Твердый как алмаз

Не ржавеют, почти отсутствует тормозная пыль. В новом Cayenne Turbo впервые серийно используются новые тормоза Porsche Surface Coated Brake (PSCB).

Знакомо ли Вам слово «Widia»? Матиас Лебер улыбается с пониманием. Дело в том, что он, инженер-машиностроитель и эксперт по тормозам в центре разработок Porsche в Вайссахе, способен создавать будущее только потому, что знаком с прошлым. А Widia — это его часть. Слово является сокращением от «Wie Diamant» (как алмаз) и с начала ХХ века обозначает удивительно твердый материал, основным компонентом которого является карбид вольфрама. Матиас Лебер очень хорошо знаком со свойствами веществ и их преимуществами. Он с гордостью смотрит на блестящий тормозной диск, лежащий перед ним. Даже в использованном виде его можно повесить на стену как зеркало. Карбид вольфрама не ржавеет и не тускнеет. Однако идеальный вид диска не самое главное достоинство. Намного важнее его прочность.

В новом серийном Porsche Cayenne Turbo дебютирует мировая новинка — Porsche Surface Coated Brake (PSCB), тормоз с внешним покрытием. Его поверхность состоит из карбида дивольфрама (WC). Вольфрам и углерод соединяются в кристалл такой твердости, что можно резать стекло. Карбид вольфрама — один из самых твердых материалов в мире после алмаза, примерно в десять раз тверже чугуна. Именно это качество особенно интересно для разработчиков тормозных систем.

Похоже на алхимию

Что, если бы существовали тормоза, которые замедляют так же хорошо, как керамические, настолько же температуростойкие, не ржавеют, не нуждаются в гоночных тормозных накладках, втрое дешевле и при этом намного меньше изнашиваются, на которых почти не образуется тормозная пыль? Похоже на алхимию, и все же — это серьезная технология производства Porsche. «Поверьте, это был долгий путь. Иначе мы бы сделали это давно», говорит Матиас Лебер. Однако чудес не бывает. Только упорная конструкторская работа.

Часто новые технологии приходят из автоспорта на обычные улицы, например композитные керамические тормоза, Porsche Ceramic Composite Brake (PCCB). Они лучшие из лучших. Также не нужно недооценивать и современные чугунные тормозные диски. До сих пор оставался один пробел: класс особенно мощных Porsche, которые не каждый день выходят на гоночные трассы. Для Матиаса Лебера и его команды решение было очевидным: требуется слой твердого металла. Почему бы не применить в тормозах то, что уже сто лет используется как инструментальная сталь?

Все просто: комплект тормозного диска из карбида вольфрама стоил бы столько же, как несколько комплектов керамических тормозов. Кроме того, на протяжении длительного времени отсутствовала технология нанесения карбида вольфрама на несущую поверхность, в данном случае — чугун. Porsche, в тесном взаимодействии с фирмой Bosch/Buderus, после многих экспериментов удалось достичь здесь прорыва. С помощью лазера чугунный тормозной диск структурируется с последующим гальваническим покрытием промежуточным слоем, который, как эластичный соединяющий материал, выступает посредником между разными термическими расширениями чугуна и карбида вольфрама. Его частицы попадают на тормозной диск газопламенным напылением на сверхзвуковой скорости. Наблюдая этот процесс, вспоминается световой меч джедая из «Звездных войн». В результате появляется нанесенный слой в 100 микрометров, который сам по себе ничего не решает. Теперь все зависит от тормозных накладок.

В поисках комбинации

«По меньшей мере, это столько же конструкторской работы», говорит Матиас Лебер. Одно дело лазерная технология и высокоточные автоматизированные процессы производства новых тормозных дисков, другое — тормозные накладки правильного состава. Для зеркально гладкой поверхности требуется специальная накладка, которая удержится на ней. Похоже на то, как слегка надавить пальцем на зеркало и двигаться по нему: палец проскальзывает не равномерно, а снова и снова останавливается на мгновение. Однако слишком мягкая накладка на очень твердой поверхности при высокой скорости вращения быстро изнашивалась бы. В хорошо схватывающую накладку подмешаны микроскопические частицы очень твердых материалов, проникающие в слой карбида вольфрама. Такие накладки буквально когтями вонзаются в диск.

Микроскопические якоря

«Для всех нас результат стал неожиданностью», говорит Матиас Лебер. «Мы знали, что тормоза будут хороши. Но первые испытания превзошли все ожидания». На низких скоростях, благодаря гладкой поверхности, вся тормозная накладка сразу соприкасается со всей поверхностью диска. Это, как если сравнить винил и CD: у чугуна снижается сцепляющая способность, так как углубление каждой канавки на поверхности отсутствует. У карбида вольфрама практически отсутствуют канавки, поверхность зеркально гладкая.

При необходимости большего торможения на высоких скоростях твердые частицы тормозной накладки выбрасывают свои «якоря». «Это, разумеется, приводит к износу и образованию тормозной пыли, но, в сравнении с чугунными тормозными дисками, это на 90 % меньше», заявляет Матиас Лебер. Плюс на 30 % увеличивается ресурс эксплуатации в сравнении с чугунным диском. И все это при прочности близкой к прочности керамических тормозов, но в три раза меньше по затратам. Действительно, при эксплуатации новые тормоза ощущаются как PCCB: усилие на педали остается то же и при нагревания тормозов. При высокой температуре диски не утрачивают эффективности. Наоборот, около 600 градусов они становятся еще агрессивнее.