Когда космический корабль входит в атмосферу Земли, ему приходится справляться с сильным трением воздуха о внешнюю оболочку. По этой причине капсулы и челноки оснащены теплозащитными экранами, способными выдерживать такие высокие температуры. Эта керамическая плитка нашла свое применение в автомобильной промышленности благодаря тормозным дискам. Там также есть место, где из-за трения регулярно возникают очень высокие температуры: тормоза.
Какие керамические тормозные диски?
« Керамические », как правило, понимаются блюда из кухонного шкафа. На самом деле керамические материалы пользуются большим спросом в промышленности. Прежде всего, их изолирующий эффект от электрического разряда и тепла делает их материалом выбора в экстремальных условиях.
Для тормозов используется специальная керамика: смесь волокон из углерода (Das Carbon) и силикона-Kabid (Die Keramik) является идеальной смесью, способной поглощать высокие силы трения .
Таким образом, керамические тормоза содержат один или несколько компонентов, изготовленных из этого материала. У этого есть преимущества, но есть и недостатки.
Идеально против эффектов выцветания.
Тормоз на автомобиле работает за счет трения. Неподвижный держатель подушек прижимается к вращающемуся элементу. Вырабатывается энергия трения, которая дополнительно снижает энергию движения. Однако трение создает много тепла - и это именно то, что может быть проблемой.
Если теплота трения приближается к температуре плавления вращающегося элемента, то есть диска или барабана, то эффект торможения значительно уменьшается. С устаревшими барабанными тормозами это могло даже привести к полному отказу тормозов.
Именно здесь зарекомендовали себя карбон-керамические тормозные диски. Материал, из которого они сделаны, имеет такую высокую температуру плавления, что ее невозможно достичь ни при каких обстоятельствах, даже в тяжелых условиях вождения. Это означает, что карбон-керамические тормозные диски не только очень легкие и безопасные. При нормальном использовании они практически вечны. Пробег от 350 000 км и более вполне нормальный для этих элементов.
В случае тормозных дисков из серого чугуна, из-за свойств материала, следует учитывать тенденцию к сильному и быстрому разрушению ржавчиной. Таким образом, эти модули основаны на эффекте самоочистки при нормальном вождении.
Как неметаллический материал, углеродная керамика также полностью невосприимчива к соли и коррозии. Отсутствие пленки ржавчины и связанное с этим истирание при торможении слоя коррозии составляет часть износостойкости керамических тормозных дисков.
Отвод тепла - величайшая проблема.
Поскольку тепло больше не поглощается углеродно-керамическими тормозными дисками, оно еще больше нагревает окружающие компоненты тормозной системы. Это тепловыделение может стать настолько сильным, что тормозные шланги и кабели датчиков должны быть защищены специально разработанной изоляцией из керамического волокна.
В конце концов, с этими модулями уже были измерены пиковые значения до 1600 ° C. Керамические тормозные диски также требуют тормозных накладок соответствующей конструкции. В общем, замена стальных тормозных дисков керамическими тормозными дисками - гораздо более сложная задача, чем вы думаете.
Не выгодная сделка - еще нет.
Тормозные диски из серого чугуна сначала производятся методом литья под давлением, а затем доводятся до нужного размера. Если что-то пойдет не так, тормозной диск просто снова переплавится и отлит заново. Таким образом, в производственном процессе практически не происходит реальных потерь материала.
Однако неисправные карбон-керамические тормозные диски не подлежат переплавке. Их можно измельчить и использовать в качестве заполнителя в строительной отрасли. Но недорогая переработка лома и остаточных материалов, как это принято в металлообработке, здесь не применяется.
Это одна из причин, почему карбон-керамические тормозные диски настолько дороги. Проще говоря: керамическая тормозная система может легко стоить 500 000 рублей. Это не стоит того и для качественных автомобилей среднего класса. Поэтому их стандартная установка предназначена для роскошных седанов, суперкаров, профессиональных гоночных автомобилей, транспортных средств для перевозки денег и средств индивидуальной защиты.
