×
الاستقرار الحراري يعني بشكل أساسي مدى مقاومة فرامل الأقراص عند ارتفاع وانخفاض درجات الحرارة. تحافظ الأقراص ذات الجودة العالية على حوالي 85 إلى 90 بالمئة من قدرتها على التوقف، حتى عندما تصبح الأمور شديدة السخونة، مثل درجة حرارة تصل إلى حوالي 600 مئوية وفقًا لبعض الأبحاث الصادرة عن Adv Ceramics Hub في عام 2023. هذا الأمر مهم لأن لا أحد يريد أن تفشل فرامل سيارته فجأة عندما يحتاج إلى التوقف بسرعة. عادةً ما تكون المواد المركبة الخزفية أداءً أفضل في هذا الجانب لأنها مصممة للتعامل مع الحرارة دون التمدد الزائد، مما يحافظ على عملها بشكل صحيح تحت مختلف ظروف القيادة.
عند درجات حرارة تزيد عن 400°م، تفقد فلاتر الكبح العضوية 30–40٪ من قدرتها على التوقف بسبب تدهور المواد الرابطة (Ponemon 2023). يؤدي هذا الانخفاض مباشرة إلى زيادة مسافة الكبح، حيث يضيف انخفاض بنسبة 20٪ في معامل الاحتكاك 8 أمتار إلى مسافة التوقف عند سرعة 100 كم/س. وتستخدم الفلاطير عالية الأداء موادًا معدنية مستقرة لتقليل هذا التراجع، مما يضمن شعورًا متوقعًا بدواسة الكبح أثناء التوقفات القوية المتكررة.
تحسّن مواد فلاتر الكبح المتطورة السلوك التبادلي — علم الأسطح المتفاعلة أثناء الحركة — من خلال ثلاث آليات رئيسية:
يساعد هذا التحكم المنظم في الحرارة على منع تبخّر سائل الكبح وتشوّه الأقراص، وهي عوامل حاسمة للسلامة في المناطق الجبلية أو أثناء القيادة على الحلبات.
ما نوع المادة التي تتكون منها فرامل الفرامل يؤثر حقًا على مدى ارتفاع درجة الحرارة التي يمكن أن تتحملها قبل الفشل، وعلى الأداء عند الضغط الشديد. يمكن لفرامل السيراميك تحمل حرارة شديدة، حوالي 800 درجة مئوية أو نحو ذلك، دون فقدان القبضة، ولهذا السبب تأتي العديد من السيارات الرياضية مزودة بها بشكل قياسي. تعمل الفرامل شبه المعدنية أيضًا بشكل جيد إلى حد ما، عادة بين حوالي 200 إلى 700 درجة مئوية، لكن السائقين قد يلاحظون تآكل أقراص الفرامل بشكل أسرع بسبب وجود كمية أكبر من المعدن في هذه الفرامل. ثم لدينا الفرامل العضوية التي تتكون أساسًا من مواد مثل الراتنج الممزوج بخيوط ألياف الكربون. تبدأ هذه الفرامل بالتفكك بمجرد وصول درجات الحرارة إلى حوالي 500 درجة مئوية، مما يعني أن الفرامل لن تكون فعالة بعد فترات طويلة من التوقف، خاصة أثناء النزول من الجبال حيث يتطلب الأمر فرملة مستمرة. أظهرت بعض الدراسات مؤخرًا أن فرامل السيراميك تقلل من المشكلات المرتبطة بالحرارة بنسبة تقارب 9 من كل 10 مقارنة بالفرامل العضوية العادية عند اختبارها في ظروف تحاكي سيناريوهات الفرملة الشديدة.
