Les propriétés uniques des freins en céramique

Les freins à disque standard sont constitués de disques et de plaquettes en fonte ou en acier dont la charge est renforcée par des copeaux de métal. Lorsque l'amiante était à la base des garnitures de friction, il n'y avait pas de questions particulières sur la composition, mais il s'est ensuite avéré que les fibres d'amiante et la poussière libérée lors du freinage avaient de fortes propriétés cancérigènes. L'utilisation de l'amiante a été interdite et divers composés organiques ont commencé à être utilisés dans les tampons. Leurs propriétés se sont révélées insuffisantes dans des conditions extrêmes.

Qu'est-ce que la céramique et pourquoi est-ce

La céramique peut être considérée comme tout ce qui n'est pas organique ou métallique. Ce sont ses propriétés qui se sont avérées nécessaires pour les garnitures de friction des freins automobiles fonctionnant dans des conditions difficiles.

Le frein à disque présente de grands avantages par rapport aux autres, mais sa caractéristique est la petite surface des plaquettes. Et une puissance de freinage élevée implique la libération rapide d'une énorme quantité d'énergie thermique. Comme vous le savez, l'énergie est proportionnelle à la puissance et au temps pendant lequel elle est libérée. Et les deux déterminent l'efficacité du freinage de la voiture.

La libération d'une énergie importante dans un volume limité en peu de temps, c'est-à-dire lorsque la chaleur n'a pas le temps de se dissiper dans l'espace environnant, conformément à la même physique, entraîne une augmentation de la température. Et ici, les matériaux traditionnels à partir desquels les garnitures de frein sont fabriquées ne peuvent plus faire face. L'utilisation de disques ventilés permet de stabiliser le régime thermique à long terme, mais elle n'évite pas les échauffements locaux dans la zone de contact. Le matériau de la plaquette s'évapore littéralement et les fractions résultantes créent un environnement glissant, le coefficient de frottement chute fortement et les freins échouent.

Les céramiques à base de diverses substances inorganiques, généralement du carbure de silicium, peuvent supporter des températures beaucoup plus élevées. De plus, lorsqu'ils sont réchauffés, ils n'entrent que dans le mode optimal, offrant le coefficient de frottement le plus élevé.

Sans renfort, la doublure ne pourra pas avoir une résistance suffisante, pour cela, différentes fibres sont introduites dans la composition. Le plus souvent, il s'agit de copeaux de cuivre, la fibre de carbone est utilisée pour les freins de sport. Le matériau de renforcement est mélangé à de la céramique et cuit à haute température.

Selon la nature de l'application, la formulation des tampons peut être différente. Ceci est déterminé par le but des freins, les plaquettes de type street, sport ou extrême se démarquent. Ils ont des températures de fonctionnement et des capacités de limitation différentes. Mais le général sera d'augmenter l'efficacité du travail dans des conditions difficiles:

• stabilité du coefficient de frottement ;
• minimisation de l'usure des disques ;
• réduction du bruit de fonctionnement et de la charge vibratoire ;
• haute résistance et sécurité du matériau à des températures de fonctionnement élevées.

Avec l'utilisation de la céramique, non seulement des tampons sont fabriqués, mais également des disques. Dans le même temps, aucune usure accrue n'est observée en cas d'utilisation mixte, les tampons en céramique n'entraînent pas d'effacement accéléré des disques en acier et en fonte. Les rotors (disques) en céramique se distinguent par une résistance élevée dans des conditions de charge thermique, ce qui permet de ne pas les rendre trop grands et de ne pas laisser de déformations résiduelles lors d'un refroidissement soudain. Et avec un tel chauffage, même le refroidissement naturel entraîne des chutes de température importantes en un temps limité.

Avantages et inconvénients des freins en céramique

On a déjà parlé des avantages de la céramique, elle peut être complétée par des facteurs moins évidents :

• de tels mécanismes ont moins de poids et de dimensions avec une efficacité égale, ce qui réduit un indicateur aussi important de la dynamique de la suspension que la masse non suspendue;
• il n'y a pas de rejet de substances nocives dans l'environnement;
• avec une augmentation de la température, l'efficacité des freins ne diminue pas mais augmente plutôt, ce qui nécessite parfois un préchauffage;
• le matériau de renforcement n'est pas soumis à la corrosion à haute température;
• les propriétés de la céramique sont bien prédites et programmées lors du choix d'une recette, ce qui permet de produire des pièces similaires pour une grande variété d'applications ;
• des combinaisons de pièces ferro-contenantes avec des pièces en céramique sont possibles, il n'est pas nécessaire d'utiliser les mêmes disques pour les tampons en céramique;
• les pièces en céramique sont très résistantes lorsque l'on travaille dans des conditions douces.

Cela ne pourrait pas se passer d'inconvénients, mais ils ne sont pas si nombreux sur fond d'avantages:

• les freins en céramique sont encore plus chers ;
• des compositions particulièrement efficaces nécessitent un préchauffage, car le coefficient de frottement diminue avec la diminution de la température;
• dans une certaine combinaison de conditions, ils peuvent créer un grincement difficile à éliminer.

Il est clair que les pièces de frein en céramique n'ont pas d'alternative dans la conduite sportive et sportive. Dans d'autres cas, leur prix élevé fait réfléchir sur la pertinence de leur utilisation.