Phân tích các vật liệu ma sát khác nhau
Vật liệu ma sát được sử dụng rộng rãi trong các phương tiện vận tải khác nhau (như ô tô, tàu hỏa, máy bay, tàu thủy, v.v.) và trong phanh, ly hợp và các bộ phận truyền động ma sát của các máy móc và thiết bị khác nhau. Trong các bộ phận phanh, bằng cách tận dụng đặc tính ma sát của vật liệu ma sát, động năng quay được chuyển thành nhiệt năng và các dạng năng lượng khác, từ đó tạo điều kiện cho các bộ phận truyền động hãm lại.
Vật liệu ma sát ô tô hiện đại là một loại vật liệu composite hoạt động chủ yếu thông qua ma sát và cũng đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất kết cấu. Trong quá trình vận hành, chúng chủ yếu chịu sự thay đổi liên tục của trường ứng suất cơ học và trường ứng suất nhiệt, nguồn lực và nhiệt là các bề mặt ma sát liên tục hình thành các bề mặt làm việc mới.
Vật liệu ma sát được sử dụng trong ô tô chủ yếu bao gồm má phanh ma sát và đĩa ly hợp. Những vật liệu ma sát này vừa là bộ phận an toàn vừa là bộ phận dễ bị mài mòn.
Việc sản xuất vật liệu ma sát loại ướt-truyền thống đạt được bằng cách trộn các thành phần của vật liệu ma sát bột giấy. Những vật liệu ma sát làm từ giấy-được sản xuất bằng phương pháp sản xuất truyền thống này bộc lộ một số nhược điểm rõ ràng khi sử dụng trong điều kiện tải-cao:
(1) So với vật liệu ma sát làm từ đồng-, vật liệu làm từ giấy-có hệ số ma sát tốt hơn nhưng có khả năng chịu nhiệt kém hơn.
(2) Vật liệu làm từ giấy-có khả năng tương thích với dầu tốt hơn vật liệu làm từ đồng-. Tuy nhiên, khả năng tương thích này vẫn còn thiếu sót trong các ứng dụng thực tế.
(3) Độ dẫn nhiệt của vật liệu làm từ giấy-tương đối kém. Trong điều kiện tải trọng cao, các điểm nóng cục bộ có nhiều khả năng hình thành trên bề mặt hơn.
Để giải quyết các vấn đề trên, giải pháp là sử dụng miếng đệm bằng sợi carbon làm vật liệu ma sát. Tuy nhiên, trên thực tế, sợi carbon không được sử dụng rộng rãi làm vật liệu ma sát. Lý do chính cho điều này là giá thành của vật liệu ma sát trở nên quá cao khi sử dụng sợi carbon.
