و مکانیکی مختلف عهده دار می‌باشد. علاوه بر این، میزان صدا زدایی، فرمان زدگی و طول عمر لنت نیز به عضو اصطکاکی بستگی دارد.
خواص یک ماده اصطکاکی مورد مصرف در هر سیستم ترمز که باید مورد توجه و بهینه سازی طراح قرار گیرد عبارتند از میزان ضریب اصطکاک و پایداری آن در محدوده‌ای وسیع از سرعت، فشار و دمای کاربرد، میزان افت ضریب اصطکاک با دما و قابلیت بازیابی ضریب اصطکاک اولیه بعد از کاهش یا افت دما، مقاومت زیاد در برابر سایش، ترک و خستگی حرارتی، سازگاری تریبولوژیک با سطح فلزی متحرک مقابل (دیسک)، توان کافی جهت تحمل نیروهای برشی و فشاری زیاد که در حین عملیات ترمزگیری اعمال می‌شود، حداقل حساسیت به آب، رطوبت، مواد روغنی یا محیط‌های خورنده، نمکی و گل آلود از نقطه نظر خصوصیات سطحی آن به ویژه ضریب اصطکاک، عدم استعداد ایجاد ارتعاش، صدا و زوزه در دماهای بالا (دیسک گرم) و پایین (دیسک سرد) و همچنین از نقطه نظر فرایند قالبگیری، سهولت شکل گیری در قالب، سرعت پخت و نیز سهولت خروج از قالب و پایداری حرارتی ماده اصطکاکی حائز اهمیت می‌باشد.
قابلیت حرارت زایی در سطح مشترک با دیسک و انتقال حرارت نیز از جمله خواص ترموفیزیکی ماده اصطکاکی محسوب می‌شود. مدول و تراکم پذیری عضو اصطکاکی از جمله خواص دیگر آن می‌باشد.
به گزارش سرویس پژوهشی ایسنا، سیستم ترمز وسایط نقلیه از جمله مهمترین اجزای آنها به شمار می‌رود چرا که ایمنی وسیله نقلیه و سرنشینان آن به چگونگی عملکرد سیستم ترمز بستگی دارد.
از میان اجزای مجموعه ترمز هم عضو اصطکاکی به ویژه به عنوان بخش مهم و تعیین کننده چگونگی کارایی سیستم ترمز نقش قابل توجهی را در قابلیت ترمزگیری سیستم تحت شرایط دمایی و مکانیکی مختلف عهده دار می‌باشد.
علاوه بر این، میزان صدا زدایی، فرمان زدگی و طول عمر لنت نیز به عضو اصطکاکی بستگی دارد. ماده اصطکاکی یک کامپوزیت پلیمری ترموست شونده حاوی مواد و فیلرهای گوناگون است که هر کدام وظیفه خاصی را عهده دار می‌باشند.
در سال‌های اخیر صدازدایی ترمزهای دیسکی برای صنعت خودرو و تولید کنندگان مواد اصطکاکی مورد مصرف در سیستم‌های ترمز دیسکی و همچنین مصرف کنندگان لنت، موضوعی بوده که روز به روز مورد توجه بیشتر واقع شده است.
اگرچه صدا زایی فرکانس پایین برای انواع خاصی از سیستم‌های ترمز مساله مهمی است، متداولترین و مزاحم‌ترین صدا، زوزه می‌باشد که ضمن برهم زدن آرامش مسافران وسایط نقلیه و ایجاد آلودگی صوتی در محیط، از نظر هزینه‌های ضمانت برای تولید کنندگان خودرو و ترمز گران و پر خرج است.
زوزه، ارتعاش فرکانس بالا( 1000هرتز به بالا) اجزاء ترمز در حین عمل ترمزگیری است و هنگامی اتفاق می‌افتد که کوپلینگ اصطکاکی بین لنت و دیسک یک ناپایداری دینامیکی ایجاد کرده و سیستم ترمز، ارتعاشات مکانیکی با دامنه خیلی بالا را تجربه می‌کند.
روشها و تکنیک‌های بسیار زیادی طی چند سال اخیر توسط محققان و پژوهشگران به عنوان دستاوردهای پژوهشی ارائه شده است که در کاهش میزان و دامنه صدا یا زوزه می‌توانند موثر واقع شوند. در تمام این روشها هدف کاهش دامنه ارتعاشات و میرایش فرکانسهای قابل شنیدن بوده است. استفاده از مواد و افزودنی‌هایی با ساختار لایه‌ای و یا بلوری توسط پژوهشگران پیشنهاد شده است.
