مقالات تجارت آلیاژ مقالاتی از فلزات پرکاربرد
در تولید دیسک ترمز از آلیاژ‌های مختلف و فولاد استفاده می‌شود. این آلیاژ‌ها باید کیفیت بالایی داشته باشند زیرا برای کنترل خودرو و در نتیجه امنیت مسافران این مساله بسیار حائز اهمیت است. در دیسک ترمز، لنت ترمز درون کالیپر تعبیه شده و توسط پیستون فشرده و ترمز عمل می‌کند. جنس دیسک ترمز عموماً از فولاد ضد زنگ و ترکیبات آلومینیوم است.
دیسک ترمز چیست؟
دیسک ترمز از اجزای مهم خودرو بوده و در سیستم فرمان و تعلیق خودرو، موتور سیکلت و دوچرخه به کار می‌رود. دیسک همراه چرخش روتورها چرخیده و با لنت ترمز متوقف می‌شود و وظیفه آن کاهش سرعت یا توقف کامل خودرو است. در گذشته این قطعه فقط در چرخ‌های جلویی مورد استفاده بود اما امروز در چرخ‌های جلو و عقب به کار می‌رود.
جنس دیسک ترمز
دیسک ترمز صفحه گرد است که از جنس‌های گوناگونی نظیر آهن، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم و یا چدن ساخته شده و جزو پرمصرف‌ترین لوازم یدکی خودرو می‌باشد.
جنس دیسک ترمز باید به گونه‌ای باشد که در برابر اصطحکاک خورده نشود. موادی که در ساخت دیسک ترمز استفاده می‌شود باید ویژگی‌هایی نظیر بالا بودن ضریب حرارتی، مقاومت در برابر اصطکاک، مقاومت در برابر سایش و خوردگی داشته باشد. بهترین جنس دیسک ترمز از فولاد ضد زنگ است. این فولاد عمر بالایی داشته و با مقاومت بالا، سبب بهبود کنترل می‌شود.
انواع دیسک ترمز
با توجه به خودروهای مختلف دیسک ترمزهای گوناگونی وجود دارد. از نظر ظاهری دیسک‌ها شامل دو نوع ساده و خنک شونده هستند. دیسک آهنی ساده یا معمولی نسبت به بقیه دوام کمتری داشته و در مناطق گرمسیری زود کارایی خود را از دست می‌دهد. دیسک خنک شونده شامل دیسک‌های شیاردار، سوراخ‌دار و مختلط است.
- دیسک شیاردار سبب خنک شدن دیسک و در نتیجه افزایش عمر مفید آن می‌شود.
- دیسک سوراخ‌دار ذرات ناشی از اصطکاک را دور می‌کند و در نتیجه فشار اصطکاک را کاهش می‌دهد.
- دیسک مختلط دارای سوراخ و شیار است و گازها و ذرات را بهتر و بیشتر به محیط پراکنده کرده و کمتر آسیب می‌بیند.
موادی که در دیسک ترمز به کار می‌رود
همانطور که گفته شد وجود آلیاژی که در حرارت‌های بالا مقاومت داشته باشد، در ساختار دیسک ضروری است. آلیاژ مورد استفاده در دیسک ترمز باید بتواند تنش‌ها و دمای بالا را تحمل کند. دیسک ترمز از جنس‌های گوناگون و معمولاً از جنس آهن و آلیاژ‌های آن ساخته می‌شود. دو نوع چدنی و فولادی از رایج‌ترین دیسک‌ها هستند.
فولاد ضد زنگ
فولاد ضد زنگ به علت مقاومت در حرارت‌های بالا، مقاومت در برابر خوردگی، جوش پذیری و کنترل حرارت در ساخت دیسک ترمز به کار می‌رود. فولاد ضد زنگ مقاوم به خوردگی و پوسیدگی است و وجود کروم در ساختار آن سبب حفظ ظاهر و خراب نشدن دیسک ترمز در حرارت‌های بالا می‌شود. همچنین استنلس استیل ضریب انبساط گرمایی کمی دارد و با افزایش دما حجم آن به مقدار کمی افزایش می‌یابد. از طرفی مقاومت فولاد را با قلع اندود کردن می‌توان در برابر آب و نمک افزایش داد. دیسک فولادی ضدزنگ مقاومت بالایی داشته و جزو دیسک‌های ترمز خوب مطرح می‌شود و قیمت آن کمتر از دیسک‌هایی با جنس‌های دیگر است. فولاد ضد زنگ که در لنت به کار می‌رود عمدتاً از فولاد ضدزنگ ۳۲۱ است.
