روش های تولید لنت ترمز

لنت های ترمز خودرو ، با قرار گرفتن بر روی سطح کاسه چرخ ترمز یا دیسک ترمز، باعث ایجاد اصطکاک می شوند. رویه اصطکاکی پد ترمز، پس از تحت فشار قرار گرفتن توسط نیروی خارجی، بر روی سطح دیسک یا کاسه چرخها، ایجاد اصطکاک کرده، تا مکانیزم کاهش سرعت خودرو اجرا شود. پد لنت ترمز، توسط پیستون ها، به سمت سطح دیسک ترمز رانده می شود. به علت اصطکاک بوجود آمده، رویه اصطکاکی پد لنت، به تدریج ساییده می شود. به طور کلی، هرچه پد لنت ترمز، با هزینه کمتری تولید شده باشد، سرعت فرسایش لنت ترمز سریعتر خواهد بود.

بخش های لنت ترمز

مجموع یک لنت ترمز به دو قسمت مواد اصطکاک یا همان پد لنت  و صفحه زیر (پلیت یا بک پلیت) تقسیم می شود.

قطعه زیرین پد لنت (بک پلیت)، می تواند پس از سایش و اتمام لنت، مجددأ مورد استفاده واقع شود. پس از استفاده کامل از پد لنت ، صفحه پایین (پلیت) و دیسک ترمز، با هم در معرض تماس مستقیم خواهند گرفت و در نهایت اثر ترمز از بین می رود و به دیسک ترمز آسیب می رساند. که در مقاله ای جداگانه در این مورد توضیح داده ایم. در صورت تمایل می توانید به مقاله ی زمان  تعویض دیسک ترمز مراجعه نمایید .

هزینه تعمیر دیسک های ترمز بسیار گران است. به طور کلی، الزامات اساسی برای لنت ترمز، مقاومت در برابر سایش، ضریب اصطکاک زیاد و عملکرد عالی عایق حرارتی می باشند. 

انواع لنت ترمز

با توجه به روش ترمزگیری، لنت های مختلف ترمز را می توان به دو نوع لنت ترمز کفشکی و لنت ترمز دیسکی تقسیم کرد.

با توجه به مواد مختلف بکار رفته در تولید کامپوند لنت، لنت های ترمز را می توان به نوع آزبست ، نوع نیمه فلزی و نوع NAO تقسیم کرد. در سالهای اخیر، با پیشرفت سریع فن آوری های مدرن، لنت ترمز نیز مانند سایر اجزای سیستم ترمز، به طور مداوم، بهبود یافته و تغییر می کنند.

در فرآیند تولید سنتی، پدلنت مورد استفاده در لنت ترمز، مخلوطی از بسیاری از چسب ها یا مواد افزودنی است و الیافی به لنت ترمز اضافه می شود تا مقاومت آنها افزایش یابد و اثر آنها تقویت شود.

البته برخی از مواد مانند میکا، سیلیس و تراشه های لاستیکی در دسترس همه قرار دارد.  اثر نهایی ترمزگیری لنت ترمز، توانایی ضد سایش، مقاومت در برابر دما و سایر خصوصیات، به تناسب ترکیب مواد مصرفی، بستگی دارد.

مواد استفاده شده در لنت ترمز آزبست دار

در زیر مطلبی در مورد لنت ترمز آزبست دار ارائه می گردد.  از آزبست، به عنوان ماده تقویت کننده لنت ترمز آزبست دار استفاده می شود. الیاف آزبست، دارای مقاومت سایشی بالا و مقاومت در برابر درجه حرارت بالا هستند، بنابراین می توانند بخش اعظمی از نیازهای لنت ترمز، دیسک های کلاچ و لنت ها را برآورده کنند. این الیاف دارای توانایی کششی قوی می باشد. حتی می تواند با فولاد درجه بالا مطابقت داشته باشد و در برابر دمای بالای 316 درجه مقاومت کند. از همه مهمتر، آزبست نسبتاً ارزان است. این ماده معدنی از سنگ آمفیبول استخراج می شود که در بسیاری از کشورها به تعداد زیادی یافت می شود.

استفاده از آزبست در لنت ترمز ها و خطرات آن برای انسان

لنت های ترمز آزبست دار دارای نسبت آزبست 40-60 هستند، اما اکنون کارشناسان دریافتند که آزبست خطرات بالقوه ای زیادی دارد.

