31256

بررسي رفتار سايشي كامپوزيت زمينه پليمري لنت ترمزهاي ديسكي و مشخصه‌يابي ذرات جدا شده در حين فرايند ترمزگيري

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژِي - شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

1400

1403/6/28

دكتر عليرضا خاوندي - دكتر حميدرضا كوه دار

................................................

مهندسي مواد و متالورژي

يكي از اصول كليدي در توسعه مواد اصطكاكي جديد براي سيستم‌هاي ترمز ديسكي وسايل نقليه جاده‌اي، كاهش فرسايش و كاهش انتشار زباله‌هاي سايشي است. بررسي محصولات سايش از مجموعه‌هاي ترمز نه تنها اطلاعات مهمي درباره رفتار زباله‌هاي سايشي ارائه مي‌دهد، بلكه داده‌هايي درباره تهديدات بالقوه براي سلامت و تأثيرات منفي آن بر محيط‌زيست، ناشي از سهم ترمز در ذرات معلق (PM) در جو فراهم مي‌كند. در اين پژوهش، چهار نمونه لنت تجاري و چهار نمونه لنت آزمايشگاهي تحت آزمون سايش قرار گرفتند. ذرات جداشده در حين آزمون سايش با ورق آلومينيومي پوشش داده شده، كه با گريس پوشيده شده بود، جمع‌آوري شدند. سپس با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي، آناليز سطحي و شناسايي ساختار مواد انجام شد و تصاوير نگاشت عنصري براي تعيين تركيب و توزيع عناصر در نمونه‌ها ثبت گرديد. همچنين از طيف‌سنجي پراش انرژي پرتو ايكس براي شناسايي عنصرهاي موجود در مواد و از آناليز تفرق نور پويا (DLS) براي توصيف اندازه و تحليل توزيع اندازه ذرات سايش استفاده شد. اندازه ذرات منتشر شده در تمامي نمونه‌ها كمتر از 2.5 ميكرون (PM2.5) بوده است. در نمونه‌هاي حاوي تركيبات آلي غير آزبستي، كمترين ميزان انتشار ذرات آلاينده (2.41گرم براي نمونه‌ي S1.Prodبا ميانگين ضريب اصطكاك 0.352 و بيشترين ميزان انتشار كربن با درصد وزني 44.22 %) مشاهده گرديد. برعكس، نمونه‌هاي نيمه‌فلزي بيشترين ميزان انتشار(9.81گرم براي نمونه‌ي Jl.Mktو با بيشترين ميانگين ضريب اصطكاك 0.514 و بيشترين ميزان انتشار آهن با درصد وزني % 47.14) را داشتند كه ناشي از درصد بالاي الياف فولادي و اكسيدهاي آهني وكربن در تركيبات آن‌هاست. اين پژوهش اهميت بررسي مواد و تركيبات مختلف در حوزه لنت‌هاي ترمز را، به‌ويژه از منظر ايمني زيست‌محيطي و سلامت، نشان مي‌دهد. نتايج به‌دست‌آمده نشان مي‌دهد كه استفاده از تركيبات آلي غير آزبستي مي‌تواند خطرات زيست‌محيطي را كاهش دهد. به علاوه، وجود الياف فولادي و اكسيدهاي آهني در نمونه‌هاي نيمه‌فلزي نياز به اقدامات كنترلي بيشتر را تذكر مي‌دهد. اين پژوهش مي‌تواند مبناي مناسبي براي تحقيقات آينده در راستاي بهينه‌سازي مواد لنت ترمز و كاهش اثرات منفي آن‌ها بر محيط‌زيست و سلامت عمومي باشد.

1403/07/14

Investigation of the wear behavior of polymer matrix composites for disc brake pads and characterization of the separated particles during the braking process

9/18/2025 12:00:00 AM

One of the key principles in the development of new friction materials for disc brake systems in road vehicles is the reduction of wear and the minimization of the release of friction debris. Analyzing wear products from brake pads not only provides important information about the behavior of friction debris but also offers data on potential health threats and its negative impacts on the environment, stemming from the brake's contribution to particulate matter (PM) in the atmosphere. In this study, four commercial brake pad samples and four laboratory brake pad samples were subjected to wear testing. The particles released during the wear tests were collected using aluminum sheets coated with grease. Surface analysis and identification of the material structure were performed using scanning electron microscopy, and elemental mapping images were recorded to determine the composition and distribution of elements in the samples. Energy dispersive X-ray spectroscopy was employed to identify the elements present in the materials, while dynamic light scattering (DLS) analysis was used to describe particle size and analyze particle size distribution. The size of the particles emitted in all samples was less than 2.5 microns (PM2.5). Among samples containing non-asbestos organic compounds, the lowest amount of pollutant particles was observed (2.41 grams for sample S1.Prod with an average coefficient of friction of 0.352 and the highest carbon emission at a weight percentage of 44.22%). In contrast, semi-metallic samples exhibited the highest emissions (9.81 grams for sample Jl.Mkt with the highest average coefficient of friction of 0.514 and the highest iron emission at a weight percentage of 47.14%), primarily due to the high percentage of steel fibers and iron oxides and carbon in their compositions. This research highlights the importance of examining various materials and compounds in the field of brake pads, particularly from the perspective of environmental safety and health. The results indicate that the use of non-asbestos organic compounds can reduce environmental hazards. Furthermore, the presence of steel fibers and iron oxides in semi-metallic samples underscores the need for greater control measures. This study could serve as a solid foundation for future research aimed at optimizing brake pad materials and reducing their negative impacts on the environment and public health.

تست سايش , ميكروسكوپ الكتروني روبشي , تجزيه‌وتحليل ذرات جدا شده , مكانيزم‌هاي سايش , ضريب اصطكاك , سايش شديد، سايش خفيف , مواد لنت ترمز

Wear test , Scanning electron microscope , Analysis of separated particles, , Wear Mechanisms , Coefficient of friction , Severe wear, Mild wear , Brake pad materials

payman amarmohammadi

dr.alireza khavandi-dr.hamidreza koohdar