50-я публикация.
При торможении автомобиля, вся энергия его движения преобразуется в тепло в контакте колодки с тормозным диском. Тормозной диск при этом нагревается, а затем охлаждается потоком набегающего воздуха. Как раз для получения требуемого баланса нагрева и охлаждения диска выбирают его конструкцию и материал.
Подавляющее большинство современных автомобилей имеют чугунные тормозные диски. Используется серый чугун, который представляет собой сплав железа и углерода с небольшим количеством добавок. Этот материал дёшев, имеет хорошую теплопроводность и износоустойчивость.
Диски бывают сплошные и вентилируемые. Вентилируемый тормозной диск – это как бы два сплошных диска, прижатых друг к другу. Но не плотно, а с небольшим зазором. В этом зазоре расположены перемычки, соединяюшие наружную и внутреннюю поверхности диска. По каналам между перемычками проходит воздух, благодаря этому вентилируемый тормозной диск лучше охлаждается. Температура поверхности чугунного тормозного диска не должна быть выше 700 градусов.
А если автомобиль настолько быстр, что этого уже недостаточно? Тогда применяют углепластиковые тормозные диски. Углепластик – это материал из тончайших нитей углеродного волокна, залитых каким-либо связывающим веществом. Вся эта композиция, нагреваясь в печи, спекается в прочную и лёгкую конструкцию. Производство достаточно трудоёмкое, поэтому углепластиковые тормозные диски стоят дорого.
Зато они обладают очень высокой термостойкостью. Материал этот был придуман для наружной обшивки спускаемых на землю космических челноков. При вхождении в земную атмосферу на огромной скорости, поверхность комического корабля сильно нагревается. Углепластик как раз способен выдержать такую температуру.
На гоночных автомобилях достаточно давно используются колодки и диски из углеволокна связанного (усиленного) углеродом (Carbon fibre reinforced carbon, CFRC или Carbon/Carbon, C/C). Углеродные или карбоновые, что одно и то же, так как carbon – это углерод по-английски, диски способны работать при температуре до 2000 градусов, имеют малый вес и легко обрабатываются. Недостатками таких тормозов являются их быстрый износ и очень низкое трение в «холодном», при температуре до 300 градусов, состоянии. Тормоза надо прогреть, прежде чем они начнут «схватывать».
На дорожных суперкарах используются колодки и диски, изготовленные из углеволокна, связанного карбидом кремния (Carbon fibre-reinforced silicon carbide, C/SiC или Carbon/Silicon, C/S). Керамические или карбон керамические диски лишены недостатков углеродных, но тяжелее по весу и выдерживают температуру «всего лишь» до 1400 градусов.