Ett rymdskepp som äntrar jordens atmosfär utsätts för intensivt luftmotstånd. Det är därför rymdkapslar och rymdfärjor har värmesköldar som tål mycket höga temperaturer. Dessa keramiska beklädnader har funnit sin väg till biltillverkningen i form av bromsskivor. Bromssystemet är trots allt den enhet som på grund av friktion påverkas mest av höga temperaturer.
Vad är keramiska bromsskivor?
När du hör ordet “keramisk” tänker du kanske på krukor och porslin, men keramiska komponenter är även högt efterfrågade i bilindustrin. Deras starka isolerande förmåga mot spänningsöverskott och hetta gör att de är ett passande material för extrema förhållanden.
Särskilda keramiska material används för bromsarna: en komposit av kolfiber och kiselkarbid är den optimala mixen för att absorbera hög friktionsenergi.
Därför är keramiska bromsar utrustade med en eller flera komponenter i detta material, vilket medför fördelar såväl som nackdelar.
Optimala mot slitage
En bilbroms fungerar genom friktion. En fixerad bärare med foder pressas mot en roterande del, vilket genererar friktionsenergi vilket reducerar drivkraften. Friktionen genererar överskottsvärme – vilket kan bli ett problem.
När friktionstemperaturen närmar sig den roterande delens – till exempel bromsskivans eller bromstrummans – smältpunkt minskar bromseffekten. För de numera utfasade bromstrummorna kunde detta ibland orsaka totalt haveri.
Det är här keramiska bromsskivor erbjuder en lösning. De har en väldigt hög smältpunkt som aldrig nås, ens vid de mest krävande av körförhållanden. Inte bara är kol-keramiska bromsskivor lättviktiga och säkra; vid normal användning håller de praktiskt taget för evigt. En livslängd på upp till 350,000 km är standard för denna typ av bromsskivor.
Keramiska bromsskivor ⇒ webbutikBästa priset hos oss – garanterat!Spara nu! ⇒ |
På grund av materialets kvaliteter har grått gjutstål lätt för att korrodera. Dessa moduler beror till stor del på dess självrengörande effekt vid normala körförhållanden.
Eftersom kol-keramikkomposit är ett icke-metalliskt material är det även immunt mot salt och korrosion. Avsaknaden av omedelbar rostning och dess resulterande nedslipning av rostlagret vid bromsning är en huvudanledning till slitagemotståndet hos kol-keramiska bromsskivor.
Den största utmaningen: värmeavledning
Värmen genererad av kol-keramiska bromsskivor absorberas inte och därför påverkas omgivande komponenter av temperaturen. Som resultat av denna värme behöver bromsledningar och sensorkablar skyddas av keramisk fiberisolering.
Temperaturer på upp till 1600°C har uppmätts i dessa moduler. Keramiska bromsskivor kräver lämpliga bromsbelägg. Därför är bytet av bromsskivor i stål mot keramiska bromsskivor en större utmaning än man kan tro.
Inget kap – ännu
Bromsskivor i grått gjutstål produceras med tryckgjutning och slipas sedan till rätt storlek. Om något går fel kan bromsskivan helt enkelt smältas ned och gjutas på nytt. Inget materialsvinn sker i denna produktionsprocess.
Felande kol-keramiska bromsskivor kan å andra sidan inte smältas ned. De kan malas och användas som tillsats i byggindustrin. Den billiga återvinningen av restmaterial som annars är vanlig inom metallbearbetning gäller inte för keramiska delar.
Detta är en av anledningarna till att kol-keramiska bromsskivor är extremt dyra. För att sätta en siffra på det kan ett keramiskt bromssystem lätt kosta upp till 100,000 kr. Detta är inte lönsamt ens för lyxiga familjebilar. Installation av keramiska bromsdelar som standard är därför reserverat för limousiner, sportbilar, professionella racingbilar, värdetransportbilar och pansarfordon.
