วัสดุผ้าเบรกและการเปลี่ยนสามัญสำนึก

ผ้าเบรกเป็นวัสดุเสียดสีที่ติดอยู่กับดรัมเบรกหรือจานเบรกที่หมุนไปพร้อมกับล้อ ซึ่งซับแรงเสียดทานและบล็อกซับแรงเสียดทานจะถูกแรงดันภายนอกเพื่อสร้างแรงเสียดทานเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการชะลอความเร็วของรถ

บล็อกเสียดทานเป็นวัสดุเสียดทานที่ถูกดันโดยลูกสูบแคลมป์แล้วบีบลงบนจานเบรคเนื่องจากผลของการเสียดสี บล็อกแรงเสียดทานจะค่อยๆ สึกหรอ โดยทั่วไป ต้นทุนของผ้าเบรกจะสึกหรอเร็วขึ้นบล็อกแรงเสียดทานแบ่งออกเป็นสองส่วน: วัสดุเสียดทานและแผ่นฐานหลังจากที่วัสดุเสียดสีเสื่อมสภาพ แผ่นฐานจะสัมผัสโดยตรงกับจานเบรก ซึ่งจะสูญเสียผลการเบรกและทำให้จานเบรกเสียหายในที่สุด และค่าซ่อมจานเบรกมีราคาแพงมาก

โดยทั่วไป ข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับผ้าเบรกส่วนใหญ่จะเป็นความต้านทานการสึกหรอ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสูง และคุณสมบัติเป็นฉนวนความร้อนที่ดีเยี่ยม

ตามวิธีการเบรกที่แตกต่างกัน ผ้าเบรกสามารถแบ่งออกเป็น: ผ้าเบรกแบบดรัมและผ้าเบรกดิสก์ ตามวัสดุที่แตกต่างกัน ผ้าเบรกโดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นประเภทแร่ใยหิน, ประเภทกึ่งโลหะ, ประเภท NAO (เช่น วัสดุอินทรีย์ที่ไม่มีแร่ใยหิน ชนิด) ผ้าเบรก และอีกสามชนิด

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีสมัยใหม่ เช่นเดียวกับส่วนประกอบอื่นๆ ของระบบเบรก ผ้าเบรกเองก็มีการพัฒนาและเปลี่ยนแปลงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

ในกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิม วัสดุเสียดสีที่ใช้ในผ้าเบรกเป็นส่วนผสมของกาวหรือสารเติมแต่งหลายชนิด โดยจะมีการเติมเส้นใยเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและทำหน้าที่เป็นการเสริมแรงผู้ผลิตผ้าเบรกมักจะปิดปากเมื่อมีการประกาศใช้วัสดุต่างๆ โดยเฉพาะสูตรใหม่ผลสุดท้ายของการเบรกผ้าเบรก ความต้านทานการสึกหรอ ทนต่ออุณหภูมิ และคุณสมบัติอื่นๆ จะขึ้นอยู่กับสัดส่วนสัมพัทธ์ของส่วนประกอบต่างๆต่อไปนี้เป็นคำอธิบายสั้นๆ เกี่ยวกับวัสดุผ้าเบรกต่างๆ

ผ้าเบรกชนิดใยหิน

แร่ใยหินถูกนำมาใช้เป็นวัสดุเสริมแรงสำหรับผ้าเบรกมาตั้งแต่แรกเริ่มเส้นใยแร่ใยหินมีความแข็งแรงสูงและทนทานต่ออุณหภูมิสูง ดังนั้นจึงสามารถตอบสนองความต้องการของผ้าเบรก จานคลัตช์ และผ้าซับในเส้นใยมีความต้านทานแรงดึงสูง แม้จะเข้ากันกับเหล็กกล้าเกรดสูง และสามารถทนต่ออุณหภูมิได้สูงถึง 316°Cที่สำคัญแร่ใยหินมีราคาไม่แพงนักและสกัดจากแร่แอมฟิโบลซึ่งพบในปริมาณมากในหลายประเทศ

แร่ใยหินได้รับการพิสูจน์ทางการแพทย์ว่าเป็นสารก่อมะเร็งเส้นใยคล้ายเข็มสามารถเข้าไปในปอดและอยู่ที่นั่นได้ง่าย ทำให้เกิดการระคายเคืองและนำไปสู่มะเร็งปอดในที่สุด แต่ระยะแฝงของโรคนี้อาจยาวนานถึง 15-30 ปี คนจึงมักไม่ตระหนักถึงอันตรายที่เกิดจาก แร่ใยหินชนิดหนึ่ง.