نانوگرافیت نیز به دلیل دارا بودن ساختار لایه‌ای و وجود اقیانوسی از الکترون در لایه‌های کربنی آن و همچنین ساختار لانه زنبوری متشکل از لایه‌های با ضخامت چند نانومتر حاوی گروه‌های شیمیایی فعال جهت جذب شدن زنجیرهای رزین فنلیک درون خلل و فرج لانه زنبوری می‌تواند در میرایش دامنه فرکانسهای صدازا موثر باشد. در این صورت ساختار شبکه‌ای شده رزین بین نانولایه‌ها به صورت کامپوزیت درآمده و در اثر وقوع حرکات لغزشی بین نانو لایه‌ها امکان میرایش دامنه صدا وجود دارد.
محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر نیز در پژوهشی به کارفرمایی وزارت صنایع و معادن (طرح‌های تحقیقات اساسی و مطالعات کاربردی صنعتی و معدنی) به دانش فنی فرمولاسیون و فرایند بهینه تولید آمیزه اصطحکاکی لنت ترمز به منظور کاهش صدازایی دست یافته‌اند.
هدف از این پژوهش، استفاده از ماده نانوگرافیت به عنوان تعدیل کننده اصطکاک و افزایش قابلیت میرایش ارتعاشات و فرکانسهای صدایی توسط ماده اصطکاکی می‌باشد. علاوه بر این، استفاده از مواد نانو گرافیت در ماده اصطکاکی، هدایت حرارتی ماده اصطکاکی را افزایش داده و در نتیجه احتمال افزایش دما در فصل مترک دیسک و ماده اصطکاکی را کاهش می‌دهد.
این امر باعث می‌شود تا پدیده صدازایی توسط ماده اصطکاکی در لحظه اعمال ترمز کاهش یابد. به عبارت بهتر، با افزودن نانوگرافیت به ماده اصطکاکی پیش بینی می‌شود علاوه بر کنترل انتشار و تشدید فرکانسهای صدازا، قابلیت میرایش ارتعاشات توسط ماده اصطکاکی را افزایش داده و بدلیل نانوسکوپیک بودن ذرات نانو گرافیت نیز ماده اصطکاکی بعد از پخت و قالبگیری از استحکام مکانیکی و مقاومت سایشی بالایی برخوردار می‌باشد.
به گفته مجریان طرح، کارایی یک سیستم ترمز خودرو عمدتا توسط خواص تریبولوژیکی زوج اصطکاکی که متشکل از دیسک و ماده اصطکاکی می‌باشد تعیین می‌شود. از میان اجزا مجموعه ترمز، عضو اصطکاکی نقش قابل توجهی را در قابلیت ترمزگیری سیستم تحت شرایط دمایی و مکانیکی مختلف عهده دار می‌باشد. علاوه بر این، میزان صدا زدایی، فرمان زدگی و طول عمر لنت نیز به عضو اصطکاکی بستگی دارد.
خواص یک ماده اصطکاکی مورد مصرف در هر سیستم ترمز که باید مورد توجه و بهینه سازی طراح قرار گیرد عبارتند از میزان ضریب اصطکاک و پایداری آن در محدوده‌ای وسیع از سرعت، فشار و دمای کاربرد، میزان افت ضریب اصطکاک با دما و قابلیت بازیابی ضریب اصطکاک اولیه بعد از کاهش یا افت دما، مقاومت زیاد در برابر سایش، ترک و خستگی حرارتی، سازگاری تریبولوژیک با سطح فلزی متحرک مقابل (دیسک)، توان کافی جهت تحمل نیروهای برشی و فشاری زیاد که در حین عملیات ترمزگیری اعمال می‌شود، حداقل حساسیت به آب، رطوبت، مواد روغنی یا محیط‌های خورنده، نمکی و گل آلود از نقطه نظر خصوصیات سطحی آن به ویژه ضریب اصطکاک، عدم استعداد ایجاد ارتعاش، صدا و زوزه در دماهای بالا (دیسک گرم) و پایین (دیسک سرد) و همچنین از نقطه نظر فرایند قالبگیری، سهولت شکل گیری در قالب، سرعت پخت و نیز سهولت خروج از قالب و پایداری حرارتی ماده اصطکاکی حائز اهمیت می‌باشد.
قابلیت حرارت زایی در سطح مشترک با دیسک و انتقال حرارت نیز از جمله خواص ترموفیزیکی ماده اصطکاکی محسوب می‌شود. مدول و تراکم پذیری عضو اصطکاکی از جمله خواص دیگر آن می‌باشد.
