Eddig a gumiabroncsok és fékek kopásából származó finompor nem volt figyelembe véve az európai kibocsátási jogszabályokban. Csak a 2026 végén életbe lépő Euro-7 norma, amely az újonnan kifejlesztett (típusengedélyezett) és 2027 végén minden újonnan engedélyezett személygépkocsi és kisbusz számára kötelező, vezet be kötelező határértékeket. A cél: korlátozni a 10 mikrométernél kisebb átmérőjű finompor részecskék kibocsátását, amelyek mélyen behatolhatnak a légutakba. Az ilyen részecskék különösen egészségkárosító hatásúak. Egy projektkonzorcium, amelyben a Fraunhofer IWU is részt vesz, most bemutat egy rozsdamentes acél féktárcsát, amely problémamentesen megfelel a szigorú EU-s előírásoknak.
A formázással készült rozsdamentes acél féktárcsa rendkívül alacsony kopással rendelkezik, és a várható élettartama akár 300 000 km is lehet. Egy kerékféknél, amely anorganikus fékbetét anyagot használ, a kopás több mint 85%-kal csökken a mai szabványos megoldáshoz képest, amely öntöttvas féktárcsát és szerves súrlódó anyagot alkalmaz.
Miért alkalmas különösen a rozsdamentes, edzett (nitridált) rozsdamentes acél?
A projektcsapat korán a nitridált rozsdamentes acél mellett döntött, amely tribológiai és hőtechnikai tulajdonságai miatt különösen alkalmas. Az acél fékbetétekkel kapcsolatos pozitív tapasztalatok a motorkerékpárok esetében szintén ezt támasztják alá. Drága speciális megoldások, mint a szén/kerámia, csak különösen magas árú járművek esetén jöhetnek szóba; a szürkeöntvény bevonása rendkívül igényes – a lézeres felületi hegesztés módszerei még nem érik el a sorozatgyártási szintet. A szerkezeti acél tárcsák viszont nem felelnek meg a 650 °C feletti hőmérsékleti tartományban a formastabilitás követelményeinek; a hőmérsékleti tartományban bekövetkező szerkezeti átalakulások emellett megváltoztathatják az acél tulajdonságait.
Alakító technológiai gyártás, súlyelőnyök
A projektcsapat olyan féktárcsákat gyártott, amelyek átmérője valamivel nagyobb, mint a hagyományos öntöttvas tárcsáké, hogy elegendő felület álljon rendelkezésre a megkövetelt fékezési teljesítményhez. Cserébe a rozsdamentes acélból készült féktárcsa vastagsága kisebb lehet. Mivel a kiindulási anyag a munkadarab számára először négyzet alakú formátumban áll rendelkezésre, levágási hulladék keletkezik, amely azonban újra olvasztható. Járműtípustól függően négy rozsdamentes acél féktárcsa akár 5 kg-mal is könnyebb lehet, mint az öntöttvas megoldások.
A kisebb súly nemcsak a jármű energiafogyasztását csökkenti, hanem a rugózatlan tömegeket is mérsékli. Ez lehetővé teszi, hogy a rugók és a lengéscsillapítók hatékonyabban működjenek, ami javítja a vertikális dinamikát és ezzel együtt az általános vezetési élményt.
Élettartam fék lehetősége, pozitív költségmérleg
A szürkeöntvény fékbetétek gyártási költségei csak addig tűnnek alacsonynak, amíg nincsenek jogszabályi előírások a fékek kopásából származó finompor-kibocsátásra vonatkozóan. Az Euro-7 norma bevezetésével azonban a 3,5 tonnás össztömegű személygépkocsik és könnyű haszongépjárművek esetében már csak 3 mg/km megengedett az akkumulátoros elektromos járművek számára, és 7 mg/km minden más hajtásmód esetében. Itt a hagyományos kerékféknek általában "meg kell felelnie", még a magas minőségű fékbetétekkel kombinálva is – ilyen értékeket nem tud elérni. De az Euro-7 norma jogszabályi előírásai nélkül is kedvezőtlen a teljes költségszámítás, ha egy jármű élettartamát 300 000 km-re vonatkoztatjuk. Amikor elérik a kopási határt, cserélni kell (gyakran a fékbetétekkel együtt), és a munkadíj gyakran a legnagyobb költségtételt jelenti. A csere már 40 000 km-es futásteljesítmény után esedékessé válhat, ha a jármű hosszú állásidőket, útsózást (korrozió), rövid távú közlekedést vagy sportos vezetési stílust (megnövekedett kopás, barázdák képződése) szenvedett el.
Első tesztek sikeresen teljesítve
A Fraunhofer IWU, a Chemnitzi Műszaki Egyetem Járműrendszer-tervezési Tanszékével, az ElringKlinger AG-val és az ANDRITZ AWEBA GmbH-val közösen kifejlesztett rozsdamentes acél féktárcsát már sikeresen tesztelték a Chemnitzi Műszaki Egyetem lendülettömeg-tesztelő állomásán. A féktárcsa sikeresen teljesítette a SAE J2522 (AK-Master) tesztet. A teszt során nagyon jó tribológiai viselkedést mutatott. A rozsdamentes acél féktárcsából és szervetlen súrlódási anyagból álló rendszer körülbelül 85 százalékkal alacsonyabb kopást mutatott a jelenleg a piacon elérhető megoldásokhoz képest.
A projektpartnerek
Az ElringKlinger AG autóipari beszállító a bevonási folyamatokhoz kapcsolódó szakértelmét és a fémmegmunkálás terén szerzett anyagismeretét a „Ufo-Brems” projektbe integrálta. Az ANDRITZ AWEBA GmbH a szerszámok területén a teljes körű szolgáltatók közé tartozik, amely az alakító, vágó és nyomásos öntőszerszámok fejlesztésétől a sorozatgyártásig terjed. A Chemnitzi Műszaki Egyetem Járműrendszer-tervezési Tanszéke biztosította a tesztinfrastruktúrát, és átvette a féktárcsa tervezését. A Fraunhofer IWU gyökerei nem utolsósorban az alakító technológiában rejlenek, és kísérleti módon végezte el a féktárcsa alakító lépéseinek FE-szimulációját és kísérleti megvalósítását.
Kapcsolat:
