Многие не задумываются о том, какое значение в безопасности движения имеют тормозные колодки. Зачастую при ТО мы пытаемся сэкономить, и вместо рекомендованного производителем «оригинала» выбираем неоригинальные колодки известных марок – поставщиков для разных конвейеров, либо что-нибудь еще попроще.Действительно, зачем переплачивать.
Вместе с тем, даже покупка колодок с известным брендом на этикетке не гарантирует высоких и стабильных характеристик. Процент подделок на этом рынке очень высок, и купить «левак» можно на любой популярной интернет-площадке и в практически любом магазине автозапчастей.
Впрочем, о подделках мы поговорим в другой раз, а сегодня я предлагаю перенестись на производство и посмотреть, как в России делают тормозные колодки.
Каркас колодки
Тормозная колодка состоит из металлического каркаса и приформованной к ней фрикционной части. Соответственно, первый этап – это изготовление каркаса.
Большую часть из используемых каркасов делают тут же, на заводе. При помощью вырубных штампов, механических и гидравлических прессов из листового металлопроката производства НЛМК формируется сам каркас, а также соответствующие элементы к нему — пазы для крепления аксессуаров, отверстия для электрических датчиков и так далее.
Часть каркасов закупается на стороне – в основном, это каркасы для отечественных автомобилей, которые широко распространены, что позволяет сэкономить на штампах, которые, к слову, на заводе изготавливают самостоятельно, используя в том числе электроэрозионные и фрезерные станки с ЧПУ.
Часть «сторонних» каркасов выполнена методом лазерной резки.
Фрикционная смесь.
Основная задача для производителя колодок для массовых автомобилей – это сохранение стабильности коэффициента трения, независимо от степени нагрева колодок.
Оптимальным показателем КТ является диапазон от 0.35 до 0.45. Многие производители, маркируют свои колодки по системе SAE двухбуквенным индексом. Например, FF означает что указанный выше диапазон коэффициента трения сохраняется и при холодной колодке, и на средней нагретости, и на горячей. Некоторые компании проводят испытания самостоятельно, в данном случае, испытания по температурным диапазонам проводятся в НАМИ в рамках сертификации продукции.
Применяемые фрикционные смеси относятся к классу низкометаллических. Состав смеси, соотношение компонентов, и, самое главное, режим прессования – все это напрямую влияет на характеристики, поэтому именно здесь и скрыта важная часть ноу-хау компании.
Фрикционная смесь – это микс из модификаторов трения, структуро-образующих веществ и наполнителей. Когда-то в качестве матрице-образующего материала широко применялся асбест, обладающий очень хорошими характеристиками стабильности и теплоотвода, но позже он был признан канцерогеном, и его использование во фрикционной промышленности было прекращено.
Вместо асбеста сегодня для создания матрицы используются различные синтетические волокна – арамидные, полиакрилатнитридные. Технологи для своих смесей выбирают более дорогой, но оптимальный с точки зрения свойств материал – оригинальный кевлар, производимый американской компанией Dupont. На вопрос, почему кевлар – не российского производства, руководители пожимают плечами, мол, весь российский кевлар идет на производство бронежилетов, и все, что доступно на рынке – измельченный «вторичный» кевлар, получаемый из содержимого списанных бронежилетов. По свойствам такой материал серьезно уступает «первичному» кевлару, зато дает право производителю гордо написать «кевлар» в рекламе.
Кевлар организует структурную матрицу. В качестве наполнителей используются различные бариты и мелы. В состав смеси также входят модификаторы трения. Например, медный порошок предназначен для лучшего теплоотвода и стабилизации трения. Еще один важный компонент – так называемая пыль трения, представляющая собой измельчённую скорлупу орехов кешью. Этот продукт используется фрикционщиками испокон веков, производят пыль трения в Индии.
Также в состав смеси входит металлошерсть — рубленое металлическое волокно. В России данный продукт в хорошем качестве не производится, и его поставляют из Китая (где его делают из российской проволоки). Крупнейшее европейское производство металлошерсти расположено в Боснии.
Кроме кевлара, металлошерсти и пыли трения, все остальные компоненты фрикционной смеси (графит, сера, силикат циркония, барит и т.д.) производятся в России.
Компоненты смеси смешиваются в определенной пропорции (согласно технологической карте) в специальном миксере по особой программе. После этого смесь выстаивается, и попадает в цех прессования.
Прессование.
