Doslej so bili fini delci iz obrabe pnevmatik in zavor v evropski zakonodaji o izpušnih plinih prezrti. Šele norma Euro-7, ki začne veljati s koncem leta 2026 za novo razvite (tipno odobrene) in s koncem leta 2027 za vse nove odobrene osebne avtomobile in lahke dostavnike, uvaja obvezne mejne vrednosti. Cilj: omejiti emisije delcev s premerom manj kot 10 mikrometrov, ki lahko prodrejo globoko v dihalne poti. Takšni delci veljajo za posebej škodljive za zdravje. Projektno konzorcij, v katerem sodeluje Fraunhofer IWU, zdaj predstavlja zavorno ploščo iz nerjavnega jekla, ki brez težav izpolnjuje stroge zahteve EU.
Zavorna plošča iz nerjavnega jekla, izdelana s preoblikovanjem, ima izjemno nizko obrabo in predvideno življenjsko dobo do 300.000 km. V kolesni zavori z anorganskim zavornih materialom se obraba zmanjša za več kot 85 odstotkov v primerjavi z današnjo standardno rešitvijo iz sive litine in organskega zavornega materiala.
Zakaj je nerjavno, kaljeno (nitrirano) jeklo še posebej primerno
Projektna ekipa se je zgodaj odločila za nitrirano nerjavno jeklo, ki je zaradi svojih triboloških in termičnih lastnosti še posebej primerno. Tudi pozitivne izkušnje z nerjavnim jeklom pri zavornih ploščah motociklov to potrjujejo. Drage specialne rešitve, kot so ogljik/keramika, so primerne le za posebej draga vozila; oblaganje sive litine je izjemno zahtevno – metode laserskega nanašanja še niso primerne za serijsko proizvodnjo. Plošče iz konstrukcijskega jekla pa ne ustrezajo zahtevam po oblikovni stabilnosti pri temperaturah nad 650 °C; preobrazbe mikrostrukture, ki se pojavijo pri tej temperaturi, lahko dodatno spremenijo lastnosti jekla.
Tehnologija preoblikovanja, prednosti teže
Projektna ekipa je izdelala zavorne plošče z nekoliko večjim premerom kot pri konvencionalnih ploščah iz sive litine, da je zagotovljena zadostna površina za zahtevano zaviralno moč (zavorno moč). V zameno pa je debelina zavorne plošče iz nerjavnega jekla lahko manjša. Ker je izhodiščni material za del, najprej v kvadratni obliki, nastanejo odpadki pri rezanju, ki pa jih je mogoče ponovno predelati. Glede na vozilo so štiri zavorne plošče iz nerjavnega jekla lahko do 5 kg lažje kot rešitve iz sive litine.
Manjša teža ne le da znižuje porabo energije vozila, temveč tudi zmanjšuje nespremljive mase. To omogoča, da vzmeti in blažilniki delujejo učinkoviteje, kar izboljša vertikalno dinamiko in s tem tudi splošno vozno vedenje.
Možnost zavorne plošče z dolgo življenjsko dobo, pozitivna stroškovna bilanca
Stroški proizvodnje zavornih plošč iz sive litine se zdijo nizki le toliko časa, dokler ne obstajajo zakonski predpisi za emisije finih delcev, ki nastanejo zaradi obrabe zavor. Z uvedbo norme Euro-7 pa so pri osebnih avtomobilih in lahkih gospodarskih vozilih do 3,5 tone skupne mase dovoljene le še 3 mg/km za baterijske električne vozile in 7 mg/km za vse druge vrste pogona. Tu mora konvencionalna kolesna zavorna plošča običajno »ustrezati«, tudi v kombinaciji z visokokakovostnimi zavorami – takšnih vrednosti ne more doseči. Toda tudi brez regulativnih zahtev Euro-7 se njena skupna stroškovna bilanca, ob upoštevanju življenjske dobe vozila do 300.000 km, izkaže za neugodno. Ko je dosežena meja obrabe, jo je treba (pogosto skupaj z zavorami) zamenjati, pri čemer so stroški dela pogosto največji delež stroškov. Zamenjava je lahko potrebna že po manj kot 40.000 km prevožene razdalje, če so ji dodane dolge postaje vozila in sol (korozija), kratke vožnje ali športni slog vožnje (povečana obraba, nastanek zareza).
Prvi testi uspešno zaključeni
Zavorna plošča iz nerjavnega jekla, ki jo je razvila ekipa Fraunhofer IWU skupaj s katedro za oblikovanje vozil na TU Chemnitz, ElringKlinger AG in ANDRITZ AWEBA GmbH, je bila že uspešno testirana na preizkuševalnem mestu za vztrajnostne mase na TU Chemnitz. Zavorna plošča je uspešno prestala teste po SAE J2522 (AK-Master). Test je pokazal zelo dobro tribološko vedenje. Sistem, sestavljen iz zavorne plošče iz nerjavnega jekla in anorganskega zavornega materiala, je imel približno 85 odstotkov manjšo obrabo v primerjavi z rešitvami, ki so trenutno na trgu.
Projektni partnerji
Dobavitelj avtomobilskih delov ElringKlinger AG je prispeval svoje procesno znanje pri oblaganju in svoje materialno znanje v kovinski obdelavi v »Ufo-zavore«. ANDRITZ AWEBA GmbH je med celovitimi ponudniki na področju orodij v paleti preoblikovalnih, rezalnih in tlačnih litij, od razvoja do serijske proizvodnje. Katedra za oblikovanje vozil na TU Chemnitz je zagotovila svojo testno infrastrukturo in prevzela zasnovo zavorne plošče. Fraunhofer IWU ima svoje korenine tudi v tehnologiji preoblikovanja in je spremljal FE-simulacijo ter eksperimentalno izvedbo preoblikovalnih stopenj za zavorno ploščo.
Kontakt:
