+7 (3412) 33-44-55
Узнай эффект
криообработки
по марке стали

Тормозные диски с повышенным ресурсом

Тормозные диски с повышенным ресурсом

Описание проблемы

Тормозные диски можно отнести к расходным материалам. Их замена требуется не так часто, как тормозных колодок, фильтров, ШРУСов. Тем не менее, при обнаружении износа тормозных дисков их замена обязательна. Ведь от состояния тормозных дисков зависит главным образом безопасность водителя и окружающих.

В идеальных условиях ресурс тормозного диска составляет от 80 000 до 100 000 км пробега. Но с учетом российских реалий срок службы зачастую заканчивается раньше.

Как продлить ресурс тормозных дисков в 2 раза

Продлить ресурс тормозного диска возможно за счет проведения криогенной (при температуре до минус 196°С) обработки. В процессе обработки в металле происходят структурно-фазовые изменения. Структура становится более равномерной, уменьшаются термические деформации, что в конечном итоге значительно снижает износ тормозной системы.

Благодаря уменьшению износа, деформации и образованию трещин, обработанные диски имеют более продолжительный срок эксплуатации.

Таким образом, криогенная обработка продлевает срок службы тормозных дисков в 2 раза. Кратность увеличения ресурса зависит от стиля вождения автовладельца, состояния дорожного покрытия и качества чугуна, из которого изготавливается диск.

Чем докажешь, профессор?

В 2015 году впервые в России специалистами НПЦ «КриоТехРесурс» совместно с Уральским отделением Российской академии наук было проведено исследование влияния криогенной обработки на износостойкость автомобильных тормозных дисков, изготовленных из серого чугуна, зарубежного производства (A) и отечественных производителей (B,C,D).

Серый перлитный чугун по сути является композиционным материалом, состоящим из металлической (стальной) основы и графитного наполнителя (включений), оптимально технологичным и экономичным.

Теплофизические, механические и эксплуатационные свойства чугуна обусловлены его структурой и, главным образом, графитной составляющей. За счет смазывающего действия графит повышает износостойкость и антифрикционные свойства чугуна и улучшает его обрабатываемость резанием.

Тормозные диски охлаждались до температуры минус 1960С, выдерживались при этой температуре, возвращались к комнатной температуре, а затем отпускались с целью снятия внутренних напряжений.

Анализ микроструктуры тормозных дисков до и после криогенной обработки показал, что в результате криогенного воздействия произошло равномерное распределение графита с преобладанием пластинчатой прямолинейной формы. Наибольшая длина включений графита у всех исследуемых чугунов выросла и составляет 180 мкм. На рис. 1 показана микроструктура серого чугуна до и после криогенной обработки.

Рис. 1 – Микроструктура серого чугуна до и после криогенной обработки.

На рис. 2 представлена зависимость влияния размера включений графита в структуре чугуна тормозных дисков на абразивный износ.

Рис. 2 – Влияние размера включений графита в структуре чугуна на абразивную износостойкость

До криогенной обработки исследуемые тормозные диски имели уровень износа, соответствующий размеру включений графита, равному 90 мкм. В результате криогенного воздействия на всех исследуемых чугунах размер включений графита вырос до 180 мкм. С увеличением размера включений графита износ исследуемых чугунов уменьшился.

Особое внимание заслуживает тот факт, что диски В, С и D имеют точку пересечения прямых износа (рис. 2), соответствующую размеру включений графита, примерно равному или большему значению (155-160 мкм). И примерно при этом уровне структурно-фазовых изменений в отечественных чугунах они становятся конкурентоспособными с зарубежным аналогом по критерию износостойкости.

Для изучения влияния криогенного воздействия на абразивную износостойкость тормозных дисков исследуемые образцы подвергались изнашиванию по закрепленному абразиву по стандартной схеме «палец – диск». Исследуемый цилиндрический образец из серого чугуна закреплялся в шпинделе станка и нагружался осевой силой тарированной пружины, расположенной внутри шпинделя. Листовой абразивный материал закреплялся на столе фрезерного станка. В качестве варьируемого параметра испытаний использовалась зернистость абразива (электрокорунда) Р240 и Р400. Весовой износ определялся с точностью до 0,0001 грамма.

В результате криогенного воздействия наблюдался прирост абразивной износостойкости на всех исследуемых тормозных дисках, как при истирании в условиях мелкозернистого, так и в условиях крупнозернистого абразива. Средний прирост износостойкости тормозных дисков в результате криогенного упрочнения составил 55% при испытаниях в условиях мелкого абразивного зерна и 33% при изнашивании крупными зернами абразива.

Исследованиями установлено, что повышение абразивной износостойкости серого чугуна объясняется произошедшими структурно-фазовыми изменениями в исследуемом материале в результате криогенного воздействия.

В процессе эксплуатации тормозной системы меняются условия износа в зависимости от времени года и размера абразива тормозной колодки. Размер абразивного материала колодки оказывает существенное влияние на интенсивность износа материала тормозных дисков. Чем больше размер абразивного материала, тем выше интенсивность износа.

