Тормозной диск из чего сделан

На первый взгляд тормозной диск представляет из себя подготовленный и хорошо обработанный кусок металла. Но это не так.

В действительности тормозные диски изготавливают из чугуна. А что такое чугун?

Чугун — это уже не просто металл, а определенный сплав металлов. Основа представляет собой сплав железа с углеродом, который добавляется в виде цементита и графита. Углерод необходим для придания твердости, хотя и снижает пластичность. Добавляют кремний, марганец, серу и фосфор.

Тут необходимо понимать основную задачу тормозных дисков и принцип их работы.
Тормозные колодки зажимают диск с двух сторон и тормозят движение. Визуально просто, но с точки зрения взаимодействия элементов тормозной системы дело обстоит сложнее. Принцип их действия — усилие сжатия и трение.

Там, где усиливается трение увеличивается температура, а температура увеличивается не только в паре колодка-диск, но и ситема — тормозная жидкость и далее.

Если мы посмотрим на конструкцию тормозного диска, то увидим, что он чем-то напоминает летающую тарелку. Перегрев или резкое охлаждение приводит к тому, что края этой "тарелки" то приподнимаются вверх, то опускаются вниз.

То есть рабочая поверхность деформируется и коробится.Снижается эффективность торможения и возникают различные биения, которые (в случае, если деформация все-таки происходит) мы обычно ощущаем на руле или педали тормоза.

Поэтому основная задача чугунного сплава из которого сотоит тормозной диск — это способность выдерживать высокие температуры и резкое охлаждение. Обладать твердостью и пластичностью.

Конечно, конструкция тормозного диска и всей системы в целом направлена на максимальный отвод тепла, как одной из главных проблем. Но это уже вопрос отдельного разговора и следующей статьи.

В дополнение прмерная структура тормозного диска в цифрах:

Для Чугуна с индексом G3000
Тип материала: НТ230
Усилие на разрыв: ob 230N/mm2
Твердость: HB187-241
Фосфидно евдектический сплав и цементит не более 3%
Структура: тонко слоистая со стальным отливом

С — 3.10-3.50
Si — 1.60-2.10
Mn — 0.60-1.00
P — 5 лет Метки: состав тормозного диска

Тормозной диск — основной элемент дисковой тормозной системы. Предоставляет фрикционную поверхность для тормозных колодок. При торможении колодки прижимаются к диску и за счёт силы трения останавливают его вращение. По принципу сохранения энергии, согласно которому энергия видоизменяется, а не исчезает бесследно, кинетическая энергия вращающегося диска переходит в тепловую энергию, и тормозной диск нагревается.

Содержание

Конструкция тормозного диска [ править | править код ]

Тормозной диск состоит из двух основных частей — центральной части диска и ротора.

Ротор [ править | править код ]

Ротор — кольцеобразная поверхность, с которой контактируют тормозные колодки в момент торможения. Это самая большая и тяжёлая деталь дискового тормоза. Обычно изготавливаются из чугуна из-за высоких показателей трения и низкого износа материала.

Чтобы улучшить охлаждение, диски делают вентилируемыми. Вентилируемые диски между двумя поверхностями ротора содержат радиальные полости, по которым циркулируют потоки воздуха от центра к краям.

Центральная часть диска [ править | править код ]

Ротор крепится на центральную часть диска, которая, в свою очередь, крепится на ступицу колеса. Центральная часть ротора препятствует передаче тепла от тормозящей поверхности до колесных подшипников, благодаря чему подшипники не нагреваются.

Центральная часть диска делается из чугуна или более лёгких материалов, например, из алюминия.

Бывают двух видов: спаянные с ротором и в виде отдельных частей. В автомобилях массового производства центральные части обычно изготовлены из чугуна и составляют с ротором одно целое. В большинстве гоночных автомобилей центральная часть диска — отдельная деталь и сделана из алюминиевых и титановых сплавов, композитных материалов или керамики. [1]

Рабочие характеристики [ править | править код ]

К рабочим характеристикам тормозных дисков можно отнести

• износ диска;
• температурный режим;
• геометрические размеры.

Износ [ править | править код ]

Диски работают 100—150 тысяч километров при спокойном вождении. При резком и агрессивном вождении срок сокращается до 30-40 тысяч. Минимальная толщина тормозных дисков указывается на тормозном диске. Износ проверяют штангенциркулем. Максимальный износ составляет 2-3 мм от начальной толщины диска. Ширина трещин и сколов — не больше 0, 01 мм. Если ширина трещин и сколов больше, диски следует заменить.