چدن خاکستری
دیسک‌های چدنی عموماً از چدن خاکستری که قابلیت ماشین کاری بالایی دارد و می‌توان شیارها و سوراخ‌های دقیق‌تری روی آن ایجاد کرد، ساخته می‌شود. چدن خاکستری نقطه ذوب پایین و ظرفیت بالا داشته و آلیاژ خوبی برای ماشین کاری محسوب می‌شود. این دیسک‌ها مقاوم به خوردگی بوده و به راحتی ساییده نمی‌شود و ضریب انتقال حرارتی خوبی دارند. از مزایای این دیسک‌ها کارکرد آسان و هزینه کم آن است اما این قطعات سنگین بوده و کمتر استفاده می‌شود. همچنین دیسک چدنی ترد بوده و در اثر تنش به راحتی می‌شکند. برای جلوگیری از شکستن در ساخت دیسک‌های چدنی به آنها نیکل، سیلیکون، مولیبدن و مس اضافه کرده تا قابلیت ارتجاعی آن افزایش یابد.
سرامیک کربنی
دیسک‌هایی که در آنها کربن استفاده می‌شود، دارای بهترین ضریب حرارتی هستند. کامپوزیت‌های این دیسک‌ها از کربن بوده و کربن سرامیکی و لایه‌های اصطکاکی در دو طرف آن قرار دارد. بسیاری از این دیسک‌های سرامیک کربنی، کاربید سیلیکون تقویت شده با فیبر کربن است.
دیسک‌های سرامیکی نسبت به فولادهای ضد زنگ و نوع چدنی حدود ۵۰ درصد سبک‌تر بوده که حدوداً ۲۰ کیلو می‌شود. این دیسک‌ها در خودروهای برتر جهانی نظیر آئودی، بوگاتی و لامبورگینی به کار می‌رود.
مزایای سرامیک کربنی بهبود سیستم ترمز، پایداری حرارتی بالا، عدم نیاز به جوشکاری، بهبود کنترل فرمان، احساس راحتی در هنگام ترمز گرفتن، تقویت در برابر ساییدگی و در نتیجه طول عمر بالای آنهاست. در این دیسک، درصد تغییر شکل و خم شدن در حوادث ناگوار حداقل است.
آلومینیوم
دیسک آلومینیومی سبک بوده و حدودا ۵۰ درصد سبک‌تر از سایر دیسک‌ها می‌باشد، چگالی کم، ضریب انتقال حرارتی بالا، عملکرد خوب و طول عمر عالی داشته اما استحکام کمی دارد و نسبت به سایرین سریعتر از بین می‌رود.
بیشتر بخوانید: آلومینیوم چیست و کاربرد آن در صنایع
دیسک ترمز تیتانیومی
این دیسک‌ها نیز کیفیت بالایی داشته اما بسیار پرهزینه‌اند و در خودروهای لوکس استفاده می‌شوند.
دیسک ترمز آلیاژ AlSi
این دیسک‌ها از آلیاژ آلومینیوم و سیلیکون ساخته شده و ضریب هدایت حرارتی مناسب و وزن پایینی داشته و استفاده از آن منجر به کاهش ۵۰ درصدی وزن می‌شود. این آلیاژ گرمای اصطکاک را کاهش داده و منجر به سریعتر متوقف شدن خودرو می‌گردد. همچنین در دیسک‌های AlSi مقاومت بالایی در برابر خستگی پایدار و سایش مدام وجود دارد.
مقایسه دیسک فولادی و چدنی
همانطور که می‌دانید فولاد و چدن هر دو از کربن و آهن تشکیل شده‌اند با این تفاوت که کربن فولاد زیر دو درصد و کربن چدن بیش از ۲ درصد است. در آلیاژ چدن علاوه بر کربن که ۲ تا سه و نیم درصد وزنی است سیلیسم و منگنز هم وجود دارد که منگنز سبب سختی بیشتر و سیلیسیم موجب افزایش مقاومت به سایش و خوردگی می‌شود. از طرفی انعطاف پذیری فولاد نسبت به چدن به علت مقاومت بالا و داکتیل بودن بیشتر است. انعطاف پذیری سبب می‌شود که ضربات ناگهانی به دیسک موجب شکستن آن نشود. با توجه به مقایسه دیسک چدنی و فولادی می‌توان نتیجه گرفت دیسک فولادی ضد زنگ مناسب‌تر و بهتر از دیسک چدنی بوده و این دیسک‌ها عمدتاً قوی بوده و تحمل پذیری بالایی دارد، خواص مکانیکی و حرارتی بهتری داشته اما قیمت آن کمی گران‌تر از نوع چدنی آن است. از طرفی دیسک چدنی وزن زیادی داشته و شکننده است، البته با الگوهای طراحی شیاری و سوراخ‌دارمی‌توان وزن آن را تا حدودی کاهش داد.
