Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Из какого материала делают тормозные колодки — вопрос, на который нет одного ответа: фрикционная накладка представляет собой композит из 15–25 компонентов, и её рецептура подбирается под конкретную тормозную систему, массу автомобиля и режим эксплуатации. В этой статье разбираем, из чего состоят современные фрикционные накладки, чем различаются органические, полуметаллические, низкометаллические, керамические и спечённые металлокерамические композиции, как нормируется коэффициент трения и от чего зависят износ и шум.
Тормозная колодка дискового или барабанного тормоза состоит из стального опорного каркаса (основания) и приклеенного либо приклёпанного к нему фрикционного блока — собственно накладки. Накладка работает в паре с чугунным диском или барабаном; именно её материал определяет коэффициент трения, износостойкость пары, тепловой режим и характер шума.
Фрикционная накладка — это полимерный или порошковый композиционный материал, формуемый горячим прессованием. В составе одной рецептуры обычно присутствует от 10 до 25 компонентов, объединённых в пять функциональных групп: связующее, армирующие волокна, наполнители, модификаторы трения (абразивы и смазки) и металлические компоненты. Точный состав каждый производитель держит как ноу-хау; универсальной «правильной» формулы не существует — рецептура подбирается под целевой коэффициент трения, тепловой диапазон и шумовые характеристики конкретной тормозной системы.
В современных безасбестовых композициях асбест замещён комбинацией арамидных, базальтовых, стеклянных, углеродных или стальных волокон при связующем на основе фенолформальдегидной смолы и каучуков.
Разделение компонентов по роли помогает понять, почему одна и та же группа («органика», «керамика») у разных производителей может вести себя по-разному: меняется не только базовое волокно, но и состав модификаторов и наполнителей.
Среди исторически значимых композиций особое место занимает ретинакс — материал горячего прессования на основе фенолформальдегидной смолы, асбеста, барита и латуни, способный работать при температурах поверхности трения, выходящих за пределы возможностей обычных полимерных накладок. На него до сих пор действует отечественный стандарт на технические условия. В современных автомобильных колодках асбестовые волокна заменены на безасбестовые, но архитектура «смола + волокно + наполнители + металл» сохранилась.
Медь и медьсодержащие компоненты в ряде юрисдикций ограничены по экологическим причинам — это сместило отрасль в сторону безмедных и низкомедных рецептур. В перспективе это влияет и на выбор армирующих волокон, и на формулу модификаторов трения.
На уровне типизации фрикционные смеси автомобильных колодок принято делить на четыре основных семейства, плюс отдельная категория спечённых металлокерамических материалов, применяемая в специальных видах транспорта. Условные доли металла в составе по массе ориентировочны и приведены лишь для ориентира — у разных производителей границы смещаются.
NAO — это non-asbestos organic, безасбестовый органический фрикционный материал. Термин говорит только об отсутствии асбеста и невысокой массовой доле металла; что именно входит в композицию, обозначение само по себе не раскрывает.
Базовый каркас формируют органические и неорганические волокна — арамидные, стеклянные, целлюлозные, минеральные. Связующее — термореактивная смола (как правило, фенолформальдегидная) в сочетании с каучуком. Наполнители — барит, карбонат кальция, вермикулит; модификаторы трения — графит, оксиды металлов, сульфиды. Стальное волокно может присутствовать в небольшом количестве, но не образует каркас.
Низкий уровень шума и вибраций, мягкое взаимодействие с диском, минимальная агрессивность к чугуну, ровный коэффициент трения в холодную погоду и при невысоких температурах. Подходят для лёгких легковых автомобилей в городском цикле.
Чувствительность к высоким температурам: при перегреве смола и каучук разлагаются, выделяя газовую плёнку на поверхности трения, что приводит к фейдингу. Повышенный износ собственно накладки относительно более «жёстких» полуметаллических композиций. Чувствительность к влаге — при намокании возможно временное падение трения, поскольку на поверхности диска не образуется достаточная шероховатость.
Полуметаллические накладки построены на металлическом каркасе из стального волокна (стальной ваты), к которому добавлены связующее, наполнители и модификаторы трения. По общепринятой технологической классификации к полуметаллическим относят композиции, в которых массовая доля стального волокна составляет от 30 % до 60 % и выше — оно образует не вспомогательный, а основной несущий каркас.
