Pastiglie freno realizzate con metallurgia delle polveri a base di rame-per EMU ad alta-velocità

I. Composizione strutturale (doppio-strato/multi-strato)

Strato di attrito (materiale composito a base di rame-)Prendendo il rame (Cu) come matrice (50%–70%), miscelato con ferro (Fe), stagno (Sn), grafite (lubrificante, 7%–16%), biossido di silicio/carburo di silicio (componenti di attrito, 8%–15%) e altri ingredienti. Prodotto tramite sinterizzazione sotto vuoto con pressa-calda della metallurgia delle polveri.

Piastra posteriore in acciaioRealizzato in acciaio legato ad alta-resistenza (ad es. 30CrMnSiA). Fornisce resistenza meccanica, rigidità di montaggio e conduttività termica di base ed è sinterizzato integralmente con lo strato di attrito.

Definizione di "supporto in rame-"Nel gergo industriale, l'assemblaggio dello strato di attrito a base di rame-e della piastra posteriore in acciaio viene generalmente definito comepastiglie dei freni-con supporto in rame. La sua caratteristica principale è lo strato di attrito a base di rame-, che la differenzia dalle pastiglie freno a base di ferro-, semi-metalliche e organiche.

II. Prestazioni principali (adattate per la frenata-ad alta velocità)

Elevata conduttività termica (vantaggio principale)La conduttività termica della matrice di rame è di circa 401 W/(m·K). Può dissipare rapidamente il calore di 300–500 gradi generato durante la frenata a 350–380 km/h, evitando fessurazioni termiche, dissolvenza termica e surriscaldamento del disco del freno.

Coefficiente di attrito stabileAd alte temperature (300–500 gradi), il coefficiente di attrito rimane stabile a 0,34–0,41. Supera di gran lunga le prestazioni dei materiali organici (incline al rammollimento) e dei materiali a base di ferro-(incline all'adesione), consentendo uno spazio di frenata controllabile.

Resistenza all'usura e lunga durataTasso di usura Inferiore o uguale a 2,9 mg/(N·m). Adatto per frequenti avviamenti-arresti e lunghe frenate verso il basso, con una durata utile fino a 100.000–150.000 chilometri.

Elevata resistenza e resistenza agli shock termiciElevata forza di adesione alla sinterizzazione, in grado di resistere a una forza di taglio di 12–15 MPa. È dotato di resistenza alle vibrazioni e agli shock termici, con un basso rischio di caduta e rottura dei blocchi.

III. Differenze rispetto alle pastiglie freno convenzionali in acciaio-con supporto

Supportato da rame- (a base di rame-)Lo strato di attrito è realizzato con metallurgia delle polveri a base di rame-, con conduttività termica ultra-elevata, eccellente stabilità alle alte-temperature e resistenza all'usura superiore. Utilizzato per EMU ad alta-velocità che operano a 350 km/h e oltre, con un prezzo relativamente alto.

Supporto in acciaio- (a base di ferro-/semi-metallico)Lo strato di attrito adotta materiali a base di ferro-o semi-metallici, con conduttività termica ordinaria ed evidente sbiadimento delle prestazioni alle alte-temperature. Applicato alle EMU da 200–250 km/h e ai treni a velocità-ordinaria, a basso costo.

IV. Punti chiave del processo di produzione

Dosaggio e miscelazione delle polveri: Macinazione uniforme a sfere di polvere di rame, elementi di lega, lubrificanti e additivi per attrito.

Formatura con pressa a freddo: Compresso nei corpi verdi dello strato di attrito.

Vuoto-Pressa a caldo Sinterizzazione: Sinterizzato integralmente con la piastra posteriore in acciaio a 750–850 gradi sotto alta pressione per garantire forza di adesione e compattezza.

Finire la lavorazione: Rettifica della superficie di attrito e realizzazione dei fori di montaggio per garantire precisione dimensionale e planarità.

V. Tendenza delle applicazioni e della protezione ambientale

Applicazione tradizionale: Le pastiglie freno a base di rame- sono di serie per i modelli da 350 km/h e superiori, come le serie Fuxing CR400 e CRH380.

Restrizioni ambientali: Dal 2025 l'UE impone che il contenuto di rame nelle pastiglie dei freni sia inferiore allo 0,5%. Le pastiglie freno nazionali a base di-non ceramica di rame-sono state sviluppate come alternative e vengono gradualmente promosse.

VI. Modalità di guasto comuni

Dissolvenza termica: Il funzionamento a velocità ultra-elevata-(oltre 380 km/h) o la frenata continua provoca l'ammorbidimento dello strato di attrito e la diminuzione del coefficiente di attrito.

Usura parziale/Caduta del blocco: L'installazione non uniforme, la deformazione termica o l'intrusione di corpi estranei portano ad un'eccessiva usura locale o alla perdita dei blocchi di attrito.

Corrosione della piastra posteriore in acciaio: Arrugginimento della piastra posteriore in acciaio in ambienti umidi, compromettendo la forza di adesione e la precisione di montaggio.