25759

جايگزيني مس در مواد اصطكاكي لنت¬هاي ترمز سازگار با محيط زيست با استفاده از مواد جديد

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

1397

1400/7/21

عليرضا خاوندي

رضا توانگر

مهندسي مواد و متالورژي

هدف از انجام اين مطالعه ايجاد دانش لازم به منظور طراحي تركيبات مواد اصطكاكي بدون مس با استفاده از مواد سازگار با محيط زيست بوده است. مواد اصطكاكي پايه ارائه شده از نوع كامپوزيت كم فلز (حاوي كمتر از 20 درصد وزني الياف فولاد) بهبود يافته است. با استفاده از روش آزمون خطا 5 تركيب به ترتيب با عنوان تركيب پايه، سه تركيب شامل 2، 4 و 6 درصد وزني پتاسيم تيتانات صفحه-اي و در اخر تركيب حاوي 6 درصد پتاسيم تيتانات صفحه اي و الياف سراميك ارائه گرديد كه نمونه حاوي الياف سراميك و پتاسيم تيتانات از نظر خواص اصطكاكي بهترين عملكرد را بين ديگر تركيبات نشان داده است. عملكرد اصطكاكي كامپوزيت¬هاي ارائه شده به وسيله آزمون سايش در مقياس آزمايشگاهي بر اساس استاندارد SAE J661 يا ISIRI-586 بررسي گرديد. بعد از انجام آزمون عملكردي مكانيسم سايش كامپوزيت با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي و مدل¬هاي گرافيكي لازم جهت تبين ساختار سطوح سايش كامپوزيت بدون مس زمينه پليمري ارائه شد. تحليل مكانيسم سايش با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه نمونه حاوي الياف سراميك و پتاسيم تيتانات در تشكيل صفحات تماسي و فيلم اصطكاكي پايدارتر عملكرد بهتري داشته و منجر به ارائه نتايج اصطكاكي بهتري نسبت به ديگر تركيبات شده است. تشكيل يك مكانيسم سايش پايدار شامل فيلم اصطكاكي، صفحات تماسي و ميكرو شكاف‌ها به نظر مي¬رسد كه عامل اصلي در كنترل عملكرد اصطكاكي و پايداري سايش كامپوزيت مواد اصطكاكي است. در نمونه حاوي الياف سراميك و پتاسيم تيتانات با بهينه سازي اجزاء چهار تركيب قبل و اضافه كردن الياف سراميك در كنار پتاسيم تيتانات صفحه¬اي عملكرد اصطكاكي پايدار و بهينه¬اي از خود نشان داد. توانايي تشكيل فيلم اصطكاكي پايدار بر روي صفحات تماسي نقش مهمي را در كنترل نرخ سايش و كاهش آن ايفا مي¬كند. به نحوي كه تغيير در فرآيند جوانه‌زني، رشد و تخريب فيلم اصطكاكي باعث تغييرات محسوس در نوسانات ضريب اصطكاك و نرخ سايش مي¬گردد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي صفحات تماسي بيشتري در كنار ميكرو شكاف‌ها در نمونه حاوي الياف سراميك و پتاسيم تيتانات نشان داده شد و با استفاده از مدل¬هاي گرافيكي روابط بين فرآيند تشكيل فيلم اصطكاكي و تغييرات اصطكاكي ارائه گرديد.

1400/10/07

Replacement of copper in friction materials of environmentally friendly brake pads using novel ingredients

10/13/2022 12:00:00 AM

The purpose of this study was to create the necessary knowledge to design compounds of copper-free friction materials using environmentally friendly materials. The proposed base friction material of the low-metal composite type (containing less than 20% by weight of steel fibers) has been improved. Using the error test method, 5 compounds were presented as the base compound, three compounds including 2, 4, and 6% by weight of platelet potassium titanate and at the end of the compound containing 6% of potassium titanate and ceramic fibers, respectively, which contained fibers. Ceramics and potassium titanate have shown the best performance among other compounds in terms of frictional properties. The friction performance of the presented composites was evaluated by friction test on laboratory scale according to SAE J661 or ISIRI-586-2 standard. After performing the functional test, the wear mechanism of the composite was investigated using a scanning electron microscope, and the necessary graphic models were presented to explain the structure of composite worn surfaces without copper. Analysis of the wear mechanism using scanning electron microscopy showed that the sample containing ceramic fibers and potassium titanate had a better performance in the formation of contact plates and more stable friction film and resulted in better friction performance than other compounds. The formation of a stable wear mechanism including friction film, contact plates, and micro-slots seems to be the main factor in controlling friction performance and stability of friction film. In the sample containing ceramic fibers and potassium titanate, by optimizing the components of the previous four compounds and adding ceramic fibers along with potassium titanate, showed stable and optimal frictional performance. The ability to form a stable friction film on the contact plates plays an important role in controlling and reducing the wear rate. In such a way that changes in the nucleation process, growth, and degradation of the friction film cause noticeable changes in the fluctuations of friction coefficient and wear rate. Scanning electron microscopy images of more contact plates next to the micro-slits were shown in samples containing ceramic fibers and potassium titanate, and graphical models of the relationships between the friction film formation process and friction changes were presented.