[Grizzly]

Cast iron – литейный чугун

Сплав железа, содержащий от 2% до 4.5% растворенного углерода (в отличие от стали, содержащей менее 2%). В силу низкой стоимости, относительной простоты обработки и тепловой стабильности литейный чугун (иногда также именуемый «серый чугун» из-за характерного цвета) является наиболее распространенным материалом для производства автомобильных тормозных дисков. Для обеспечения высоких эксплуатационных свойств, производство заготовок тормозных дисков должно тщательно контролироваться по химическому составу и режимам охлаждения, обеспечивая равномерную кристаллизацию избыточного углерода. Это позволяет снизить погрешности механической обработки, обеспечить износостойкость, снизить вибрации и предотвратить растрескивание в процессе использования.

Ceramic buttons – керамические накладки

Теплоизолирующие накладки, вставлявшиеся в наружную поверхность поршней гоночных суппортов, для снижения отвода тепла в тормозную жидкость. В настоящее время не используются, так как титановые накладки показали себя более эффективными.

Ceramic coatings – керамические покрытия

Некоторые гоночные суппорта используют на внутренних поверхностях напыляемые керамические покрытия, как изолирующий барьер для снижения передачи тепла излучением от диска и колодок на суппорт и тормозную жидкость.

Clamping force – сжимающая сила

Сжимающая сила суппорта определяется как произведение давления в тормозной магистрали на общую площадь поршней (для фиксированного суппорта) или удвоенную общую площадь поршней (для плавающего суппорта). Для увеличения сжимающей силы необходимо либо увеличить давление в магистрали, либо площадь поршней. Увеличение площади колодок или коэффициента трения к увеличению сжимающей силы не приводит.

Coefficient of friction - коэффициент трения

Безразмерный коэффициент, характеризующий качество взаимодействия при трении одного материала о другой. Коэффициент 1.0 эквивалентен 1g. Чем выше коэффициент, тем сильнее трение. Стандартные тормозные колодки легковых автомобилей имеют КТ в районе 0.3-0.4. Гоночные колодки – 0.5-0.6. Для большинства колодок КТ сильно зависит от температуры, поэтому характеристики, не указывающие при какой температуре проводилось измерение, достойны подозрения. Оптимально подбирать для ожидаемого рабочего диапазона температур колодки с практически постоянным, но уменьшающимся с ростом температуры, коэффициентом трения. Как результат – колодки, не требующие длительного прогрева перед нормальным прихватом и не теряющие эффективности от перегрева и, следовательно, простота в дозировании тормозного усилия (см. также Plot shape – форма графика тормозного усилия)

Compressibility – сжимаемость

Все материалы сжимаемы. При достаточном давлении даже гранит слегка сожмется. Важно, чтобы фрикционный материал колодок при расчетной сжимающей силе не деформировался сильно. Если это происходит, то износ колодок будет неравномерным и эффективность торможения заметно снизится. Сжимаемость редко упоминается в рекламных проспектах. Хотя и должна бы. Сжимаемость конкретного материала и его износостойкость – вот два основных фактора, принимаемых во внимание при определении размера колодок для конкретного приложения.

Conduction – проводимость (в данном контексте – теплопроводность)

Один из трех механизмов теплопередачи. Два других – конвекция и излучение. Теплопроводность – это теплопередача при физическом контакте. Например, часть тепла, образующегося при торможении, передается поршням и через них тормозной жидкости путем теплопроводности. Часть его передается на ступицу, подшипники поворотного кулака и колесо тем же самым способом. Составные (или же плавающие) роторы снижают передачу тепла на ступицу и другие части благодаря тому, что колокол (или шляпа – центральная часть составного ротора) работает как теплоизолятор. Во всех конструкциях теп-лопроводность используется как способ отвода тепла от места взаимодействия диск/колодки к лопастям (перегородкам в вентилируемых полостях диска). В некоторых конструкциях теплопроводность используется для поглощения начального импульса энергии, генерируемой в начале цикла торможения. Использование теплопроводности в качестве главной стратегии теплообмена ведет к жертвам в виде увеличения веса и ухудшения инерционных характеристик вращающихся частей.

Convection – конвекция

Один из трех механизмов теплопередачи. Два других – теплопроводность и излучение. Конвекция – это теплопередача потоком жидкости или газа. Воздух может рассматриваться в качестве такового в тепловой модели тормозной системы, если он движется и находится в контакте с нагретыми поверхностями диска или барабана. В случае сплошного диска, поток воздуха движущийся вдоль поверхности диска будет турбулентен и будет иметь случайный характер, но, тем не менее, обеспечит некоторое охлаждение. В случае вентилируемого диска, наддув через воздуховоды или же центробежные силы, действующие на воздух, уже находящийся в полостях вращающегося диска, проталкивают воздух через вентиляционные полости диска, насыщая его тепловой энергией. Таким образом, тепло, выделенное тормозной системой автомобиля, передается потоку воздуха и отводится от тормозного диска.

