Pastilles de fre de metal·lúrgia de pols a base de coure-per a EMU d'alta-velocitat

I. Composició estructural (doble-capa / multi-capa)

Capa de fricció (material compost basat en coure-)Prenent coure (Cu) com a matriu (50%–70%), barrejat amb ferro (Fe), estany (Sn), grafit (lubricant, 7%–16%), diòxid de silici / carbur de silici (components de fricció, 8%–15%) i altres ingredients. Fabricat mitjançant sinterització-premsa en calent al buit de la metal·lúrgia de pols.

Placa posterior d'acerFet d'acer aliat{0}}d'alta resistència (p. ex., 30CrMnSiA). Proporciona resistència mecànica, rigidesa de muntatge i conductivitat tèrmica bàsica, i està sinteritzat integralment amb la capa de fricció.

Definició de "copper-backed"En el llenguatge de la indústria, el muntatge de la capa de fricció-a base de coure més la placa posterior d'acer s'anomena generalment compastilles de fre-de coure. La seva característica principal és la capa de fregament a base de coure-, que la diferencia de les pastilles de fre a base de ferro-, semi-metàl·liques i orgàniques.

II. Rendiment bàsic (adaptat per a frenades d'alta-velocitat)

Alta conductivitat tèrmica (avantatge bàsic)La conductivitat tèrmica de la matriu de coure és d'aproximadament 401 W/(m·K). Pot dissipar ràpidament la calor de 300-500 graus generada durant la frenada a 350-380 km/h, evitant el trencament tèrmic, l'esvaïment tèrmic i el sobreescalfament del disc de fre.

Coeficient de fricció estableA altes temperatures (300–500 graus), el coeficient de fricció es manté estable a 0,34–0,41. Supera amb escreix els materials orgànics (propensos a suavitzar) i els materials basats en ferro-(propensos a l'adhesió), permetent una distància de frenada controlable.

Resistència al desgast i llarga vida útilTaxa de desgast Menor o igual a 2,9 mg/(N·m). Adequat per a un funcionament freqüent d'arrencada-aturada i frenades llargues a la baixa, amb una vida útil de fins a 100.000-150.000 quilòmetres.

Alta resistència i resistència al xoc tèrmicAlta força d'unió de sinterització, capaç de suportar una força de tall de 12-15 MPa. Presenta resistència a les vibracions i resistència al xoc tèrmic, amb baix risc de caiguda de blocs i esquerdes.

III. Diferències amb les pastilles de fre d'acer-convencionals

Amb suport-de coure (basat-en coure)La capa de fricció està feta de metal·lúrgia de pols-a base de coure, amb una conductivitat tèrmica ultra-elevada, una excel·lent estabilitat a alta-temperatura i una resistència al desgast superior. S'utilitza per a EMU d'alta-velocitat que funcionen a 350 km/h i més, amb un preu relativament alt.

Suport-d'acer (basat-ferro/semi-metàl·lic)La capa de fricció adopta materials a base de ferro-o semi-metàl·lics, amb una conductivitat tèrmica normal i un esvaïment evident de rendiment a alta-temperatura. S'aplica a les UEM de 200 a 250 km/h i als trens de velocitat normal-, amb baix cost.

IV. Punts clau del procés de fabricació

Mescla per lots i pols: Fresat de boles uniforme de pols de coure, elements d'aliatge, lubricants i additius de fricció.

Formació de premsa en fred: Comprimit en cossos verds de la capa de fricció.

Aspirar en calent-Sinterització de premsa: Sinteritzat íntegrament amb la placa posterior d'acer a 750-850 graus a alta pressió per garantir la força i la compacitat d'unió.

Acabat de mecanitzat: Mòlta de la superfície de fricció i perforació de forats de muntatge per garantir la precisió dimensional i la planitud.

V. Tendència d'aplicació i protecció del medi ambient

Aplicació mainstream: les pastilles de fre-basades en coure estan equipades de sèrie per a models de 350 km/h i superiors, com ara les sèries Fuxing CR400 i CRH380.

Restriccions ambientals: La UE ha imposat des del 2025 un requisit que el contingut de coure a les pastilles de fre sigui inferior al 0,5%. Les pastilles de fre domèstiques no basades en -ceràmica de coure-s'han desenvolupat com a alternatives i s'estan promocionant gradualment.

VI. Modes de falla habituals

Esvaïment tèrmic: el funcionament a ultra-alta- velocitat (380 km/h+) o la frenada contínua provoca un suavització de la capa de fricció i una disminució del coeficient de fricció.

Desgast parcial / caiguda de blocs: La instal·lació desigual, la deformació tèrmica o la intrusió de matèria estranya condueixen a un desgast local excessiu o al despreniment dels blocs de fricció.

Corrosió de la placa posterior d'acer: Rovell de la placa posterior d'acer en ambients humits, perjudicant la força d'unió i la precisió de muntatge.