Fékhang és rezgés? Lehetnek a féktárcsák!

Hogyan járulnak a féktárcsák a fékhanghoz és rezgéshez

A megdeformálódott féktárcsák és a magas frekvenciájú fékhang tudománya

Amikor a féktárcsák megdeformálódnak, akkor ezek az egyenetlen pontok jelennek meg rajtuk hőstressz vagy egyszerűen mechanikai nyomás hatására. Ez megzavarja, hogy a fékpofák hogyan érintkeznek valójában a féktárcsa felületével. A következő jelenség elég érdekes – ezek az egyenetlen érintkezési pontok különféle nyomásváltozásokat okoznak ide-oda. Ezek a hullámzások magas frekvenciájú rezgésekhez vezetnek, amelyeket mi az idegesítő féksivításként hallunk, általában 1 és 16 kHz között, ami éppen abban a tartományban van, ahol a fülünk a legérzékenyebb. Még egy olyan apró eltérés is, mint a féktárcsa felületén a 0,15 mm-es vastagságkülönbség, képes a rezgések szintjét kb. 60 százalékkal növelni, amikor valaki a fékpedálra lép. Ez nemcsak több zajt eredményez, hanem gradálja a vezetők gradáló érzetét a fékpedálon keresztül.

A rotor felületi állapota és annak hatása a súrlódásra és a zajképződésre

A rotorok felületén lévő apró barázdák és megkeményedett pontok zavarják az anyagátvitelt, ami a megfelelő fékhatáshoz szükséges. Az egyenetlen átviteli réteg a mechanikusok által 'stick-slip' súrlódásnak nevezett jelenséghez vezet. Ez akkor következik be, amikor a fékpofák megragadják a rotor felületét, majd hirtelen elengedik, és ezzel kellemetlen rezgéseket okoznak, amelyeket fékezéskor hallunk. Néhány érdekes fémvizsgálati jelenség is előfordul. Például a szénáttelepülés egy olyan probléma, amely megváltoztatja az anyagok közötti kölcsönhatást. Ezek az anyagtani változások akár 40%-kal növelhetik a súrlódási szintet a megfelelően megmunkált rotorokhoz képest. A magasabb súrlódás pedig összességében több zajt eredményez, amit senki sem szeretne a mindennapi közlekedés során.

Termikus feszültség: a rotorok eltorzulásának egyik fő oka

Amikor a fékek ismétlődően túlmelegednek, azok felületükön egyenlőtlenül tágulnak és húzódnak össze. Ez a felületen nyomófeszültségi területeket hoz létre, amelyek idővel véglegesen meggörbíthetik a féktárcsa alakját. A probléma súlyosabbá válik, amikor a felületi hőmérséklet eléri a 650 Celsius-fokot, miközben a középső rész körülbelül 200 Celsius-fokon marad. A hőmérsékletkülönbség miatt a korong egyes részei eltérő sebességgel húzódnak össze, amelyek miatt az egész alkatrész eltorzul. A városi sofőrök sokkal gyakrabban szembesülnek ezzel a problémával, mint az autópályán közlekedők, mivel a stop-and-go forgalom út során kb. 50-70 fűtési ciklussal többet eredményez, mint az állandó sebességgel való közlekedés. Ezért látunk manapság egyre több teljesítményorientált autót szellőzőféktárcsával, amelyeknél a belső íves bordák görbék. Ezek a kialakítások segítenek a levegő gyorsabb áramlásában a fékrendszeren keresztül, így a fékek hűvösebbek maradnak intenzív fékezés során.

Városi közlekedési trendek és a féktárcsához kapcsolódó fékzajok növekedése

A torlódások jelentősen növelik a féktárcsák terhelését – minden 50 km/h-ról történő lassítás kb. 95%-kal több hőt termel, mint az autópályán végzett fékezés. Ennek eredményeként a városi féktárcsák magasabb hőterhelésnek és nagyobb rezgésveszélynek vannak kitéve:

Ezek a körülmények a felületi keményedést és az anyagfáradást ösztönzik, növelve a fékpofák és féktárcsák közötti rezonanciát akár 300%-kal városi környezetben a vidéki útvonalokhoz képest.

Rezgés mérése: Tanulmány városi féktárcsák teljesítményének egyenetlenségéről

A legtöbb technikus lézeres mikrométert használ a vastagságváltozás (TV) ellenőrzésénél, és digitális mérőórához nyúl a fékfelület oldalirányú játékának méréséhez fékellenőrzések során. A gyakorlat azt mutatja, hogy azok a kereskedelmi flották, amelyek a féktárcsa vastagságváltozását 0,05 mm alatt tartják, járműenként átlagosan 71 darab vibrációs panaszmentes esetet tudnak elérni, szemben a 0,1 mm feletti eltéréseket megengedő flottákkal. A legújabb generációs szkennelő eszközök valójában a féktárcsák felületét képesek rendkívül magas felbontással, 0,001 mm-es lépésekben feltérképezni. Ezek az új generációs eszközök képesek érzékelni az apró harmonikus torzulásokat, amelyeket a szabad szem egyszerűen nem képes észlelni, ami megmagyarázza a tiszta összefüggést a felületi hibák és a sofőrök által gyakran említett, kellemetlen magas hangú zajok között.

