StopFlex가 장섬유 카본 세라믹 브레이크(C/SiC)를 제조하는 방법

목차

C/SiC(탄소섬유 강화 탄화규소)

세라믹 기지 복합재로, SiC가 기지를 형성하고 탄소섬유가 보강 역할을 합니다. 섬유망은 하중을 지탱하고 기지는 고온에서 구조를 안정적으로 유지합니다.

LSI(용융 규소 침투)

용융 규소가 다공성 탄소 구조에 스며들어 내부에서 반응하면서 SiC를 형성합니다. 이 반응으로 세라믹 기지가 생기고 부품이 치밀해집니다.

NVH

소음, 진동, 거친 느낌을 뜻합니다. 브레이크에서는 보통 소음, 떨림 또는 거친 제동감으로 나타납니다.

측면 런아웃

디스크가 회전할 때 옆으로 흔들리는 정도입니다. 런아웃이 과도하면 페달 맥동과 패드 재료의 불균일한 전사가 생길 수 있습니다.

전사층

디스크에 남은 얇은 패드 재료막으로, 마찰과 제동감을 안정시키는 데 도움이 됩니다.

시청할 때 살펴볼 점

이 영상은 공정의 배경을 보여줍니다. 아래 단계에서는 각 작업이 무엇을 관리하고 실제 제동에 어떤 영향을 미치는지 설명합니다.

• 프리폼을 다루는 방식을 살펴보세요. 구조를 관리하는 과정입니다.
• 마감 단계를 살펴보세요. 형상과 표면을 관리하는 과정입니다.
• 검증에서는 공정을 통해 품질이 재현되는 부품을 만들 수 있는지 확인합니다.

1단계 — 탄소섬유 직조

먼저 연속 탄소섬유를 사용해 여러 방향의 하중을 동시에 지탱하는 보강 구조를 적층합니다. 이것이 디스크의 골격입니다.

실제 제동에서는 가열과 냉각이 반복되며 그 열 사이클이 디스크에 응력을 발생시킵니다. 연속 섬유망은 응력이 한곳에 집중되지 않도록 분산합니다.

2단계 — 프리폼 제작

섬유 구조를 결합제 시스템 및 선정된 충전재와 결합해 기공률을 관리한 다공성 프리폼을 만듭니다. 이 단계에서는 배치, 배합과 기공률의 재현성이 중요합니다.

기공률은 이후 규소가 구조에 스며드는 방식을 결정합니다. 기공률이 달라지면 기지 형성도 달라져 나중에 불균일한 마모, 소음 또는 불안정한 마찰로 나타날 수 있습니다.

3단계 — 압밀

프리폼을 압밀하고 최종 형상에 가깝게 성형합니다. 이 단계에서 형상을 잡으면 부품이 완전히 치밀해지고 매우 단단해진 후 필요한 대규모 수정 가공을 줄일 수 있습니다.

최종 형상에 가깝게 성형하는 목적은 편차를 관리하는 것입니다. 후반의 강한 가공이 적을수록 부품 간 형상을 일정하게 유지하기 쉽습니다.

4단계 — 규소 침투

진공 또는 제어된 분위기에서 용융 규소가 모세관 작용으로 다공성 구조에 스며들고 탄소와 반응해 내부에 SiC를 형성합니다. 그 결과 치밀한 C/SiC 복합재가 만들어집니다.

LSI는 고온에서 진행됩니다. 공개된 공정은 규소의 녹는점인 1,415°C (2,579°F)를 웃돌며 배합과 형상에 따라 약 1,500–1,600°C (2,732–2,912°F) 범위로 보고되는 경우가 많습니다.

5단계 — 최종 가공

부품을 치밀화한 뒤 통풍 구조, 마찰면과 표면을 마감합니다. 여기서 목표로 하는 것은 작은 런아웃, 안정적인 패드 접촉과 예측 가능한 공기 흐름입니다.

• 형상 관리는 진동과 패드 재료의 불균일한 전사를 억제하는 데 도움이 됩니다.
• 통풍 구조 관리는 디스크 냉각 방식에 영향을 주며, 특히 반복 제동 시 중요합니다.
• 표면 관리는 전사층이 얼마나 원활하게 형성되고 안정되는지에 영향을 줍니다.

6단계 — 검증

각 생산 배치의 치수 정확도와 균형을 검사한 다음, 동력계에서 고에너지 제동을 장시간 반복합니다. 확인하려는 질문은 다음과 같습니다. 마지막 제동의 마찰이 처음 제동과 여전히 일치하는가?

가혹한 조건의 시험에서는 디스크 표면 온도가 약 900°C (1,652°F)에 이를 수 있습니다. 모터스포츠 제조사의 자료에는 카본 세라믹 디스크가 약 600–750°C (1,112–1,382°F)에서 안정적으로 작동하며 최고 온도는 1,000°C (1,832°F) 부근에 이를 수 있다고도 나옵니다. 실제 값은 시험 조건에 따라 다릅니다.