Hamulce bez miedzi

15 Lut 2021

Hamulce nie tylko mają skutecznie hamować, ale również nie szkodzić środowisku. Właśnie dlatego z mieszanek stosowanych do produkcji okładzin hamulcowych eliminowana jest miedź, która przez dziesięciolecia stanowiła jeden z najważniejszych składników.

Właściwości miedzi sprawiają, że metal ten był powszechnie stosowany przez producentów klocków i szczęk. Ma on jednak tę wadę, że powstające podczas hamowania jego drobiny unoszą się w powietrzu i osadzają się na drogach, co stwarza zagrożenie dla zwierząt i ludzi. To właśnie względy ekologiczne zdecydowały, że stosowanie miedzi jest ograniczane, a z czasem zostanie ona całkowicie wyeliminowana. Na przykład w Stanach Zjednoczonych od roku 2025 stosowanie miedzi jako składnika klocków i okładzin hamulcowych będzie zabronione.

Branża hamulcowa stanęła zatem przed koniecznością stworzenia nowych mieszanek ciernych, które nadal zapewniają wysoką skuteczność hamowania, a jednocześnie są bardziej przyjazne dla środowiska. Wśród producentów, które podjęły to wyzwanie jest TMD Friction.

Jak zastąpić miedź

Aby zrozumieć, dlaczego poradzenie sobie bez miedzi jest złożonym problemem technologicznym, należy najpierw wyjaśnić, dlaczego materiał ten tak skutecznie wspomaga hamowanie pojazdu. W uproszczeniu można powiedzieć, że za hamowanie odpowiadają dwa podstawowe zjawiska. Pierwsze zjawisko wykorzystuje chropowatość elementów hamulcowych. W tym przypadku mówimy o tarciu powodującym ścieranie. Między klockiem a tarczą hamulcową powstają mikroskopijne drobiny, które „wgryzają się” w tarczę. Hamowanie powodujące ścieranie występuje głównie wtedy, gdy klocki i tarcze hamulcowe są zimne.

Drugie zjawisko związane z hamowaniem ma zupełnie inny charakter i zachodzi w momencie, gdy współpracujące elementy zostaną podczas hamowania rozgrzane. Wówczas dochodzi do hamowania adhezyjnego. W wyniku ścierania, cząsteczki z klocka hamulcowego migrują na powierzchnię tarczy hamulcowej i tworzą swego rodzaju „lepką” warstwę pośrednią, zwaną przenoszącą. Powoduje ona „sklejanie się” klocka i tarczy hamulcowej, a tym samym w wyniku działania siły przyczepności dochodzi do zatrzymania ruchu obrotowego koła. Hamowanie adhezyjne odbywa się przy mniejszym zużyciu elementów, niższym poziomie hałasu oraz niższym cieple powstającym w wyniku tarcia, a tym samym ma kluczowe znaczenie dla optymalnej skuteczności hamowania.

Podczas hamowania adhezyjnego kluczową rolę odgrywała plastyczna i doskonale przewodząca ciepło miedź, znacząco zwiększając skuteczność hamowania. Dlatego przez wiele dziesięcioleci była ważnym składnikiem mieszanek ciernych. Między innymi pomagała ograniczyć zużycie klocków i tarcz hamulcowych, eliminując przy tym hałas i odczuwalne wibracje, a także stabilizowała działanie układu hamulcowego w szerokim zakresie temperatur.

Laboratoria firmy TMD Friction badają jednocześnie ponad 200 różnych składników. Ma to na celu określenie przydatności tych komponentów w tworzeniu nowych i zaawansowanych receptur materiałów ciernych. TMD Friction już dawno rozpoczęło prace nad bezmiedziowymi mieszankami ciernymi. W 2013 roku firma została pierwszym producentem ciernych elementów hamulcowych, który uzyskał dopuszczenie okładziny hamulcowej bez miedzi, przeznaczonej na pierwszy montaż w pojazdach o wysokich osiągach – modelach BMW M3 oraz M4.

