深入了解 StopFlex 製造工藝
碳陶瓷煞車碟盤是一種陶瓷基複合材料，並非在鐵件表面塗上一層塗料。它始於精心製作的碳纖維增強結構（預成形體），經過液態矽滲透（LSI）在結構內形成陶瓷基體後，才成為陶瓷複合材料。
- 我們控制的項目：纖維結構、孔隙率、矽的滲透方式、最終幾何形狀與驗證。
- 駕駛時可能感受到的差異：高溫下表現的重複性、一致的摩擦特性，以及更可預測的踏板感受；實際表現取決於整體系統。
- 它並非：單純在表面加上「塗層」。
重點摘要
這種製程的核心是打造一致且可重複的結構，因為結構一致才能帶來可重複的摩擦表現。當結構與幾何尺寸出現偏差時，摩擦與磨損也可能隨之改變，進而引發NVH（噪音、振動與不平順感）及來令片材料轉移不均。
目錄
基本名詞
C/SiC（碳纖維增強碳化矽）
一種陶瓷基複合材料，其中SiC構成基體，碳纖維則提供增強作用。纖維網絡承受負荷，基體則在高溫下維持結構穩定。
LSI（液態矽滲透）
熔融矽滲入多孔碳結構，並在原位反應形成SiC。這個反應會形成陶瓷基體，使零件更加緻密。
NVH
噪音、振動與不平順感。在煞車系統中，通常表現為尖銳異音、抖動或粗糙的踏板感受。
跳動量
碟盤旋轉時的擺動程度。跳動過大可能造成踏板脈動及來令片材料轉移不均。
轉移層
留在碟盤表面的薄層來令片材料，有助於穩定摩擦與煞車感受。
為何對實際駕駛重要
- 摩擦一致性取決於微觀結構與表面狀態，而不只是碟盤形狀。
- 受熱表現與基體均勻性及通風葉片設計有關。
- NVH 風險會在幾何尺寸、跳動量和表面狀態出現偏差時升高。
流程概覽
以下是簡化的製造流程；實際配方、夾具與驗收標準會依零件編號及用途而異。
| 步驟 | 製程內容 | 對車輛的影響 |
|---|---|---|
| 1 | 建立連續纖維增強結構。 | 提高韌性，並有助於在反覆熱循環中分散應力。 |
| 2 | 利用黏結劑與填料，將纖維製成孔隙率受控的多孔預成形體。 | 受控的孔隙率有助於更均勻的滲透與更穩定的磨損表現。 |
| 3 | 在完全緻密化之前進行壓實與近淨成形。 | 減少零件硬化後所需的加工量，並有助於維持更精確的幾何尺寸。 |
| 4 | LSI 在結構內形成 SiC，使其轉變為 C/SiC。 | 形成基體，使結構在高溫下保持穩定，並在負載下維持一致表現。 |
| 5 | 進行最終加工與表面精加工。 | 控制跳動量、來令片接觸、氣流與振動風險。 |
| 6 | 進行檢驗與測功機驗證。 | 確認多次高能量煞停過程中的摩擦表現是否維持穩定。 |
製造影片
觀看重點
這段影片可作為製程背景參考。以下步驟說明各項作業實際控制的因素，以及它們如何影響實際煞車表現。
- 留意預成形體的處理方式：這關係到結構控制。
- 留意精加工階段：這關係到幾何尺寸與表面控制。
- 驗證的目的，是將製程理念落實為品質可重複的零件。
步驟一 — 碳纖維結構設計
第1步— 碳纖維編織
我們從連續碳纖維開始鋪設增強結構，使其能同時承受多個方向的負荷，形成碟盤的骨架。
實際煞車時，碟盤會反覆升溫與冷卻，熱循環因而產生應力。連續纖維網絡有助於分散應力，避免集中於單一位置。
對實際駕駛的意義
目標不只是一次強力煞停，而是在多次熱循環中維持結構穩定。
步驟二 — 預成形體製作與黏結系統
第2步— 製作預成形體
將纖維結構與黏結系統及選定的填料結合，形成條件受控的多孔預成形體。此階段的關鍵在於鋪設位置、配方與孔隙率的重複一致性。
孔隙率會影響矽後續滲入結構的方式，因此孔隙率不同，基體形成也會跟著改變。這可能在日後表現為磨損不均、異音或摩擦不穩定。
步驟三 — 壓實與近淨成形
第3步— 壓實
預成形體經過壓實與塑形，接近最終幾何形狀。提前完成這一步，可減少零件完全緻密化並變得極硬後所需的大量修正加工。
採用近淨成形是為了控制變異。後期所需的重度加工越少，越容易維持各零件之間一致的幾何尺寸。
步驟四 — 液態矽滲透（LSI）
第4步— 矽滲透
在真空或受控氣氛下，熔融矽透過毛細作用滲入多孔結構，並沿途與碳反應，在原位形成SiC，最終形成緻密的 C/SiC 複合材料。
LSI 需要高溫。已發表的製程溫度高於矽的熔點1,415°C（2,579°F），也經常落在約1,500–1,600°C（2,732–2,912°F）範圍內，實際溫度取決於配方與幾何形狀。
對實際駕駛的意義
這一步實際形成陶瓷基體；矽滲透及反應是否均勻，會大幅影響高溫下的摩擦表現。
步驟五 — 精密加工與表面精加工
第5步— 最終加工
零件緻密化後，我們會精加工通風結構、碟面與表面。此階段的目標是精確控制跳動量、維持穩定的來令片接觸，以及可預測的氣流。
- 幾何尺寸控制有助於抑制振動及來令片材料轉移不均。
- 通風結構控制影響碟盤的冷卻方式，對反覆煞停尤其重要。
- 表面控制影響轉移層能否順利形成並穩定下來。
步驟六 — 檢驗與測功機驗證
第6步— 驗證
每個批次都會檢查尺寸精度與平衡性，接著在測功機上進行長時間、重複的高能量煞停測試。我們要確認的是一個實際問題：最後一次煞停的摩擦表現是否仍與第一次一致？
在嚴苛工況測試中，碟盤表面溫度可能升至約900°C (1,652°F)左右。賽車製造商的參考資料也描述碳陶瓷碟盤在約600–750°C（1,112–1,382°F）穩定運作，峰值接近1,000°C（1,832°F）；具體數值取決於測試方案。
適用條件
峰值溫度與磨損取決於車重、輪胎抓地力、氣流、來令片配方、煞車平衡及測試方案本身。沒有任何單一測試數值適用於所有情況，請勿將其視為通用標準。
