ترمز دیسکی چیست؟
ترمز دیسکی بهترین ترمزی است که تا به امروز در خودروها استفاده شده است. در واقع از ترمزهای دیسکی برای متوقف کردن همه‌ی انواع وسایل نقلیه مانند خودروهای سنگین و حتی لوکوموتیو استفاده می‌شود. چرا که این نوع ترمز عملگراتر از انواع ترمز کاسه‌ای است. اجزای اصلی ترمز دیسکی عبارتند از:Brake Pads ،Rotor ، Caliper و Caliper Support. توضیح دقیق‌تر اینکه سیستم ترمز دیسکی از دو بخش اصلی روتر یا دیسک ترمز و کالیپر ترمز تشکیل شده است که دیسک به قسمت متحرک و کالیپر به قسمت ثابت چرخ متصل هستند. وظیفه کاهش سرعت چرخ که بر عهده‌ی مجموعه ترمز است با همکاری این دو بخش انجام می‌شود. به این ترتیب که کالیپر ترمز تحت فشار روغن ترمز این فشار را به دیسک وارد میکند و از سرعتش کاسته و آن را متوقف میکند. بیشتر خودروهای امروزی حداقل در چرخ‌های جلو از ترمز دیسکی بهره می‌برند.
دیسک ترمز چیست و چه کاربردی دارد؟
دیسک ترمز که دیسک چرخ یا چرخ ترمز نیز نامیده می شود در واقع قطعه‌ای دایره‌ای شکل است که عامل اصلی توقف خودرو محسوب می‌شود. این قطعه که نقشی حیاتی در سیستم ترمز دارد همراه با چرخ‌ها می‌چرخد. وابستگی این دو به هم به گونه‌ای است که توقف دیسک موجب توقف چرخ‌ها و به دنبال آن توقف کامل خودرو می‌شود. در واقع دیسک ترمز روی بلبرینگ چرخ‌ها سوار و به گونه‌ای جزئی از قطعات متحرک چرخ محسوب می‌شود. بنابراین همراه با رینگ و لاستیک و هم‌سرعت با آن‌ها می‌چرخد.
دیسک ترمز که در دو سمت خود دارای سطوح ماشینکاری شده است توسط دو پیچ و یک مهره‌ی مرکزی مقابل لنت ترمز و روی بلبرینگ نصب می‌شود. سرعت دیسک توسط همین لنت‌ها و اصطکاک بین آن‌ها کاهش می‌یابد. در واقع زمانی که راننده پدال ترمز را می‌فشارد، لنت‌ها یا همان پدهای ترمز با دیسک درگیر شده و موجب می‌شوند از سرعت چرخش دیسک کاسته شود. با توجه به اینکه دیسک ترمز در معرض حرارت و اصطکاک بالا قرار دارد جنس این صفحه‌ی گرد معمولا از چدن یا سرامیک است.
انواع دیسک ترمز
دیسک‌ها در ترمز انواع مختلف تولید می‌شوند اما به طور کلی آن‌ها را از نظر کارایی، به دو دسته تقسیم می‌شوند
- دیسک ترمز معمولی: اکثرا به شکلی کاملا ساده طراحی شده و سطح بیرونی آن ها صاف و صیقلی است.
- دیسک ترمز خنک شونده: این مدل که هوا خنک نیز نامیده می‌شود معمولا با اشکال متفاوت طراحی می‌شوند.
نوع آلیاژ به کار رفته در ساخت دیسک‌ها نیز از دیگر تفاوت‌های آن‌ها است. این تفاوت‌ها در کارایی، طول عمر، کیفیت عملکرد و قیمت دیسک ترمز تاثیر دارد.
دیسک ترمز معمولی
این مدل را با عنوان دیسک ترمز معمولی می‌نامند چون واقعا مانند یک دیسک صاف و صیقلی است. آلیاژهای ساخت آن معمولا از آهن است که ضریب حرارتی بالا ندارد. به همین دلیل خودروی‌هایی که از این نوع دیسک ترمز استفاده می‌کننند قابلیت‌های ترمزگیری خوبی ندارند. این دیسک‌ها هنگام رانندگی در شهر بخصوص در خودروهای فاقد سیستم ترمز ضد قفل بسیار راحت داغ می‌شود. در واقع این دیسک که Solid نیز نامیده می‌شود یک صفحه‌ی آهنی توپر با مدیریت حرارتی ضعیف است.