Duża część asortymentu na niezależnym rynku części zamiennych również dostępna jest już w wersji bez miedzi. Obecnie ponad 95% wolumenu sprzedaży klocków hamulcowych do samochodów osobowych obejmuje produkty pozbawione tego składnika.

Zastąpienie miedzi nie jest proste. Trzeba stworzyć całkowicie nową mieszankę materiałów, aby skompensować brak tego metalu w składzie. To ogromne wyzwanie zwłaszcza, gdy chodzi o kontrolę temperatury, ponieważ użyty zamiennik musi charakteryzować się dobrą przewodnością cieplną.

Odpowiedzialni ekologicznie

TMD Friction nad ekologicznymi technologiami do produkcji elementów układów hamulcowych pracuje już od połowy lat 90. Firma wniosła znaczący wkład w stworzenie ekologicznej klasyfikacji materiałów ciernych, która stanowi obecnie powszechnie obowiązujący standard dla całej branży. Klasyfikacja obejmuje poziomy od ECO I do ECO IV i jest podstawą stopniowego eliminowania szkodliwych substancji z procesów produkcji.

Poza pracami nad recepturami mieszanek ciernych bardziej przyjaznych dla środowiska, TMD Friction skupia się również na opracowaniu lżejszych klocków hamulcowych w ramach programu „Lekkiej technologii TMD Friction”. Efektem tych działań są klocki hamulcowe do samochodów użytkowych wykorzystują cieńszą płytkę nośną.

Innowacje TMD Friction dotyczą również ograniczenia emisji pyłów przez układy hamulcowe. Zanieczyszczenie powietrza pyłem drobnym, którego istotnym źródłem jest transport drogowy, stanowi bardzo istotny problem, szczególnie w dużych miastach. Dąży się więc do ograniczenie ścierania tarcz i klocków hamulcowych, oczywiście bez pogorszenia skuteczności hamowania, co jest możliwe do osiągnięcia jedynie dzięki rozwojowi specjalnych materiałów ciernych. TMD Friction oferuje taki materiał w linii klocków hamulcowych o nazwie Textar epad. Klocki te zapewniają większą trwałość, niższy poziom hałasu, zminimalizowany poziom pylenia oraz doskonałą skuteczność hamowania.

Zrównoważony rozwój obejmuje także optymalizację procesów produkcyjnych. Dzięki temu powstaje mniejsza ilość odpadów, które jednocześnie w coraz większym stopniu poddawane są recyklingowi. W 2019 roku firma TMD Friction poddała przetworzeniu ponad 8 000 ton materiałów. Ponadto firma zobowiązała się do wtórnego wykorzystania energii oraz ciepła powstającego podczas produkcji. Dla przykładu, we Francji energia taka wykorzystywana jest do ogrzewania publicznego basenu. Klocki i okładziny hamulcowe produkuje się wyłącznie przy wykorzystaniu materiałów, które bezpieczne są dla człowieka i środowiska. Nacisk kładziony jest na czystość materiałów, dzięki czemu po segregacji możliwy jest ich recykling. Dużą wagę przywiązuje się również do eliminacji zagrożeń dla zdrowia w procesach produkcyjnych oraz zapewnienia bezpieczeństwa pracownikom poprzez odpowiednie środki ochrony. Przykładem może być stosowanie układów filtrów ograniczających poziom pylenia podczas produkcji.

TMD Friction ogranicza ponadto stosowanie plastiku do minimum i stawia na przyjazne środowisku opakowania produktów. Dlatego plastikowe zabezpieczenie powlekanych tarcz hamulcowych Textar zostało zastąpione tekturą falistą. Ogranicza to zużycie plastiku nawet o 40 ton rocznie.

Firma za cel stawia sobie również taki rozwój produktów i procesów produkcyjnych, by redukować ślad węglowy, czyli emisję CO2 na wszystkich etapach produkcji.

 

POWIĄZANE POSTY

Zostaw Komentarz