راسخون: محققان دانشگاه صنعتي اميركبير به دانش فني فرمولاسيون و فرايند بهينه توليد آميزه اصطحكاكي لنت ترمز به منظور كاهش صدازايي دست يافتند.
به گزارش سرويس پژوهشي ايسنا، سيستم ترمز وسايط نقليه از جمله مهمترين اجزاي آنها به شمار مي‌رود چرا كه ايمني وسيله نقليه و سرنشينان آن به چگونگي عملكرد سيستم ترمز بستگي دارد.
از ميان اجزاي مجموعه ترمز هم عضو اصطكاكي به ويژه به عنوان بخش مهم و تعيين كننده چگونگي كارايي سيستم ترمز نقش قابل توجهي را در قابليت ترمزگيري سيستم تحت شرايط دمايي و مكانيكي مختلف عهده دار مي‌باشد.
علاوه بر اين، ميزان صدا زدايي، فرمان زدگي و طول عمر لنت نيز به عضو اصطكاكي بستگي دارد. ماده اصطكاكي يك كامپوزيت پليمري ترموست شونده حاوي مواد و فيلرهاي گوناگون است كه هر كدام وظيفه خاصي را عهده دار مي‌باشند.
در سال‌هاي اخير صدازدايي ترمزهاي ديسكي براي صنعت خودرو و توليد كنندگان مواد اصطكاكي مورد مصرف در سيستم‌هاي ترمز ديسكي و همچنين مصرف كنندگان لنت، موضوعي بوده كه روز به روز مورد توجه بيشتر واقع شده است.
اگرچه صدا زايي فركانس پايين براي انواع خاصي از سيستم‌هاي ترمز مساله مهمي است، متداولترين و مزاحم‌ترين صدا، زوزه مي‌باشد كه ضمن برهم زدن آرامش مسافران وسايط نقليه و ايجاد آلودگي صوتي در محيط، از نظر هزينه‌هاي ضمانت براي توليد كنندگان خودرو و ترمز گران و پر خرج است.
زوزه، ارتعاش فركانس بالا( 1000هرتز به بالا) اجزاء ترمز در حين عمل ترمزگيري است و هنگامي اتفاق مي‌افتد كه كوپلينگ اصطكاكي بين لنت و ديسك يك ناپايداري ديناميكي ايجاد كرده و سيستم ترمز، ارتعاشات مكانيكي با دامنه خيلي بالا را تجربه مي‌كند.
روشها و تكنيك‌هاي بسيار زيادي طي چند سال اخير توسط محققان و پژوهشگران به عنوان دستاوردهاي پژوهشي ارائه شده است كه در كاهش ميزان و دامنه صدا يا زوزه مي‌توانند موثر واقع شوند. در تمام اين روشها هدف كاهش دامنه ارتعاشات و ميرايش فركانسهاي قابل شنيدن بوده است. استفاده از مواد و افزودني‌هايي با ساختار لايه‌اي و يا بلوري توسط پژوهشگران پيشنهاد شده است.
نانوگرافيت نيز به دليل دارا بودن ساختار لايه‌اي و وجود اقيانوسي از الكترون در لايه‌هاي كربني آن و همچنين ساختار لانه زنبوري متشكل از لايه‌هاي با ضخامت چند نانومتر حاوي گروه‌هاي شيميايي فعال جهت جذب شدن زنجيرهاي رزين فنليك درون خلل و فرج لانه زنبوري مي‌تواند در ميرايش دامنه فركانسهاي صدازا موثر باشد. در اين صورت ساختار شبكه‌اي شده رزين بين نانولايه‌ها به صورت كامپوزيت درآمده و در اثر وقوع حركات لغزشي بين نانو لايه‌ها امكان ميرايش دامنه صدا وجود دارد.
محققان دانشگاه صنعتي اميركبير نيز در پژوهشي به كارفرمايي وزارت صنايع و معادن (طرح‌هاي تحقيقات اساسي و مطالعات كاربردي صنعتي و معدني) به دانش فني فرمولاسيون و فرايند بهينه توليد آميزه اصطحكاكي لنت ترمز به منظور كاهش صدازايي دست يافته‌اند.
هدف از اين پژوهش، استفاده از ماده نانوگرافيت به عنوان تعديل كننده اصطكاك و افزايش قابليت ميرايش ارتعاشات و فركانسهاي صدايي توسط ماده اصطكاكي مي‌باشد. علاوه بر اين، استفاده از مواد نانو گرافيت در ماده اصطكاكي، هدايت حرارتي ماده اصطكاكي را افزايش داده و در نتيجه احتمال افزايش دما در فصل مترك ديسك و ماده اصطكاكي را كاهش مي‌دهد.
اين امر باعث مي‌شود تا پديده صدازايي توسط ماده اصطكاكي در لحظه اعمال ترمز كاهش يابد. به عبارت بهتر، با افزودن نانوگرافيت به ماده اصطكاكي پيش بيني مي‌شود علاوه بر كنترل انتشار و تشديد فركانسهاي صدازا، قابليت ميرايش ارتعاشات توسط ماده اصطكاكي را افزايش داده و بدليل نانوسكوپيك بودن ذرات نانو گرافيت نيز ماده اصطكاكي بعد از پخت و قالبگيري از استحكام مكانيكي و مقاومت سايشي بالايي برخوردار مي‌باشد.
به گفته مجريان طرح، كارايي يك سيستم ترمز خودرو عمدتا توسط خواص تريبولوژيكي زوج اصطكاكي كه متشكل از ديسك و ماده اصطكاكي مي‌باشد تعيين مي‌شود. از ميان اجزا مجموعه ترمز، عضو اصطكاكي نقش قابل توجهي را در قابليت ترمزگيري سيستم تحت شرايط دمايي و مكانيكي مختلف عهده دار مي‌باشد. علاوه بر اين، ميزان صدا زدايي، فرمان زدگي و طول عمر لنت نيز به عضو اصطكاكي بستگي دارد.
خواص يك ماده اصطكاكي مورد مصرف در هر سيستم ترمز كه بايد مورد توجه و بهينه سازي طراح قرار گيرد عبارتند از ميزان ضريب اصطكاك و پايداري آن در محدوده‌اي وسيع از سرعت، فشار و دماي كاربرد، ميزان افت ضريب اصطكاك با دما و قابليت بازيابي ضريب اصطكاك اوليه بعد از كاهش يا افت دما، مقاومت زياد در برابر سايش، ترك و خستگي حرارتي، سازگاري تريبولوژيك با سطح فلزي متحرك مقابل (ديسك)، توان كافي جهت تحمل نيروهاي برشي و فشاري زياد كه در حين عمليات ترمزگيري اعمال مي‌شود، حداقل حساسيت به آب، رطوبت، مواد روغني يا محيط‌هاي خورنده، نمكي و گل آلود از نقطه نظر خصوصيات سطحي آن به ويژه ضريب اصطكاك، عدم استعداد ايجاد ارتعاش، صدا و زوزه در دماهاي بالا (ديسك گرم) و پايين (ديسك سرد) و همچنين از نقطه نظر فرايند قالبگيري، سهولت شكل گيري در قالب، سرعت پخت و نيز سهولت خروج از قالب و پايداري حرارتي ماده اصطكاكي حائز اهميت مي‌باشد.
قابليت حرارت زايي در سطح مشترك با ديسك و انتقال حرارت نيز از جمله خواص ترموفيزيكي ماده اصطكاكي محسوب مي‌شود. مدول و تراكم پذيري عضو اصطكاكي از جمله خواص ديگر آن مي‌باشد.