| المادة | الحد الأقصى لدرجة الحرارة (°م) | عضة باردة | تبديد الحرارة |
|---|---|---|---|
| خزفي | 800 | معتدلة | ممتاز |
| شبه معدني | 700 | قوية | جيد |
| عضوي | 500 | قوية | منخفض |
عند العالقين في حركة المرور المتقطعة أو أثناء النزول بالتلال، فإن فرامل الأقراص شبه المعدنية تحتفظ بنسبة استقرار احتكاك أعلى بنحو 15 بالمئة مقارنةً بالفرامل العضوية العادية عندما تصل درجات الحرارة إلى حوالي 300 درجة مئوية (ما يعادل تقريبًا 572 فهرنهايت). ولكن هناك شيء أفضل يستحق الذكر هنا، ألا وهو فرامل الأقراص الخزفية التي تُبلي بلاءً حسنًا. هذه الفرامل الرائعة لا تُظهر أي علامات تراجع تقريبًا بعد أن يقوم شخص ما بالضغط على الفرامل عشر مرات متتالية من سرعات تصل إلى 100 كيلومتر في الساعة (ما يعادل حوالي 62 ميل في الساعة). لكن الاختبارات الواقعية تخبرنا بقصة أخرى. فعادةً ما تتآكل الفرامل العضوية بشكل كبير، حيث تفقد ما يقارب نصف سمكها بعد قطع 6,000 ميل فقط عند تعرضها لظروف الحرارة الشديدة. في المقابل، تظل فرامل الأقراص الخزفية سليمة إلى حد كبير، محافظةً على نحو 85% من سماكتها الأصلية خلال نفس نوع الاستخدام تمامًا.
عندما تتعرض فرامل الأقراص لدورات متكررة من التسخين والتبريد، فإن أسطحها تميل إلى التصلب. وهذا يجعلها تفقد قدرتها على التماسك مع سطح الدوار بنسبة تقارب 30٪، ما يعني مسافات توقف أطول بالنسبة للسائقين. تصبح المشكلة خطيرة بدرجة كبيرة مع الأقراص العضوية عندما تصل درجة حرارتها إلى حوالي 300 درجة مئوية، أي ما يعادل نحو 572 درجة فهرنهايت على مقياس فهرنهايت. عند هذه النقطة، تبدأ هذه الأقراص في التزجيج وتتوقف بشكل أساسي عن العمل بالشكل الصحيح، مما يخلق مواقف خطرة لا تستجيب فيها الفرامل كما ينبغي. لكن حالة الأقراص الخزفية مختلفة. وفقًا لما أظهرته العديد من الاختبارات في القطاع، تحافظ المواد الخزفية على نحو 90٪ من قوتها الأصلية في التوقف حتى بعد قيادة السيارة لمدة 20 ألف ميل متواصلة. أما الأقراص شبه المعدنية فتواجه مشكلة أخرى أيضًا. فهي تتشقق تحت تأثير الإجهاد الحراري، ما يؤدي إلى تآكل الدوارات بوتيرة أسرع بكثير من المعتاد. يلاحظ الميكانيكيون هذا الأمر باستمرار، وينتهي به الحال إلى تكلفة إضافية تبلغ حوالي 20٪ أكثر في الصيانة على مر الزمن مقارنةً بأولئك الذين يلتزمون بالبدائل الخزفية.
عندما تتجاوز درجات حرارة الفرامل الحد الذي يمكن أن تتحمله مواد الكاحل، وعادة ما يكون ذلك في حدود 500 إلى 700 درجة فهرنهايت تقريبًا حسب نوع المواد المصنوعة منها وفقًا لمجلة Brake & Frontend العام الماضي، فإن تآكل الفرامل يبدأ عندها. وغالبًا ما يحدث هذا خلال فترات طويلة من استخدام الفرامل مثل القيادة على المنحدرات الشديدة أو سحب أحمال ثقيلة خلف المركبة. يتراكم الحرارة بشكل كبير لدرجة أنه يضعف فعليًا قدرة كواكب الفرامل على الالتصاق بالأقراص، ما يعني أن السيارة تستغرق وقتًا أطول للإيقاف مقارنة بالوضع الطبيعي. وتُعد كواكب الفرامل العضوية أكثر عرضة للتلف السريع بمجرد ارتفاع درجات الحرارة إلى هذا المستوى، في حين أن الخيارات الخزفية وشبه المعدنية تتماسك بشكل أفضل، وقد تظل مستقرة أحيانًا حتى تصل درجات الحرارة إلى 1200 درجة فهرنهايت قبل أن تبدأ في فقدان فعاليتها.
