La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI LECCE Facoltà di Ingegneria Corso di laurea in ingegneria dei Materiali A.A. 2001-02 DISPOSITIVI FRENANTI Roberto Bianco 9M 1374.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "UNIVERSITA DEGLI STUDI DI LECCE Facoltà di Ingegneria Corso di laurea in ingegneria dei Materiali A.A. 2001-02 DISPOSITIVI FRENANTI Roberto Bianco 9M 1374."— Transcript della presentazione:

1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI LECCE Facoltà di Ingegneria Corso di laurea in ingegneria dei Materiali A.A DISPOSITIVI FRENANTI Roberto Bianco 9M 1374

2 Compositi per freni Carbon-Carbon Carbon-Carbon PMC Polymer Matrix Composites PMC Polymer Matrix Composites MMC Metal Matrix Composites MMC Metal Matrix Composites CMC Ceramic Matrix Composites CMC Ceramic Matrix Composites

3 1.Polymer Matrix Composites (PMC) AutomobilisticaAeronautica Guarnizioni Aerei leggeri PMC Pad Freni per rotore di elicotteri Freni per rotore di elicotteri

4 Polymer Matrix Composites I pad in PMC sono accoppiati in genere con rotori in ghisa. I pad in PMC sono accoppiati in genere con rotori in ghisa. Classificazione PMC con fibre di asbesto con fibre di asbesto organici con altre fibre non asbestose organici con altre fibre non asbestose semimetallici o resin bonded metal semimetallici o resin bonded metal (semi-mets) (semi-mets)

5 PMC organici fibrorinforzati Resine organiche binder al 30-40% Resine organiche binder al 30-40% Devono avere resistenza termica e meccanica. Devono avere resistenza termica e meccanica. Le più usate sono le resine fenoliche Fibre Fibre vetrometallicheceramichearamidichecellulose

6 PMC organici fibrorinforzati Filler Filler Friction Modifiers Abrasivi Non abrasivi abbassano il costo CaCO 3, BaSO 4 Cu, Fe, Al, Zn in polvere Al 2 O 3, SiO 2, MgO grafite, mica

7 Semi-mets % lana metallica polvere di ferro Proprietà μ costante bassa usura buon assorbimento di energia

8 Proprietà dei PMC Trial and error Trial and error Insufficienza dati Sinergie Crosa e Baumvol Crosa e Baumvol Crosa e Baumvol Crosa e Baumvol Test tribologici su compositi fenolici con un solo tipo di fibra

9 Proprietà dei PMC Trial and error Trial and error Insufficienza dati Sinergie Crosa e Baumvol Crosa e Baumvol Test tribologici su compositi fenolici con un solo tipo di fibra μminerali Pad wear acciaio Rotor wear acciaio ceramiche vetro acriliche acciaiomineraliceramiche vetroceramicheminerali aramidichecarbonioaramidiche carbonio

10 Meccanismi di frizione Le fibre di vetro Le fibre di vetro si spezzano generando polveri che determinano aumento di μ e dellusura Le fibre di acciaio Le fibre di acciaio Le fibre aramidiche Le fibre aramidiche non si spezzano ma vengono fuori dalla matrice aumentando lusura per incisione provocano bassa usura nei pad a causa delle loro proprietà meccaniche.

11 2.Metal Matrix Composites (MMC) Matrice metallica con rinforzo in fibre o particelle Matrice metallica con rinforzo in fibre o particelle Rinforzare leghe leggere per ridurre lusura Rinforzare leghe leggere per ridurre lusura Le temperature di utilizzo sono più basse che nei metalli tradizionali Le temperature di utilizzo sono più basse che nei metalli tradizionali

12 Metal Matrix Composites (MMC) Applicazioni in cui serve risparmio di peso e le temperature sono basse Applicazioni in cui serve risparmio di peso e le temperature sono basse Rotori per auto e moto da competizione Dischi per freni di treno

13 Metal Matrix Composites (MMC) La matrice metallica conferisce la resistenza La matrice metallica conferisce la resistenza Le fibre conferiscono la rigidezza ferro ferro rame rame nickel nickel titanio titanio alluminio alluminio magnesio magnesio Fibre di Leghe di carbonioallumina carburo di silicio tungsteno

14 MMC per freni Matrice leghe di Cu alta conducibilità alta T di fusione densità superiore alla ghisa basso costo isotropia facilmente colabile (Si) buone proprietà specifiche Rinforzo leghe di Al particelle di Al 2 O 3 o SiC (20%)

15 Proprietà fisiche degli MMC Espansione termica Espansione termica I metalli hanno α elevato stress termici hot spots cicli di fatica I ceramici abbassano l α totale del MMC ma la differenza di espansione termica provoca tensioni allinterfaccia fibra-matrice con formazione di vuoti o cricche

16 Proprietà fisiche degli MMC Conducibilità termica Conducibilità termica Gli MMC hanno conducibilità inferiore ai metalli di partenza Lalta conducibilità dellalluminio assicura continuità di temperature

17 Proprietà fisiche degli MMC Modulo elastico e resistenza Modulo elastico e resistenza Gli MMC sono fino a 2 volte più rigidi della matrice Gli MMC sono fino a 2 volte più rigidi della matrice Il legame fibra-matrice più essere rinforzato Il legame fibra-matrice più essere rinforzato rivestendo le fibre (es. boro)

18 Proprietà fisiche degli MMC Modulo elastico e resistenza Modulo elastico e resistenza Gli MMC sono fino a 2 volte più rigidi della matrice Il legame fibra-matrice più essere rinforzato rivestendo le fibre (es. boro)

19 Effetto della geometria del rotore Gli MMC a base di Al sono stati usati a lungo come semplici sostituenti del materiale tradizionale. Gli MMC a base di Al sono stati usati a lungo come semplici sostituenti del materiale tradizionale. In realtà per sfruttare vantaggiosamente le loro proprietà è necessario un nuovo tipo di progettazione. In realtà per sfruttare vantaggiosamente le loro proprietà è necessario un nuovo tipo di progettazione. Dissipazione del calore Dimensioni

20 Proprietà di frizione e di usura Al non rinforzato – pad organico Al non rinforzato – pad organico Al MMC – pad organico Al MMC – pad organico Al MMC – pad semimetallico per ghisa Al MMC – pad semimetallico per ghisa con alto contenuto in Fe con alto contenuto in Fe eccessiva usura buone proprietà μ non costante Al-SiC MMC Al-SiC MMC – pad semimetallico con – pad semimetallico con basso contenuto in Fe basso contenuto in Fe e Al 2 O 3 e Al 2 O 3 μ cresce con il carico

21 Rivestimenti per dischi Il punto debole degli MMC è la bassa T di fusione Il punto debole degli MMC è la bassa T di fusione Rivestimenti isolanti SiC-ZrO 2 conduttori Cu-SiC

22 Produzione Mixed Casting High Pressure Die-Casting Mixed Casting High Pressure Die-Casting Lavorazioni con utensili al diamante Lavorazioni con utensili al diamante Plasma Spray Deposition per i rivestimenti Plasma Spray Deposition per i rivestimenti

23 Applicazioni Automobili veicoli elettrici Ford,Lotus Automobili veicoli elettrici Ford,Lotus Motociclismo Honda, Suzuki, Ducati Motociclismo Honda, Suzuki, Ducati Treni ad alta velocità ICE in Germania. Treni ad alta velocità ICE in Germania.

24 3.Ceramic Matrix Composites (CMC) I ceramici avanzati hanno una serie di proprietà favorevoli quali I ceramici avanzati hanno una serie di proprietà favorevoli quali DurezzaDurezza Resistenza a compressioneResistenza a compressione RefrattarietàRefrattarietà Resistenza chimicaResistenza chimica Bassa densitàBassa densità RigidezzaRigidezza Resistenza ad usuraResistenza ad usura Fragilità Fibre reinforced ceramic composites

25 Ceramic Matrix Composites Problematiche Problematiche TemperaturaTemperatura Espansione termica di fibra e matriceEspansione termica di fibra e matrice Rinforzi fibre di SiC e di C Rinforzi fibre di SiC e di C Matrici Al 2 O 3, SiC, Si 3 N 4

26 Applicazioni tribologiche Industria ferroviaria Industria ferroviaria Carbon Fibre Reinforced Ceramic (CFRC) con pad ceramici Carbon Fibre Reinforced Ceramic (CFRC) con pad ceramici T fino a 1300 °C Basso creep Bassa espansione Alta conducibilità Resistenza agli shock termici.


Scaricare ppt "UNIVERSITA DEGLI STUDI DI LECCE Facoltà di Ingegneria Corso di laurea in ingegneria dei Materiali A.A. 2001-02 DISPOSITIVI FRENANTI Roberto Bianco 9M 1374."

Presentazioni simili


Annunci Google