Opracowanie wspólne eurodiagnosta team 19 lipca 2021.
fot
Fot 1. Wzmocniona tarcza hamulcowa z włókna węglowego Ferrari Źródło: eurodiagnosta.

Ceramiczne tarcze hamulcowe.


Hamulce tarczowe.

Hamulce tarczowe stosowano w samolotach jeszcze przed II wojną światową jednak wraz z rozwojem motoryzacji, trafiły początkowo do samochodów wyścigowych, a następnie do pojazdów użytkowych.

Technologia samochodowych hamulców tarczowych rozwija się nieustannie od lat pięćdziesiątych dwudziestego wieku. Obecnie hamulce tarczowe uruchamiane hydraulicznie są najczęściej stosowaną formą hamulców stosowanych w pojazdach silnikowych.

W porównaniu z hamulcami bębnowymi zapewniają lepszą skuteczność hamowania z uwagi na lepsze odprowadzanie ciepła, a także brak możliwości gromadzenia się materiału pochodzącego od ścieranych okładzin. Mokre tarcze hamulcowe szybciej odzyskują pełną sprawność. Ponadto hamulce tarczowe dają kierowcy lepszą kontrolę siły hamowania w porównaniu z hamulcami bębnowymi z uwagi na ich odmienną konstrukcję. Niższa masa układu hamulcowego poprawia skuteczność tłumienia drgań zawieszenia oraz przyczepność przez obniżenie tak zwanej masy nieresorowanej.

„Wentylowana” konstrukcja tarczy pomaga rozproszyć generowane ciepło.

fot
Fot 2. Wzmocniona tarcza hamulcowa z włókna węglowego Ferrari
Źródło: eurodiagnosta.pl.

Tarcze dwuczęściowe stosowane w motocyklach oraz tarcze ceramiczne to tarcze, w których środkowa część mocująca tarczy (korpus) jest wytwarzana oddzielnie od zewnętrznego pierścienia ciernego.

Technologia.

Tarcze hamulcowe z żeliwa szarego.

Tarcze żeliwne mają porowatą powierzchnię, która zapewnia doskonałą skuteczność hamowania, jednak takie tarcze szybko rdzewieją w efekcie kontaktu z wodą, zwłaszcza gdy pojazd nie jest używany regularnie. Korozja tarcz hamulcowych wpływa na skuteczność hamulców.

fot
Fot 3. Korozja tarcz hamulcowych
Źródło: eurodiagnosta.pl.

Tarcze motocyklowe.

Tarcze motocyklowe są zwykle wykonane ze stali nierdzewnej. Nowoczesna tarcza hamulcowa motocykla ma przeważnie konstrukcję pływającą, dzięki czemu może się lekko poruszać, umożliwiając lepsze centrowanie tarczy za pomocą stałego zacisku. Pływająca tarcza zapobiega również wypaczaniu się tarczy i ogranicza przenoszenie ciepła do piasty koła.

fot
Fot 4. Tarcze hamulcowe motocykla BMW
Źródło: eurodiagnosta.pl.

Tarcze ceramiczne.

Układy hamulcowe współczesnych samochodów sportowych wykonuje się z innych materiałów, takich jak włókno węglowe i kompozyty ceramiczne, które mają lepsze właściwości cierne i lepsze właściwości strukturalne w wysokich temperaturach w porównaniu do żeliwa, a także pozwalają na znaczne obniżenie masy.

Tarcze hamulcowe z kompozytów ceramicznych są stosowane również w samochodach produkowanych seryjnie jednak z uwagi na znaczny koszt układu hamulcowego (powyżej 25 tys. zł.), dotyczy to samochodów luksusowych takich marek jak Audi, Bentley, BMW, Ferrari, Lamborghini, Maserati, Mercedes-Benz, Porsche, Rolls-Royce.

Przykład zestaw hamulców Porsche cena 60 000 zł. fot
Przykład: Zestaw NOWE PCCB tarcze ceramiczne, zaciski, klocki do: Porsche 911 991 C2 / C2S / C4 / C4S Turbo / 992. Źródło: Allegro.

Trwałość ceramicznych tarcz hamulcowych z uwagi na ich wytrzymałość w wysokich temperaturach (mogą osiągać temperaturę nawet 800 stopni Celsjusza) może przekroczyć nawet 300 tys. kilometrów.

Wysoki koszt tarcz ceramicznych w porównaniu z tarczami z żeliwa spowodowany jest bardzo skomplikowanym procesem produkcji i znacznym kosztem użytych materiałów (Video 2).

Istnieją dwa rodzaje tarcz węglowo-ceramicznych, CCM i CCB.
CCM ma strukturę, w której można zaobserwować rodzaj zatopionych płatków (Ferrari Fot. 2).
CCB ma błyszczącą powierzchnię z małymi liniami, które wyglądają jak pęknięcia (Audi, Bentley, BMW, Lamborghini, Porsche i AMG Fot. 7).

Należy pamiętać, że szczególnie w przypadku tarcz hamulcowych CCB normalne są widoczne małe włoskowate pęknięcia. Taka jest struktura materiału. Jednocześnie na powierzchni ciernej tarczy nie mogą występować głębokie pęknięcia lub szczeliny (Fot. 7).

fot
Fot 5. Wzmocniona tarcza hamulcowa z włókna węglowego Ferrari
Źródło: eurodiagnosta.pl.
Video 1. Hamulce ceramiczne w akcji Ferrari
Źródło: youtube.com.
Video 2. Proces produkcji ceramicznych tarcz hamulcowych
Źródło: youtube.com.

Ocena stanu ceramicznych tarcz hamulcowych.

