Нов спирачен диск от неръждаема стомана значително намалява износването и работи стабилно през целия жизнен цикъл на автомобила. Както знаем, при стандарта Euro 7 в бъдеще ще се отчита и износването на спирачките.
Системата е разработена в рамките на проекта Ufo-Brems под ръководството на Института Fraunhofer за инструментални машини и технологии за формоване. Освен Fraunhofer IWU, в разработката участват ElringKlinger AG и Andritz Aweba GmbH. Фокусът е върху нов подход към материалите и спирачната система, който може технически да замени класическите решения от сив чугун.
Материал и конструкция на новия спирачен диск
Основата на разработката е спирачен диск от нитрирана неръждаема стомана. Чрез термохимична обработка се създава втвърден повърхностен слой, който намалява износването и същевременно осигурява стабилни коефициенти на триене.
В сравнение със сивия чугун неръждаемата стомана предлага по-висока устойчивост на корозия и запазва формата си дори при високи температури. Конструкционната стомана е изключена от проекта, тъй като структурата ѝ може да се промени при температури над около 650°C. Карбон-керамичните системи се смятат за технически подходящи, но са твърде скъпи за масово производство.
Фрикционна система с адаптирани спирачни накладки
Освен материала на диска е адаптиран и фрикционният компонент. Дискът от неръждаема стомана работи с неорганични спирачни накладки. Тази комбинация влияе директно върху износването на контактната повърхност.
При изпитания на стенд износването е намалено с около 85% в сравнение с конвенционалните системи. Тестовете са извършени, наред с други места, в Техническия университет в Кемниц съгласно стандарта SAE J2522. Проектът описва трибологичното поведение като стабилно, дори при многократно натоварване.
Какво означава „трибологично“?
„Трибологично“ се отнася до свойствата на повърхности, които се движат една спрямо друга — основно триене и износване. Описва колко добре два материала „работят“ заедно при контакт, например колко постоянна остава спирачната ефективност. Добро трибологично поведение обикновено означава по-малко износване, по-малко термични проблеми и съответно по-малко фини прахови частици.
Поведение при термично натоварване
При интензивно спиране се генерират високи температури, които могат да повлияят на триенето. Спирачният диск от неръждаема стомана показва на стенд, че дори при многократни спирачни цикли не се наблюдава спад в спирачната ефективност.
Така коефициентът на триене остава постоянен в широк температурен диапазон. Това е ключов фактор при проектирането на съвременни спирачни системи, особено при по-тежки автомобили и повтарящи се натоварвания.
Геометрия и производство
Конструкцията се различава в няколко аспекта от класическите дискове от сив чугун. За да се осигури необходимата спирачна ефективност, диаметърът се увеличава, докато дебелината може да бъде намалена.
Производството се извършва чрез процеси на формоване, при които материалът не се отлива. Отпадъчният материал може да бъде рециклиран, което влияе върху използването на ресурси. Процесите на формоване са разработени чрез симулации и експерименти.
Тегло и динамика на пътя
Поради намалената дебелина на материала се постига предимство в теглото. За четири спирачни диска се отчита спестяване до 5 килограма в сравнение със сивия чугун.
По-ниското тегло влияе върху неокачените маси, които от своя страна оказват влияние върху поведението на окачването и демпферирането. Конкретният ефект зависи от конструкцията на автомобила.
Живот и поддръжка
Прогнозният експлоатационен живот на спирачния диск от неръждаема стомана достига 300 000 километра. Това може да елиминира нуждата от подмяна при стандартна употреба на автомобила.
За сравнение, според хората от проекта при конвенционалните спирачни дискова са възможни интервали за смяна под 40 000 километра. Те зависят от условията на експлоатация и влиянието на околната среда, като корозия или чести кратки пътувания.
Накратко: Спирачният диск от неръждаема стомана съчетава нов материал с адаптирана фрикционна система. При тестове показва значително намалено износване и стабилни коефициенти на триене при термично натоварване. Техническата концепция се различава от класическите решения по отношение на материал, геометрия и производство. За масово приложение ще бъдат решаващи икономическите и конструктивните фактори.
Снимки: TU Chemnitz