ตราบใดที่เส้นใยแร่ใยหินได้รับการแก้ไขด้วยวัสดุเสียดสีนั้นจะไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพแก่คนงาน แต่เมื่อเส้นใยแร่ใยหินถูกปล่อยออกมาพร้อมกับการเสียดสีเบรกจนกลายเป็นฝุ่นเบรก ก็อาจกลายเป็นผลกระทบต่อสุขภาพตามมาได้

ตามการทดสอบที่ดำเนินการโดย American Occupational Safety and Health Association (OSHA) ทุกครั้งที่มีการทดสอบแรงเสียดทานตามปกติ ผ้าเบรกจะผลิตเส้นใยแร่ใยหินหลายล้านเส้นที่ปล่อยออกมาในอากาศ และเส้นใยมีขนาดเล็กกว่าเส้นผมมนุษย์มาก ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ดังนั้น ลมหายใจอาจดูดซับเส้นใยแร่ใยหินหลายพันเส้นโดยที่ผู้คนไม่รู้ตัวในทำนองเดียวกันหากดรัมเบรกหรือชิ้นส่วนเบรกในฝุ่นเบรกถูกปลิวไปตามท่ออากาศสามารถมีเส้นใยแร่ใยหินจำนวนนับไม่ถ้วนลอยอยู่ในอากาศและฝุ่นเหล่านี้ไม่เพียงแต่จะส่งผลต่อสุขภาพของช่างทำงานเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิด ความเสียหายต่อสุขภาพต่อบุคลากรอื่น ๆ ที่มีอยู่แม้แต่การทำงานง่ายๆ บางอย่าง เช่น การใช้ค้อนทุบดรัมเบรกเพื่อคลายมันออกและปล่อยให้ฝุ่นเบรกภายในหลุดออกมา ก็สามารถสร้างเส้นใยแร่ใยหินจำนวนมากที่ลอยขึ้นไปในอากาศได้สิ่งที่น่ากังวลยิ่งกว่าคือเมื่อเส้นใยลอยอยู่ในอากาศ เส้นใยจะอยู่ได้นานหลายชั่วโมง จากนั้นเส้นใยจะเกาะติดกับเสื้อผ้า โต๊ะ เครื่องมือ และพื้นผิวอื่นๆ ทุกชนิดที่คุณนึกออกเมื่อใดก็ตามที่พวกเขาพบกับสิ่งกวนใจ (เช่น การทำความสะอาด การเดิน การใช้เครื่องมือลมเพื่อสร้างกระแสลม) พวกเขาจะลอยกลับขึ้นไปในอากาศอีกครั้งบ่อยครั้งเมื่อวัสดุนี้เข้าสู่สภาพแวดล้อมการทำงาน วัสดุนั้นจะคงอยู่ที่นั่นเป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปี ก่อให้เกิดผลกระทบต่อสุขภาพที่อาจเกิดขึ้นกับผู้คนที่ทำงานที่นั่นและแม้กระทั่งต่อลูกค้า

สมาคมความปลอดภัยและอาชีวอนามัยแห่งอเมริกา (OSHA) ยังระบุด้วยว่าการทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีเส้นใยแร่ใยหินไม่เกิน 0.2 เส้นต่อตารางเมตรจะปลอดภัยสำหรับผู้คนเท่านั้น และฝุ่นแร่ใยหินจากงานซ่อมเบรกตามปกติควรลดลงและทำงานได้ ที่อาจก่อให้เกิดฝุ่น (เช่น การแตะผ้าเบรก ฯลฯ) ควรหลีกเลี่ยงให้มากที่สุด

แต่นอกเหนือจากอันตรายต่อสุขภาพแล้ว ยังมีปัญหาสำคัญอีกประการหนึ่งเกี่ยวกับผ้าเบรกที่มีแร่ใยหินเนื่องจากแร่ใยหินเป็นแบบอะเดียแบติก ค่าการนำความร้อนจึงต่ำเป็นพิเศษ และการใช้เบรกซ้ำๆ มักจะทำให้เกิดความร้อนสะสมในผ้าเบรกหากผ้าเบรกมีความร้อนถึงระดับหนึ่ง เบรกจะล้มเหลว

เมื่อผู้ผลิตรถยนต์และซัพพลายเออร์วัสดุเบรกตัดสินใจพัฒนาทางเลือกใหม่และปลอดภัยกว่าแทนแร่ใยหิน วัสดุเสียดสีใหม่ก็ถูกสร้างขึ้นแทบจะพร้อมๆ กันสิ่งเหล่านี้คือผ้าเบรกแบบผสม “กึ่งโลหะ” และผ้าเบรกอินทรีย์ที่ไม่มีแร่ใยหิน (NAO) ตามที่อธิบายไว้ด้านล่าง

ผ้าเบรกไฮบริด “กึ่งโลหะ”

ผ้าเบรกผสม “กึ่งเมท” ส่วนใหญ่ทำจากใยเหล็กหยาบเป็นเส้นใยเสริมแรงและเป็นส่วนผสมที่สำคัญจากรูปลักษณ์ภายนอก (เส้นใยละเอียดและอนุภาค) ทำให้ง่ายต่อการแยกแยะประเภทแร่ใยหินจากผ้าเบรกประเภทอินทรีย์ที่ไม่มีแร่ใยหิน (NAO) และยังมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กอีกด้วย

