Hodnocení vlastností keramických mixů pro brzdové systémy

Nikol Kubalová

Master's thesis

The evalution of properties of ceramic blends for braking systems

Abstract:

Pro správnou funkci brzdového systémů je důležitým faktorem konstrukce a použité frikční materiály, které musí absorbovat významnou část kinetické a tepelné energie vozidla při jeho zpomalování nebo zastavení. V brzdových systémech jsou frikční materiály velmi různorodým kompozitem, který se skládá až z 20 složek. V současné době se frikční materiály rozdělují do tří hlavních skupin – kovové, karbonové a na bázi organických pryskyřic. Diplomová práce je zaměřena na keramické brzdové destičky na bázi organických pryskyřic (NAO mix), jejichž frikční komponenty se dělí do čtyř hlavních skupin – pojiva, zpevňující materiály, modifikátory tření a plniva. Všechny komponenty v brzdové destičce jsou pojeny fenolformaldehydovou pryskyřicí. Mixy používané k výrobě brzdových destiček, hlavně keramický NAO (nonazbestorganics) obsahující nejvyšší množství organických složek, jsou velmi citlivé na vlhkost. V první fázi se testovala samotná syrová pryskyřice (čerstvá a zhydratovaná), jelikož je organického původu, pomocí analyzátoru vlhkosti, infračervené spektroskopie, indexu toku a simultánní termické analýzy. V druhé fázi se provedla simulace výroby a testování brzdových destiček. Bylo stanoveno chemické složení pomocí rentgenového fluorescenčního spektrometru, změřena kompresibilita (za studena a za tepla) a zjištění teplotní křivky v závislosti na čase. Z měření bylo prokázáno, že kritickým a klíčovým materiálem je pryskyřice, což bylo potvrzeno její závislostí hydratace s rostoucí kompresibilitou. Cílem diplomové práce bylo eliminovat problémy vzniklé při výrobě brzdových destiček NAO, prokázat kořenovou příčinu a popsat jaké následky může mít vysoká kompresibilita v reálném provozu.

Abstract:

The construction and used frictional materials are important factors for proper function of brake system. These factors have to absorb significant part of vehicle kinetic and thermal energy during deceleration or stopping. Friction materials in brake systems are very heterogeneous composite composed of up to 20 components. Nowadays, friction materials are divided into three main groups – metallic, carbonic and based on organic resins. Master´s thesis is focused on ceramic brake pads based on organic resins (NAO mix), whose friction components are divided into four main groups – pastes, reinforcing materials, friction modifiers and fillers. All components in the brake pad are bonded by the phenol-formaldehyde resin. Brake pads mixtures are very sensitive to moisture, especially ceramic NAO mix (non-asbestos organics) contains the biggest amount of organic components. In the first stage raw resin was analyzed (fresh and hydrated) by IR-oven, IR spectroscopy, flow index test and simultaneous thermic analysis. In the second stage, the simulation of production and brake pads testing was performed. Chemical composition was determined by X-ray fluorescence spectrometer. Then, compressibility of brake pads was measured (under cold and hot) and temperature curves over time were detected. The measurements identify resin as critical and key material. This fact was proven by dependence between its sensibility character to humidity on increasing compressibility. The main aim of master´s thesis was to eliminate of issues during NAO brake pads production, to find root cause, and finally to described the consequences of high compressibility in real process.

Keywords

brzdový systém, brzdové destičky, frikční materiál, pryskyřice

Keywords

brake system, brake pads, friction material, resin

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 4. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 30. 5. 2017
• Supervisor: Michaela Topinková
• Reader: Jana Václavíková

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Master programme / field:
Metalurgické inženýrství / Tepelná technika a keramické materiály