Однако электро-мобильность может обеспечить широкое использование этих компонентов. Карбон-керамические тормоза не только обладают хорошими тормозными свойствами и огромной долговечностью, но и чрезвычайно легки. Каждый сэкономленный грамм напрямую влияет на запас хода электромобиля. Карбон-керамические тормозные диски могут внести здесь свой вклад в снижение веса. Но до этого еще далеко.
Разумное использование углеродно-керамических тормозных дисков.
Использование керамических компонентов в обычных автомобилях по-прежнему оправдано. Вместо замены чугунных дисков компонентами из углеродной керамики разумной альтернативой являются керамические тормозные колодки.
Керамические тормозные колодки также доступны в качестве аксессуаров от известных производителей. Устанавливаются они так же, как и обычные тормозные колодки.
При использовании они обладают рядом преимуществ:
- Повышенная износостойкость
- Меньшее истирание
- Меньший шум
- Лучшее уплотнение при влажном тормозном диске
Однако тормозные характеристики керамических тормозных колодок сопоставимы с характеристиками обычных компонентов. Но все же: любой, кто установил на свой автомобиль красивые колесные диски, окажет себе большую услугу с керамическими тормозными колодками. Страшное истирание тормозов обычно образует стойкую пленку пыли, которую можно удалить с большим трудом. В случае керамических тормозных накладок этот износ значительно ниже.
Но что удивительно, так это то, как можно купить недорогие тормозные комплекты с керамическими тормозными колодками. Цены на эти варианты тормозов от производителей брендов едва ли выше, чем на обычные тормозные комплекты: тормозной комплект ATE, включающий тормозной диск, колодки и мелкие детали, 10 000 рублей.
Это, конечно, не слишком много для качественного продукта от этого признанного поставщика. Эти низкие цены заставляют задуматься о следующем капитальном ремонте тормозной системы.
По-прежнему полагайтесь на инновации.
Дальнейшее развитие тормозных дисков выходит за рамки использования керамики. Последней разработкой являются гибридные диски : тормозной диск из проверенного серого чугуна приклепан к алюминиевому держателю. Гибридные тормозные диски обеспечивают полную производительность там, где необходимы превосходные свойства, связанные с равномерным истиранием и отводом тепла.
К сожалению, реальная масса здесь по-прежнему востребована: простые однослойные тормозные диски уже практически не используются. Сегодня тормозные диски с двойными стенками и внутренней вентиляцией все чаще становятся стандартом для передней оси.
Помимо множества преимуществ, которые предлагают эти инновационные компоненты, таких как улучшенное рассеивание тепла и производительность, к сожалению, также наблюдается увеличение массы.
Но этого можно избежать в другом месте: там, где тяжелый серый чугун только увеличивает общий вес автомобиля, легкий алюминий используется в гибридных тормозных дисках. Таким образом, соединительный элемент между тормозным кольцом и ступицей колеса выполнен из легкого металла в высокопроизводительных тормозных дисках.
Это лишь небольшой вклад в снижение массы. Поскольку тормозные диски являются особенно важной движущейся массой, каждый сэкономленный грамм очень желателен. Более легкий тормозной диск создает меньше дисбалансов. Они более мягко воздействуют на сложную механику управляемой оси.
С точки зрения качества это не имеет значения: по прочности алюминий теперь можно сравнить со сталью в правильном сплаве.
Почему не весь алюминиевый диск?
Алюминий нельзя использовать в качестве материала для всего тормозного диска по двум причинам:
- Низкая температура плавления
- Низкая вязкость
Алюминий плавится при температуре 600 ° С . Поскольку, как описано, во время процесса торможения можно быстро достичь температуры выше 1000 ° C , легкий металл выйдет из строя уже после нескольких операций торможения.
К тому же алюминий не очень устойчив к истиранию. Износ не был бы оправдан, даже если бы метод торможения был максимально щадящим. Таким образом, использование легкого металла в качестве держателя для тормозного кольца остается максимальной возможностью использования этого материала в тормозной системе.