من العلامات الرئيسية:
لتقليل المخاطر في الظروف ذات درجات الحرارة العالية:
تحافظ فُتات الفرامل عالية الجودة على قوتها في الإمساك بشكل ثابت نسبيًا حتى عند تقلبات درجات الحرارة الحادة. خذ على سبيل المثال فرامل السيراميك، فهي تفقد فقط حوالي 8 إلى 10 بالمئة من فعاليتها عند الانتقال من درجة حرارة الغرفة إلى أكثر من 500 درجة فهرنهايت. أما الفُتات العضوية فمن ناحية أخرى فإنها تعاني كثيرًا، حيث تنخفض قدرتها على التوقف بنحو النصف تقريبًا عبر نفس المدى من درجات الحرارة. وهذا يعني أن السائقين لا يواجهون مفاجآت مفاجئة عند دواسة الفرامل عندما تسخن الأمور أثناء التوقفات الشديدة أو الانحدارات الطويلة. يخضع معظم المصنّعين الرئيسيين هذه الادعاءات لاختبارات تُعرف باسم المعيار SAE J2707. ويشمل هذا إخضاع فرامل لدورات متكررة من التسخين والتبريد مشابهة لما يحدث أثناء القيادة الطويلة في المناطق الجبلية أو حركة المرور المتقطعة في المدينة، حيث تعمل الفرامل بجهد خاص.
تحدد المواصفة القياسية SAE J2707 متطلبات معاملات الاحتكاك لأقراص الفرامل ضمن نطاق واسع من درجات الحرارة، بدءًا من حوالي 100 درجة مئوية وحتى 350 درجة مئوية. يتحقق الاختبار بشكل أساسي من مدى استقرار المادة خلال حالات الكبح الشديدة المتكررة، وهناك أيضًا متطلب دنيا في هذا الصدد. وفقًا لهذه المواصفة كما ورد في وثائق عام 2023، يجب أن تحافظ المواد على معامل احتكاك لا يقل عن 0.35 ميو. توجد أيضًا مواصفات قياسية مهمة أخرى، مثل شهادة ECE R90 الأوروبية التي تمتد إلى حدود أكثر صرامة. حيث تُقيّم هذه المواصفة أداء الفرامل في ظروف قاسية جدًا، وتختبر الأداء من درجات الحرارة المتجمدة عند ناقص 20 درجة مئوية حتى درجات حرارة مرتفعة جدًا تصل إلى 600 درجة مئوية. تساعد هذه الاختبارات في ضمان عمل الفرامل بكفاءة سواء عند التشغيل الأولي في الطقس البارد أو أثناء لحظات التسخين الشديد التي قد نواجهها أحيانًا على الطرق.
تجمع التقييمات المعملية بين محاكاة دينامومتر العطالة والتصوير الحراري لتقييم:
يستخدم المصنعون هذه النتائج لتحسين التركيبات؛ حيث تُظهر المركبات الخزفية الممتازة فقدان كفاءة أقل من 10٪ عند 450°م، مقارنةً بانخفاض بنسبة 22٪ في الوسادات العضوية (تحليل مواد الاحتكاك 2023).
بينما توفر اختبارات الدينامومتر بيانات مضبوطة حول دورة الحرارة، فإن التحقق من العالم الحقيقي يشمل:
تشير الدراسات إلى أن الأنظمة التي تفي بمعايير SAE J2707 لا تزال تعاني من تباين في الأداء بنسبة 18٪ في ظروف الجبال الحقيقية، مما يبرز أهمية الجمع بين الاختبارات المعملية والاختبارات الميدانية. يضمن هذا النهج المزدوج الاستقرار الحراري يلبي كلاً من المعايير التنظيمية ومطالب السلامة في العالم الحقيقي.
توفر شركة تكنولوجيا هيباي تشينغين هوانباو حلول معدات متقدمة لتلبية احتياجات الصناعة. ضمان جودتنا، المهندسين ذوي الخبرة وخدمة العملاء تضمن الرضا. تواصل معنا اليوم.
EN
