Composite Material with Cast Iron Matrix Designed for Brake Systems of Technical Means of Transport

• Autorzy: Posmyk Andrzej , Myalski Jerzy

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0016.1036

Warianty tytułu

PL

Materiał kompozytowy z osnową z żeliwa przeznaczony na układy hamulcowe środków transportu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the basics of manufacturing and the tribological properties of the developed cast iron-ceramic composite designed for brake discs or drums. The matrix of the composite consists of GJL-150 grey cast iron used for the production of brake discs. The reinforcing phase is a SiC foam with an activated surface. The use of ceramic foam simplifies the production process because it does not require expensive mixing of the matrix and the reinforcing phase to ensure the homogeneity of the composite. An addition of 10% SiC (λSiC= 100–350 Wm-1K-1) improves the thermal conductivity of cast iron (λCI = 50–60 Wm-1K-1). The presence of foam elements homogenously distributed throughout the whole matrix volume reduces the wear of both the composite and the counter-sample. The results of comparative studies of contacts between the cast iron and the composite brake disc showed almost a threefold lower wear of the pad and disc and about a 10°C lower temperature in the pad near the friction zone under the pressure of 1 MPa and at a sliding velocity of 0.5 m/s. The significantly lower wear of the friction elements of the brake system will contribute to a reduction in environmental pollution by wear debris, which is required by European Union directives.

PL

W artykule opisano podstawy wytwarzania i właściwości tribologiczne opracowanego kompozytu żeliwno-ceramicznego przeznaczonego na tarcze lub bębny hamulcowe. Osnowę kompozytu stanowi stosowane do wytwarzania tarcz hamulcowych żeliwo szare GJL-150, a umocnieniem jest pianka z SiC z aktywowaną powierzchnią. Użycie pianki ceramicznej upraszcza proces wytwarzania, ponieważ nie wymaga kosztownego mieszania osnowy i fazy zbrojącej dla zapewnienia homogeniczności kompozytu. Dodanie 10% pianki SiC (λSiC= 100–350 Wm-1K-1) poprawia przewodność cieplną żeliwa (λCI = 50–60 Wm-1K-1). Obecność równomiernie rozłożonych w całej objętości osnowy elementów pianki zmniejsza zużycie zarówno kompozytu, jak i współpracującego z nim materiału ciernego. Wyniki badań porównawczych skojarzeń z tarczą żeliwną i kompozytową wykazały mniejsze prawie trzykrotnie zużycie klocka i tarczy oraz niższą o 10°C temperaturę w klocku w pobliżu strefy tarcia przy nacisku 1 MPa i prędkości 0,5 m/s. Znacząco zmniejszone zużycie elementów ciernych układu hamulcowego przyczyni się do zmniejszenia zapylenia środowiska produktami zużycia, co jest wymagane w dyrektywach Unii Europejskiej.

Słowa kluczowe

EN

means of transport; brake disc; composite; cast iron; SiC foam

PL

środki transportu; tarcza hamulcowa; kompozyt; żeliwo; pianka SiC

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 3
• Strony: 79--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Posmyk Andrzej

• Silesian University of Technology, Faculty of Transport and Aviation Engineering, Krasińskiego 8 Street, 40-019 Katowice, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-2943-2379

autor

Myalski Jerzy

• Silesian University of Technology, Faculty of Transport and Aviation Engineering, Krasińskiego 8 Street, 40-019 Katowice, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0646-7624

Bibliografia

• 1. Grigoratos T., Martini G.: Brake wear particle emissions: a review, Environmental Science and Pollution Research, 22/2015, pp. 2491–2504.
• 2. Niemann H., Winner H., Asbach C., Kaminski H., Zessinger M.: System Identification Method for Brake Particle Emission Measurements of Passenger Car Disc Brakes on a Dynamometer, SAE Technical Paper 1884, 01/2018.
• 3. Eriksson M., Bergman F., Jacobson S.: On the nature of tribological contact in automotive brakes. Wear 2002, Vol. 252(1–2), pp. 26–36.
• 4. Wahlström J., Lyu Y., Matejka V., Söderberg A.: A pin-on-disc tribometer study of disc brake contact pairs with respect to wear and airborne particle emissions. Wear 2017, Vol. 384–385, pp. 124–130.
• 5. Pompon J.P.: Podręcznik tarczy hamulcowej Brembo. Curno 1998.
• 6. Wojciechowski A., Sobczak J.: Kompozytowe tarcze hamulcowe pojazdów drogowych, Instytut Transportu Samochodowego, Warszawa 2001.
• 7. Belhocine A., Bouchetara M.: Structural and thermal analysis of automotive disc brake rotor. Archives of mechanical engineering 2014, Vol. 61(1).
• 8. Posmyk A.: Tribologia materiałów kompozytowych w pojazdach samochodowych. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2020.
• 9. A low environment impact brake system System (LOWBRASYS) Horizon 2020 Project No 636592, Brussels 01/09/2015–28/02/2019.
• 10. Röhrle M.: Piston for internal combustion engines. Verlag Moderne Industrie, Landsberg/Lech 1995.
• 11. Posmyk A., Myalski J.: Wpływ warunków eksploatacji na właściwości tribologiczne układów hamulcowych z tarczami kompozytowymi. Tribologia 2, pp. 117–124, 2019.
• 12. Posmyk A., Myalski J.: Composites including foam inserts designed for combustion engines cylinder liners. Composites, Theory and Practice. 17(1), 2017, pp. 25–29.
• 13. P. 438234 Sposób wytwarzania kompozytowej tarczy hamulcowej. Zgłoszenie patentowe, 2021.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).