Топлотна проводљивост и дифузивност – скривени фактори топлоте које свака фабрика кочионих плочица мора уравнотежити

Када возач снажно кочи, кинетичка енергија се претвара у топлоту – велики део. Једно заустављање од брзине на аутопуту може подићи површину ротора изнад 300 степени. Поновљена заустављања могу да пређу 700 степени. Способност кочионе плочице да управља овом топлотом није само отпорност на бледење; ради се о томе колико брзо се топлота креће кроз јастучић (топлотна проводљивост) и колико брзо се температура јастучића мења као одговор на унос топлоте (термална дифузивност). Ова два својства, која се ретко помињу у маркетиншким материјалима, одвајају добро пројектовану подлогу од опасног. Професионална фабрика кочионих плочица оптимизује избор материјала и дизајн.

Дефинисање услова

· Топлотна проводљивост (к) – Мера колико лако топлота тече кроз материјал. Висока проводљивост значи да топлота брзо прелази са површине трења на подложну плочу и чељуст. Ниска проводљивост значи да топлота остаје близу површине трења, потенцијално изазивајући деградацију смоле, застакљивање или бледење.
· Топлотна дифузивност ( ) – Мера колико брзо материјал мења температуру када се примени топлота. Зависи од проводљивости, густине и специфичног топлотног капацитета. Висока дифузивност значи да јастучић брзо постиже термичку равнотежу; ниска дифузивност значи да жаришта опстају.

Ова два својства су повезана, али нису идентична. Подлога може имати високу проводљивост, али ниску дифузивност ако је њен топлотни капацитет висок – што значи да апсорбује много топлоте без загревања.

Проблем Златокоса: Није превише вруће, није превише хладно

За кочионе плочице, ниједан екстрем није идеалан:

· Прениска проводљивост – Топлота се акумулира на површини трења. Смола прерано гасификује, узрокујући рано бледење. Подлога остаје хладна, али површина подлоге се кува. Ово је уобичајено код јефтиних органских јастучића са високим садржајем пунила и без металних влакана.
· Превисока проводљивост – Топлота улази у чељуст, потенцијално кључајући кочиону течност или заптивке чељусти за кување. Површина јастучића остаје хладнија, што звучи добро, али ако је површина превише хладна, филм за пренос се не формира правилно, што доводи до лошег почетног загриза и повећане буке. Висока проводљивост често долази од високог садржаја метала, који додаје тежину и промовише рђу.

Професионална фабрика циља на опсег проводљивости који балансира дисипацију топлоте са одржавањем температуре површине. Типични керамички јастучићи за путничка возила имају умерену проводљивост (0,5–1,5 В/м·К), док су полуметални јастучићи већу (2–5 В/м·К). Подлоге за камионе за тешке услове могу бити још више.

Како фабрике контролишу термичка својства

Фабрика подешава проводљивост и дифузију кроз:

· Садржај и врста металних влакана – Челична влакна добро проводе топлоту, али рђају. Бакар (сада повучен) је био одличан. Нове замене (калај, цинк, легуре гвожђа) имају различите проводљивости. Фабрика их меша да погоде мете.
· Садржај и квалитета графита – Графит је високо проводљив (до 200 В/м·К у кристалном облику). Мале количине драматично повећавају проводљивост. Међутим, превише графита смањује трење и повећава хабање.
· Тип смоле – Неке модификоване смоле имају већу термичку стабилност, али нижу проводљивост. Фабрика бира на основу примене.
· Густина (порозност) – Порознији јастучићи имају мању проводљивост (ваздух је изолатор). Гушће јастучићи проводе боље, али су тежи и могу имати већу буку.

Испитивање термичких својстава у фабрици

Озбиљна фабрика кочионих плочица не погађа термичко понашање. Користи:

· Ласерска флеш анализа (ЛФА) – Мали узорак фрикционог материјала се бљесне ласером, а инфрацрвени сензор мери пораст температуре на супротној страни. Из овога, машина израчунава топлотну дифузивност и, са познатом густином и специфичном топлотом, проводљивост.
· Термално мапирање динамометра – Термопарови уграђени у подлогу мере температурне градијенте током циклуса кочења. Фабрика потврђује да површина трења остаје у прихватљивим границама док се носећа плоча не прегрева.

Шта термичка својства значе за перформансе у стварном свету

· Отпорност на бледење – Јастучићи одговарајуће проводљивости повлаче топлоту са површине трења, одлажући гасификацију смоле. Премала проводљивост=рано бледи. Превелика проводљивост=јастучић никада не достиже оптималну температуру, што доводи до ниског почетног загриза (нарочито по хладном времену).
· Бука – Температурни градијенти преко подлоге могу изазвати неравномерно ширење, што ствара вибрације и шкрипу. Уједначена термичка својства (добра дифузивност) смањују буку.
· Век трајања ротора – Јастучићи који концентришу топлоту у малим „врућим тачкама“ узрокују пуцање и савијање ротора. Равномерна дистрибуција топлоте (висока дифузивност) продужава век ротора.
· Температура кочионе течности – Плочице које проводе превише топлоте могу да подигну температуру чељусти довољно да прокључа кочиона течност – катастрофални квар. Фабрике које опслужују перформансе или тржишта за тешке услове тестирају за ово.

Шта купци треба да питају

Не можете мерити термичка својства једноставним тестом на терену. Али можете питати фабрику:

· Да ли мерите топлотну проводљивост или дифузију вашег фрикционог материјала? Ако јесте, које су типичне вредности за ваше керамичке и полуметалне линије?
· Како балансирате топлотну проводљивост са отпорношћу на бледење и буком?
· Да ли сте извршили тестирање термопарова на вашим јастучићима да бисте измерили температурне градијенте током рада динамометра?

Фабрика која је инвестирала у термичку карактеризацију ће дати бројеве и објаснити њихове компромисе. Фабрика која не тестира ова својства можда бира формулације само на основу цене и осећаја – остављајући перформансе случају.

Боттом Лине

Топлотна проводљивост и дифузивност су скривени инжењерски параметри који одређују да ли кочиона плочица бледи рано, да ли се равномерно хаба, тихо зауставља и штити чељуст. Професионалне фабрике мере и оптимизују ове особине, усклађујући их са тежином возила, употребом и климом. Као купац, питање о термичком тестирању раздваја оне који заиста праве своје јастучиће од оних који једноставно мешају и притискају. Ваши купци можда никада неће рећи „термална дифузност“, али ће осетити разлику у сваком сигурном, доследном заустављању.