Всем, наверно, знакома расхожая фраза, которая гласит: «кроилово ведет к попадалову». В переводе на литературный русский это значит, что попытка сэкономить может обернуться такими потерями, которые многократно превысят неуместную экономию.
В автомобиле одна из наглядных иллюстраций такого «кроилова» – это экономия на тормозах, и в частности на тормозных колодках. Опытные водители, правда, так не делают и напоминают, что самые дешевые колодки меньше служат. А очень опытные еще и говорят, что такая экономия иногда заканчивается торможением в столб или заднюю балку грузовика. Может, драматизируют? Давайте раскроем интригу и посмотрим, в чем может заключаться подвох.
Всё не так просто
Для понимания того, что даже такая банальная вещь, как тормозные колодки, на деле не так проста, достаточно вспомнить, что колодки делают и в каких условиях работают. На базовом уровне все помнят, что колодки прижимаются к тормозному диску и тем самым затормаживают его. Но нам надо копнуть чуть глубже. Во-первых, колодки работают в условиях крайне высоких температур: при интенсивной работе тормоза разогреваются до нескольких сотен градусов. При этом колодкам надо сохранять стабильный коэффициент трения с диском в широком диапазоне температур, не трескаться, не гореть, не рассыпаться, да еще, видите ли, и не скрипеть.
Коэффициент трения – безразмерная величина, характеризующая эффективность торможения. Чем он выше, тем короче тормозной путь автомобиля. Однако с ростом температуры, как правило, коэффициент трения снижается. Вместе с этим снижается и эффективность торможения. В ходе работы тормозным колодкам приходится иметь дело не только с водой и грязью, но и с дорожной химией.
Вдобавок им нужно изолировать тормозной механизм от нагрева со стороны дисков: тормозная жидкость, конечно, рассчитана на то, чтобы не закипать при температуре до 230-250 градусов, но диски-то могут разогреваться и до более высоких отметок. При этом колодки должны обеспечивать оптимальный коэффициент трения, но одновременно не быть слишком абразивными, чтобы не изнашивать чрезмерно тормозной диск. В общем, условия работы кошмарные, вплоть до взаимоисключающих. Однако многие колодки с ними справляются. Как им это удается?
Прежде всего, это выработанная годами конструкция. Снова начнем с базового уровня: все помнят, что колодка – это накладка истираемого материала на металлической пластине. Накладка официально именуется фрикционным слоем – именно ему приходится выполнять большую часть работы, которую мы перечислили выше. С металлической пластиной все понятно: это стальная основа, закрепляемая в тормозном механизме. Между основой и фрикционным слоем есть еще один важный элемент: клеевой слой, скрепляющий их. На этом структура колодки для многих заканчивается – а что, собственно, еще сюда можно добавить? На самом деле, еще много чего.
Следующий важный слой – термоизоляционный: он наносится на стальную основу и призван дополнительно изолировать тормозной механизм и жидкость от нагрева, кроме того выполняя демпфирующую роль, снижая уровень вибраций и, соответственно, риск возникновения скрипа при торможении. Еще один – шумоизолирующий: это либо накладка, либо специальная высокотемпературная мастика на обратной стороне колодки.
Ну а финишные слои – антикоррозийный и притирочный: первый покрывает всю колодку, кроме рабочей поверхности, а второй, наоборот, является частью поверхностной структуры рабочей поверхности фрикционного материала. Правда, если термоизоляционный слой – обязательный для крупных производителей качественных колодок, то остальные – уже «опциональные»: их наличие может зависеть от технологического уровня производителя или ценовой категории колодок.
Итак, мы выяснили, что самый большой и сложный набор задач – у фрикционного слоя. Из чего он состоит? Единого и исчерпывающего ответа на этот вопрос нет. Во-первых, потому что его состав разнится у разных производителей. А во-вторых, даже у одного производителя есть великое множество вариаций состава фрикционного материала для разных задач, продуктовых линеек и конечных потребителей. Тем не менее можно выделить основные вещества, позволяющие фрикционному слою выполнять свои задачи. Это связующие волокна, обеспечивающие прочность; эластомеры, снижающие хрупкость; абразивы, повышающие коэффициент трения; смазывающие вещества, позволяющие колодке скользить по диску и снижающие нежелательные вибрации, а также наполнители и связующие клеи, обеспечивающие гомогенность структуры и прочную связь между компонентами.
