Тормозной барабан – это цельнолитая металлическая чаша, которая жестко крепится на ступицу колеса и вращается с той же скоростью, что и само колесо. Замедляя вращение барабана, человек, управляющий автомобилем, замедляет и вращение самого колеса.
Использовать тормозные барабаны начали в конце 19 века. Изготавливали их тогда из чугуна методом литья, и внешне они напоминали чашу, вращение которой замедлялось тормозной лентой. В начале ХХ века благодаря инженеру Луи Рено на смену тормозной ленте пришли устанавливаемые внутри барабана поршни.
Материалы
Чугун
Несмотря на то, что с чугуна все начиналось, он активно применяется для изготовления тормозных барабанов и по сей день.
Плюсы: прочность, хорошие характеристики плавкости, широкий выбор производителей.
Минусы: большой вес, высокая стоимость (по сравнению с алюминиевыми), медленный цикл нагревания-остывания.
Алюминиевые сплавы
Как правило, это так называемые силуминовые сплавы алюминия и кремния или кремния и меди. Подробнее - в сноске "Используемые сплавы алюминия" ниже.
Плюсы: небольшой вес (в среднем, в разы меньше, чем у чугунных), низкая стоимость (немаловажную роль в этом играет именно вес), быстрое остывание.
Минусы: быстрый износ (по сравнению с чугуном), прикипание к месту крепления (иногда возникают сложности с заменой), ограниченное количество производителей.
Используемые сплавы алюминия*
Сплав АК12. Сплав алюминия с кремнием, в который добавляется небольшое количество магния (до 0,5%).
Сплав АК12М2. Алюминий с добавлением небольшого количества кремния (от 11 до 13%), меди (1,8-2%) и железа (0,6-0,9%).
Сплав АК9. Алюминий с кремнием (85-90% + 8-11%) и небольшим добавлением примесей: никеля (до 0,3%), меди (до 1%) и цинка (до 0,5%).
Сплав АК9М2. Алюминий (84,1-91,65%), кремний (7,5-10%), медь (0,5-2%), цинк и железо (до 1,2% каждого).
Сплав АК5М2. Изготавливается на основе алюминия (85.9 - 94.05%), кремния (4 – 6%), меди (1.5 - 3.5%) и цинка (до 1,5%).
*неполный перечень
В настоящее время для легковых автомобилей наиболее популярными стали тормозные барабаны, состоящие из алюминиевого корпуса и внутренней чугунной обечайки, контактирующей с тормозными колодками и создающей тормозной эффект. Если говорить не только об авто - для гусеничной техники барабаны делаются из легированной стали. В блоке "Материалы" сталь не приводится.
Технологии производства
Сейчас тормозные барабаны изготавливаются большими партиями на промышленной основе. Наиболее распространенная технология производства – литье металла под давлением с использованием пресс-форм. О ней речь пойдет ниже. Отметим, что для барабанов гусеничной техники также используется технология штамповки.
Литье под давлением — способ изготовления отливок, при котором сплав под давлением от 7 до 700 МПа быстро заполняет стальную пресс-форму и приобретает необходимую конфигурацию.
Штамповка металла - процесс контролируемой деформации, при котором заготовка меняет свою форму под воздействием избыточного давления.
Разработка пресс-формы сопровождается созданием технической документации и определением всех параметров будущей детали: толщины стенок, размеров технологических отверстий, расположения и размеров ребер жесткости и т.д.
Получение заготовки. Алюминиевый сплав заливается под большим давлением в пресс-форму. Предварительно в пресс-форму устанавливается чугунная обечайка. После определенной выдержки отливка извлекается из пресс-формы и остывает на воздухе. Современные автоматические машины способны обеспечить достаточно высокую точность и качество отливок, но после этого заготовка все же отправляется на дальнейшую механическую обработку.
Механическая обработка. При изготовлении тормозных барабанов механической обработке подвергаются только рабочие поверхности. Это внутренняя обечайка барабана, к которой будут прилегать тормозные колодки, и внешние установочные поверхности, которые будут соприкасаться со ступицей. Также осуществляется дополнительная обработка отверстий, используемых для крепления тормозного барабана. Подробнее про "плюсы и минусы" мех. обработки - в сноске ниже…
Литье под давлением: преимущества и недостатки
Преимущества...
- Возможность получения поверхности с минимальными припусками на механическую обработку (в нашем случае – ребер жесткости, технологических отверстий, установочных поверхностей и т.д.).
- Толщина стенки производимых изделий от 0,8 мм и выше. Это особенно важно для экономии веса при отливке и снижения веса конечного изделия.
- Высокое качество поверхности отливок (5-6 класс). Это позволяет не подвергать дополнительной обработке все нерабочие поверхности барабана и экономить время и деньги.
- Высокая прочность заготовки. При литье под давлением исключается зернистость в строении металла, что повышает прочность на 25—40% по сравнению с литьем в песчаные формы.
- Коррозионная стойкость и гидравлическая герметичность.
- Высокая производительность.
Недостатки...
- Длительность и высокая стоимость процесса производства при малых объемах партий. Даже для малой партии продукции нужно тратить время на разработку пресс-формы.
- Зависимость качества продукции от качества пресс-формы. Брак при производстве пресс-формы целиком отражается на заготовках.
- Незначительное уменьшение пластичности материала, связанное с увеличением прочности, что может ограничивать применить процесс для деталей, работающих при значительных динамических нагрузках и вибрациях.
- Возможность образования в отливках мелких воздушных включений (воздушная пористость), что может снижать прочность и герметичность деталей.
Завод-производитель ООО «НТЦ-БУЛАТ»
Чтобы начать производить тормозные барабаны, предприятие должно соответствовать определенным требованиям:
- обладать современной производственной линией, оснащенной машинами и станками с ЧПУ;
- иметь в наличии токарные и слесарные участки для механической обработки деталей;
- располагать свободными производственными мощностями;
- иметь достаточный опыт работы в области металлургии;
- пройти сертификацию качества выпускаемой продукции.
ООО «НТЦ-БУЛАТ» соответствует всем перечисленным требованиям. Компания занимается производством тормозных барабанов и других изделий методом литья под давлением с 2000-го года. Производственная база предприятия включает конструкторско-технологический отдел, два токарных участка, литейный цех с семью литейными машинами (одна – с усилием запирания 400 тонн и 6 машин с усилием запирания 250 тонн). Производство укомплектовано станками с ЧПУ, что дает возможность самостоятельного программирования и увеличения номенклатуры деталей. Система менеджмента качества соответствует требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ Р ИСО 9001-2015 и международного стандарта ISO 9001:2015.
ООО «НТЦ-БУЛАТ» на постоянной основе выпускает все модели тормозных барабанов, предназначенные для автомобилей ОАО «АВТОВАЗ». ООО «НТЦ-БУЛАТ» является одним из крупных поставщиков тормозных барабанов в качестве запчастей на российском рынке. Поставка продукции осуществляется по всей России.
Некоторые инновационные модели тормозных барабанов разработаны непосредственно специалистами ООО "НТЦ-БУЛАТ". Кроме того, налажено изготовление отдельных модификаций тормозных барабанов для автомобилей производства АЗЛК. Возможна разработка пресс-форм для изготовления отливок тормозных барабанов и для любой другой марки автомобиля.