Процесс изготовления тормозных дисков и их главные характеристики

На сегодняшний день к качеству тормозных дисков предъявляются жесткие и довольно высокие требования. Такая ситуация сложилась по причине того, что конечная продукция должна быть безупречной. Но самым важным аспектом, пожалуй, является увеличение общей массы автомобилей с современными мощными двигателями и эффективными тормозными скобами.

Дисковые тормоза на грузовых автомобилях

Интересный факт — дисковые тормоза появились намного раньше барабанных, но на легковые автомобили аж до 1970-х годов устанавливали исключительно барабанные тормоза. Лишь около 40 лет назад диски «поселились» на передней оси вновь выпускаемых машин, ну а в наше время найти барабанные механизмы можно разве что на задней оси бюджетных авто.

В мире больших габаритов и крупного тоннажа дела обстояли не так — тормозные диски для грузовиков массово выпускались уже в середине прошлого века. Особенно сильно понравились дисковые тормоза производителям военных грузовиков и вездеходов. Причина такого внимания к дисковым тормозным механизмам сугубо утилитарна — они обеспечивают недосягаемый для барабанов уровень эффективности, простоты и надёжности. 

Чтобы оценить превосходство дисковых тормозов над барабанными, нужно понять принцип работы автомобильных тормозов как таковых. Он прост: есть жёстко скреплённая с колесом рабочая поверхность, которая крутится вместе с ним — диск или барабан. И есть меньшие поверхности — колодки, которые под давлением тормозной жидкости прижимаются к диску или барабану.

Здесь между дисковыми и барабанными тормозами скрывается принципиальная разница. Чтобы прижаться к барабану, колодкам приходится раздвигаться — рабочая поверхность барабана это его внутренняя окружность. Любой же тормозной диск грузовой или легковой, напротив, сжимается колодками с обеих сторон. Этого различия в конструкции оказалось достаточно, чтобы барабаны ушли на задворки истории.

При контакте колодок с диском или барабаном, кинетическая энергия автомобиля переходит в тепловую энергию тормозов. Так что можно сказать, что эффективность тормозов определяется их способностью «сбрасывать» рабочее тепло в окружающую среду. Конечно, нельзя игнорировать и другие факторы — дисковые тормоза выгодно отличаются от барабанных по целому ряду параметров:

  • размер тормозных дисков может варьироваться в широких пределах без особого прироста общей массы механизма;
  • рабочая поверхность диска больше, чем у барабана, при одинаковом диаметре; 
  • внутрь барабана легко набиваются снег и грязь, диск же самоочищается центробежной силой;
  • при нагреве барабан расширяется и колодкам приходится проходить большее расстояние, чтобы достать до него, диск же расширяется навстречу колодкам;
  • более равномерный нагрев и износ рабочей поверхности как диска, так и колодок;
  • одинаковая эффективность вне зависимости от нагрева рабочих поверхностей;
  • простота и относительная лёгкость конструкции, как в производстве, так и в эксплуатации.

Как производят тормозные диски

По состоянию на сегодняшний день, изготовление тормозных дисков — стандартизированный процесс, происходящий на автоматических формовочных линиях (АФЛ). Вмешательство человека минимально, все этапы производства отданы под контроль сложной электроники. Причина этому — высокие требования к точности изготовления. Тормозной диск должен быть совершенно однороден с точки зрения геометрии и внутреннего состава, чтобы обеспечивать равномерное распределение сил при торможении.

52d6577dfa4d0675086f02cd733846fa.jpgПервый этап производства — выбор материала и отливка формы. Тормозные диски для грузовиков должны обеспечивать высокую эксплуатационную стойкость в условиях длительного воздействия высоких температур. Ведь для того, чтобы затормозить многотонную фуру, нужно перевести очень большое количество кинетической энергии в тепловую. Так что здесь, как правило, используются легированные стальные сплавы и высокопрочный чугун с шаровидным графитом.

Процесс литья выполняется в горизонтальных или вертикальных формовочных машинах, причём выраженное предпочтение отдаётся вторым — при горизонтальной отливке намного сложнее соблюдать требуемую точность изготовления. При отливке нередко образуются внешние и внутренние дефекты — микроскопические трещины и разрывы, пузырьки газа, раковины. Их предотвращают использованием фильтров, молекулярных присадок и специфических алгоритмов при заполнении формы.

Следующий этап изготовления тормозных дисков — уплотнение формы. Здесь применяются штамповочные станки, подвергающие изделия повышенному давлению. Эта процедура не так сложна и требовательна к соблюдению точности — при условии тщательно налаженного этапа литья, конечно. Более того, Сейатцу-процесс, который стал мировым стандартом технологии производства тормозных дисков, очень производителен — за раз обрабатываются десятки изделий. После этого остаётся нанести защитные покрытия.

Можно сказать, что практически все производители тормозных дисков работают по одной технологии, вся разница между конечными изделиями заключается в работе системы контроля качества. Чем большими ресурсами обладает производитель, тем высокотехнологичнее оборудование, которое он использует. Это даёт ему возможность легко браковать диски, имеющие самые мелкие внутренние дефекты. Для этого используется просвечивание рентгеном и ультразвуковая эхолокация.

Контроль качества — многоступенчатый процесс, который начинается с химических испытаний конкретного сплава. Уже готовые изделия тщательно тестируются на механические показатели: прочность на истирание и разрыв, устойчивость к продолжительным высоким температурам, балансировку и шумность.