Gyakori féktárcsa-hibák, amelyek fékrezgést okozhatnak

Deformálódott féktárcsák: mechanikai valóság vagy félreértett jelenség?

Az emberek gyakran használják a „deformálódott féktárcsák” kifejezést fékproblémák leírásakor, de valódi szerkezeti deformáció rendkívül ritkán fordul elő. Ehhez a fékeknek olyan extrém, 700 Celsius-foknál magasabb hőmérsékletre kellene felmelegedniük, amit a legtöbb gépjármű sosem ér el. Amivel valójában a sofőrök találkoznak, az úgy tűnik, mint a deformáció, valójában csak a fékpofa anyagának egyenletes áttranszferje. Ezek az elgázosodott lerakódások apró dudorokká alakulnak a féktárcsa felületén, amik miatt kellemetlen rezgést érezhetünk a fékpedálon keresztül. Az autóipari szakértők szerint ezek a lerakódások négy alkalommal gyakoribbak, mint a valódi féktárcsa-deformáció. Amikor a vezetők észlelik, hogy a kormánykerék remeg, vagy pulzáló érzést tapasztalnak a fékpedálon, miközben autópályán fékeznek, ezek a felületi egyenletlenségek okozzák a problémát, nem pedig a féktárcsák tényleges deformálódása, ahogy sokan gondolják.

Anyagfáradás és vastagságváltozás nagy futásteljesítményt elért féktárcsáknál

Az 50 000 mérföldnél nagyobb futásteljesítményű féktárcsák gyakran vékonyodási ingadozást fejlesztenek a hőciklusok és anyagfáradás miatt. Kutatások szerint a nagy futású féktárcsák 70%-ánál a vékonyodás meghaladja a 0,003 hüvelyket, ami fékezéskor harmonikus rezgéseket válthat ki. Tényezőként jelentkeznek:

• Öntöttvas kristályszerkezetének változása a hőciklusok hatására
• Helyi keményedés egyenletes hűlés hiányában
• Fokozatos kopás kúposodáshoz vagy csonkakúppá váláshoz vezetve
• Különböző tágulás a súrlódási zónák mentén

Rendszeres vastagságmérés segít megelőzni a rezgéseket, különösen autópályán történő hosszabb fékezésre használt járműveknél.

Túldiagnosztizálják-e a mechanikusok a megvetemedett féktárcsákat?

A szakmai adatok szerint a féktárcsa-rezgési problémák 40%-a csupán tisztítással megoldható, nem szükséges a cseréje (Automotive Service Report 2024). A túldiagnosztizálás gyakran a következőből fakad:

• Átmeneti fékpofa-átépítés téves megítélése, mint végleges károsodás
• Nem megfelelő felület-előkészítés fékpofacsere során
• A rozsdásodott féknyerges csapszegek figyelmen kívül hagyása, amelyek korlátozzák a mozgást
• Kihagyja a játszás és a vastagság mérését a cseréhez

A megfelelő felméréshez mikrométeres mérések szükségesek több ponton, valamint oldószeres tisztítás a lerakódások eltávolításához, mielőtt eldöntené, hogy felületkezelésre vagy cserére van-e szükség.

Tárcsahibák diagnosztizálása vizsgálattal és méréssel

Pontos diagnózis megkülönbözteti az átmeneti zajtól a mechanikai meghibásodást. Kezdje vizuális vizsgálattal, majd erősítse meg az eredményeket precíziós eszközökkel.

Vizuális vizsgálat: horonyképződés, repedések és forró pontok azonosítása

Tisztítsa meg alaposan a tárcsákat féktisztítóval, hogy feltárja a rejtett hibákat. A kulcsindikátorok a következők:

• Csatornák : 0,050 hüvelyknél mélyebb karcolás csökkenti a fékpofa érintkezési felületét, növelve a rezgés kockázatát
• Törések : Radális repedések a hűtőnyílások közelében hőfáradásra utalnak – ezek 38% -ban fordulnak elő nagy futásteljesítményű tárcsáknál
• Forró pontok : Kék színű, megkeményedett területek nem egyenletes súrlódási felületeket eredményeznek
• Kontamináció : A simított foltok szabálytalan eloszlása a fékpofa anyagátvitelét jelzi

Mentse le a találatokat digitálisan a későbbi összehasonlítás és nyomon követés érdekében.

