Из чего и как делают тормозные колодки

Тормозные колодки считаются одним из главнейших компонентов тормозной системы автомобиля, так как во многом они отвечают за ее эффективность. Между тем мы довольно часто стремимся к экономии, приобретая для ТО вместо оригинальных деталей либо контрафакт, либо вовсе фальсификат. Не вдаваясь в разницу между этими терминами, можно сказать лишь одно: даже при аккуратной езде многие водители рискуют жизнями – своей и пассажиров. А что будет, если потребуется экстренное торможение, от которого ввиду огромного количества машин с неопытными или неадекватными людьми никто не застрахован? Ответ ясен, и винить в таких случаях нужно только себя. 

И напротив, брендовые диски или барабаны – это стабильные характеристики, которые гарантируют не только минимальный тормозной путь, но и сохранность этих компонентов на протяжении долгих лет. Чтобы убедиться в правоте этих слов, достаточно более-менее подробно узнать, как делают тормозные колодки на конвейерах мировых лидеров автопрома. Впрочем, начать полное изучение этого вопроса следует с истории развития данных элементов тормозной системы. 

Историческая справка

Изначально тормозные колодки изготавливались из дерева, причем с дисками и барабанами они контактировали с помощью системы рычагов. Такая архаичная по нынешним меркам конструкция практиковалась еще на конных повозках, а в автомобилестроении она нашла применение по той простой причине, что машины в то время не отличались большой мощностью моторов. Вдобавок «самоходные кареты» той поры были легкими, что также не требовало хороших тормозов. 

Поскольку прогресс не стоял на месте, со временем автомобили стали оснащаться «многолошадными» двигателями. Соответственно, модернизации подвергалась и тормозная система, частью которой являлись «остановочные башмаки». Причем предпочтение конструкторы отдавали барабанам, а не более продуктивным дискам. И только в конце ХХ века дисковая система взяла верх, поэтому к тормозным колодкам стали предъявлять еще более повышенные требования. 

Виды тормозных колодок

Из какого материала делают тормозные колодки, зависит от вида этих деталей, хотя по своей конструкции они практически не отличаются. В первом случае для скрепления фрикционных элементов некоторые производители по-прежнему добавляют в спецсоставы асбест, хотя тот при нагреве уже давным-давно признан вредным для человека. Именно по этой причине данный тип колодок менять следует в очках и респираторе. Почему до сих пор используется этот канцероген? Как всегда, из-за экономии – себестоимость производства снижается в разы. 

Во втором типе деталей в основном применяется мягкая металлическая стружка, которая значительно дороже. Однако использование безопасных материалов – лишь одно из преимуществ более современной технологии. Ведь такие фрикционные элементы менее подвержены износу и практически не снижают своих тормозных свойств при высоких температурах. Вдобавок они способствуют снижению шума во время выполнения своей функции. Отличить один вид колодок от другого можно по маркировке на коробке: там указано, для каких условий предназначено изделие и из чего изготовлено. 

Технологическая цепочка изготовления

Колодка при всей ее важности по конструкции весьма несложна: есть лишь металлический каркас, прикрепленная к ней фрикционная часть и некоторые второстепенные компоненты.

 Каркас. Разумеется, вначале на заводе изготавливается основа детали – для этого применяется процесс рубки листового металлопроката на гидравлических или механических прессах. Далее формируются отверстия для датчиков, спецпазы, на которые можно «навешать» аксессуары и пр. Иногда в производстве задействован метод лазерной резки, однако преимущественно он применяется на зарубежных предприятиях. 

 Фрикционная смесь. Ее главная задача при производстве «гражданских» автомобилей состоит в стабильности коэффициента трения. То есть, этот показатель должен не меняться даже при сильном нагреве этого элемента тормозной системы. Многие производители маркируют свою продукцию специальным кодом: так, индекс FF на упаковке означает, что коэффициент трения – а он должен быть в определенном диапазоне – сохраняется не только на холодной и средненагретой колодке, но и горячей. Чтобы проверить, соответствуют ли заявленные потребительские свойства действительности, на заводах проводят процедуру тестирования. В отдельных случаях контроль осуществляют сторонние организации научного типа. 

Состав фрикционной смеси напрямую влияет на стабильность и теплоотвод колодок, поэтому процентное соотношение в ней разных компонентов считается коммерческой тайной. Однако никто не скрывает, что в микс сегодня входят наполнители (бариты и мелы), синтетические и рубленые металлические волокна, модификаторы трения и пр. 

Из чего делают тормозные колодки для авто, во многом зависит от самого производителя. Если он согласен на дополнительные затраты, то в смесь добавляется дорогой кевлар. Правда, кевлар кевлару рознь: если на некоторых российских заводах массово применяется «первичный», а потому дорогой материал, то на других предприятиях в ход идет «вторичный», который является продуктом переработки списанных бронежилетов. Однако и в первом, и во втором случае на упаковке можно гордо написать «кевлар» – такой рекламный ход позволяет существенно повысить цену на конечный продукт. 

Наконец, еще одним очень важным компонентом фрикционной смеси считается так называемая пыль трения. Частично данную функцию выполняют металлические волокна, однако уже давным-давно доказано, что измельченная скорлупа орехов кешью в не меньшей степени способствует эффективному торможению. И когда все компоненты смеси собраны, они загружаются в миксер и смешиваются, чтобы после процесса отстаивания попасть на участок прессования. 