Каким должен быть литой тормозной диск

Любой опытный водитель может сформулировать перечень требований, по которым он может выбрать и купить тормозные диски лучшего качества:

  • устойчивость к большим перепадам рабочей температуры — тормозной диск не должен деформироваться при частых торможениях;
  • достаточная прочность при ударных воздействиях — грузовые автомобили нередко эксплуатируются на плохих дорогах с выбоинами и ухабами;
  • соответствие геометрическим требованиям — тормозной диск не должен быть тоньше или толще установленных пределов, также он должен подходить и по диаметру;
  • хорошая охлаждаемость — здесь предпочтительнее вентилируемые и/или перфорированные тормозные диски, об этом пойдёт речь ниже;
  • точная балансировка — неравномерно отлитый и отштампованный тормозной диск «обрадует» водителя биением, посторонними шумами, ухудшением эффективности тормозов и ускоренным износом;
  • оптимальная масса диска — здесь важно найти хороший баланс между минимальной неподрессоренной массой, прочностью и эффективностью диска.

Какими бывают тормозные диски

Такое понятие, как характеристика тормозных дисков, складывается из его соответствия всему ряду предъявляемых требований. По каждому из них современная промышленность накопила достаточно инженерных решений и ухищрений, так что тормозные диски можно очень просто разделить по группам.

Материал изготовления

От этого напрямую зависят такие характеристики, как коэффициент трения и прочность диска. Например, алюминиевые сплавы демонстрируют довольно высокую стойкость к износу и высоким температурам, но не могут похвастать высокой сцепляемостью поверхности с тормозными колодками. Напротив, чугунным сплавам свойственна «мёртвая хватка», но их прочность не так высока. Поэтому производители часто идут на компромиссы, пытаясь сложными сплавами достичь идеального баланса характеристик.

Здесь же приходится учитывать и массу изделия — тяжёлые тормозные диски негативно сказываются на управляемости и плавности хода. Поэтому в спортивных автомобилях используются композитные диски, состоящие из полимерных материалов. В грузовиках же их применение неоправданно из-за относительно малых скоростей и высокой цены — здесь в почёте чугунные и стальные сплавы, покрытые антикоррозийными материалами.

Вентиляция и перфорация

Как было сказано в начале статьи, эффективность работы тормозной системы напрямую зависит от её способности «сбрасывать» тепло в окружающую среду. Логично, что для этого тормозные диски должны иметь как можно большую площадь рабочей поверхности. Однако размеры тормозных дисков для грузовиков хотя и значительно больше, чем для легковых автомобилей, наращивать их сколько угодно не получится. Основным направлением борьбы с перегревом выступают вентилируемые тормозные диски.

Вентиляция достигается созданием наклонных радиальных каналов в теле тормозного диска. Производитель получает сразу два преимущества — увеличивается поверхность отвода тепла от тормозного диска, и повышается его прочность. Там, где недостаточно каналов вентиляции, применяют перфорацию — создание сквозных или глухих отверстий на рабочей поверхности диска. Это также увеличивает площадь отвода тепла, но снижает механическую прочность диска.

Цельные и составные диски

Цельные диски представляют собой неразборную, монолитную деталь. Такой тип тормозных дисков дёшев в изготовлении, его качество проще проконтролировать. Составной же диск — это ступица, на которую надевается и прочно закрепляется кольцо рабочей поверхности. Как правило, ступица состоит из алюминиевого сплава, а кольцо — из чугунных или стальных сплавов. Ступица и кольцо скрепляются между собой системой болтов, которые устойчивы к самопроизвольному раскручиванию.

В большинстве случаев, составные диски предпочтительнее — они отличаются более высоким качеством изготовления, более устойчивы к деформациям. Но самое главное — при износе рабочей поверхности диска нет нужды менять диск целиком, достаточно только заменить кольцо. Которое, кстати, намного легче и быстрее снять, чем литой тормозной диск.

disc2.jpg

Производство в современных отечественных и зарубежных компаниях

Изготовление тормозных дисков происходит на современном мощном оборудовании. При этом литейная компания готовит оснастки для получения форм, которые будут использоваться для отлива дисков. Завершающие работы по отделке изделий осуществляются в современных центрах, которые обеспечивают высокое качество рабочей поверхности. На автозаводах специальные формы для изготовления дисков производят в формовочных цехах. Чтобы конечная продукция соответствовала стандартам, введен жесткий контроль и сертификация по требованиям.

Производство тормозных дисков обладает новейшими технологическими, многофункциональными, точными рабочими комплексами, которые дают возможность тщательно следить за качеством на каждом этапе производства.

Особое внимание уделяется тестированию оборудованию. При этом составные части сплавов исследуются на прочность, твердость и возможный дисбаланс, учитывая технические эскизы.

Для производства дисков применяется высококачественный полуфабрикат из легированного чугуна, обработка которого осуществляется на оборудовании иностранного производства. Многие предприятия имеют в своем арсенале собственные диагностические центры. Такое оснащение позволяет создавать ситуации, с помощью которых можно определить возможные изменения в поведении тормозных дисков. Эти исследования способствуют улучшению технических характеристик за счет внесению необходимых коррективов в производство.

Новейшие разработки, непревзойденные инновации, профессиональный подход и жесткий контроль производственного процесса – это гарантия безопасного движения, комфортного вождения и полного управления автомобилем даже в самых сложных и экстремальных ситуациях. Из года в год компании внедряют передовые технологии, улучшают характеристики производимых запчастей, постоянно расширяют ассортимент продукции.

Придерживаясь высочайших принципов, производители заботятся не только о качественном вождении и эффективном торможении, но и полной безопасности водителей на дорогах. Однако при покупке любых автомобильных деталей очень важно отдавать предпочтение проверенным поставщикам, которые проявили себя исключительно с положительных сторон.