Этот этап начинается с предпроизводственной подготовки ранее изготовленных каркасов. Они подвергаются машинной дробеструйной очистке – удаляются окалины, окислы и заусенцы.
Формируется поверхность для максимальной адгезивности.
Далее на каркас наносится термостабилизационный клей (российского производства). Подготовленные таким образом каркасы поступают на участок прессования, где смесь соединяется с каркасом.
Смесь засыпается в изготовленные в слесарном цеху специальные пресс-формы (уникальные для каждой модели колодок), после чего сверху устанавливается каркас и пресс начинает свою работу.
Прессование выполняется «горячим» методом, для того чтобы уже на первом этапе сформировалась структура смеси, вышли первоначальные газы, обусловленные присутствием в составе фенольной смолы. В процессе происходит несколько «подпрессовок», несколько «прогазовок». При помощи пирометров контролируется температура. Также под контролем находится высота, чтобы не было недо- или перепрессовок. Управляемая компьютером программа прессования, соответствующая конкретной технологической карте – еще одно ноу-хау компании.
После прессования колодки попадают на участок термостабилизации.
Термостабилизация.
Программа термостабилизации – это чередование режимов нагрева и остывания. Процесс происходит в специальной печи и занимает от 8 до 12 часов, в зависимости от типа колодки и ее назначения. Например, колодки для коммерческого транспорта «прожигаются» дольше, и при более высокой температуре. Печь работает в автоматическом режиме по технологической карте.
Необходимая температура выдерживается при помощи термодатчиков, расположенных в четырех рабочих зонах. В случае выхода показателей за пределы нормы, печь автоматически отключается, отправляя соответствующий сигнал в управляющую систему. Все параметры и логи процессов сохраняются в облачной системе, к которой инженеры и руководители производства имеют удаленный доступ.
В процессе термостабилизации происходит окончательное спекание смол и формирование структуры колодки. После этого колодки будут практически готовы к использованию – для их приработки будет достаточно 20-30 обычных торможений.
Производственники особенно подчеркивают, что высокие характеристики достигаются без использования так называемого «скорчинга» — «ударного» нагрева контактной части колодки до 650-700 градусов Цельсия. С точки зрения тверских инженеров, этот «стрессовый» процесс не идет на пользу материалу колодок, в отличие от другой, также используемой на производстве, технологии – аналога разработки COTEC от TRW.
Специальное покрытие, нанесенное на рабочую поверхность, позволяет добиться максимального коэффициента трения с первого нажатия педали тормоза. Из-за высокой стоимости данное покрытие применяется только на «премиальных» колодках (отличить их легко по цветному покрытию рабочей поверхности колодки).
Но не будем отходить от темы, ведь нас ждет следующий этап жизненного цикла тормозной колодки – механическая обработка.
Механическая обработка.
На данном этапе происходит окончательное формирование размера колодки по ее габариту, рекомендованному производителем тормозной системы либо автомобиля, придание ей необходимого внешнего вида, формирование пропилов (для отвода «мусора») или скосов (для лучшей притирки и снижения шумовой нагрузки).
После этого колодки направляются на покраску.
Покраска.
На данном этапе на колодки наносится антикоррозионное покрытие методом порошкового напыления полимерной краски в туннельной печи конвейерного типа.
Процесс практически полностью автоматизирован, благодаря чему достигается высокое качество покраски. Процесс прохождения конвейера занимает около 45 минут. После этого мы получаем практически готовый продукт – осталось установить аксессуары и нанести маркировку.
Комплектация.
На финальном этапе происходит маркировка колодок и установка аксессуаров – датчиков износа (механических или электрических), пружинки, противошумные пластины. Поставщиком аксессуаров выступает итальянская компания Daico – китайские комплектующие имеют нестабильное качество, а в России производятся лишь самые простые виды «навески».
Примечательно, что маркировка на колодке позволяет проследить весь ее путь по производству – не только конкретную технологическую карту, но и логи производимых процессов по данной партии.
Колодки закатываются в термовакуумную пленку, после чего упаковываются в коробки. Коробки отправляются на склад, а оттуда – к потребителям, но лишь после того, как образцы партии пройдут тестирование.
Тестирование.
Образцы каждой партии колодок направляются в собственную технологическую лабораторию на тестирование по ряду показателей.
Проводятся тесты колодок на отрыв, сжимаемость, изменение толщины в зависимости от температуры, коэффициент трения при различной температуре. Лишь после успешного прохождения всех тестов партия колодок готова к отгрузке.
