FOMAR jau keliuose straipsniuose mums pasakoja automobilių stabdžių sistemos istoriją. Šį kartą – apie frikcinės medžiagos sukūrimą ir jos naudojimą.

Antdėklai iš kupranugarių vilnos

Daugelį metų stabdžiams buvo naudojamos medinės trinkelės su pritvirtintais odiniais antdėklais. Kol automobiliai važinėjo labai lėtai, tokio sprendimo užteko. Tačiau eksperimentų su kitomis medžiagomis nebuvo vengiama – juos atlikti leido nedidelės variklio apkrovos ir nesudėtinga stabdžių sistemos konstrukcija. Stabdžių gamyboje buvo išbandomos įvairiausios medžiagos, kurios atrodė patvaresnės už medieną ir odą. Jos turėjo užtikrinti tinkamą trintį, būti atsparios aukštos temperatūros poveikiui. Atrodytų, uždavinys nesudėtingas – tereikia pagaminti geležines trinkeles. Tačiau, geležiniai stabdžiai nebuvo tokie efektyvūs, kaip to tikėtasi. Užtat daug svėrė ir jų valdymas apsunkdavo. Be to, jie kėlė siaubingą triukšmą. Taigi, pradėta ieškoti kitų sprendimų. Inžinieriai ėmė naudoti austus antdėklus, pavyzdžiui, iš kupranugarių vilnos arba medvilnės. Iš jų pagamintos stabdymo juostos buvo mirkomos greitai džiūstančioje alyvoje bei dervoje, kad sukietėtų. Antdėklų sukietinimui ir sukibimo pagerinimui buvo naudojama kanifolija. Vystantis chemijai, audinių impregnavimui pradėta naudoti sintetines dervas.

Frikcinė medžiaga

Frikcinės medžiagos yra naudojamos stabdžiuose ir sankabose. Priklausomai nuo rūšies, iš jų gali būti padarytos stabdžių trinkelės, stabdžių kaladėlių antdėklai, stabdymo juostų paviršius arba sankabų diskų antdėklai. Frikcinė medžiaga gali būti klijuojama arba kniedijama prie, taip vadinamo, tvirtinimo elemento – prie trinkelės pagrindo, prie kaladėlės korpuso arba prie sankabos disko. Frikciniai stabdžių ir sankabų elementai gaminami iš medžiagų, pasižyminčių dideliu trinties koeficientu, dideliu atsparumu dilimui, gniuždymui bei aukštoms temperatūroms. Gamybai yra naudojamos „rišančios“ medžiagos:

• sintetinis kaučiukas;

• fenolio formaldehido derva;

• miltelių užpildai;

• chromo oksidas;

• baritas;

• pluoštiniai užpildai;

• volastonitas;

• mineralinė vilna;

• organiniai pluoštai;

• aramidinis pluoštas, anglies pluoštas;

• poliakrilo nitrilas;

• neorganiniai pluoštai;

• stiklo pluoštas;

• bazalto pluoštas;

• metalų užpildai;

• vario milteliai, žalvario granulės;

• plieno vilna, trinties koeficiento lygio reguliatorius;

• aliuminio oksidas;

• silicio karbidas;

• tepimo priemonės;

• molibdeno sulfidas;

• dribsninis grafitas;

• granuliuotas grafitas;

• pagalbinės medžiagos;

• alyvuota siera;

• heksaminas;

• vulkanizacijos greitikliai.

Frikciniai antdėklai gaminami presuojant birų mišinį, pusfabrikatį, valcuojant juostą, bei įtrinant ir presuojant pluoštą. Taip gaminami antdėklai lengvųjų automobilių būgniniams stabdžiams.

Herberto Froodo pintinė

Šiuolaikinių stabdžių antdėklų išradėju laikomas Herbertas Froodas. Jis panaudojo pintinę iš plauko ir medvilnės, kurią impregnavo bitumino tirpale. Taip padaryti antdėklai tiko ne tik arkliu kinkomų vežimų, bet ir mechaninių transporto priemonių stabdymui. Tai nebuvo idealus sprendimas, nes dėl aukštos temperatūros poveikio antdėklai greitai suanglėdavo ir prarasdavo savo frikcines savybes.

Asbestas išgelbėjo stabdžius

Lemiamą vaidmenį stabdžių antdėklų gamyboje atliko asbestas. Asbestu vadinama pluoštinių silicio mineralų visumą. Šie mineralai randami gamtoje pluoštelių pavidalu. Jie pasižymi aukštu tamprumu, elastingumu bei atsparumu cheminiams ir fizikiniams veiksniams. Herbertas Froodas asbestą pradėjo naudoti 1908 metais. Jis pastebėjo, kad asbestas yra atsparus dilimui ir aukštai temperatūrai, tai – ideali medžiaga stabdžių antdėklų gamybai.

Dažniausiai antdėklų gamybai buvo naudojamas baltasis asbestas – chrizotilas. Jo plaušeliai yra elastingi, mechaniškai tvirti ir atsparūs aukštoms temperatūroms. Asbesto plaušeliai buvo pinami kaip medvilnė. Supinta juosta buvo impregnuojama alyvose, sukarpoma atitinkamo ilgio atkarpomis. Po to antdėklai varžtais arba kniedėmis buvo tvirtinami prie stabdžių kaladėlių. Po kurio laiko į pluoštą pradėta dėti žalvarį bei įvairias „rišančias“ medžiagas – dervas ir kaučiuką. Tai padidino terminį antdėklų atsparumą, o taip pat turėjo įtakos jų frikcinėms ir mechaninėms savybėms.

Praėjusio amžiaus dvidešimtaisiais metais buvo pradėti bandymai, keičiant pintus antdėklus į antdėklus iš trumpesnio asbesto pluošto. Jis buvo su žalvario granulėmis, o bitumas jame pakeistas į linų aliejaus, anglies ir pelenų mišinį. 1926 metais pirmąjį patentą nepintiems antdėklams gavo Herbert Frood, šiandien gerai žinomos kompanijos FERODO įkūrėjas.

Iki praeito amžiaus ketvirto dešimtmečio buvo sukurta aukštoms temperatūroms atspari „rišančioji“ derva. Taip pat, komponentų maišymui buvo sukurta „sausa“ technologija. Tai leido gaminti labai sudėtingus mišinius, susidedančius iš daugybės sudėtinių dalių. Tuo metu antdėklai jau buvo labai panašūs į šiuolaikinius.

Kitas frikcinių medžiagų raidos etapas – tai stabdžių antdėklų presavimo metodo įvedimas. Pagrindinį komponentą sudarė asbesto arba medvilnės juosta, impregnuota sintetine derva, dažniausiai – iš fenolio formaldehido. Be to, buvo pridedama „rišančių“ medžiagų, pvz. dervų, sintetinio kaučiuko ir mineralinių bei metalinių užpildų. Visas mišinys buvo valcuojamas ir gaunami stori stabdžių antdėklai. XX amžiaus šeštajame dešimtmetyje amerikiečių kompanija „SK Wellman Company“ išleido į rinką antdėklus, pagamintus iš įvairių metalų miltelių, sukepintų su „rišančiomis“ dervomis. Aštuntame dešimtmetyje šio tipo frikcinė medžiaga buvo naudojama diskinių stabdžių trinkelių gamybai.

Tęsinio laukite kitame straipsnyje.