Стальное волокно (рубленая стальная вата), медный и/или латунный порошок, графит и другие твёрдые смазки, абразивы (оксид алюминия, оксиды железа), наполнители, связующее на основе фенолформальдегидной смолы.
Высокая теплопроводность и термостойкость, стабильный коэффициент трения при сильном нагреве, устойчивость к фейдингу при многократных циклах интенсивного торможения, выраженный «прихват» при первом нажатии. Хорошо переносят нагрузки при буксировке, движении в горной местности, на тяжёлой технике.
Повышенная агрессивность к диску — стальной каркас работает как абразив, ускоряя износ чугуна. Больше шума и вибраций, особенно «в холодном» состоянии и при малых усилиях на педали. Больше тёмной железосодержащей пыли, оседающей на колёсных дисках; при попадании влаги пыль может «прикипать» к лакокрасочному покрытию диска.
Промежуточное семейство между NAO и классическими полуметаллическими композициями. Содержание стального и медного волокна заметно ниже, чем у полуметаллических, но выше, чем у органики; стальная фаза по-прежнему обеспечивает теплопроводность и стабильность коэффициента трения при нагреве, но не выступает доминирующим компонентом.
Хороший «холодный прихват» и предсказуемое поведение на высокой скорости, поэтому такие рецептуры часто выбираются для автомобилей, рассчитанных на длительное движение в скоростном режиме. Уровень шума и пыли — между полуметаллической и керамической композициями. Износ диска умеренный, но выше, чем у керамики.
Низкометаллические смеси нередко выбираются как штатный материал для европейских легковых автомобилей среднего и высокого класса: производитель балансирует «спортивный» характер педали и стабильность при повторных интенсивных торможениях против дополнительного шума и пыли.
Под керамическим фрикционным материалом понимается композит, в котором базовые армирующие волокна — керамические (как правило, на основе оксидов или силикатов), а в составе модификаторов трения значительную долю занимают тугоплавкие керамические соединения. Стальная фаза либо отсутствует, либо присутствует в виде небольшой доли медных или иных металлических микроволокон для теплопроводности.
Керамические волокна и наполнители (включая оксидную и силикатную керамику), связующее на основе термореактивной смолы и каучука, графит как смазка, иногда медные или латунные микроволокна, абразивные оксиды.
Низкий уровень шума и вибраций, светлая, мало заметная на дисках пыль, ровный коэффициент трения в широком диапазоне рабочих температур, малая агрессивность к диску, большой ресурс пары «колодка — диск».
Сниженный «холодный прихват» в сравнении с полуметаллическими и низкометаллическими накладками: при низких температурах коэффициент трения нарастает не сразу. Худшая теплопроводность керамики приводит к тому, что больше тепла уходит в сам диск и тормозной механизм. При очень интенсивных тепловых нагрузках классическая керамика уступает полуметаллическим композициям и не предназначена для тяжёлых режимов.
Маркетинговый термин «керамические колодки» не нормирован общеотраслевым стандартом и может означать у разных производителей различные композиции — от керамоарамидной до низкометаллической с керамическим модификатором. Сравнивать продукты разных изготовителей корректно только по фактическим характеристикам, а не по названию семейства.
Отдельная категория — спечённые порошковые фрикционные материалы. Получают спеканием шихты из железных и медных порошков с добавлением графита, керамики и других модификаторов. В отличие от полимерных композитов, связующее в них металлическое, а не органическое.
Такие материалы рассчитаны на тяжёлые тепловые нагрузки и применяются в железнодорожных тормозных колодках, тяжёлых машинах, авиационных тормозах, спортивной и тяжёлой промышленной технике. Они выдерживают значительно более высокие рабочие температуры на поверхности трения, чем органические композиты, но требуют ответных дисков соответствующего качества и не используются в стандартных легковых автомобилях.
Главная числовая характеристика фрикционного материала — коэффициент трения μ (мю) в паре с серым чугуном тормозного диска или барабана. Он не является константой материала: изменяется с температурой, давлением, скоростью скольжения, состоянием поверхности диска и наличием влаги. Поэтому коэффициент трения нормируется в широком диапазоне условий.
Международно принятый способ обозначить «холодный» и «горячий» коэффициент трения — двухбуквенная маркировка, наносимая на торец колодки (edge code). Первая буква обозначает усреднённый коэффициент трения в диапазоне нормальных рабочих температур, вторая — в диапазоне горячего состояния пары. Чем выше буква по алфавиту, тем выше коэффициент трения.