ความแข็งแรงและการนำความร้อนสูงของฟลีซเหล็กทำให้ผ้าเบรกผสม "กึ่งโลหะ" มีลักษณะการเบรกที่แตกต่างจากผ้าเบรกใยหินแบบดั้งเดิมปริมาณโลหะที่สูงยังเปลี่ยนลักษณะการเสียดสีของผ้าเบรก ซึ่งหมายความว่าผ้าเบรก "กึ่งโลหะ" ต้องใช้แรงดันในการเบรกที่สูงขึ้นเพื่อให้ได้ผลการเบรกแบบเดียวกันปริมาณโลหะที่สูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุณหภูมิเย็น ยังหมายความว่าแผ่นอิเล็กโทรดจะทำให้พื้นผิวจานเบรกหรือดรัมสึกหรอมากขึ้น รวมถึงทำให้เกิดเสียงรบกวนมากขึ้นด้วย

ข้อได้เปรียบหลักของผ้าเบรก "กึ่งโลหะ" คือความสามารถในการควบคุมอุณหภูมิและอุณหภูมิการเบรกที่สูงขึ้น เมื่อเทียบกับประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนที่ไม่ดีของประเภทแร่ใยหิน และความสามารถในการระบายความร้อนของจานเบรกและดรัมเบรกที่ไม่ดีความร้อนจะถูกถ่ายโอนไปยังคาลิปเปอร์และส่วนประกอบต่างๆแน่นอนว่าหากไม่ได้รับการจัดการความร้อนอย่างเหมาะสม ก็อาจทำให้เกิดปัญหาได้เช่นกันอุณหภูมิน้ำมันเบรกจะเพิ่มขึ้นเมื่อได้รับความร้อน และหากอุณหภูมิสูงถึงระดับหนึ่งก็จะทำให้เบรกหดตัวและน้ำมันเบรกเดือดความร้อนนี้ยังส่งผลต่อคาลิปเปอร์ ซีลลูกสูบ และสปริงกลับอีกด้วย ซึ่งจะเร่งการเสื่อมสภาพของส่วนประกอบเหล่านี้ ซึ่งเป็นสาเหตุของการประกอบคาลิปเปอร์กลับคืนและเปลี่ยนชิ้นส่วนโลหะระหว่างการซ่อมเบรก

วัสดุเบรกอินทรีย์ที่ไม่มีแร่ใยหิน (NAO)

วัสดุเบรกอินทรีย์ที่ไม่มีแร่ใยหินส่วนใหญ่ใช้ใยแก้ว เส้นใยโพลีคูลอะโรมาติก หรือเส้นใยอื่นๆ (คาร์บอน เซรามิก ฯลฯ) เป็นวัสดุเสริมแรง ซึ่งประสิทธิภาพจะขึ้นอยู่กับประเภทของเส้นใยและส่วนผสมที่เติมอื่นๆ เป็นหลัก

วัสดุเบรกอินทรีย์ที่ไม่มีแร่ใยหินได้รับการพัฒนาเป็นหลักเพื่อใช้เป็นทางเลือกแทนคริสตัลแร่ใยหินสำหรับดรัมเบรกหรือฝักเบรก แต่เมื่อเร็วๆ นี้ ก็กำลังพยายามทดแทนผ้าเบรกหน้าอีกด้วยในแง่ของประสิทธิภาพ ผ้าเบรกประเภท NAO นั้นอยู่ใกล้กับผ้าเบรกใยหินมากกว่าผ้าเบรกกึ่งโลหะไม่มีการนำความร้อนที่ดีและการควบคุมอุณหภูมิที่สูงได้ดีเท่ากับแผ่นกึ่งโลหะ

วัตถุดิบ NAO ใหม่เปรียบเทียบกับผ้าเบรกใยหินเป็นอย่างไรวัสดุเสียดสีที่ใช้แร่ใยหินโดยทั่วไปประกอบด้วยส่วนผสมพื้นฐานห้าถึงเจ็ดชนิด ซึ่งรวมถึงเส้นใยแร่ใยหินสำหรับการเสริมแรง วัสดุเสริมต่างๆ และสารยึดเกาะ เช่น น้ำมันลินสีด เรซิน การกระตุ้นเสียงของเบนซิน และเรซินในการเปรียบเทียบ วัสดุเสียดสี NAO มีสารประกอบแท่งที่แตกต่างกันประมาณ 17 ชนิด เนื่องจากการเอาแร่ใยหินออกนั้นไม่เหมือนกับการแทนที่ด้วยสารทดแทน แต่ต้องใช้ส่วนผสมจำนวนมากเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพการเบรกจะเท่ากับหรือเกินกว่าประสิทธิภาพการเบรกของบล็อกเสียดสีแร่ใยหิน