Podczas hamowania samochodu, energia kinetyczna zamieniana jest w energię cieplną elementu hamującego, wskutek tarcia pary klocek-tarcza. Stąd też niezmiernie ważne jest, aby element hamujący działał poprawnie przy różnej masie pojazdu (zarówno pojazd tylko z kierowcą, ale także z kompletem pasażerów i załadowanym bagażnikiem) oraz przy różnych prędkościach. Warto też zauważyć, że energia cieplna wytwarzana w trakcie hamowania (będąca efektem tarcia okładzin o tarczę) jest pochłaniana głównie przez tarczę hamulcową. Tak więc jej budowa, zdolność pochłaniania ciepła powstającego na wskutek hamowania, a następnie szybkiego rozpraszania tak powstałej energii cieplnej ma kolosalne znaczenie dla bezpieczeństwa jazdy.
Teoretycznie najkorzystniejsze jest zastosowanie tarcz hamulcowych z materiału, który ma minimalną absorbcję ciepła (tarcze ceramiczne). Jednakże takie rozwiązanie jest dość drogie i producenci samochodów oferują je jedynie jako alternatywę w modelach sportowych (przykładowo zakup ceramicznego układu hamulcowego AMG, w wartym ponad 500 000 zł Mercedesie AMG GT 462 KM, wiąże się z dopłatą ok 40 000 zł). Stąd też nie wdając się w dywagacje o „rozwiązaniach topowych” skupmy się na klasycznych metalowych tarczach hamulcowych stosowanych w większości samochodów.
Oczywiście absorbcja ciepła zależy od pojemności cieplnej tarczy, czyli im większa i grubsza jest tarcza tym lepiej (większa ilość materiału to większa pojemność cieplna). Jednocześnie jednak niezbędne jest szybkie obniżenie temperatury tarczy, aby uniknąć warunków do powstania zjawiska fadingu*. Dlatego nad doborem odpowiedniego żeliwa do produkcji tarcz hamulcowych, pracują specjalne laboratoria badawczo rozwojowe. Stale opracowywane są nowe rozwiązania mechaniczne i kształty i coraz częściej w samochodach stosowane są tarcze hamulcowe z wewnętrznym użebrowaniem, co zapewnia szybsze chłodzenie. Efektem prac badawczych prowadzonych w laboratoriach Firmy Master-Sport skupionych na nowych rozwiązaniach materiałowych i konstrukcyjnych jest m.in obniżenie ciepłoty tarczy poprzez umieszczenie na niej otworów wentylacyjnych, które dodatkowo warunkują przepływ strugi powietrza (ta technologia wykorzystywana także w profesjonalnym sporcie samochodowym jest dostępna w ofercie Master-Sport pod nazwą Sport Extreme). Jednakże nawet najlepsza tarcza hamulcowa narażona jest na niewłaściwą eksploatację i szybsze zużycie. Niemożliwe jest wprawdzie wyeliminowanie eksploatacyjnego zużycia elementu, ale można je ograniczyć.
Pamiętajmy o dobrych okładzinach ciernych
Podczas konstruowania każdego mechanizmu nadrzędnym celem inżyniera jest taka budowa, aby szybsze zniszczenie następowało w części tańszej. Tak też jest w przypadku opracowywania pary klocek hamulcowy – tarcza hamulcowa. Ponieważ klocki są tańsze i łatwiejsze w wymianie, to one są elementem słabszym, narażonym na szybsze zużycie, niż współpracująca z nimi tarcza. Należy jednak optymalizować skuteczność hamowania i wytrzymałość na ścieranie klocków (czyli efektywny przebieg eksploatacji). Przykładowo w laboratoriach Master-Sport opracowano specjalne klocki Keramik, których technologia jest optymalizacją tych wymagań.
W przypadku oferty tanich zamienników, gdzie pominięto badania laboratoryjne, klocek często ma niewłaściwe składniki elementu ciernego, w wyniku czego niszczy (rysuje, nierównomiernie zużywa) tarczę hamulcową. (więcej na temat klocków w osobnym tekście „Klocki hamulcowe to więcej niż płytka z nalepioną okładziną cierną”) .
Pamiętajmy o układzie jezdnym i kierowniczym
Niestety mało kto ma świadomość, ze uszkodzone elementy układu zawieszenia, drążków kierowniczych, źle ustawiona zbieżność, a nawet niewyważenie kół mają bezpośredni wpływ na uszkodzenie tarcz hamulcowych. W tym wypadku zmieniane są bowiem parametry geometryczne układu i oprócz siły jaką wywierają okładziny na tarczę, pojawiają się też dodatkowe siły, nie uwzględniane w czasie projektowania. W praktyce uszkodzenia zawieszenia i pojawienie się dodatkowych sił działających na tarczę, objawia się wyżłobieniami i zagłębieniami na tarczy, czy wręcz deformacją tarcz.
