UNIVERSITA’ degli STUDI di LECCE
Facoltà di Ingegneria
Corso di Laurea in Ingegneria dei Materiali
A.A. 2001/2002
DISPOSITIVI FRENANTI
Potenza Giancarlo
Generalità
•Freni a tamburo
•Freni a disco
Usura e proprietà
tribologiche
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione
•Meccanica di formazione
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia
Generalità
•Freni a tamburo
•Freni a disco
FRENI a TAMBURO
Usura e proprietà
tribologiche
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione
•Meccanica di formazione
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia




Maggiori parti meccaniche
Frenata sbilanciata
Pericolo di infiltrazioni
Costi contenuti
Generalità
•Freni a tamburo
FRENI a DISCO
•Freni a disco
Usura e proprietà
tribologiche
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione
•Meccanica di formazione
dei detriti

•Processi tecnologici

Conclusione
•Bibliografia

Frenata più bilanciata
Riduzione delle deformazioni
Costi più elevati
Generalità
•Freni a tamburo
•Freni a disco
Usura e proprietà
tribologiche
PROPRIETA’
TRIBOLOGICHE
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione
•Meccanica di formazione
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia


Forze di adesione
Forze di deformazione
Generalità
USURA
•Freni a tamburo
•Freni a disco
Usura e proprietà
tribologiche
•Proprietà tribologiche

Adesione

Fatica

Abrasione

Ossidazione

Erosione

Corrosione

Delaminazione

Fretting
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione
•Meccanica di formazione
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia
Generalità
•Freni a tamburo
LUBRIFICAZIONE
•Freni a disco
Usura e proprietà
tribologiche
•Proprietà tribologiche

Lubrificazione idrodinamica

Lubrificazione elasto-idrodinamica

Lubrificazione superficiale

Lubrificazione solida
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione
•Meccanica di formazione
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia
Generalità
MATERIALI
COMPOSITI
•Freni a tamburo
•Freni a disco
Usura e proprietà
tribologiche
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione
•Meccanica di formazione
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia

Riduzione del peso
 Resistenza ad alte temperature
 Alta conducibilità termica
 Basso coefficiente di
espansione termica
Generalità
•Freni a tamburo
•Freni a disco
CARBON – CARBON
Usura e proprietà
tribologiche
PROPRIETA’ CHIMICO-FISICHE
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi

Confronto con la grafite

Confronto con altri materiali

Proprietà termiche
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione
•Meccanica di formazione
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia
Generalità
•Freni a tamburo
•Freni a disco
CARBON – CARBON
Usura e proprietàMATERIALI
tribologiche
PROPRIETÀ
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freniDensità (g/cm3)
•Lubrificazione
Materiali compositi
Rigidezza a
Grafite ad alta
resistenza
PROPRIETA’
1.82

Carbon - carbon
CHIMICO-FISICHE
1.6
Confronto con la grafite
55
100
•Caratteristicheflessione (MN/m2)
Compositi
Resistenza a
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione

compressione
(MN/m2)

•Meccanica di formazione
termica (W/mK)
dei detriti
Conducibilità
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia
Confronto
con altri materiali
125
300
85 termiche
30 (perpendicolare)
Proprietà
100 (parallele )
Generalità
CARBON – CARBON
MATERIALI
•Freni a tamburo
PROPRIETÀ
•Freni a disco
Densità (g/ cm3)
Usura e proprietà
Resistenza a trazione (Mpa)
tribologiche
•Proprietà tribologichea temp. ambiente
•Usura dei freni
a 1300 k
•Lubrificazione
Calore specifico (J/gK )
Materiali compositi
•Caratteristiche

a temp. ambiente
Compositi
carbon-carbon
K
a 1300
•Proprietà
Conducibilità termica
•Ossidazione
(W/mK)

•Meccanica di formazione
di espansione termica
dei detritiCoeff.
(10-6/K)
•Processi tecnologici
Punto di fusione (K)
Conclusione
•Bibliografia
Acciaio
Grafite
Carbon-Carbon
7.85
1.7
1.8
PROPRIETA’ CHIMICO-FISICHE
410
15
10
20
<70
Confronto con la grafite
0.45
0.71
0.71
Confronto
con1.9altri materiali
0.4
50
150
Proprietà termiche
80-300
16
4
0.8
1800
>3300
>3000
Generalità
•Freni a tamburo
•Freni a disco
Usura e proprietà
Manovra del
tribologiche
velivolo
•Proprietà tribologiche
CARBON – CARBON
Misure del disco
Dischi frenanti
PROPRIETA’ CHIMICO-FISICHE
acciaio
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
(KJ/Kg )
 Carico
Confronto
•Caratteristiche Atterraggio
Temperatura (°C )
Compositi
carbon-carbon
 Coeff.
Confronto
di attrito
•Proprietà
•Ossidazione
•Meccanica diDecollo
formazione
abortito
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia
Carico (KJ/Kg )
Temperatura
Proprietà
(°C )
Coeff. di attrito
Carboncarbon
900
con390la grafite
600
700
con0.23altri materiali
0.54
900
termiche
1050
0.15
2700
1400
0.65
Generalità
•Freni a tamburo
OSSIDAZIONE
•Freni a disco
Usura e proprietà
tribologiche
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche


1. Aggiunta di MoSi
2. Sostanze vetrose bassofondenti
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione
•Meccanica di formazione
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia
Problemi connessi
Rimedi utilizzati :


Parametri influenzati
Effetti sulla tribologia
Generalità
•Freni a tamburo
TRIBOLOGIA
OSSIDAZIONE
Usura e proprietà
•Freni a disco
tribologiche
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche


1. Aggiunta di MoSi
2. Sostanze vetrose bassofondenti
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione
Problemi connessi
Rimedi utilizzati :

A TEMPERATURA
AMBIENTE 
•Meccanica di formazione
Parametri influenzati
Effetti sulla tribologia
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia
A 1400 °C
Generalità
FORMAZIONE
DEI DETRITI
•Freni a tamburo
•Freni a disco
Usura e proprietà
tribologiche
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà



•Ossidazione

•Meccanica di formazione
dei detriti

•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia
Particelle detritiche
Cold taxiing
Landing
Rejected take off
Distribuzione dei pesi
Generalità
•Freni a tamburo
•Freni a disco
Usura e proprietà
tribologiche
FORMAZIONE
DEI DETRITI
•Proprietà tribologiche
densità di 1.95 gr/cm3
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione
•Meccanica di formazione
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia
densità di 2.20 gr/cm3
Generalità
•Freni a tamburo
•Freni a disco
Usura e proprietà
tribologiche
FORMAZIONE
DEI DETRITI
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione
•Meccanica di formazione
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia
Dopo cold taxiing
densità di 1.79 gr/cm3
Generalità
•Freni a tamburo
•Freni a disco
Usura e proprietà
tribologiche
FORMAZIONE
DEI DETRITI
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione
•Meccanica di formazione
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia
Dopo atterraggio
densità di 1.63 gr/cm3
Generalità
•Freni a tamburo
•Freni a disco
Usura e proprietà
tribologiche
FORMAZIONE
DEI DETRITI
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione
•Meccanica di formazione
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia
Dopo decollo abortito
densità di 2.12 gr/cm3
Generalità
•Freni a tamburo
•Freni a disco
Usura e proprietà
tribologiche
FORMAZIONE
DEI DETRITI
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione
•Meccanica di formazione
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia
b)
Cold taxiing
c)
Landing
d)
Rejected take off
PROCESSI
TECNOLOGICI
Generalità
•Freni a tamburo
•Freni a disco
Usura e proprietà
tribologiche
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione

Arrangiamento delle fibre :
1. Conduzione del calore
2. Proprietà meccaniche
•Meccanica di formazione
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia

Deposizione della matrice
PROCESSI
TECNOLOGICI
Usura e proprietà
ARRANGIAMENTO DELLE FIBRE
Generalità
•Freni a tamburo
•Freni a disco
tribologiche
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione

Arrangiamento delle fibre :
1. Conduzione del calore
2. Proprietà meccaniche
•Meccanica di formazione
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia

Deposizione della matrice
Generalità
DEPOSIZIONE
•Freni a tamburo
•Freni a disco
DELLA
MATRICE
PROCESSI
TECNOLOGICI
Creazione della preforma
Usura e proprietà
tribologiche
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freni
Trattamento di infiltrazione del carbonio
pirolitico a 1000°C
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione
Ciclo di 500 – 800 ore per avere
completa densificazione

Arrangiamento delle fibre :
1. Conduzione del calore
2. Proprietà meccaniche
Prodotto finito
•Meccanica di formazione
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia

Deposizione della matrice
Generalità
•Freni a tamburo
•Freni a disco
BIBLIOGRAFIA :
Usura e proprietà
tribologiche
•Proprietà tribologiche
•Usura dei freni
•Lubrificazione
Materiali compositi
•Caratteristiche
Compositi
carbon-carbon
•Proprietà
•Ossidazione
•Meccanica di formazione
dei detriti
•Processi tecnologici
Conclusione
•Bibliografia
[1] Carbon- carbon composites © 1993 G. Savage
[2] Tribological properties of carbon-carbon surfaces
[3] T.J. Hutton, B. Mac Enaney, J.C. Crelling Structural
studies of wear debris from carbon-carbon composites
aircraft brakes 1999/ 907-916
[4] S.J. Park, M.K. Seo, J.R. Lee Effect of oxidation
inhibitor on the low energy tribological behavior of
carbon-carbon composites 2002/ 835-843
[5] Immagini dal sito della HITCO, LAMB, AMERICAN
CARBON SOCIETY e LORRAINE CARBON