Проведено исследование повышения износостойкости в результате криогенной обработки при различных размерах абразивного материала. В экспериментах использовали мелкоразмерный (Р400) и крупноразмерный (Р240) абразивный материал. Результаты исследований представлены в виде графиков на рисунке 3. ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРА ВКЛЮЧЕНИЙ ГРАФИТА.jpg

Рис. 3 – Влияние размера включений графита в структуре чугуна на сопротивление абразивному износу в зависимости от размера абразивного материала

Таким образом, в России впервые Научно-производственным центром «КриоТехРесурс» (г. Ижевск) получено экспериментальное подтверждение эффективного влияния криогенной обработки (при температуре жидкого азота минус 196˚С) на абразивную износостойкость тормозных дисков из серого чугуна.

Именно при температуре жидкого азота минус 196˚С изменения, происходящие в структуре чугуна, позволяют увеличить изно состойкость, прочность, твердость и как следствие ресурс изделий в 2 раза.

По результатам проведенного исследования Уральским отделением Российской академии наук криогенная обработка серого чугуна рекомендована к промышленному применению с целью повышения абразивной износостойкости.

Безусловно, реальная эксплуатация существенно отличается от результатов лабораторных исследований. При торможении диски сильно нагреваются с последующим неравномерным охлаждением, в результате чего происходит их коробление. В свою очередь коробление влечет за собой неравномерный износ дисков и ухудшение торможения.

Установлено, что криогенная обработка существенно увеличивает теплопроводность чугуна. Поэтому тормозные диски после криогенной обработки гораздо равномерней нагреваются и охлаждаются, что значительно снижает их коробление. Это в свою очередь обеспечивает меньший и равномерный износ как дисков, так и тормозных колодок, равномерную работу тормозов. А это означает, что безопасность движения гарантированно повышается.

Реальная эксплуатация криогенно обработанных дисков на автомобилях показывает, что увеличение ресурса может составлять до 2-х раз в зависимости от типа автомобиля и режимов эксплуатации.

Оценка экономической целесообразности проведения криогенной обработки тормозных дисков

В качестве примера приведен расчет экономической целесообразности проведения криогенной обработки передних тормозных дисков для автомобилей Land Rover Range Rover и Toyota Land Cruiser 200.

Land Rover Range Rover

Стоимость замены тормозных дисков вместе с работой – 43 000 руб.

Ресурс необработанных дисков – 45 000 км

Ресурс обработанных – 67 000 км

Toyota Land Cruiser 200

Стоимость замены тормозных дисков вместе с работой - 23 992 руб.

Ресурс необработанных дисков – 50 000 км

Ресурс обработанных дисков – 80 000 км

Ниже в таблице представлены расчеты экономии на затратах, связанных с заменой передних тормозных дисков, исходя из пробега автомобилей в 100 000 км. Стоимость криогенной обработки пары тормозных дисков составляет 2 000 руб.

Затраты на 100 000 км

Land Rover Range Rover

Toyota Land Cruiser 200

замена без криогенной обработки

95 555 руб.

47 984 руб.

замена с криогенной обработкой

67 163 руб.

32 490 руб.

экономия

28 392 руб.

15 494 руб.

Эффективное влияние криогенной обработки на тормозные диски было также подтверждено в ходе эксплуататции передних тормозных дисков автомобиля «Газель». Ресурс криогенно обработанных дисков увеличился практически в 2 раза (с 70 000 до 120 000 км).

Разница значений износостойкости, полученных в ходе лабораторного исследования и эксплуатации, зависит от различных параметров, в частности от неравномерного нагрева и охлаждения при торможении, коррозии, попадания посторонних включений между тормозными колодками.

Криогенная обработка других деталей и механизмов автомобиля

Помимо криогенной обработки тормозных дисков ее применение актуально для следующих деталей и мехнизмов:

детали

эффект

тормозные диски и барабаны

увеличивается срок службы в 2-3 раза за счет повышения износостойкости металла, снижается термическая деформация и улучшается функционирование тормозной системы

пружины, рессоры,

торсионы

циклическая прочность повышается в 2,5-5 раз, при этом не только уменьшается вероятность их поломки, но и значительно снижается усадка

зубчатые и цепные передачи, валы, плунжеры, подшипники

износостойкость увеличивается до 3-х раз, что не только позволяет экономить на стоимости этих деталей, но и существенно уменьшает время на простой автомобилей для их ремонта

поршневая группа

ресурс двигателя увеличивается до 2-х раз, его мощность повышается на 3-5%

Все свойства материалов, приобретенные в ходе криогенной обработки, сохраняются в течение всего срока службы изделий. Поэтому повторной обработки не требуется.

Для профессиональных и уличных автогонщиков

Тормозные диски, обработанные при сверхнизких температурах, - актуально предложение для автогонщиков и стритрейсеров. Эти диски обладают всеми преимуществами представленных на российском рынке тормозных дисков. Тормозные диски марки с улучшенными характеристиками износостойкости, прочности, твердости эффективно справятся с перегрузками на предельных скоростях и экстремальными погодными условиями.

Основные преимущества тормозных дисков

Эффективность криогенной обработки значительно повышает ресурс и надежность автодеталей и механизмов и обеспечивает:

· снижение эксплуатационных расходов на приобретение запчастей и техническое обслуживание

· сокращение простоя транспорта в ремонте

· повышение безопасности автомобиля и перевозок

· улучшение характеристик двигателя, трансмиссии и подвески

· значительное конкурентное преимущество.

.МЫ УВЕРЕНЫ В ЭФФЕКТИВНОСТИ – УБЕДИТЕСЬ И ВЫ!