Код вида FF означает, что и в «холодном», и в «горячем» состоянии коэффициент трения находится в диапазоне 0,35–0,45. Код GG — 0,45–0,55 в обоих диапазонах. Совпадение букв говорит о стабильном характере пары при нагреве. Если вторая буква ниже первой, материал склонен к фейдингу при нагреве; если выше — пара требует прогрева, чтобы выйти на расчётные характеристики.
У большинства серийных легковых колодок коэффициент трения в рабочем диапазоне укладывается в значения 0,35–0,55, что соответствует кодам F и G.
Тормозная система автомобиля проектируется под определённое значение μ; самовольная замена колодок на материал с существенно иным коэффициентом меняет тормозной баланс между осями, длину тормозного пути, тепловую нагрузку и работу систем стабилизации. Именно поэтому сменные накладки нормируются по отклонению от штатных характеристик, а не по абсолютному уровню трения «как можно выше».
Износ накладки и износ диска — связанные, но не одинаковые процессы. Износ накладки определяется истиранием полимерной матрицы и волокон; износ диска — абразивным действием металлических и керамических компонентов накладки. Семейства материалов располагаются вдоль шкалы «бережём диск ↔ бережём колодку» по-разному.
При торможении кинетическая энергия превращается в тепло преимущественно на поверхности пары «накладка — диск». Поверхностная температура зависит от массы автомобиля, скорости, длительности и интенсивности торможения. В обычной эксплуатации легкового автомобиля поверхность колодки прогревается до умеренных значений; при затяжных тормозных циклах (длинные спуски, городские «пробочные» циклы, движение с прицепом, спортивные режимы) температура поднимается значительно выше, и тогда определяющим становится высокотемпературное поведение материала.
Фейдинг — снижение эффективности торможения при нагреве. Его типичные механизмы: термическое разложение связующего с выделением газов, образование тонкой газовой плёнки между накладкой и диском, остеклование поверхности накладки, локальное закипание тормозной жидкости в скобе суппорта. Различают временный фейдинг (восстанавливается после остывания) и необратимый (сопровождается перенесением материала, глубоким остеклованием, повреждением диска).
У полимерных композиций фейдинг проявляется тем сильнее, чем выше доля органического связующего без металлической фазы для отвода тепла. Полуметаллические и низкометаллические накладки удерживают коэффициент трения при перегреве дольше за счёт того, что металлический каркас сохраняет несущую способность даже после деградации поверхностного слоя смолы.
Шум в тормозной системе — результат фрикционных автоколебаний пары и резонансных явлений в скобе суппорта, диске и колодке. На него влияет не только состав накладки, но и геометрия канавок, фасок и прорезей, наличие противоскрипных пластин (шимов), а также состояние направляющих и поршней. Тем не менее, материал накладки задаёт принципиальный уровень.
Наиболее «тихими» в своих рабочих диапазонах считаются органические и керамические композиции — они менее жёсткие, лучше демпфируют вибрации, не возбуждают резонансы диска так, как стальное волокно. Полуметаллические накладки склонны к высокочастотному визгу при слабых нажатиях на холодных дисках. Низкометаллические занимают промежуточное положение.
Пыль — продукт износа фрикционной смеси и поверхностного слоя диска. У органических и керамических материалов она светлее и мельче, у полуметаллических — тёмная, железосодержащая, склонна оседать на колёсных дисках и при нагреве с влагой образовывать стойкие пятна. У низкометаллических материалов пыли заметно меньше, чем у полуметаллических, но больше, чем у керамических.
В работе фрикционной пары важна тонкая шероховатость на рабочей поверхности диска — она нужна для устойчивого коэффициента трения и быстрого вытеснения водяной плёнки. Материалы со стальным волокном создают такую шероховатость сами; накладки без стального волокна (NAO, многие керамические) на этот счёт чувствительнее, и при намокании могут давать кратковременное снижение трения, пока плёнка не сотрётся.
Фрикционные тормозные изделия — продукция, ответственная по безопасности, поэтому подпадает под общеотраслевые стандарты на технические требования, методы испытаний, маркировку и сертификацию. Ниже — действующие ключевые документы, на которые ориентируются разработчики и поставщики тормозных накладок.
