دور الكوراندوم البني في وسادات الفرامل المقاومة للتآكل

1. الوظيفة الأساسية والآلية
تعملان على تثبيت معامل الاحتكاك

تأثير القطع الدقيق: يتم تضمين جزيئات الكوراندوم البني (صلابة موس ≥ 9) في سطح القرص المزدوج (قرص الفرامل) أثناء الكبح، وتشكيل أخاديد دقيقة، مما يزيد من خشونة السطح، وتجنب “الانزلاق” الناجم عن السطح الأملس في المرحلة المبكرة من الكبح، وجعل معامل الاحتكاك أكثر استقرارًا (الحفاظ عليه في نطاق 0.35-0.45).

ظاهرة منع “الالتصاق والانزلاق”: تعمل الجسيمات الزاوية على تدمير طبقة الالتصاق بين وسادة الفرامل وقرص الفرامل، مما يؤدي إلى قمع ضوضاء الكبح منخفضة التردد (مثل “الصرير”).

تحسين مقاومة التآكل وعمر الخدمة

وظيفة دعم الهيكل العظمي: باعتباره الهيكل الصلب لطبقة الاحتكاك في وسادة الفرامل، فإنه يتحمل أكثر من 60% من قوة القص الميكانيكية، ويقلل من معدل تآكل المكونات الناعمة مثل الراتنج والجرافيت، ويطيل عمر الخدمة بنحو 20-30%.

مقاومة التآكل في درجات الحرارة العالية: الحفاظ على الاستقرار الهيكلي عند درجة حرارة الكبح 300-600 درجة مئوية (نقطة الانصهار 2050 درجة مئوية)، ومنع التآكل المتفاقم الناجم عن التليين في درجات الحرارة العالية.

تحسين أداء الإدارة الحرارية

وظيفة الجسر الحراري: الموصلية الحرارية (~30 واط/م·ك) أعلى من الموصلية الحرارية لمصفوفة الراتنج بأكثر من 10 مرات، مما يعمل على تسريع توصيل الحرارة الاحتكاكية إلى اللوحة الخلفية، ويقلل درجة حرارة السطح بمقدار 100-150 درجة مئوية، ويتجنب التحلل الحراري (يمنع فشل الفرامل).

مطابقة التمدد الحراري: يتعاون مع الألياف المعدنية والألياف الخزفية لقمع التمدد الحجمي لدرجات الحرارة العالية لوسادات الفرامل والحفاظ على استقرار خلوص الفرامل.

2. التفاصيل الفنية في التطبيقات العملية
المعلمات القيم/المتطلبات النموذجية التأثير على الأداء
نسبة الإضافة 5-15% وزني منخفض جدًا → احتكاك غير مستقر؛ عالية جدًا → تلف أقراص الفرامل
توزيع حجم الجسيمات 80-200 شبكة (مهيمن) تعزز الجسيمات الخشنة (80 شبكة) القطع، وتقلل الجسيمات الدقيقة (200 شبكة) الضوضاء
شكل الجسيمات متعدد الزوايا (غير كروي) يعزز الاشتباك الميكانيكي ويحسن سرعة استجابة الكبح
قوة متبقية في درجة حرارة عالية >90٪ (اختبار 800 درجة مئوية) ضمان سلامة الهيكل في ظل الكبح الشديد
3. مقارنة الأداء مع مواد الاحتكاك الأخرى
نوع المادة المزايا القيود السيناريوهات القابلة للتطبيق
كوروندوم بني صلابة عالية، تكلفة منخفضة، استقرار حراري جيد قد يزيد من تآكل قرص الفرامل المادة الرئيسية للمركبات المتوسطة والثقيلة والمركبات التجارية
سيليكات الزركونيوم تآكل منخفض، تقليل جيد للضوضاء سعر الوحدة مرتفع (2-3 مرات من كوروندوم البني) السيارات الراقية، المناسبات ذات المتطلبات العالية للهدوء
ألياف السيراميك من الألومينا مقاومة ممتازة للتحلل الحراري هشاشة عالية، من السهل إنتاج بقع صلبة سيارات السباق، الكبح المتكرر في درجات حرارة عالية
الرابع. اتجاهات وتحديات تطبيق الصناعة
اتجاهات التطوير:

صيغة المركب: مركب من ألياف السيراميك وشعيرات تيتانات البوتاسيوم، مع الأخذ في الاعتبار كل من تقليل الضوضاء ومقاومة التحلل الحراري (مثل سلسلة Bosch ECO).

تعديل السطح: يغطي طلاء السيلان جزيئات الكوراندوم البني لتقليل الخدوش على أقراص الفرامل (يتم تقليل معدل التآكل بنسبة 15%).

التحديات القائمة:

توازن التآكل: يجب التحكم في تآكل قرص الفرامل الناتج عن الصلابة العالية عن طريق تحسين نسبة حجم الجسيمات (مثل زيادة نسبة المسحوق الناعم 200 شبكة).

الضغط البيئي: الاستهلاك العالي للطاقة في عملية التصنيع، وتعزيز تطبيق تكنولوجيا استعادة الحرارة المهدرة من فرن القوس (مثل مشروع “كوروندوم البني الخالي من الكربون” لشركة سان جوبان).

ملخص: القيمة الأساسية للكوراندوم البني
اقتصادية: تكلفة منخفضة لتحقيق التوازن بين أداء الاحتكاك والحياة، وهو ما يمثل 8-12٪ من تكلفة صيغة وسادة الفرامل؛
الموثوقية: ضمان استقرار درجة الحرارة العالية لقوة الكبح، والتكيف مع سيناريوهات الكبح المتكررة (مثل الطرق الجبلية والشاحنات الثقيلة)؛
لا يمكن الاستغناء عنه: آلية القطع الدقيقة للجسيمات الصلبة الزاوية، لا توجد مادة أفضل لتحل محلها تمامًا.

ملاحظة: تحتاج وسادات الفرامل الحديثة إلى تنسيق أكثر من 20 مكونًا (الراتنج، والألياف الفولاذية، والجرافيت، وما إلى ذلك)، ويلعب الكوراندوم البني دورًا حيويًا باعتباره “هيكل احتكاك”.