Den elektriska mobiliteten kan dock komma att stimulera generell applicering. Utöver dess utmärkta bromsegenskaper och extrema tålighet är kol-keramiska bromsar väldigt lättviktigta. I en elbil har varje gram som kan sparas in direkt inverkan på dess körradie. Kol-keramiska bromsar kan därför bidra till att reducera fordonsvikten. Detta är dock fortfarande långt i framtiden.
Användningsområden för keramik
Trots allt detta så är användningen av keramiska komponenter i standardfordon ofta gynnsam. Istället för att byta ut gjutstålsskivor med kol-keramiska komponenter är installation av keramiska bromsbelägg ett alternativ som kan vara gott nog.
Keramiska bromsbelägg finns tillgängliga som accessoarer från kända tillverkare. De installeras på exakt samma sätt som traditionella bromsbelägg. De erbjuder ett flertal fördelar:
| – förbättrad resistent mot slitage – mindre avskavning – reducering av oljud – sitter fast bättre vid fall av en blöt bromsskiva |
Bromsprestandan hos keramiska bromsbelägg kan jämföras med traditionella belägg. Märk väl att du gör dig själv en tjänst som införskaffar keramiska bromsbelägg om din bil är utrustad med läckra hjulfälgar. Den fruktade avskavningen tenderar att lämna kvar ett envist dammlager som kan vara svårt att få bort. Keramiska bromsbelägg orsakar betydligt mindre avskavning.
Ännu bättre är det billiga priset på bromsset med keramiska bromsbelägg. Märkestillverkare erbjuder priser på dessa som knappast är högre än dem hos traditionella bromskit: ett ATE-bromsset med bromsskiva, belägg och accessoarer kostar från cirka 1300 kr.
Detta är inte på något sätt en överdriven kostnad för en kvalitetsprodukt från en etablerad tillverkare. Dessa låga priser gör det värt att överväga att välja denna typ av bromsset vid nästa underhåll.
Välj alltid innovation
Utvecklingen av bromsskivor fortsätter bortom användningen av keramik. Den senaste utvecklingen är hybridskivor: den traditionella bromsskivan i grått gjutstål är fastnitad på en aluminiumbärare. Där det krävs utmärkta egenskaper gällande jämnt slitage och värmefördelning erbjuder hybridbromsskivor optimal prestanda.
Massa är nyckelordet här: de enkla, enskilda bromsskivorna används knappt nuförtiden. Nu är dubbla, ventilerade bromsskivor standard på framaxeln. Dessvärre går de många fördelarna dessa innovativa komponenter erbjuder – såsom förbättrad värmefördelning och prestanda – hand i hand med adderad massa.
Detta kan däremot kompenseras för i andra delar: där de tunga gjutstålet adderar till bilens totala vikt är hybridbromsskivor tillverkade i lätt aluminium. I högpresterande bromsskivor är den sammanlänkande delen mellan bromsring och hjulnav gjorda av lättmetall.
Detta är såklart bara ett mindre tillägg till reduceringen av massa, men varje viktminskning är välkommen eftersom bromsskivor är en kritisk rörlig massa. En lättviktig bromsskiva orsakar mindre obalans, vilket minskar belastningen på styraxelns komplexa mekanism.
Det är ingen skillnad i kvalitet: vad gäller robusthet är aluminium av rätt legering jämförbar med stål.
Varför inte hela skivan i aluminium
Att konstruera hela bromsskivan i aluminium är inte möjligt av två anledningar:
| – låg smältpunkt – inte tålig nog |
Aluminium smälter vid 600°C. En typisk bromsmanöver genererar över 1000°C, vilket är varför den lätta metallen skulle smälta efter ett par bromsförsök.
Dessutom är aluminium benäget att slipas ned. Slitaget är inte acceptabelt även när bromsningen är varsam. Att använda aluminium som bärare är därför den optimala användningen av detta material i bromssystemet.
Foto: loraks, patruflo, Chatchai.wa, Wadim Wall, Photo_works, Stason4ik, NosorogUA, M181, Sista Vongjintanaruks,n aSuruwataRi, Nneirda / shutterstock.com