Cracking – растрескивание

Растрескивание возникает вследствие циклических тепловых нагрузок, ослабляющих чугунный диск. Единого мнения о деталях механизма возникновения этого явления на сегодняшний день нет. При застывании чугунной отливки избыточный углерод кристаллизуется в виде хлопьев и пластинок, распределенных в железной матрице. Предполагается, что когда диск разогрет до температур около 500 град. С, углерод становится более пластичным или «жидким», частично, благодаря тепловому расширению, окружающей его железной матрицы. Позже, когда диск относительно быстро охлаждается до температур ниже 500 град. С, углерод оказывается заперт в изменившейся, более неправильной «полости», чем он был при первичной отливке. Это создает в материале детали внутренние напряжения, которые сбрасываются растрескиванием. Между хлопьями углерода начинают возникать микротрещины. Ковкий чугун лучше сопротивляется растрескиванию, чем серый, в силу того, что излишки углерода в нем кристаллизованы в виде микросфер, но, также как и другие альтернативные материалы, он не обладает механическими свойствами, нужными для идеального функционирования в роли материала тормозного диска. В дисках, отлитых с контролем химического состава и режима кристаллизации, растрескивание все равно происходит, но значительно медленнее и принимает формы тепловых отметин на поверхности. В некоторых случаях трещины начинаются у внешнего края диска и распространяются к центру. В этой ситуации распространение может быть приостановлено сверлением небольших отверстий в районе конца трещины (засверливание трещин) Тем не менее, мы не рекомендуем этого, поскольку, если развитие трещины продолжится незамеченным, это может привести к катастрофическим последствиям. Заменяйте диск при первых признаках появления трещин любого размера на внешнем крае. Примечание: исторически, первым предназначением использования изогнутых или же наклонных внут-ренних лопастей (перегородок) в вентилируемых дисках, было предотвращение распространения трещин путем расположения массивной перегородки на пути трещины. Охлаждение было лишь вторичной задачей такой конструкции.

Cryogenic treatment – криогенная обработка

Термический процесс, при котором металлические компоненты медленно охлаждаются до температуры близкой к абсолютному нолю и потом также медленно возвращаются к комнатной температуре. Приверженцы данной технологии заявляют, что процесс улучшает микроструктуру металла. Существуют серьезные сомнения в эффективности данного процесса. Свидетельства в большинстве случаев анекдотичны и на сегодняшний день не опубликовано никаких научных или инженерных исследований с конкретными измеряемыми результатами.

Differential bores – поршни разных диаметров

Передняя кромка тормозной колодки изнашивается быстрее, чем задняя. Происходит это вследствие того, что содранные трением и раскаленные добела пылеобразные частицы материала колодки протягиваются в направлении задней кромки. Фактически задняя кромка колодки двигается по слою раскаленной пыли. Для усиления прижима задней части колодки к диску и обеспечения равномерности износа колодки диаметр поршней увеличивается в направлении от передней к задней кромке.

Disc – диск, ротор

Вращающаяся часть дисковой тормозной системы. Механически закрепленный на оси и, соответственно, вращающийся вместе с колесом и покрышкой, диск представляет собой движущуюся поверхность трения, в то время как колодки представляют собой неподвижную поверхность трения. За исключением применения в гоночных автомобилях, диски обычно изготавливаются из определенных марок литейного чугуна. Некоторые Европейские переднеприводные автомобили, задние тормоза которых нагружены по минимуму, используют в качестве материала задних тормозных дисков алюминиевые сплавы для экономии веса. Большинство профессиональных спортивных автомобилей используют карбоновые диски и колодки.

1. Цельный диск (One-piece disc): Диск, отлитый зацело с центральной частью. Наиболее дешевый способ производства диска и полностью адекватен при нормальном использовании. Для уменьшения коробления используются некоторые технологические хитрости.
2. Плавающий диск (Floating disc): Являющийся нормой для спортивных автомобилей, плавающий или же составной диск состоит из фрикционного диска механически соединенного с центральной частью при помощи зажимов либо болтами. При правильной конструкции такая система позволяет диску расширяться в радиальном направлении под действием тепла без коробления и обеспечивает небольшой люфт относительно оси вращения, значительно снижающий сопротивление.
3. Сплошной диск (Solid disc): Диск, отлитый без внутренних полостей. Подходит для легких автомобилей, не требующих интенсивного торможения.
4. Вентилируемый диск (Ventilated disc): Диск, отлитый с внутренними полостями, обеспечивающими охлаждение. Норма для спортивных, мощных и тяжелых автомобилей.

Drilled/Cross-drilled rotors – Перфорированные роторы

Диски, имеющие перфорацию в виде нескольких непересекающихся цепочек сквозных отверстий. Целями такой модификации является создание дополнительных путей отвода для избавления от пограничного слоя, состоящего из раскаленных пылеобразных частиц фрикционного материала и выпаренных из него летучих составляющих, а также улучшение «прихвата» за счет увеличения количества кромок, взаимодействующих с материалом колодки. Пришествие металлокерамических фрикционных материалов с их более высокими рабочими температурами и более резким тепловым шоком поставило крест на использовании перфорированных роторов в профессиональных гонках. Такие диски по прежнему можно встретить (по большому счету, как элемент стайлинга) на мотоциклах и некоторых приспортивленных автомобилях. Обычно, для случаев использования в заводской комплектации, отверстия в таких дисках формируются еще на этапе отливки, а затем подвергаются механической обработке, для улучшения стойкости к растрескиванию. Но в итоге они все равно подвержены растрескиванию при соответствующих условиях, описанных в другом разделе (см. Cracking – растрескивание). Правильно спроектированные перфорированные диски обычно имеют более низкую температуру, чем неперфорированные вентилируемые диски аналогичной конструкции. Происходит это за счет того, что дополнительные воздухозаборники в виде перфорации обеспечивают более интенсивную продувку через охлаждающие полости диска, а также увеличивают омываемую воздухом поверхность (за счет дополнительной поверхности стенок отверстий). Поток входит снаружи через перфорационное отверстие и далее по вентиляционной полости диска проходит к его наружному краю. Если уж диски и сверлить, то наружная сторона отверстий должна раззенковываться (а еще лучше скругляться) и наклепываться.

Продолжение следует...