Pomiar grubości.

Do pomiaru zużycia (grubości) węglowo ceramicznych tarcz hamulcowych stosuje się specjalne przyrządy laserowe.

Na korpusie tarczy wygrawerowano punkty pomiarowe z określonymi wartościami dla nowej i granicznie zużytej tarczy. Wyświetlana wartość musi się zawierać pomiędzy wartościami umieszczonymi w punktach pomiarowych.

Po kalibracji urządzenia, pomiar jest wykonywany automatycznie.

fot
Fot. 6 Przyrząd Carboteq
Źródło: Firma Proceq SA.

Ocena zużycia.

Zużycie (termiczne) tarcz hamulcowych można ocenić przez analizę wskaźników zużycia za pomocą specjalnych folii kontrolnych, jest to procedura serwisowa.

Na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni trącej znajdują się po trzy wskaźniki zużycia.

Umieszczone na nich folie kontrolne umożliwiają policzenie wypalonych powierzchni (jasnych miejsc), jeżeli wynik jest większy od wartości określonej w procedurach serwisowych, wtedy należy wymienić tarcze i klocki hamulcowe.

fot
Fot. 7 AMG Carbon ceramic Mercedes-Benz
Źródło: eurodiagnosta.pl.

Ocena uszkodzeń.

Zawsze należy sprawdzać stronę wewnętrzną i zewnętrzną tarcz hamulcowych pod kątem uszkodzeń. Mogą wystąpić następujące uszkodzenia:
Wykruszenia na powierzchniach ciernych (Fot 8.)
Wykruszenia na krawędzi pierścienia tarczy hamulcowej
Odłupania przy otworach perforacyjnych
Pęknięcia wokół punktów mocowania pierścienia tarczy do jej korpusu (Fot. 9.)

Wykruszenia na powierzchniach ciernych mogą powstawać na skutek naprężeń termicznych. Na jedną tarczę hamulcową dopuszczalne są maks. 3 wykruszenia o wielkości maksymalnej poszczególnych wykruszeń 400 mm2 i głębokości maks. 2 mm.

Wykruszenia na krawędzi pierścienia tarczy hamulcowej mogą powstawać przez naprężenia termiczne lub kolizje. Na jedną tarczę hamulcową dopuszczalne są maks. 3 wykruszenia o następujących wymiarach:
Długość obwodu maks. 25 mm.
Szerokość w kierunku powierzchni ciernej: maks. 8 mm.
Głębokość: maks. 3 mm.

Odłupania przy otworach perforacyjnych mogą powstawać na skutek naprężeń termicznych. Są dopuszczalne, jeśli długość, szerokość i głębokość nie przekracza 3 mm.

Pęknięcia wokół punktów mocowania pierścienia tarczy do jej korpusu powstają w wyniku korozji śrub i podkładek podtrzymujących tarczę. Powoduje to niepożądane naprężenia w materiale węglowo-ceramicznym wokół śrub mocujących co doprowadza do pęknięć.

fot
Fot. 8 Uszkodzona tarcza hamulcowa Audi RS6 Źródło: roex-motorsport.com.

fot
Fot. 9 Uszkodzona tarcza hamulcowa Audi RS6 Źródło: roex-motorsport.com.

Ocena masy tarczy hamulcowej.

Minimalna masa tarczy hamulcowej jest zawsze podana na korpusie, na którym zamontowany jest pierścień ceramiczny tarczy hamulcowej. Jeśli masa jest poniżej normy, oznacza to konieczność wymiany tarcz hamulcowych danej osi pojazdu.

fot
Fot. 10 Tarcza hamulcowa z włókna węglowego Ferrari
Źródło: eurodiagnosta.pl.

Przykłady.

W przypadku niektórych marek samochodów można rozpoznać, czy samochód jest wyposażony w węglowo-ceramiczny układ hamulcowy na podstawie koloru zacisków hamulcowych.
Samochody Porsche z tego typu tarczami hamulcowymi są standardowo wyposażone w żółte zaciski hamulcowe.
W Audi większość modeli z hamulcami karbonowo-ceramicznymi jest wyposażona w szare zaciski z logo Audi i napisem „ceramic”
Ferrari ma czerwony kolor zacisków w większości swoich samochodów wyposażonych w hamulce ceramiczne oraz na zaciskach widnieje napis „Brembo Carbon Ceramic”.
Lamborghini na pomarańczowych zaciskach hamulcowych można odczytać napis „karbocermici”.
Modele Mercedes-Benz / AMG wyposażone w karbonowo-ceramiczne tarcze hamulcowe są prawie zawsze wyposażone zaciski hamulcowe koloru złotego z napisem „AMG Carbon Ceramic”.
BMW z tego typu tarczami hamulcowymi często można rozpoznać po złotych zaciskach hamulcowych z logo M.

Kolor zacisków nie zawsze odpowiada zamontowanym hamulcom. Niektórzy właściciele samochodów lakierują zaciski hamulców na kolor Porsche albo Ferrari ze względów optycznych.

fot
Fot. Zaciski hamulcowe Porsche
Źródło: roex-motorsport.com.
fot
Fot. Zaciski hamulcowe Audi
Źródło: roex-motorsport.com.
fot
Fot. Zaciski hamulcowe Ferrari
Źródło: roex-motorsport.com.
fot
Fot. Zaciski hamulcowe Lamborgini
Źródło: roex-motorsport.com.
fot
Fot. Zaciski hamulcowe AMG
Źródło: roex-motorsport.com.
fot
Fot. Zaciski hamulcowe BMW
Źródło: roex-motorsport.com.