Jedinečné vlastnosti keramických brzd
Standardní kotoučové brzdy se skládají z litinových nebo ocelových kotoučů a destiček, kde je výplň vyztužena kovovými hoblinami. Když byl azbest základem třecích obložení, nebyly žádné zvláštní otázky ohledně složení, ale pak se ukázalo, že azbestová vlákna a prach uvolňovaný při brzdění mají silné karcinogenní vlastnosti. Použití azbestu bylo zakázáno a v podložkách se začaly používat různé organické sloučeniny. Jejich vlastnosti se v extrémních podmínkách ukázaly jako nedostatečné.
Co je keramika a proč to je
Za keramiku lze považovat vše, co není organické nebo kovové. Právě jeho vlastnosti se ukázaly být tím, co je potřeba pro třecí obložení automobilových brzd pracujících v obtížných podmínkách.
Kotoučová brzda má oproti ostatním velké výhody, ale její vlastností je malá plocha destiček. A vysoký brzdný výkon znamená rychlé uvolnění obrovského množství tepelné energie. Jak víte, energie je úměrná výkonu a době, po kterou se uvolňuje. A obojí určuje brzdnou účinnost vozu.
Uvolnění významné energie v omezeném objemu v krátké době, to znamená, když se teplo nestihne rozptýlit do okolního prostoru, v souladu se stejnou fyzikou vede ke zvýšení teploty. A s tím si tradiční materiály, ze kterých jsou vyrobena brzdová obložení, již neporadí. Použití ventilovaných kotoučů může dlouhodobě stabilizovat tepelný režim, ale nezachrání lokální přehřívání v kontaktní zóně. Materiál destičky se doslova odpařuje a výsledné frakce vytvářejí kluzké prostředí, koeficient tření prudce klesá a brzdy selhávají.
Keramika na bázi různých anorganických látek, obvykle karbidu křemíku, snese mnohem vyšší teploty. Navíc po zahřátí vstoupí pouze do optimálního režimu, který poskytuje nejvyšší koeficient tření.
Bez vyztužení nebude podšívka schopna mít dostatečnou pevnost, proto se do kompozice zavádějí různá vlákna. Nejčastěji jde o měděné hobliny, u sportovních brzd se používá uhlíkové vlákno. Výztužný materiál je smíchán s keramikou a vypalován při vysoké teplotě.
V závislosti na povaze aplikace se složení polštářků může lišit. To je dáno účelem brzd, vynikají destičky street, sportovní nebo extrémní typ. Mají různé provozní teploty a omezující schopnosti. Obecně však bude zvýšení efektivity práce v obtížných podmínkách:
- stabilita koeficientu tření;
- minimalizace opotřebení kotoučů;
- snížení provozního hluku a zatížení vibracemi;
- vysoká odolnost a bezpečnost materiálu při vysokých provozních teplotách.
S použitím keramiky se vyrábějí nejen podložky, ale i kotouče. Zároveň není pozorováno zvýšené opotřebení při smíšeném použití, keramické podložky nevedou k urychlenému mazání ocelových a litinových kotoučů. Keramické rotory (disky) se vyznačují vysokou pevností v podmínkách tepelného zatížení, což umožňuje jejich nepřijatelně velké rozměry a také nezanechávají zbytkové deformace při náhlém ochlazení. A při takovém vytápění vede i přirozené chlazení k výrazným poklesům teploty v omezeném čase.
Výhody a nevýhody keramických brzd
O výhodách keramiky již bylo řečeno, lze ji doplnit ne tak zjevnými faktory:
- takové mechanismy mají menší hmotnost a rozměry se stejnou účinností, což snižuje tak důležitý ukazatel dynamiky odpružení, jako je neodpružená hmota;
- nedochází k uvolňování škodlivých látek do životního prostředí;
- se zvýšením teploty se účinnost brzd nesnižuje, ale spíše zvyšuje, což někdy vyžaduje předehřátí;
- výztužný materiál nepodléhá vysokoteplotní korozi;
- vlastnosti keramiky jsou dobře předvídány a naprogramovány při výběru receptury, což umožňuje vyrábět podobné díly pro širokou škálu aplikací;
- jsou možné kombinace fero-obsahujících dílů s keramickými, není nutné používat stejné kotouče pro keramické podložky;
- keramické díly jsou velmi odolné při práci v šetrných podmínkách.
Bez mínusů se to neobešlo, ale na pozadí výhod jich není tolik:
- keramické brzdy jsou stále dražší;
- zvláště účinné kompozice vyžadují předehřátí, protože koeficient tření klesá s klesající teplotou;
- za určité kombinace podmínek mohou vytvořit těžko odstranitelné vrzání.
Je jasné, že keramické brzdové díly nemají při temperamentní jízdě a sportu alternativu. V ostatních případech jejich vysoká cena nutí přemýšlet o vhodnosti jejich použití.