آزبست توسط جامعه پزشکی، به عنوان مواد سرطان زا تأیید شده است. الیاف سوزنی مانند آن می توانند به راحتی وارد ریه ها شوند و باعث سوزش، تحریک ریه ها و در نهایت منجر به سرطان ریه شوند، اما دوره بروز این بیماری می تواند تا 15-30 سال باشد، بنابراین افراد به طور کلی آسیب ناشی از آزبست را تشخیص نمی دهند. تا زمانی که فیبر آزبست به مواد اصطکاک شونده چسبیده باشد، به سلامتی جامعه آسیب نمی رساند، اما وقتی الیاف آزبست همراه با اصطکاک ترمز تخلیه شود و باعث ایجاد گرد و غبار ترمز شود، می تواند به یک سری از شاخص های سلامتی تأثیر بگذارد. طبق آزمایشات انجمن ایمنی و بهداشت شغلی آمریکا(OSHA) ، هر بار که یک آزمایش اصطکاک معمولی بر روی لنت ترمز انجام می شود، میلیون ها الیاف آزبست خارج شده از لنت ها، در هوا آزاد می شوند که بسیار کوچک هستند بطوری که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند، بنابراین یک تنفس معمولی انسان، می تواند هزاران الیاف آزبست را جذب کند بدون اینکه خود متوجه شود. به طور مشابه، اگر گرد و غبار ترمز موجود بر روی کفشک یا سایر اجزای ترمز، از طریق یک لوله هوا دمیده شود، می توان الیاف آزبست متعددی را به هوا منتقل کند و این گرد و غبار نه تنها بر سلامت تکنسین کار در هنگام تعویض لنت ترمز، تأثیر می گذارد بلکه به سلامتی سایر افراد جامعه نیز آسیب می رساند.

حتی عملکردهای بسیار ساده، مانند ضربه زدن به درام ترمز با چکش برای شل شدن آن و خروج گرد و غبار داخلی ترمز، می تواند مقادیر زیادی الیاف آزبست را در هوا آزاد کند. مورد نگران کننده دیگر این است که وقتی الیاف، به مدت چند ساعت در هوا شناور شوند، به هر سطح هر وسیله ای مانند لباس ، رایانه رومیزی و ابزارها می چسبند. با هر گونه تماس با این سطوح (مانند تمیز کردن، راه رفتن، جریان هوا هنگام استفاده از ابزارهای پنوماتیک)، آنها دوباره به هوا شناور می شوند. به طور معمول، وقتی این ماده وارد محیط کار شود، ماهها یا حتی سالها در آنجا می ماند و به طور بالقوه، تأثیرات منفی بهداشتی بر روی پرسنل و حتی مشتریانی که در آنجا تردد می کنند، می گذارد. انجمن بهداشت و ایمنی کار آمریکا (OSHA)  همچنین اشاره کرد که محتوای فیبر آزبست در محیط کار افراد بیش از 0.2 در متر مربع نیست. ولی در عین حال، گرد و غبار روزانه آزبست تولید شده در تعمیرگاههای سیستم ترمز، باید به حداقل برسد. سعی کنید از کارهایی که باعث بیرون آمدن گرد و غبار می شود (برخورد به لنت های ترمز و غیره)خودداری کنید.

اما علاوه بر خطرات سلامتی، یک مشکل عمده دیگر در مورد لنت ترمز آزبست دار وجود دارد. آزبست آدیاباتیک است و رسانایی گرمایی آن بسیار ضعیف است. معمولاً استفاده مكرر از ترمز باعث جمع شدن گرما در لنت ترمز می شود. بعد از گرم شدن لنت ها، عملکرد ترمز تغییر می کند و برای رسیدن به همان سطح مطلوب اصطکاک و ترمزگیری ، به تعداد ترمزگیری بیشتری احتیاج داریم.

این پدیده “آتروفی ترمز” نامیده می شود. اگر لنت های ترمز به درجه حرارت مشخصی برسند، باعث خرابی ترمز می شود.

مواد جایگزین آزبست

زمانی که تولیدکنندگان وسایل نقلیه و تأمین کنندگان مواد لنت ترمز، تصمیم به ایجاد گزینه های جدید و ایمن تر برای جایگزینی آزبست گرفتند، تقریباً همزمان مواد ایجاد کننده اصطکاک جدید، کشف شدند.

این مواد، لنت های ترمز آلی (NAO) ترکیبی و آزبست “نیمه فلزی” هستند که در زیر در مورد آنها بحث شده است.

لنت های ترمز هیبریدی “نیمه فلزی”: در لنت های ترمز هیبریدی “نیمه فلزی” (Semi-meth) در اصل از یک الیاف تقویت کننده و پشم فولاد درشت به عنوان یک ترکیب قابل توجه استفاده می شود.

از نظر شکل ظاهری (بخاطر الیاف ریز و ذرات ریز)، لنت های ترمز آلی نوع آزبست و نوع غیر آزبست (NAO) به راحتی قابل تشخیص هستند.

همچنین، پشم استیل از استحکام و هدایت حرارتی بالایی برخوردار است، که باعث می شود لنت های ترمز هیبریدی “نیمه فلزی” دارای ویژگی های ترمز متفاوت تری نسبت به لنت های ترمز آزبست معمولی باشند.

به عنوان مثال: لنت های ترمز “نیمه فلزی” دارای میزان بیشتری از مواد فلزی بوده و بر همین اساس دارای مقاومت بالاتری هستند.  ترکیبات بیشتر مواد فلزی نیز باعث تغییر خصوصیات اصطکاک لنت ترمز می شود.  به طور کلی، “نیمه فلزی” به این معنی است که لنت ترمز برای تکمیل این امر به فشار ترمز بیشتری نیاز دارد.

مزایا ی مواد استفاده شده در ساخت لنت ترمز های جدید

بیشتر ترکیب شدن مواد فلزی در لنت های ترمز، به ویژه در دمای محیطی پایین، به این معنی است که لنت ترمز نیاز به سایش بیشتر سطح دیسک ترمز یا درام ترمز دارد که خود این عمل، باعث تولید صدای بیشتر می شود. مزایای اصلی لنت های ترمز هیبریدی “نیمه فلزی”، قابلیت کنترل دما و ترمز گیری با دمای ترمز بالا است که این دما به اندازه لنت های از نوع آزبست نیست، اما عملکرد انتقال حرارت و ظرفیت خنک کننده کمتر دیسک های ترمز را بهمراه دارد.

دیسک و کاسه ترمز کمک می کنند تا هنگام ترمز، گرما از سطح گسیل کرده و به کولیس و اجزای آن منتقل شود. البته اگر این گرما به درستی کنترل نشود مشکلاتی نیز بوجود خواهد آمد. پس از گرم شدن لنت ها و دیسک یا کاسه ها، دمای روغن ترمز افزایش می یابد. اگر دما به حد معینی برسد باعث جمع شدن ترمز و جوش آمدن روغن ترمز می شود. این گرما همچنین تأثیر مشخصی روی کولیس های ترمز، مهر و موم پیستون و فنرهای برگشتی دارد که باعث تسریع در کند شدن اثرات این قطعات جانبی ترمزمی شود. بنابراین باید کولیس ترمز دوباره مونتاژ شود و قطعات فلزی در هنگام تعمیرات ترمز تعویض شوند.

مواد ترمز آلی بدون آزبست (NAO) : در مواد ترمز آلی فاقد آزبست عمدتا از الیاف شیشه، پلی یورتان معطر یا الیاف دیگر (کربن ، سرامیک و …) به عنوان ماده تقویت کننده استفاده می کنند و عملکرد آن عمدتا به نوع الیاف و سایر ترکیبات بستگی دارد. مواد ترمز آلی بدون آزبست، عمدتا به عنوان جایگزین آزبست، در لنت های ترمز دیسکی و کفشکی مورد استفاده قرار می گیرند.

تفاوت مواد اولیه جدید NAO با لنت ترمز آزبست چیست؟

از نظر عملکرد، لنت ترمز NAO نسبت به لنت ترمز نیمه فلزی، به لنت ترمز آزبست نزدیکتر است و مانند لنت های ترمز نیمه فلزی هدایت حرارتی خوب و قابلیت کنترل دمای بالا ندارد.

مواد اصطکاکی مبتنی بر آزبست شامل پنج تا هفت مخلوط اساسی جهت تقویت ترمزگیری شامل مواد افزودنی و چسب های مختلف مانند الیاف آزبست، روغن های کتان، رزین ها، بنزوفنون ها، رزین ها هستند. در مقابل، مواد اصطکاکی NAO شامل حدود هفده ماده مختلف میله ای می باشد. زیرا تنها یک تک ماده برای جایگزینی و حذف آزبست وجود ندارد، اما مخلوط و ترکیب تعداد زیادی از مواد، برای اطمینان از عملکرد ترمزگیری مسطح یا غلبه بر اثر “ترمز بلوک های اصطکاک آزبست”، مورد نیاز است. به مرور زمان، مواد لنت ترمز NAO ، دستخوش تغییرات زیادی شده است. اکنون مواد NAO از بسیاری جهات، به ویژه از نظر عملکرد ضد اصطکاک و سر و صدا، به طور موثر از عملکرد لنت ترمز آزبست فراتر رفته اند. البته ابتدا باید استانداردهایی هم تعیین و مورد استفاده قرار داده شود، زیرا تنها با رعایت چهارچوب این استانداردها هست که می توان هر فرمول جدید ماده اصطکاکی را آزمایش کرد. این مشخصات باید شامل عملکرد اصطکاک، مقاومت در برابر خستگی، سازگاری دما، مقاومت در برابر سایش و سر و صدا باشند. هر چه ترکیبات مواد تشکیل دهنده اصطکاک بهتر باشد، عملکرد اصطکاک بلوک اصطکاک، در دما و فشارهای مختلف، بهتر خواهد بود، به عبارت دیگر، نحوه عملکرد در دماهای پایین یا بالا، نباید تغییرات زیادی داشته باشد.

هرچه ترکیبات ماده اصطکاک بهتر باشد، احتمال آتروفی ترمز کمتر است، و پس از ترمز مکرر، “حس یکنواختی پدال ترمز” را حفظ می کند.

ترکیبات مواد بهتر، همچنین باعث کاهش سایش و سر و صدا می شوند.در گذشته، لنت های ترمز NAO ، تنها برخی از شرایط مطلوب خواص ترمزگیری را برآورده می کردند، اما اکنون تقریباً بطور کامل تمامی شرایط ترمزگیری مطلوب، محقق شده اند.

عمر لنت های ترمز NAO امروزه به طور قابل توجهی بیشتر از لنت های ترمز آزبست است و در عین حال به افزایش عمر دیسک و کاسه چرخ ترمز نیز کمک می کند.