ترمز دیسکی خنک‌شونده
این نوع از دیسک‌ها که به آن‌ها دیسک هوا خنک یا خنک شونده با هوا هم می‌گویند امروزه بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. وجه تسمیه‌ی آن‌ها نوع طراحی‌شان است که این قابلیت را در آن‌جا ایجاد میکند تا به راحتی بعد از ترمز گیری کمی از گرمای خود را دفع کنند. این عمل با کمک مکانیزمی که برای حرکت هوا در اطراف آن‌ها تعبیه شده است صورت می‌گیرد. در طراحی این نوع دیسک ترمز، دو وجه صفحه را از هم جدا کرده و تبدیل به صفحه‌ای توخالی می‌کنند تا امکان تعبیه‌ی کانال های خنک کننده درون آن ایجاد شود. خنک شدن خود به خود دیسک به کاهش حرارت کالیبر نیز کمک میکند. همچنین عملکرد بهتر سیستم ترمز و کاهش احتمال ترک خوردگی دیسک را به همراه دارد.
این مزیت همچنین نیاز خودرو برای توقف و فرصت دادن به دیسک برای خنک شدن را از بین می‌برد. طی سال‌های گذشته مکانیزم خارج کردن هوا از این دیسک‌ها پیشرفت بسیاری کرده است که منجر به طراحی‌های مختلف آن‌ها و در نتیجه افزایش تنوع‌شان شده است. بنابراین ترمز دیسکی خنک شونده خود در انواع مختلفی تولید می‌شود که شامل موارد زیر می‌شود:
۱. دیسک‌های سوراخدار
همانطور که اسم‌شان مشخص است این دیسک‌های روی سطح خود سوراخ‌های متعددی دارند. این سوراخ‌های به دو منظور روی سطح دیسک طراحی می‌شوند. یک خروج حرارت ناشی از درگیری ترمز و لنت‌ها و در نتیجه کاهش اصطکاک آن‌ها و دو خروج گازهایی که مواد موجود در لنت در زمان درگیری با دیسک از خود متصاعد می‌کنند. در واقع این گازها که قدرت بازدارندگی ترمز را کم می کند یک لایه روی سطح دیسک تشکیل داده و تماس لنت و دیسک را کاهش می‌دهند بنابراین خروج و تخلیه‌ی آن‌ها برای عملکرد بهتر سیستم ترمز الزامی است. به بیان کلی‌تر سوراخ‌های روی این نوع دیسک ترمز باعث خروج و انتقال حرارت، گاز و آب را از روی سطح دیسک شده و زمینه‌ی عملکرد بهتر و بی‌نقص ترمز را فراهم میکند. اما این سوراخ‌ها سبب ضعف در استحکام دیسک هم می‌شوند. همان طور که برای مثال ایجاد سوراخ روی دیوار آن را ضعیف میکند. هرچند امروزه بدنه‌ی دیسک‌ها را از آلیاژ‌هایی با مقاومت بالاتر می‌سازند اما همچنان رانندگی مداوم با سرعت بالا احتمال شکستن دیسکسوراخ‌دار را افزایش می‌دهد.
۲. دیسک‌های شیاردار
طراحی این نوع به صورتی است که روی سطح صفحه‌ی دیسک شیار‌هایی تراش داده می‌شود. این شیارها عمل انتقال گاز، حرارت و آب را از روی سطح دیسک مدیریت می‌کنند. درواقع این شیارها مانند جوی‌هایی کوچک عمل کرده و مواد مضر ایجاد شده از تماس لنت و دیسک را از سطح آن جمع کرده و خارج می‌کنند.این نوع دیسک ترمز معمولا در خودروهای مسابقه‌ای به کار می‌رود زیر توان مقابله با فشارهای بالا را دارند. به این ترتیب دیسک‌های شیاردار به موجب مقاومت بیشتر نسبت دیسک‌های سوراخدار عمر مفید بیشتری دارند. البته نباید فراموش کرد که شیارهای دیسک موجب ساییدگی در لنت‌ها نیز می‌شوند. البته طراحی شیارها هم گاهی متفاوت است که در میزان ساییدگی لنت‌ها تاثیر دارد.
۳. دیسک‌های مختلط
در این نوع دیسک ترمز صفحه، با شیار و سوراخ در کنار هم طراحی می‌شود. در این نوع ضمن حفظ یک‌پارچگی دیسک‌ها، حرارت، گاز و آب نیز از سطح آن‌ها منتقل شده و اصطکاک لنت‌ها نیز کاهش می‌یابد.
۴. دیسک‌های موجدار
استفاده از این نوع دیسک پیشتر در مسابقات موتورسواری عمومیت داشت. اما از ده سال پیش آئودی تصمیم به سرمایه‌گذاری روی دیسک‌های موجدار گرفت. ابتدا آن‌ها را در بعضی از سوپرکارهای خود به کار گرفت و به این ترتیب دیسک ترمز موجدار را به جهان معرفی کرد. اما در ادامه وزن کمتر این دیسک که از مواد سازنده کمتر آن نشات می‌گرفت به همراه تخلیه حرارتی بهترش باعث شد تا کمپانی‌های دیگر نیز اقدام به استفاده از آن نمایند.محیط خارجی صفحه‌ی این دیسک‌ها کنگره‌های موجی شکل دارد و دو سطح آن سوراخ دار طراحی شده است. بین دو صفحه نیز یک صفحه‌ی کوچکتر شیاردار نصب می‌شود که استحکام صفحه‌های سوراخدار را افزایش می‌دهد. دو سطح دیسک تنها در مرکز به هم وصل هستند و در محیط‌شان اتصالی بین آن‌ها نیست.
