أكسيد الألومنيوم البني (المعروف أيضًا باسم أكسيد الألومنيوم المصهور البني، BFA) هو مادة مضافة كاشطة أساسية في العديد من تركيبات مواد الاحتكاك، وخاصة في وسادات الفرامل العضوية غير الأسبستوس (NAO) وشبه المعدنية.
1. ملف تعريف المادة: أكسيد الألومنيوم البني
التركيب: يُنتَج بدمج البوكسيت (خام الألومنيوم) مع فحم الكوك والحديد في فرن قوس كهربائي. يتكون بشكل أساسي من α-Al₂O₃، ولكنه يحتوي على 2-4% من ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂) وشوائب أخرى (السيليكا وأكاسيد الحديد).
الخصائص الرئيسية (مقارنة بأكسيد الألومنيوم الأبيض):
صلابة عالية: صلابة موس ~8.9 (أقل قليلاً من صلابة الألومينا البيضاء 9.0، ولكنها لا تزال صلبة للغاية).
صلابة عالية: أبرز ما يميزها هو أن ثاني أكسيد التيتانيوم يعزز بنية بلورية أكثر صلابة، مما يجعلها أكثر مقاومة للسحق أو الكسر عند الصدمات.
شحذ ذاتي: عند كسره، ينكسر على طول مستويات الشق ليكشف عن حواف حادة جديدة. هذا يساعد على الحفاظ على قوة الكشط ثابتة.
فعّال من حيث التكلفة: أقل تكلفة بشكل عام من أكسيد الألومنيوم الأبيض بسبب استخدام المواد الخام الأقل تكلفة (البوكسيت مقابل الألومينا النقية).
2. أهمية 325 شبكة
حجم الجسيمات: 325 شبكة يتوافق مع متوسط حجم جسيم يبلغ حوالي 44 ميكرون (0.044 مم). يُعتبر هذا مسحوقًا متوسط النعومة .
لماذا هذا الحجم مهم بالنسبة لفرامل الفرامل:
التآكل المتحكم فيه: جيد بما يكفي للاندماج بشكل موحد في مصفوفة الاحتكاك وتوفير احتكاك ثابت ويمكن التنبؤ به دون أن يكون عدوانيًا بشكل مفرط على الدوار.
اتصال السطح: يوفر عددًا كبيرًا من نقاط الاتصال لتعديل الاحتكاك الفعال دون “الحفر” المفرط المرتبط بالحصى الخشنة.
التخفيف من الضوضاء: من غير المرجح أن تسبب الجسيمات الدقيقة صريرًا عالي التردد مقارنة بالحبيبات الخشنة جدًا، على الرغم من أن توازن التركيبة لا يزال هو المفتاح.
التشتت: يمتزج جيدًا مع مساحيق أخرى (راتنجات، ألياف، مواد تشحيم) للحصول على مركب متجانس.
3. الوظائف الأساسية في تركيبة وسادات الفرامل
يعمل أكسيد الألومنيوم البني 325-ميش كحشو كاشط لتعديل الأداء :
مثبت ومعدل معامل الاحتكاك:
يمنع التزجيج: جزيئاته الصلبة والحادة تسبب خدوشًا دقيقة على سطح الاحتكاك لكل من الوسادة والدوار، مما يمنع تكوين طبقة زجاجية ناعمة ومنخفضة الاحتكاك (“التزجيج”).
يحافظ على الاحتكاك في درجات الحرارة العالية: يساعد على مقاومة بهتان الاحتكاك في درجات الحرارة المرتفعة من خلال تجديد واجهة الاحتكاك باستمرار. تضمن متانته صموده تحت قوى القص العالية.
إدارة التآكل:
يزيد من مقاومة تآكل الوسادة: يعزز المتانة الشاملة لمركب الوسادة.
تآكل الدوار المُحدد: مادة كاشطة مُتحكم بها، أي أنها تُسبب تآكلًا قابلًا للقياس في الدوار. هذه مُفاضلة مُدروسة. يُفضل التآكل الدقيق والمتسق لجزيئات شبكة 325 على التآكل المُتقطع والناتج عن المواد الكاشطة غير المُتحكم بها أو الخشنة.
الدور الحراري والميكانيكي:
التوصيل الحراري: يتمتع أكسيد الألومنيوم بموصلية حرارية جيدة، مما يساعد في تبديد الحرارة من واجهة الاحتكاك.
السلامة الهيكلية: تضيف الجسيمات الصلبة قوة ميكانيكية إلى مصفوفة الاحتكاك.
4. اعتبارات التطبيق والتركيب النموذجية
قطاعات التطبيق: تستخدم على نطاق واسع في استبدال قطع الغيار الأصلية، وقطع الغيار عالية الأداء، ووسادات الفرامل للمركبات التجارية حيث تكون هناك حاجة إلى معدل احتكاك قوي وفعال من حيث التكلفة.
الجرعة النموذجية: تتراوح عادةً بين 3% و8% وزنًا من إجمالي خليط الاحتكاك. تُحدَّد النسبة المئوية الدقيقة بتوازن حرج من خلال اختبارات مكثفة للتركيبة.
التآزر والتوازن الرئيسي:
يعمل بالاشتراك مع مواد التشحيم (على سبيل المثال، الجرافيت، والكوك) لإنشاء مستوى الاحتكاك والمنحنى المطلوب (ميكرومتر مقابل درجة الحرارة).
يجب أن يكون متوازنًا مع الألياف المقوية (الأراميد والصلب والزجاج) والموثق الراتنجي .
إن صلابة أكسيد الألومنيوم البني تجعله مناسبًا بشكل خاص للتركيبات التي تتطلب المتانة تحت الأحمال الثقيلة أو القيادة العدوانية.
5. المزايا والتحديات
المزايا:
أداء فعال من حيث التكلفة: يوفر تأثيرًا كاشطًا ممتازًا وثباتًا للاحتكاك بتكلفة أقل من البدائل المتميزة.
متين وقوي: يتحمل الضغوط القصية العالية بشكل أفضل من المواد الكاشطة الأكثر هشاشة.
احتكاك موثوق به: يوفر خصائص احتكاك مستقرة ويمكن التنبؤ بها عبر نطاق واسع من درجات الحرارة.