Температурный режим [ править | править код ]

Во время торможения кинетическая энергия переходит в тепло посредством трения. Тепло производится на контактной поверхности между тормозными колодками и диском. В теории различают идеальный и неидеальный контакт диска и колодок [ источник не указан 807 дней ] . Идеальный контакт подразумевает, что температура поверхностей диска и колодки одинаковые. При неидеальном контакте температура разная.

Торможение — краткий по времени и быстро изменяющийся процесс. Поэтому часто невозможно достичь идеального контакта. Для моделирования и изучения процессов торможения пользуются неидеальной моделью. [2]

По этой модели, между диском и колодками находятся посторонние частицы. Фрикционный материал тормозной колодки принимает на себя кинетическую энергию крутящегося тормозного диска и истирается. Кинетическая энергия переходит в тепловую и передаётся диску через посторонние частицы. Это приводит к разнице температур между поверхностями диска и колодок. Поэтому более холодный диск может принимать образуемое в колодках тепло.

Конечным реципиентом тепловой энергии является суппорт. Он хорошо рассеивает тепло, которое получает одновременно от тормозной колодки и диска [ источник не указан 807 дней ] .

Количество тепла, вырабатываемого в колодках, зависит от скорости движения и веса автомобиля, и от силы нажатия на педаль. Обычная остановка пассажирского автомобиля с 60 км/ч нагревает диск до 150 ºC. Резкие торможения гоночного автомобиля повышают температуру диска до 800 ºC за доли секунды. [3] Кремниевая лава, которая течёт из вулканов Тихоокеанского огненного кольца, имеет такую же температуру.

Температурный режим тормозных дисков:

• для города — 100—270 ºC;
• для трека — 177—900 ºC.

Геометрические параметры [ править | править код ]

Диаметр ротора измеряется по внешнему диаметру, а ширина — по общей толщине между контактными поверхностями. Размер контактирующей с колодками поверхности ротора зависит от диаметра диска. Производители стремятся сделать диски как можно более лёгкими и маленькими, увеличивая тормозную мощность за счёт улучшения тормозных характеристик. Вентилируемый ротор всегда шире, чем сплошной.

Раньше диски изготавливались из обычного чугуна. Затем производители научились применять чугун с высоким содержанием углерода, что улучшило технические характеристики. Потом стали использоваться сплавы разных металлов: магния, хрома, никеля, ванадия, кобальта и многих других.

*Чугунный тормозной барабан

Лучшие тормозные диски изготавливаются из карбона и керамики. Они отличаются невероятной прочностью, устойчивостью к огромным температурам и чрезвычайно малым весом. Увы, без недостатков тоже не обошлось. Тут и высокая цена, и пригодность к использованию только при высоких нагрузках (т. е. если вы водите авто в неагрессивном стиле, придется порядочно разогревать диски). Керамика и карбон — оптимальный выбор для дорогих спорткаров и гоночных болидов.

*Карбоно-керамический тормозной диск BMW M6

Основная классификация дисков

В самом широком смысле тормозные диски подразделяются на 2 вида.

1. Невентилируемые. Представляют собой однородную пластину (с отверстиями или без), на которой могут находиться улучшающие вентиляцию насечки.
2. Вентилируемые. Изготавливаются из двух пластин, отделенных одна от другой полостями. На поверхности также могут располагаться перфорация и насечки.

Перфорация тоже бывает разной:

1. Сквозная. Отличается эффективным охлаждением, отводит большое количество рабочих газов и продуктов сгорания. Недостаток — уменьшение прочности изделия.
2. Заглубленная. Также именуется «глухим отверстием». Диск в этом случае сверлится не насквозь, что сохраняет его прочность. Эффективность отведения рабочих газов не так велика, как в прошлом варианте, зато надежность впечатляет. На диске долго не появятся трещины.

Составные или цельные?

Диски бывают цельными и составными. Цельные изготавливаются методом литья и представляют собой единый кусок металла, который подвергается обработке для получения нужной формы. Составные варианты сделаны из ступицы и кольца. Ступица изготовлена из сплава на основе алюминия, кольцо – из чугуна или стали. Компоненты скрепляются болтами.