Если говорить о составе с фактической точки зрения, то можно отметить такие компоненты, как графит, стальная вата, окись алюминия, кевларовая стружка, нитрильный каучук и так далее. Отдельно можно упомянуть, что при производстве колодки Ferodo серии Premier проходят процедуру обжига поверхности фрикционного материала при высокой температуре, что позволяет удалить смолы и органические включения с поверхности, обнажая зерна абразива. Это позволяет обеспечить высокую эффективность с первых торможений. При производстве дисковых тормозных колодок для грузового транспорта на рабочую поверхность фрикционного материала наносится притирочный слой. Он фактически представляет собой нечто вроде мелкодисперсной абразивной притирочной пасты, позволяющей поверхностям диска и колодки быстрее приработаться друг к другу, обеспечивая надежное торможение в первоначальный период обкатки тормозов.
Помимо особенностей состава на пользу фрикционному слою могут идти конструктивные особенности. Самый простой вариант – это проточка на рабочей поверхности фрикционного материала.
Эта проточка в основном служит для снижения внутренней напряженности материала при нагреве, позволяет отводить из рабочей зоны продукты износа и также может использоваться в конструкции колодки для снижения вероятности возникновения скрипа при торможении. Вторая конструктивная особенность некоторых колодок – снятие фаски с одной или обеих сторон фрикционной накладки. Этот прием позволяет облегчить приработку диска и колодки, а также снизить вибрационный фон, который провоцирует шум и скрип при работе тормозов.
Помогает ли все вышеперечисленное колодкам абсолютно идеально выполнять поставленные перед ними задачи? В идеальных условиях – да: если колодка изготовлена по всем правилам, а рабочие условия остаются в расчетных пределах. В реальной жизни же не все всегда идет так, как задумано, и колодкам приходится еще более туго. К примеру, затяжной спуск на горном серпантине в жаркий летний день – это приятные эмоции для водителя и персональный ад для тормозов.
Слякотная зима, когда на дорогах день за днем копится смесь из воды, грязи, реагентов, горюче-смазочных материалов и прочего добра – это тяжелая пора не только для кузова, но и для тормозов. Ну и банальный износ тоже нельзя списывать со счетов: даже если не говорить об условиях, когда беспечный ездок выкатывает колодку до металла, чрезмерно изношенная колодка работает менее эффективно. Давайте поподробнее поговорим о том, почему качество колодок в сложных условиях выходит на первый план.
Что не так с дешевыми колодками?
В общем-то, ответ на вопрос «что не так с дешевыми некачественными колодками» прост: буквально все. Можно взять список задач и проблем выше и пририсовать минус к каждой из них. Собственно, этим мы сейчас и займемся.
Прежде всего, дешевые колодки – это неэффективный состав смеси фрикционного слоя. Речь об экологии в этом случае даже можно и не заводить: экономия и экология – это практически всегда взаимоисключающие параграфы. Собственно, до какого-то времени об экологии никто и не думал: на заре своего развития, в начале 20 века, колодки изготавливались на основе асбестовых волокон и фенолформальдегидных смол. Однако к концу прошлого века канцерогенность асбеста стала общеизвестной проблемой, так что его грядущий запрет стал всем ясен.
Лидеры отрасли начали разрабатывать альтернативные составы: так, Ferodo уже в начале 80-х годов выпустил первую в Европе тормозную колодку, не содержащую асбеста. В нынешнем веке запрет на его использование ввели практически все крупные государства, так что современные колодки, если не брать в расчет откровенный контрафакт, уже не имеют его в составе.
О составе фрикционного материала мы уже говорили выше, но можно добавить еще кое-что. По составу большинство современных колодок можно условно разделить на колодки с низким содержанием стали, полуметаллические и органические. Собственно, категории требуют минимум пояснительных комментариев. В колодках с низким содержанием стали, как ясно из названия, фрикционная смесь содержит небольшое количество стальных волокон, в том числе используются ингибиторы коррозии и абразивные материалы.