Mikrométerek és futásmérők használata a féktárcsa szabálytalanságainak felismerésére

A mennyiségi vizsgálat megakadályozza a téves diagnózist. Használja a következő szabványokat:

Végezzen legalább nyolc vastagságmérést a féktárcsa körül a kopási mintázat azonosításához. A futáselhajlás méréséhez szerelje fel a mérőórát a csapágyra, hogy elkerülje a szennyeződés okozta zavarokat. Az ipari diagnosztikai kutatások szerint a legkopottabb pontokon végzett pontos mérés 72%-kal csökkenti a szükségtelen féktárcsacsere arányát a vizuális ellenőrzéshez képest.

Megelőző karbantartás a féktárcsa élettartamának növelésére és a zaj csökkentésére

Felületkezelés kontra cserélés: költséghatékony stratégia féktárcsákhoz

A féktárcsák felújítása a cseréjük helyett akár 40-60 százalékos költségmegtakarítást is jelenthet, miközben a fékpofák és a féktárcsák közötti jó kapcsolat megmarad. De van egy fontos szempont. A tárcsának a gyártó által előírt minimális vastagság felett kell maradnia, amit általában magán a féktárcsán is feltüntetnek. Ha ezen az értéken túlmenően megmunkálják, akkor veszélyes helyzethez juthatunk, mivel a féktárcsa már nem tudja megfelelően elvezetni a hőt, és szerkezete is gyengébbé válik. Ez a későbbiekben nagyobb deformáció kockázatát jelenti. A tapasztalt szerelők általában azt javasolják az ügyfeleknek, hogy ha úgy tűnik, a féktárcsa eléri a minimális vastagságot még a következő fékpofacsere előtt, akkor inkább azonnal cseréljék a féktárcsát.

Ajánlott gyakorlatok fékpofák és féktárcsák összeillesztéséhez

A zajszint ellenőrzése alapvetően azzal kezdődik, hogy minden komponens összehangoltan működjön. A félig fémes fékpofák hosszabb élettartamúak, azonban hajlamosak kellemetlen, magas frekvenciájú rezgéseket okozni fékezéskor, különösen szokványos féktárcsáknál, főleg hideg időben. A kerámiafékpofák viszont másképp viselkednek. Az NHTSA tesztek azt mutatták, hogy körülbelül 70%-kal csökkentik a nyikorgó hangot, és meglehetősen stabilan működnek akár meleg, akár hideg időjárási körülmények között. A súrlódási tényező 0,38 és 0,42 között mozog, ami valójában meglehetősen jó érték. Itt azonban szintén van egy hátrány: a kerámiafékpofákhoz olyan féktárcsák kellenek, amelyek képesek elviselni a magas hőmérsékleteket anélkül, hogy deformálódnának. Ezért a fékrendszer összeállításánál valóban megéri olyan alkatrészeket választani, amelyek hasonló súrlódási jellemzőkkel rendelkeznek, és összehasonlítható hőterhelést bírnak. A legtöbb szerelő megerősítené, hogy ez teszi ki azt a különbséget, mennyire simán működik minden napról napra.

A kompromisszum: agresszív fékpofák javítják a teljesítményt, de gyorsabban kopasztják a féktárcsákat

A teljesítménypadok fém adalékanyagokat használnak a fékhatás növeléséhez, 25–40%-kal növelve a súrlódást. Bár hatékonyak, ez túlzott hőtermelést okoz, felgyorsítja a hőcserét és kristályos változásokat vált ki a féktárcsában. Ezek a változások vastagságváltozáshoz vezetnek, gyakran 15 000 mérföldön belül. A gépjármű-szerelmeseinek megfelelően kell kiegyensúlyozniuk a teljesítménynövekedést és a féktárcsák gyakoribb ellenőrzését és cseréjét.

Napi karbantartási tippek a féktárcsa túl korai elhasználódásának megelőzéséhez

• Tisztítsa meg a csapágyfelületeket félévente a kúszás és kiegyensúlyozatlan állapot megelőzéséhez
• Ellenőrizze az egységnél keletkező lerakódásokat negyedévente órajeles kúszásmérő teszttel
• Melegítse fel óvatosan a fékeket reggeli vezetés során a nedvesség elpárologtatásához és a korrózió megelőzéséhez

Féktárcsák frissítése halkabb, simább fékezési teljesítményért

Bordázott vs. fúrt féktárcsák: melyik csökkenti hatékonyabban a zajt?

