Până acum, particulele fine rezultate din uzura anvelopelor și a frânelor nu au fost luate în considerare în legislația europeană privind emisiile. Abia norma Euro-7, care va intra în vigoare la sfârșitul anului 2026 pentru vehiculele noi dezvoltate (aprobată tip) și la sfârșitul anului 2027 pentru toate vehiculele noi autorizate, va introduce limite obligatorii. Scopul: limitarea emisiilor de particule fine cu un diametru de mai puțin de 10 micrometri, care pot pătrunde adânc în căile respiratorii. Astfel de particule sunt considerate deosebit de dăunătoare pentru sănătate. Un consorțiu de proiect, cu participarea Fraunhofer IWU, prezintă acum un disc de frână din oțel inoxidabil care îndeplinește fără probleme cerințele stricte ale UE.
Disc de frână fabricată prin deformare din oțel inoxidabil are un uz extrem de redus și o durată de viață estimată de până la 300.000 km. Într-o frână de roată cu un material de plăcuță de frână anorganic, uzura se reduce cu peste 85% în comparație cu soluția standard de astăzi din disc de frână din fontă cenușie și material de frecare organic.
De ce oțelul inoxidabil, tratat termic (nitrat) este deosebit de potrivit
Echipa de proiect a decis devreme să folosească oțel inoxidabil nitrurat, care, datorită proprietăților sale tribologice și termice, este deosebit de potrivit. De asemenea, experiențele pozitive cu discurile de frână din oțel inoxidabil pentru motociclete susțin această alegere. Soluțiile speciale costisitoare, cum ar fi carbonul/ceramica, sunt luate în considerare doar pentru vehicule deosebit de scumpe; acoperirea fontelor gri este extrem de complexă – metodele de sudare prin depunere cu laser nu sunt încă gata pentru producția în serie. Discurile din oțel de construcție, pe de altă parte, nu îndeplinesc cerințele de stabilitate a formei în intervalul de temperatură de peste 650 °C; transformările structurale care apar în acest interval de temperatură pot, de asemenea, să modifice proprietățile oțelului.
Producție prin deformare, avantaje de greutate
Echipa de proiect a fabricat discuri de frână cu un diametru puțin mai mare decât discurile convenționale din fontă, pentru a asigura o suprafață suficientă pentru performanța de frânare solicitată. În schimb, grosimea unui disc de frână din oțel inoxidabil poate fi mai mică. Deoarece materialul de bază pentru piesa de prelucrat este inițial în format pătrat, apar resturi de tăiere, care pot fi însă refuzate. În funcție de vehicul, patru discuri de frână din oțel inoxidabil sunt cu până la 5 kg mai ușoare decât soluțiile din fontă.
Greutatea mai mică nu doar că reduce consumul de energie al vehiculului, ci și masele neîncărcate. Acest lucru permite arcurilor și amortizoarelor să funcționeze mai eficient, ceea ce îmbunătățește dinamica verticală și, prin urmare, comportamentul de conducere în ansamblu.
Opțiunea unui frână de durată, bilanț de costuri pozitiv
Costurile de producție pentru discurile de frână din fontă gri par a fi scăzute doar atâta timp cât nu există reglementări legale pentru emisiile de praf fin generate de uzura frânelor. Odată cu implementarea normei Euro-7, pentru autovehiculele de pasageri și vehiculele comerciale ușoare cu o masă totală de până la 3,5 tone, sunt permise doar 3 mg/km pentru vehiculele electrice cu baterii și 7 mg/km pentru toate celelalte tipuri de propulsie. Aici, o frână de roată convențională trebuie, de obicei, să „se adapteze”, chiar și în combinație cu plăcuțe de frână de înaltă calitate – astfel de valori nu pot fi atinse. Dar chiar și fără reglementările Euro-7, bilanțul total al costurilor este nefavorabil, având în vedere o durată de viață a vehiculului de până la 300.000 km. Odată ce limita de uzură este atinsă, aceasta trebuie (adesea împreună cu plăcuțele de frână) înlocuită, iar costurile de muncă constituie adesea cea mai mare parte a costurilor totale. Un schimb poate fi necesar după mai puțin de 40.000 km de utilizare, dacă vehiculul a avut perioade lungi de staționare și a fost expus la sare de dezgheț (corozie), trafic pe distanțe scurte sau un stil de condus sportiv (uzură crescută, formarea de caneluri).
Primele teste au fost finalizate cu succes.
Disc de frână din oțel inoxidabil dezvoltată de Fraunhofer IWU împreună cu catedra de proiectare a sistemelor de vehicule de la TU Chemnitz, ElringKlinger AG și ANDRITZ AWEBA GmbH a fost deja testată cu succes pe banca de testare a masei centrifuge de la TU Chemnitz. Disc de frână a reușit să treacă testele conform SAE J2522 (AK-Master) cu succes. Testul a arătat un comportament tribologic foarte bun. Sistemul, format din disc de frână din oțel inoxidabil și material de frecare anorganic, a prezentat o uzură cu aproximativ 85% mai mică în comparație cu soluțiile disponibile în prezent pe piață.
Partenerii de proiect
Furnizorul de automobile ElringKlinger AG a adus expertiza sa în procesele de acoperire și cunoștințele sale despre materiale în prelucrarea metalelor în „Ufo-Brems”. ANDRITZ AWEBA GmbH face parte din furnizorii compleți în domeniul uneltelor, oferind o gamă de unelte de formare, tăiere și turnare sub presiune, de la dezvoltare până la maturizarea în serie. Catedra de design al sistemelor vehiculare de la TU Chemnitz a pus la dispoziție infrastructura sa de testare și a preluat proiectarea discurilor de frână. Fraunhofer IWU își are rădăcinile nu în ultimul rând în tehnologia de formare și a realizat în paralel simularea FE, precum și implementarea experimentală a etapelor de formare pentru discurile de frână.
Contact:
