Досі дрібнодисперсні частинки, що виникають внаслідок зносу шин і гальм, не враховувалися в європейському законодавстві щодо викидів. Лише норма Euro-7, яка набуде чинності наприкінці 2026 року для нових розроблених (типово затверджених) і наприкінці 2027 року для всіх нових затверджених легкових автомобілів та малих вантажівок, вводить обов'язкові граничні значення. Мета: обмежити викид дрібнодисперсних частинок діаметром менше 10 мікрометрів, які можуть глибоко проникати в дихальні шляхи. Такі частинки вважаються особливо шкідливими для здоров'я. Проектний консорціум за участю Fraunhofer IWU тепер представляє гальмівний диск з нержавіючої сталі, який без проблем відповідає суворим вимогам ЄС.
Гальмівний диск, виготовлений методом формування з нержавіючої сталі, має надзвичайно низький знос і прогнозований термін служби до 300 000 км. У колісному гальмі з неорганічним матеріалом гальмівних колодок знос зменшується на понад 85 відсотків у порівнянні з нинішнім стандартним рішенням з чавунного гальмівного диска та органічного тертя.
Чому нержавіюча, загартована (нітрована) сталь особливо підходить
Проектна команда рано обрала нітровану нержавіючу сталь, яка завдяки своїм трибологічним і термічним властивостям є особливо підходящою. Також позитивний досвід з нержавіючими гальмівними дисками на мотоциклах підтверджує це. Дорогі спеціалізовані рішення, такі як вуглець/кераміка, підходять лише для особливо дорогих автомобілів; покриття чавуну є надзвичайно складним - методи лазерного наплавлення ще не готові до серійного виробництва. Диски з будівельної сталі, в свою чергу, не відповідають вимогам до формостійкості в температурному діапазоні понад 650 °C; структурні перетворення, що відбуваються в цьому температурному діапазоні, можуть також змінити властивості сталі.
Метод формування, переваги в вазі
Проектна команда виготовила гальмівні диски з дещо більшим діаметром, ніж у звичайних чавунних дисків, щоб забезпечити достатню площу для необхідної гальмівної потужності. В свою чергу, товщина гальмівного диска з нержавіючої сталі може бути меншою. Оскільки вихідний матеріал для виробу спочатку має квадратну форму, виникають залишки різання, які можуть бути повторно переплавлені. Залежно від автомобіля, чотири гальмівні диски з нержавіючої сталі можуть бути на 5 кг легшими, ніж чавунні рішення.
Менша вага знижує не лише енергоспоживання автомобіля, але й зменшує невідпущені маси. Це дозволяє пружинам і амортизаторам працювати ефективніше, що покращує вертикальну динаміку і, відповідно, загальну поведінку автомобіля.
Опція гальмівної системи з тривалим терміном служби, позитивний баланс витрат
Витрати на виготовлення чавунних гальмівних дисків виглядають низькими лише доти, поки не існує законодавчих вимог щодо викидів дрібнодисперсних частинок, що виникають внаслідок зносу гальм. З впровадженням норми Euro-7 для легкових автомобілів та легких комерційних автомобілів загальною масою до 3,5 тонн допустимо лише 3 мг/км для батарейних електромобілів і 7 мг/км для всіх інших типів приводів. Тут звичайне колесо гальма зазвичай має «підходити», навіть у поєднанні з високоякісними гальмівними колодками - такі значення вона не може досягти. Але навіть без регуляторних вимог норми Euro-7 її загальний баланс витрат, з огляду на термін служби автомобіля до 300 000 км, є невигідним. Коли досягається межа зносу, її потрібно (часто разом з гальмівними колодками) замінити, причому витрати на роботу часто складають найбільшу частину витрат. Заміна може знадобитися вже після менш ніж 40 000 км пробігу, якщо її тривале стояння автомобіля та дорожня сіль (корозія), короткі поїздки або спортивний стиль водіння (збільшений знос, утворення подряпин) вплинули.
Перші тести успішно пройдені
Гальмівний диск з нержавіючої сталі, розроблений Fraunhofer IWU спільно з кафедрою проектування автомобільних систем ТУ Хемніца, компанією ElringKlinger AG та ANDRITZ AWEBA GmbH, вже успішно пройшов тестування на стенді обертальних мас ТУ Хемніца. Гальмівний диск зміг успішно пройти тести за SAE J2522 (AK-Master). За результатами тесту продемонстровано дуже хорошу трибологічну поведінку. Система, що складається з гальмівного диска з нержавіючої сталі та неорганічного тертя, показала приблизно на 85 відсотків менший знос у порівнянні з нинішніми доступними на ринку рішеннями.
Проектні партнери
Автомобільний постачальник ElringKlinger AG вніс свої знання про процеси покриття та матеріали в обробці металів у проект «Ufo-Bremse». ANDRITZ AWEBA GmbH є одним з постачальників у галузі інструментів, що охоплює спектр формувальних, різальних та литтєвих інструментів від розробки до серійного виробництва. Кафедра проектування автомобільних систем ТУ Хемніца надала свою тестову інфраструктуру та взяла на себе проектування гальмівного диска. Fraunhofer IWU має свої корені не в останню чергу в технології формування та супроводжував FE-симуляцію та експериментальну реалізацію етапів формування для гальмівного диска.
Контакт:
