Proizvodnja karbonsko keramičnih diskov iz C/C-SiC z metodo infiltracije s tekočim silicijem (LSI – liquid silicium infiltration) obsega postopek vročega stiskanja karbonske matrice (karbonska vlakna in smola), pri katerem se pripravi osnovna struktura/ oblika diska. V matrico se s tehnologijo LSI infiltrira tekoči silicij, ki skupaj s karbonskimi vlakni pri visoki temperaturi tvori SiC (silicijev karbid) – keramiko.
Karbonska vlakna v strukturi diska dajejo disku visoko trdnost, ki omogoča visoke mehanske obremenitve diska. »Keramični« del strukture pa prvenstveno povečuje trdoto, predvsem zgornje površine, kar omogoča majhno obrabo diska in visoko življenjsko dobo.
To tehnologijo (LSI) uporablja vodilni proizvajalec SGL Brembo.
Več glede izdelave diskov lahko najdete tukaj
Pomanjkljivosti diskov narejenih po LSI tehnologiji
-
Nekontrolirana oz. neenakomerna porazdelitev silicija po obodu diska
Posledica neenakomerne porazdelitve po obodu je razlika v gostoti/masi/trdnosti diska po obodu. Proizvajalec tekom proizvodnega procesa slabe diske izloči iz procesa in v večini ne pridejo do kupca.
Žal pa 100% kontrola ni mogoča in lahko »kakovostno mejni« diski pridejo do kupcev. V takih primerih, tudi, ko so diski dimenzijsko ustrezni se lahko zaradi neenakomerne strukture diska tudi pri normalni uporabi pojavijo vibracije ali povzročanje hrupa.
Taki diski so tudi bolj občutljivi na deformacijo oblike (zvijanje), kar poslabšuje sposobnost zaviranja.
-
Razpoke (CCB diski – Porsche, Mercedes, Audi…)
Zgornji sloj diska je izredno trd, ni pa trden/ žilav, kot osnova iz karbonskih vlaken. Sloja se pri povišani temperaturi različno raztezata/ krčita in kot posledica temperaturnih obremenitev diska (v primeru močnega zaviranja) pride do pokanja zgornjega sloja. To se vidi kot mikro-razpoke na površini kar je mogoče že pri skoraj novih diskih.
Posledica razpok je odprta struktura diska, ki pospeši prehod kisika v jedro diska oz. oksidacijo/ izgorevanje ogljikovih vlaken. Diski se posledično hitreje obrabljajo in izgubljajo mehansko trdnost, ki je potrebna pri velikih obremenitvah.
Potrebno dodati sliko mikrorazpok (npr. direktno iz Brembo strani)
Slika je privzeta iz spletne strani (tukaj),
-
Delaminacija
Pri povečani obremenitvi se sloja drugače raztezata in kot posledica pride tudi do mikro razpok med slojema. V primeru povečanja mikro razpok, lahko pri povečani obremenitvi pride do delaminacije zgornjega sloja od osnove. V tem primeru se zmanjša sposobnosti zaviranja zaradi zmanjšane delovne površine diska in v skrajnem primeru lahko pride do razpada strukture diska. Tak disk je potrebno takoj obnoviti ali zamenjati.
Vrste tehnologij, prednosti/slabosti
Večino napak na karbonskih diskih (oksidacija in delaminacija) se da učinkovito popraviti.
Na trgu obstajata dve metodi, s katerima se disk lahko obnovi.
- LSI tehnologija poteka po istem postopku kot proizvodnja in za infiltracijo uporablja silicij, ki reagira s karbonskimi vlakni za tvorjenje SiC (keramike) pri povišani temperaturi (uporablja ReBrake GmbH).
- LPI tehnologija za infiltracijo uporablja različne polimere in pirolizo. Polimer vsebuje osnovne sestavine (Si in Ogljik) za tvorjenje keramike (SiC) pri povišani temperaturi. (uporablja ReDisk d.o.o.).
Metodi se med seboj razlikujeta po tehnoloških parametrih, ki pa vplivajo na kakovost izvedene obnove.