В полуметаллических колодках значительную часть фрикционного состава составляют металлы – в частности, стальное волокно (>50%) и графит, без использования особых абразивных включений. В органических колодках не используется стальное волокно и абразивные частицы присутствуют в мелкодисперсной форме. Следуя ужесточающимся экологическим нормам, современные фрикционные материалы производятся с низким или нулевым содержанием меди. Как раз специалисты Ferodo одними из первых разработали и внедрили технологию производства фрикционных материалов именно с таким содержанием меди, получившую название ECO-FRICTION.
Все колодки Ferodo серии Premier производятся по этой инновационной технологии. Есть еще одна группа узкоспециализированных фрикционных материалов, предназначенных для высокопроизводительных тормозных систем, рассчитанных на работу в экстремальных условиях. В них в том числе используется повышенное содержание керамических включений. Пороговая рабочая температура в таких тормозных системах может составлять около тысячи градусов, поэтому колодки из таких материалов работают уже в паре с карбон-керамическими тормозными дисками.
Если вернуться к дешевым колодкам, то с точки зрения их эффективности работы все становится очевидно. Слабое сцепление фрикционного слоя с тормозным диском – это только вершина айсберга. Во-первых, оно может быть еще и неоднородным в зависимости от температуры – и без того низкоэффективные колодки при нагревании могут работать еще хуже.
При очень сильном нагреве ситуация может усугубляться возникновением эффекта «газовой подушки» от испаряющихся смол при высокой температуре – в этом случае эффективность торможения падает практически до нуля.
Плохая износостойкость – следующий недостаток дешевых колодок. Современные автовладельцы – народ в некоторой степени избалованный, и они требуют от колодок не только тишины, но и чистоты дисков.
Если колодки сильно пылят, их ругают – мол, на мойку не наездишься, да еще и черная пыль крепко пристает к колесным дискам. К тому же пыль от колодок – это не только эстетическая проблема, ведь она загрязняет и тормозные механизмы. Так вот, добавьте к этому еще и то, что «пылящие» колодки – это, как правило, быстро изнашивающиеся колодки, и картина неудачной экономии сложится сама собой.
В контексте потери колодками эффективности при работе можно вспомнить совсем уж недопустимое для колодок явление: склонность к перегреву. Если дешевые колодки «горят», пиши пропало: перегрев – это разрушение структуры фрикционного слоя и колодки в целом, падение эффективности торможения в разы, а вдобавок возможное закипание тормозной жидкости, особенно если ее давно не меняли, и она содержит повышенное содержание влаги.
Следующий недуг дешевых колодок – повышенная агрессивность к тормозным дискам. Ведь один из способов повысить коэффициент трения колодки без особых затрат – банально увеличить содержание абразива. Для изготовителей дешевых колодок не так важно, что чаша весов смещается в другую сторону, и уже колодки начинают активно изнашивать диски.
Ну а при активной эксплуатации все это чревато перегревом дисков и суппортов, а также последующей деформацией дисков. Перегретые диски вызывают биение при торможении, и следующий шаг – их замена или в меньшей степени вероятности проточка. О том, что колодки повышенной абразивности еще и склонны к шумам при торможении, и говорить нечего: на общем фоне это просто мелочи жизни.
Заключение
В общем-то, мы сегодня не сделали почти ни для кого потрясающих открытий, а просто повторили простые истины и подкрепили их теорией. Поэтому и вывод из вышесказанного будет простой: на самом деле много сэкономить на дешевых колодках не получится. В лучшем случае экономия обернется низким ресурсом и, соответственно, более частой заменой колодок, а это уже дополнительные траты. В более неудачном варианте можно убить диски и столкнуться с еще более дорогостоящим обслуживанием тормозов. Ну а при самом негативном сценарии убить можно не только что-то. В общем, на тормозах экономить не надо – оно того не стоит. А вот что стоит, так это уделить время выбору качественных колодок – например, от бренда Ferodo. Производитель этой продукции за сто с лишним лет накопил колоссальный опыт в области создания и производства деталей тормозной системы.
