Фрикционные накладки сцепления: из каких материалов лучше

Эффективность передачи крутящего момента, плавность включения, износостойкость и долговечность сцепления в большей степени зависит от материала, который используется для фрикционных накладок ведомого диска. В данной статье описаны все наиболее популярные на сегодняшний день материалы, которые используют автопроизводители.

Оглавление: 
1. Органические накладки
2. Кевлар
3. Керамика
4. Металлокерамика

Органические накладки

Основой органических фрикционных накладок является фенольная смола (синтетический материал, полученный поликонденсацией фенолов с различными альдегидами, в числе которых, например, формальдегид), модификаторы трения (порошок металлов или оксидов металлов), и различные составы резиновых смесей. Такие фрикционные накладки бывают двух типов:

Формованные накладки, часто называют отлитые (molded facing). Недорогие в производстве, но имеют небольшую прочность: при стендовых испытаниях они начинаются разрушаться при достижении 5000 оборотов в минуту и температуре 250 С. В настоящий момент эта технология является устаревшей и остались лишь немногие предприятия в азиатских странах, которые её используют.
Плетеные накладки (woven facing). В материал таких фрикционов вплетены нити из стекловолокна, что значительно повышает прочность изделия: при стандартных стендовых испытаниях разрушение начинается при достижении 10000 оборотов в минуту, а рабочая температура достигает 300 — 320С. Плетеные органические фрикционные материалы обычно используются для комплектации сцеплениями современных серийных автомобилей, поскольку они обеспечивают хорошую комбинацию плавности включения, прочности, износостойкости и стоимости. При эксплуатации на малых и средних нагрузках ресурс заводского сцепления составляет 100 – 150 тыс. километров. В настоящий момент это самый распространённый материал для массовых автомобилей, доля которого составляет 90%.
Усиленные органические накладки (Heavy-duty organic facings). Сделаны на основе предыдущего типа органических накладок: они имеют такое же конструктивное исполнение и они также обеспечивают плавное трогание автомобиля с места, но температурный режим, при котором они сохраняют свои рабочие свойства, достигает 370С, что значительно повышает их стойкость и долговечность. Такие улучшенные характеристики органических накладок типа HD Organic обеспечиваются наличием в основе фрикционов дополнительного количества металлических компонентов, которые собственно и усиливают фрикционный материал в плане термостойкости и износостойкости. Максимальная рабочая температура накладок этого типа всего на 50 градусов выше обычных органических, однако, эта разница позволяет получить довольно износостойкий материал, пригодный к использованию в накладках ведомых дисков для лёгких коммерческих автомобилей и легковых автомобилей, которые часто эксплуатируются с прицепом.

Кевлар

Кевлар (Kevlar) – торговая марка синтетического материала, созданного химическим концерном DuPont, который пришел к автопроизводителям из космической отрасли. Этот прочный и легкий материал имеет два ключевых преимущества для фрикционных материалов: долговечность и плавность включения. С точки зрения долговечности и износостойкости, накладки из кевларового волокна служат в 2-3 раза больше органических собратьев, при этом, не изнашивая значительно рабочие поверхности маховика и нажимного диска.

Жаропрочность и коэффициент трения = 0.35-0.37 делает кевлар отличным выбором для внедорожников и других автомобилей, эксплуатируемых в жестких условиях при значительных нагрузках на трансмиссию.

Обратите внимание

Ведомые диски с такими накладками отличаются сложным монтажом, который лучше доверить специалистам, а также необходимостью бережной обкатки в течение первых нескольких тысяч километров пробега.

Керамика

Керамический материал представляет собой смесь меди, железа, оловянистой бронзы, диоксида кремния и (или) графита. Смесь перечисленных «ингредиентов» в строго определенных составах спекается в единую пластину, которая затем приклепывается к ведомому диску сцепления. Благодаря своей структуре, керамические диски имеют высокую долговечность, выдерживают большие перепады температур и экстремальные нагрузки. Температурная стойкость керамики доходит до 540 градусов.

Важно отметить, что рабочие поверхности деталей – маховик и нажимной диск, сопряженные с такими накладками, должны иметь специально обработанные поверхности. Также для данного материала также важно отметить, что статический коэффициент трения находится в пределах 0.4-0.6, а это означает, что включение сцепления будет резким и неприятным для пассажиров. Для плавного трогания автомобиля с места водителю, незнакомому с таким сцеплением, предстоит потренироваться управлению педалями газа и сцепления. Керамические диски сцепления используются в легких дизельных грузовиках, гоночных автомобилях и сельскохозяйственной технике.

Металлокерамика

Металлокерамические накладки (Feramic) представляют собой комбинацию стали, диоксида кремния, оловянистой бронзы и графита. Иногда вместо стали используется чугун или алюминий. Состав компонентов данной смеси напоминает состав описанной выше керамики – разница состоит в значительно большем процентном содержании металлов. Проще говоря, этот материал – керамика, усиленная металлами: Feramic = Fe (ferrum -железо) + ceramic. Металлокерамические диски могут быть как цельными, так и сегментными.

Наибольшее распространение такие диски получили там, где мгновенное включение сцепления играет важную роль: в среде гоночных автомобилей. Это обеспечивается высоким коэффициентом статического и динамического трения (= 0.5-0.55) и высокой температурной стойкостью – до 600 градусов.

Важно

Для повседневного автомобиля такое сцепление будет мучением для водителя и пассажиров: плавное трогание с места просто не является возможным.