S spodnji tabeli so predstavljene glavne lastnosti/ razlike pri uporabi posamezne metode obnove.
| METODA LPI (ReDisc) | METODA LSI (ReBrake) | |
| Razlika | Polimer zaščiti (oblije) obstoječa ogljikova vlakna ter zapolni zračne žepe.
Ohranjanje ogljikovih vlaken omogoča veliko trdnost diska, Silicijev karbid (keramika) pa zapolni zračne žepe, kar povečuje trdnost/ trdoto in življenjsko dobo diska. Disk se dodatno zaščiti z OXY premazom po površini, ki otežuje oksidacijo ogljikovih vlaken in s tem dodatno podaljša življenjsko dobo diska. Slika 1 |
Visoka temperatura staljenega silicija reagira s ogljikom v obliki ogljikovih vlaknih. Tako se količina ogljikovih vlaken zmanjša in se nadomesti s SiC (keramiko).
Tak način poveča trdoto materiala, zaradi zmanjšanja ogljikovih vlaken pa se močno poslabša trdnost diska, ki je ključna za mehansko stabilnost oz. visoke obremenitve. Poveča se tudi odprta poroznost (mikro razpoke na površini), kar zmanjšuje življenjsko dobo diska. Slika 2 |
| Prednosti | Poveča se trdnost diska.
Zmanjša se odprta poroznost na površini, trdota ostane enaka kot pred obnovo.. Ogljikova vlakna so zaščitena, s tem se upočasni prihodnja obraba diska. Preskušena tehnologija – več kot 500 obnovljenih diskov na trgu.
|
Poveča se trdota.
Možnost izdelave novega sloja (povečanje debeline diska).
|
| Slabosti | Zaradi večkratnih ciklov infiltracije in pirolize je potreben daljši čas izdelave. | Zmanjša se trdnost, ki je ključna za mehansko stabilnost diska.
Nepreskušena tehnologija obnove. |
| Nevarnosti | / | Zaradi zmanjšanja trdnosti se poveča tveganje deformacije diska pri povečani obremenitvi disk (glej sliko).
|
Slika 1: LPI (ReDisc) tehnologija zaščiti ogljikova vlakna ter zapolni zračne žepe s SiC (keramiko) – več informacij tukaj.
Slika 1: LSI (ReBrake) tehnologija…Silicij reagira z ogljikovimi vlakni in nastane SiC (keramika).
Zaključek:
Povečana obraba (hitrejša od normalne) ali poškodbe diska nastanejo zaradi nestabilne/ nekontrolirane proizvodnje diskov po LSI tehnologiji (opisano zgoraj).
Neučinkovito/ nesmiselno je za obnovo oziroma izboljšanje obrabljenega diska uporabiti enako tehnologijo kot za proizvodnjo, saj z vsakim novim procesom delno povečamo trdoto diska a hkrati zmanjšujemo trdnost diska, saj uporablja karbonska vlakna v procesu. Trdnost pa je ključnega pomena za stabilnost diska in preprečuje, da disk razpade pri povečani obremenitvi. Hkrati pa dovajamo dodatno nestabilnost v proces (infiltracija Si v disk).
Uporaba LSI tehnologije za proces obnove poveča občutljivost diska na močnejše obremenitve, pri katerih lahko tudi odpove (ga raznese).
Na osnovi teh dognanj/ testiranj je bila razvita LPI tehnologija, ki je plod več desetletnih raziskav in testiranj g. Miklavža Zornik v povezavi z Institutom Jožef Stefan in Strojne Fakulteta Univerze v Ljubljani pod vodstvom dr. Kristoffer Krnel in dr. Mitja Kalin iz Slovenije, Nemčije in Amerike.
Obnova po LPI tehnologiji na disk deluje izključno pozitivno in ne poslabšuje nobenih mehanskih lastnosti diska. Mehanska trdota površine ostane enaka kot pred obnovo ali se malenkostno poveča, hkrati pa se poveča trdnost diska.
Zaupajte preverjeni tehnologiji LPI obnove, ki ima za sabo narejenih več kot 500 kosov in jo uporablja ReDisc d.o.o..
Ekipa ReDisc d.o.o.