Едва ли, тема составных тормозных дисков нова и не тронута в блогах и статьях. Однако, судя по материалам в сети скудновато. Либо — очень теоретически.
Для начала стоит кратко пройтись по привычным, классическим цельным (односоставным) дискам. Все они производится из чугуна. Не из стали, не из других волшебных сплавов – это серый чугун. Чтобы нагляднее оценить свойства и этих компонентов тормозной системы – необходимо понять природу этого материала. Чугун – это железа и углерода: в стали его содержание едва доходит до двух процентов, в чугуне же доля колеблется от 2% до 6%. Немаловажным есть то, что углерод в чугунном соединении присутствует в виде графита, что делает придает материалу эластичность, и делает его пригодным для выплавки разных форм и шаблонов. Именно поэтому чугун, на сегодня, признан лучшим продуктом для отливки болванок тормозных дисков. Ну и, конечно, важнейшее свойства состава — высокая теплопроводность – что крайне важно в условиях высоких термических нагрузок. Это — в целом. Но если говорить исключительно о производстве тормозных дисков, то основные плюсы выглядят так:
— легкоплавкий состав, позволяющий инженерам фантазировать на тему формы вентиляционных каналов, крепления ступичной части к полотну и т.д.
— высокая теплоотдача.
— повышенная стойкость к износу в сравнении со сталью
— низкая цена в выплавке
Минусы чугунного сплава:
— чугун не любит резких колебаний температур. Плавится материал при 1100 градусов, и нагревом в дорожных условиях до 300-400 С сплав не испугать. Однако, при локальных перепадах температур в разных точках изделия – временно деформируется. После охлаждения он вновь возвращается к первоначальной форме.
Все эти свойства нам понадобятся, чтобы понять — в чем смысл установки двусоставных тормозных дисков.
Перейдем к практике. Колебания температур в коридоре до 400 градусов не смогут изменить структуру болванки, и вызвать сколь-нибудь значимую деформацию. В случае спокойной и средне активной езды на автомобиледиски редко выходят за пределы этих самых 400 C, и все возможные деформации будут иметь временный и обратимый эффект.В частности, диск нагревается неравномерно: температура рабочего полотна (зоны трения диск-колодка) может доходить до 500 градусов, в то время как ступичная часть болванки не превысит и 150. Все это влияет на геометрию диска в момент нагрева.
Цельный тормозной диск состоит из монолитной чугунной болванки. Известно, что чугун обладает достаточно высоким коэффициентом теплового расширения, а значит при нагреве диска обязательно будут происходить обратимые деформации. В случае с монолитным тормозным диском, где рабочее полотно неподвижно скреплено со ступичной частью (колоколом), тепловое расширение будет деформировать рабочую часть диска вокруг ступицы «зонтичным» образом, за счет разницы длин наружного и внутреннего контуров. В случае, если данная деформация происходит в условиях температурных до 350-400 С, то она имеет обратимый эффект – после охлаждения диск возвращается к норме. Однако, что делать тем, у кого манера езды держит тормоза в стрессе, доводя до 500-700 градусов?
Решением стала разработка так называемых двусоставных тормозных дисков. Основная суть – разделение классического диска на две части – рабочее полотно и ступичная часть. Такая идея позволяла облегчить вес компонента и изолировать полотно от ступицы. Но – проблема с тепловой деформацией, по сути, осталась нерешенной. Более того, обычные составные «блины», благодаря неподвижному креплению к колоколу, при нагреве, искажают площадь соприкосновения диск-колодка, уменьшая ее. Разумеется, это касается более активной езды, в зоне температур 400 и выше. Bremboсделала очень наглядную иллюстрацию этого свойства.
Так родилась инженерная мысль – плавающие двусоставные тормозные диски. Суть – крепление рабочего полотна к «шляпе» имеет не круглое, а овальное отверстие, в которое вкручиваются болты. Таким образом, крепящие болты имеют некоторую степень свободы, позволяя диску смещаться при тепловом расширении, и потом также возвращаться с исходную точку.
Есть и более интересный вариант – крепление полотна и ступичной части через специальные штифты. Вместо параллельной схемы там используют радиальные крепления. Из ступичной части компонента радиально торчат штифты, с противоположной стороны к которым и крепится чугунное полотно. Так, при тепловом расширении, рабочая часть как бы расползается по штифтам наружу. Такие решение штатно использует BMW, Audi.
Преимущества плавающих двухсоставных тормозных дисков.
— Практические исключение фактора деформации вследствие перегрева
— Снижение веса, а следовательно – неподрессоренных масс
— Улучшенная теплоотдача за счет направленных лопастей внутренней вентиляции
Отдельно стоит сказать о внутренней вентиляции таких компонентов. Качественный продукт обязательно будет иметь разнонаправленные вентиляционные лопасти. Здесь важно помнить, что задача этих лопаток – разгонять и выталкивать наружу горячий воздух, направляя его от ступицы к внешнему радиусу – не наоборот! Поэтому, если вы хотите получить эффективно охлаждаемый диск – стоит запомнить, что болванки будут разные для левой стороны и для правой. Соответственно, направление внутренний лопастей тоже будет зеркальным.
Если говорить о качестве самого чугуна таких дисков, то здесь все достаточно прозаично: серый чугун, хорошо известный по классическим тормозам. Качество отливки и последующей балансировки – это уже вопрос каждого производителя.
Ну и о больном вопросе. Является ли составной плавающий диск гарантией того, что его не «поведет»? А вот тут нужно разобраться – кому шашечки, а кому ехать. Говоря о тормозах – нас, по сути, беспокоит их полноценная работоспособность и комфорт управления. Поэтому деформированы диски или нет – нас волнует лишь когда мы ощущаем биение в руле. В том смысле, если диски и будут иметь фактическое отклонение, например, в 0,07, но вибраций ощущаться не будет, то – проблема ли это?
В связи с этим, говоря о тормозных дисках – стоит разделять причины вибраций. А их, собственно две: искривление тормозного диска и изменение его толщины, из-за наслоения подгоревших остатков колодки. Плавающие тормозные диски позволяют избежать только первой причины. Вибрации, причиной которых становится изменение толщины – могут появиться с той же вероятностью, что и на цельных дисках. Правда, с оговоркой: плавающие диски способны гасить большее отклонение в осевом биении, нежели монолитные – до 0,1 мм.
Тем не менее, двухсоставные плавающие диски – прекрасное решение для любителей острой езды и трековых нагрузок.