 Процесс прессования по степени своей важности не уступает этапу создания фрикционного состава. Однако начинается он с предпроизводственной подготовки каркасов колодок, с которых методом дробеструйной очистки удаляются заусенцы и окалины. Затем на основу детали наносится термостойкий клей, и только потом начинается непосредственно формирование тормозной накладки. 

Фрикционная смесь засыпается в пресс-формы, сверху располагается каркас колодки, и пресс приступает к работе. Процедура прессования может быть «горячей» или «холодной». Второй вариант более продуктивен и менее затратен, однако в технологию включается дополнительное звено – запекание в печи при температуре до 280°. В ходе этого процесса может возникнуть обильное газообразование и коробление накладок из-за наличия фенольной смолы, чего при «горячем» прессовании не происходит. 

С другой стороны, «горячий» метод требует четкого контроля температуры и нескольких «подпрессовок». Кроме того, технология предполагает использование дорогого оборудования и разработку оптимальной компьютерной программы, которая зачастую является ноу-хау компании-производителя. Однако в любом случае на выходе фрикционщики получают изделие очень высокого качества, которое не обходится без процедуры термостабилизации. 

 Термостабилизация. Она проводится по специальной программе в автоматическом режиме и включает в себя множество циклов нагревания и остывания колодки в печи. В зависимости от требуемых свойств детали на это требуется 8-12 ч. Например, как делают тормозные колодки для коммерческого транспорта? Нужна повышенная температура, о которой сигнализируют датчики, и больше времени для термостабилизации. Если какой-то из параметров не выдерживается, печь без вмешательства человека отключается и отправляет информацию об этом в управляющую систему. И только после процедуры наладки оборудования и внесения корректив в программу процесс запускается вновь. 

Зачем вообще нужен этап термостабилизации? Чтобы произошло окончательное спекание смол и сформировалась рабочая часть колодки. Только после этого они могут считаться почти готовыми к использованию. Как показывает практика, для приработки этих деталей достаточно всего лишь 20-30 циклов торможений в стандартном режиме езды. Никто из специалистов не скрывает, что покрытие, создаваемое по вышеописанной технологии, получается очень дорогим. Именно поэтому его можно встретить только на «премиальных» деталях, у которых накладки имеют цветное покрытие. Более дешевый и распространенный вариант заключается в «ударном» нагреве контактного сегмента колодки до очень высоких температур. Так называемый «скорчинг» куда более дешев, однако он явно не идет на пользу фрикционному материалу. Соответственно, заменять этот элемент тормозной системы приходится почти в 2 раза чаще. Хотя это не отменяет того факта, что вместо одного «премиального» комплекта можно купить два по одной и той же цене, и при своевременном проведении ТО ездить с высокой степенью безопасности. 

 Механическая обработка. Данный этап не требует задействования дорогого оборудования и эксклюзивного программного обеспечения. Он заключается в формировании размера колодки в соответствии с рекомендации автопроизводителей, создании скосов для снижения шумовой нагрузки. Кроме того, на механическом участке делаются пропилы, которые нужны для отвода истершегося фрикционного материала. 

 Покрасочные работы. Нанесение антикоррозионного покрытия проходит почти автоматически в печах конвейерного типа. Используемый материал – полимерная краска, метод – порошковое напыление. Этот этап занимает порядка 40-45 минут, после которых изделие может считаться почти готовым – осталось лишь смонтировать аксессуары и промаркировать колодки на участке комплектации. 

 Комплектация – это установка пружин, противошумных пластин, датчиков износа, маркировка готовой продукции. В финале тормозные колодки запечатываются в вакуумную пленку и упаковываются в коробки для отправки на склад готовой продукции. Однако в автомагазины эти детали попадут лишь после процедуры тестирования – она обязательна для каждой отдельно взятой партии изделий. 

 Тестирование. Обычно современные производители автозапчастей стремятся иметь в составе производства собственную технологическую лабораторию, где конечная продукция подвергается строгим испытаниям. Тесты проводятся самые разнообразные: проверяется коэффициент трения, температурные изменения толщины накладок, их сжимаемость, прочность на отрыв от каркаса и т. д. И только после успешно проведенных испытаний партия данных деталей может считаться готовой к отгрузке потребителю. 

По поводу барабанов и дисков

С тем, как делают тормозные колодки, мы более-менее разобрались. Как и с тем, что они входят в конструкцию любой тормозной системы. Однако очень часто приходится слышать вполне закономерный вопрос: почему барабанный тип тормозов всегда устанавливается сзади, а дисковый – спереди? 

Ответ лежит практически на поверхности. Все дело в массе автомобиля, которая при торможении смещается на переднюю часть. Если бы на ней стояли барабаны, то передок бы «клевал» с наклоном вперед и вниз, в то время как задняя часть машины, наоборот, поднималась бы. При такой ситуации риск опрокидывания автомобиля вырастает в разы… Именно поэтому основную тяжесть торможения должны принимать дисковые тормоза – они более эффективны, надежны, и быстрее реагируют на нажатие педали.