A fékzaj csökkentése szempontjából általában a hornyolt féktárcsák teljesítenek jobban, mint a fúrtak. A folyamatos hornyok kialakítása segít az egyenletesebb hő- és gázelvezetésben a felületen, így kevésbé rakódik le fékpofa-anyag, és keletkezik kevesebb kellemetlen, magas frekvenciájú hang a rezonancia problémákból adódóan. A fúrt féktárcsák ugyan menő megjelenést biztosítanak sok autón, azonban elég magas sebességnél turbulenciát keltenek a levegőben, ami körülbelül 60 decibel feletti sebességnél egy kellemetlen szélfütyüléssé válhat. Emellett a fúrt féktárcsák kis lyukai idővel feszültséggyülemekként működnek, amelyek apró repedések kialakulásához vezethetnek. Hőmérsékleti tesztek azt mutatták, hogy a hornyolt típusok akár 15-20 százalékkal hűvösebbek maradnak intenzív fékezés során, így kevésbé hajlamosak a torzulásra vagy túlzott rezgésre. A városi sofőrök különösen jobban járnak ezzel, mivel a hornyolt féktárcsák jobban kezelik az úthangokat, és megbízhatóan működnek akkor is, ha az utak nedvesek vagy vizesek.

Kerámiapárnák és szerepük a csendesebb féktárcsa működésben

A kerámiapárnák csökkentik a zajt, mert állandó kapcsolatban maradnak a féktárcsákkal, miközben természetesen elnyelik a rezgéseket. A kerámiarostok és réz kombinációja a párnákon simább fékezést eredményez anélkül, hogy az autósok által utált magas frekvenciájú nyikorgó hang keletkezne. Egyes tesztek szerint a kerámiapárnák akár körülbelül 15 decibellel csendesebb működést biztosíthatnak a régebbi félig fém alapú típusokhoz képest. Egy másik előny, hogy a kerámiapárnák nem termelnek ennyi port szokásos használat során, így kevesebb durva maradék rakódik fel a párnák és a féktárcsák közé az idők során. Ez tisztább fékeket és a komponensek hosszabb élettartamát jelenti.

• Stabil súrlódás hőmérsékletváltozások esetén (μ0,38–0,42)
• Minimális pulzáció átadás hőciklusok során
• 44%-os csökkenés a kopásból fakadó féktárcsa karcolódásban (NHTSA 2024)

Ideális a csendes, tiszta és megbízható fékezést igénylő vezetőknek.

Féktárcsa tervezés újdonságai: bevonatos és csillapított féktárcsák

Az új rotor technológia egyre nagyobb mértékben képes csökkenteni a zajszintet, miközben hosszabb élettartamot biztosít a jobb anyagoknak és ügyes csillapítási megoldásoknak köszönhetően. A cink-nikkel bevonattal ellátott rotorok sokkal ellenállóbbak a rozsda ellen, amely kiegyensúlyozatlan állapothoz és üzem közben kellemetlen rezgésekhez vezethet. Azok számára, akik még kifinomultabb megoldásokat keresnek, elérhetők már olyan csillapított rotorok, amelyek egy úgynevezett rétegelt csillapítású technológiát (Constrained-Layer Damping, CLD) alkalmaznak. Ezek lényegében egy különleges polimer réteget tartalmaznak két fémlap között, amely segít elnyelni a nemkívánatos rezgéseket. Akusztikai laboratóriumi tesztek azt mutatták, hogy ezek a CLD rotorok valóban hatékonyan csökkentik az 1-5 kilohertzes tartományban jelentkező, zavaró magas frekvenciájú rezgéseket, amelyeket a legtöbb ember problémaként érzékel. Egy másik innováció a kerámia alapú hőszigetelő rétegek, például a KBC-130 bevonati technológia formájában jelent meg. Ezek segítenek megakadályozni a hőmérséklet hirtelen növekedését bizonyos területeken, és biztosítják az súrlódás állandóságát az üzemelés során. Mindezen fejlesztések számos észlelhető javulást eredményeznek a rendszer egészének teljesítményében.

GYIK: Fékhang és rezgés

Mi okozza a féktárcsák torzulását?

A legtöbbször nem valódi szerkezeti deformáció, hanem a fékpofa anyagának egyenletes átvitele okozza a féktárcsán lévő púpokat, amit érezni lehet. A féktárcsák tényleges torzulásához szükséges magas hőmérséklet rendszerint ritkán fordul elő normál üzemeltetés során.

Miért jellemzőek a magas frekvenciájú zajok a fékrendszereknél?

A magas frekvenciájú zajok a fékpofák és az egyenetlen féktárcsa-felületek közötti rezgések miatt keletkeznek, amelyeket gyakran az egyenlőtlen súrlódás vagy a féktárcsa vastagságának inhomogenitása okoz.

Hogyan segítenek a hornyolt féktárcsák a zaj csökkentésében a fúrt féktárcsákhoz képest?

A hornyolt féktárcsák egyenletesebben osztják el a hőt és a gázokat, csökkentve a rezonancia problémákat, és hatékonyabban mérsékelve a zajt, míg a fúrt féktárcsák légörvényeket okozhatnak, amelyek zajt eredményezhetnek.