آلیاژ دیسک ترمز چیست؟
دیسک‌های ترمز با مواد مختلفی ساخته می‌شوند. اما نکته‌ی مهمی که به هریک از این آلیاژ‌ها مزیت می‌دهد بالا بردن ضریب حرارتی دیسک و کاهش استهلاک آن در برابر تماس و سایش بالا است. مواد مورد استفاده در انواع دیسک ترمز عبارتند از:
- سرامیک کربن
- فولاد ضد زنگ
- چدن خاکستری
- آلیاژهای تیتانیوم
- کامپوزیت ماتریکس آلومینیوم
هریک از این مواد با تشخیص سازنده و نیاز خودرو نسبت به کارایی‌اش در دیسک ترمز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سرامیک کربن
بهترین ضریب حرارتی را دیسک‌های ساخته شده از سرامیک کربن دارند. این ماده که حتی درترمزگیری‌های سنگین بهترین عملکرد را با کمترین احتمال تغییر شکل و خم‌شدگی دارد در لایه‌های مورد اصطکاک هر دو وجه این نوع دیسک به کار می‌رود. ویژگی دیگر این دیسک کامپوزیت‌های سرامیکی آن‌ها است. آن‌ها معمولا دارای کاربید سیلیکون تقویت شده با فیبر کربن هستند. مزایای این نوع دیسک عبارت است از:
۱. کاهش وزن: دیسک‌های سرامیک کربن حدود ۵۰ درصد کاهش وزن دارند. یعنی وزن آن‌ها حدود ۲۰ کیلوگرم کمتر از سایر دیسک‌ها است.
۲. بهبود سیستم ترمز
۳. پایداری حرارتی بالا
۴. بی‌نیاز از جوشکاری
۵. مقاومت در برابر ساییدگی زیاد و در نتیجه طول عمر بیشتر
البته کنترل فرمان و احساس عالی در فشردن پدال ترمز با این نوع دیسک نیز از دیگر مزایای آن محسوب می‌شود.
چدن خاکستری
چدن خاکستری آلیاژی است که نقطه ذوب پایین و ظرفیت بالا دارد و از قابلیت ماشینکاری خوبی برخوردار است. دیسک ترمزهای چدنی صرفه‌ی اقتصادی بیشتری دارند و هزینه‌ی تولید آن‌ها پایین است. همچنین به دلیل خواص چدن به خوبی در برابر خوردگی مقاومت می‌کنند و ضریب انتقال حرارت مناسبی هم دارند.
آلیاژهای تیتانیوم
دیسک ترمز تیتانیوم نیز مانند سرامیک کربن از کیفیت بالایی برخوردار است ولی هزینه‌ی تولید آن نیز کم نیست. بنابراین از آن در تولید خودروهای لوکس و سوپر کارها استفاده می‌شود. دیسک‌های تیتانیومی نیز در برابر حرارت مقاوم خوبی دارند و بسیار سبک هستند.
ترکیبات آلومینیوم
دیسک‌ها آلومنیومی نیز از طول عمر بالا، وزن سبک و ضریب انتقال حرارتی خوبی برخوردارند. چگالی پایینترکیبات آلومینیوم باعث می‌شود که دیسک ترمز ساخته شده توسط آن‌ها وزن بسیار پایینی هم داشته باشد. این دیسک‌ها همچنین هدایت گرمایی بالاتری نسبت به سایر انواع دیسک ترمز دارند و اینکه در شرایط خاص مانند سرعت بالا یا بارگیری زیاد به بهترین بازده را ارائه می‌دهند. دیسک ترمزها آلومینیومی اما از استحکام چندان بالایی برخوردار نیستند.
دیسک‌های ساخته شده از فولاد ضد زنگ امروزه بیش از سایر انواع دیسک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. زیرا تمام خصوصیات دیسک ترمز خوب و قابل قبول را دارند علاوه براینکه مواد تشکیل دهنده‌ی آن‌ها بسیار در دسترس است. از مزایای این دیسک‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱. مقاومت در برابر حرارت بالا
۲. مقاوم در برابر خوردگی
۳. جوش‌پذیری
۴. حرارت قابل کنترل
همچنین دیسک‌های ترمز فولادی، از استحکام خوبی برخوردارند و هزینه‌ی تولید آن‌ها نیز پایین است.
دیدگاه خود را بنویسید