Какой вариант лучше? Составные диски более востребованы благодаря следующим преимуществам:

• небольшой вес;
• удобство использования;
• устойчивость к деформации;
• лучшее отведение тепла – приспособление быстрее охлаждается;
• используется более эффективная вентиляционная система, что улучшает отвод газов и продуктов сгорания.

Вдобавок, составные диски дешевле в эксплуатации. Если износилось кольцо, достаточно его заменить – ступицы приходят в негодность медленнее.

Есть ли достоинства у цельных дисков? Сейчас они используются только на старых автомобилях. Эксперты рекомендуют ставить такие изделия на задние тормоза машин с маломощными двигателями. Благодаря этому удается эффективнее избавляться от продуктов износа.

Как выбирать тормозные диски?

Делать выбор нужно, исходя из особенностей автомобиля, вашей манеры езды и поверхности, по которой планируется двигаться.

Самый простой и дешевый вариант – невентилируемые тормозные диски. Сейчас практически не используются. Для улучшения их характеристик на поверхность наносятся углубления (слоты), также возможно применение перфорации. Если использовать сквозную перфорацию, машиной с такими дисками можно управлять в довольно агрессивном стиле.

*невентилируемый тормозной диск

Вентилируемые диски более качественные. Вентиляционные каналы могут быть разными – от их особенностей зависит эффективность и стоимость изделия. В дешевых вариантах используются прямые радиальные каналы, которые расположены от центра к краям. Назначение этих дисков – установка в машины со средними нагрузками, которыми управляют в относительно неагрессивном стиле. Если вы планируете ездить быстро и часто останавливаться, лучше выбрать что-нибудь другое. Возможно улучшение характеристик нанесением слотов или перфорации.

*вентилируемый тормозной диск

Радиальные диски — улучшенная разновидность вентилируемых вариантов. В них вентиляционные каналы имеют круговое расположение – начинаясь от центра, они закручиваются к задней части машины. Благодаря этому воздушный поток, попадая в диски, раскручивается и более эффективно охлаждает составные части. Назначение таких дисков – установка на спорткары. Если вы предпочитаете быструю езду с частыми остановками, можно выбрать этот вариант. Его стоимость выше, чем у описанных ранее. На поверхности находится перфорация, возможно наличие слотов.

*радиальные тормозные диски

«Лапа кенгуру» – название специфического типа воздушных каналов. Диск, изготовленный по этому принципу, оснащен большим количеством перепонок, что положительно влияет на интенсивность воздействия воздуха и не снижает надежность изделия. Недостаток – редкость таких дисков. Они запатентованы компанией DBA (Австралия) и не выпускаются ни кем иным.

*тормозной диск "Лапа Кенгуру"

Итоги:

Лучшие варианты — карбоновые и керамические диски. Их стоимость весьма высока – за комплект карбоновых вариантов требуют сумму, за которую можно купить машину среднего класса. Для обычного автовладельца такие изделия не годятся. Не только из-за стоимости, но и из-за того, что рабочий диапазон у карбона начинается там, где он заканчивается у других материалов. Выбирать эти изделия нужно только тем, кто ценит действительно высокую скорость.

Керамика по многим показателям удобнее карбона. Коэффициент трения у этого материала намного ниже, но есть другие преимущества: долгий срок службы (300 000 км), невосприимчивость к коррозии, сопротивляемость самым высоким температурам. Устойчивость к механическим нагрузкам впечатляет. Вес – примерно на 50% меньше, чем у чугунных дисков, а значит, нагрузка на подвеску гораздо меньше. Эффективность торможения в горячем состоянии — выше всяких похвал.

Недостатки: «холодная» керамика не слишком хорошо останавливает машину – металлические варианты в таких условиях намного лучше. Керамические диски не рекомендуется использовать в местах с суровыми зимами – они теряют часть преимуществ. Наконец, цена намного выше, чем у любых других вариантов. Такие изделия устанавливаются на автомобили Ferrari, Porsche, а также на "заряженные" автомобили Subaru семейства WRX (подробнее в статье) и им подобные.

. и напоследок

Посмотрите крайне важное, полезное и очень актуальное видео о способах торможения. Узнайте как правильно тормозить при возникновении аварийных ситуаций на скользкой дороге..

Предложние от ДОЛАВТО

Если Вы нуждаетесь в диагностике или замене тормозных дисков или всей системы, а также если Вы затрудняетесь с выбором запчастей — обратитесь в наш автосервис! Опытные специалисты проконсультируют и выполнят работы по ремонту тормозной системы.