Hamulec to nie podnóżek
Kolejnym złym nawykiem spowodowanym niewiedzą kierowców jest fakt trzymania nogi na hamulcu po długotrwałym hamowaniu, oraz energiczne hamowanie przed postojem w okresie zimowym. W pierwszym przypadku mamy do czynienia z nagrzaniem tarcz hamulcowych (przypominam, że temperatura na styku tarcza/klocek przekracza 500 stopni, a zewnętrzna warstwa tarczy nagrzewa się do ok 400 stopni) i niemożnością odprowadzenia temperatury w miejscu styku/nacisku klocka. W drugim przypadku mamy zaś efekt zablokowania hamulców i… brak efektu odepchnięcia klocków (występuje ono zazwyczaj samoczynnie podczas ruchu koła). W efekcie klocek przylega do tarczy, sczepia się z nią i pozostaje rysa spojenia klocek-tarcza. W każdym z opisywanych przypadków będziemy mieli uszkodzenie tarcz hamulcowych, poprzez wgniecenia, rysy, czy pofałdowania powierzchni. Oczywiście zaradzić temu może „przetoczenie tarcz”, czyli mechaniczne zebranie nierówności i przywrócenie im parametrów fabrycznych. Jednakże nie jest to zalecane przez producentów, a jeżeli ktoś zdecyduje się na taki zabieg warto pamiętać, że tarcza ma minimalną grubość, której zmniejszenie może skutkować uszkodzeniem układu. Poza tym „toczenie tarcz” to tylko chwilowy i połowiczny sukces. Po pierwsze zbierając większą warstwę materiału zmniejszamy pojemność cieplną tarczy, przez co nagrzewanie/chłodzenie będzie gorsze. Po drugie zaś cieńsza tarcza (mniejsza pojemność cieplna) jest bardziej podatna na opisane powyżej szkodliwe zjawiska, czyli szybciej ponowią się problemy.
Dlatego w przypadku uszkodzeń mechanicznych tarcz (głębokie rysy, mała grubość, a czasem wręcz „bicie” spowodowane przegrzaniem i odkształceniem materiału) należy wymienić tarcze hamulcowe na nowe. W tym wypadku warto skupić się na kilku parametrach opisujących tarcze.
Po pierwsze zastanówmy się, czy w przypadku stylu jazdy jaki preferujemy wystarczy nam tradycyjna tarcza, czy też warto poszukać tarcz z dodatkowym chłodzeniem (dotyczy szczególnie pojazdów usportowionych dla których w ofercie Master Sport przygotowano tarcze SPORT extreme)
Po drugie bez względu czy wybieramy tarczę najtańszą, czy też droższą musimy zwrócić uwagę na rodzaj materiału użytego do wytworzenia produktu i jakości kontroli podczas procesu produkcyjnego. Oczywiście skład stopu niewiele nam powie, a fakt kontroli jakości podczas procesu produkcyjnego jest tajemnicą (przykładowo w firmie Master-Sport każda tarcza hamulcowa w procesie produkcyjnym jest prześwietlana), ale istotną informacją dla klienta jest adnotacja, że produkt spełnia wymagania pierwszej zabudowy, gdyż to gwarantuje jakość jakiej wymaga producent samochodu. Ponadto każdy produkt dopuszczony do sprzedaży musi mieć trwałe oznaczenie ECE. Symbol ECE gwarantuje nam bowiem jakość potwierdzoną homologacją przez akredytowane laboratoria, które dokonywały wszechstronnych badań produktu.
Po trzecie zaś pamiętajmy: tylko badania w laboratorium pozwalają zaoferować dobry jakościowo produkt na rynku. Stąd też warto zastanowić się czy producent prowadzi badania laboratoryjne, czy też dopiero nasz samochód będzie poligonem doświadczalnym. (na temat prac laboratoryjnych piszemy w tekście „Hamowanie to nie tylko tarcze i klocki hamulcowe, czyli w laboratorium Master-Sport”)
Zakup produktu, biorący pod uwagę jedynie jego minimalną ceną, skutkuje zazwyczaj kiepską jakością, a co za tym idzie szybkim zużyciem i ograniczeniem skuteczności hamowania.
Na zakończenie warto zwrócić uwagę na sam fakt prawidłowego montażu produktów. Wykonanie tego niefachowo i niedbale, oraz bez prawidłowej oceny jakości technicznej współpracujących elementów, może spowodować nie tylko szybsze zniszczenie części, ale także uszkodzenie innych podzespołów. Stąd też wymianę warto zlecić autoryzowanym serwisom, których pracownicy mają odpowiednie kwalifikacje.
*(Fading powstaje wskutek wysokiej temperatury (podczas hamowania na styku klocek/tarcza temperatura przekracza 500 stopni Celsjusza) jako skutek wydzielania gazów z materiału ściernego i wskutek zmian fizycznych nagrzanego materiału ściernego. W efekcie na styku tarcza/klocek powstaje „poduszka powietrzna” lub/i zmienia się struktura materiału. Powoduje to spadek wartości współczynnik tarcia uniemożliwiając skuteczność tarcia okładzin i prawidłowego wytracania prędkości pojazdu)