Сменные тормозные накладки, не относящиеся к оригинальным деталям производителя автомобиля, оцениваются на эквивалентность штатным деталям по фрикционным характеристикам. Допустимое отклонение характеристик заменяющих накладок от штатных составляет не более 15 %. Дополнительно регламент включает герметичную упаковку с признаками вскрытия для сменных накладок и набор стендовых испытаний: приработку, проверку эффективности, скоростную чувствительность, испытание на холодное торможение, испытания на сдвиг и сжимаемость.
Соответствие требованиям Правил № 90 — обязательное условие для допуска сменных тормозных накладок к обращению в странах, признающих эти Правила. Маркировка на изделии или упаковке содержит характерный знак официального утверждения.
Двухбуквенный код коэффициента трения, нанесённый на торец колодки, формируется по международной отраслевой методике; рядом с ним указываются код изготовителя и фрикционной смеси. Этот код позволяет понять характер материала, но не заменяет полноценную сертификацию.
Универсального «лучшего» материала нет: рецептура — компромисс между коэффициентом трения, термостойкостью, ресурсом, шумом, пылью и нагрузкой на диск. Грамотный выбор начинается не со «вкусовых» терминов «керамика» или «полуметалл», а с условий эксплуатации автомобиля и требований штатной тормозной системы.
Наиболее частые: ориентация только на маркетинговое название семейства, игнорирование родного материала, замена органики на полуметалл без учёта ресурса диска, использование «спортивных» накладок с высоким горячим μ на автомобиле, который не выходит на их рабочую температуру (это даёт обратный эффект — слабое торможение в холодном состоянии и быстрый износ).
Из композиционного фрикционного материала, сформированного горячим прессованием. Базовые компоненты — связующее на основе фенолформальдегидной смолы и каучука, армирующие волокна (арамидные, стеклянные, базальтовые, углеродные, стальные, керамические), наполнители (барит, карбонат кальция, кремнезём), модификаторы трения (графит, оксиды металлов, керамические абразивы) и металлические порошки или волокна. Сочетание этих групп определяет, к какому семейству — органическому, низкометаллическому, полуметаллическому или керамическому — относится конкретная накладка.
В первую очередь — каркасом и долей металла. У органических (NAO) металла мало, основа — органические и минеральные волокна; колодки тихие, мягкие к диску, но хуже переносят перегрев. У полуметаллических — стальной каркас (от 30 % и выше), высокая теплопроводность и стойкость к фейдингу, но больше шума, пыли и износа диска. Керамические построены на керамических волокнах и наполнителях, тише и чище полуметаллических, дают ровный коэффициент трения, но хуже работают «на холодную» и не предназначены для тяжёлых тепловых режимов.
Это технологические обозначения семейств фрикционных смесей. NAO (non-asbestos organic) — безасбестовая органика с низким содержанием металла. Low-steel (или low-met) — низкометаллическая смесь, в которой стального и медного волокна больше, чем у NAO, но меньше, чем у классической полуметаллической. Semi-metallic — полуметаллический материал, в котором стальное волокно образует основной несущий каркас (типично от 30 % массы и выше).
Это код фрикционных характеристик. Первая буква — усреднённый коэффициент трения в «холодном» диапазоне рабочих температур, вторая — в «горячем». Каждой букве соответствует диапазон μ: E — 0,25–0,35, F — 0,35–0,45, G — 0,45–0,55, H — свыше 0,55. Совпадение букв (например, FF, GG) говорит о стабильности коэффициента трения при нагреве. Падение второй буквы относительно первой указывает на склонность к фейдингу.
У большинства серийных легковых колодок коэффициент трения в рабочем диапазоне укладывается в значения 0,35–0,55 (коды F и G). Конкретное значение зависит от температуры, давления, скорости и состояния поверхности диска; коэффициент трения — не константа материала, а его рабочая характеристика.
Стальное волокно — жёсткий компонент с высокой теплопроводностью; в паре с чугунным диском оно даёт высокий коэффициент трения и стойкость к фейдингу, но возбуждает фрикционные автоколебания и резонансы скобы и диска, особенно на холодных дисках при слабых нажатиях. Продукты износа содержат много окислов железа — отсюда тёмная пыль, плотно оседающая на колёсных дисках.
Для тяжёлых тепловых режимов применяют спечённые металлокерамические фрикционные материалы, получаемые порошковой металлургией: основу составляют железные и медные порошки с добавками графита, керамики и других модификаторов. Такие материалы выдерживают значительно более высокие температуры поверхности трения, но требуют ответных дисков соответствующего качества.
В современных автомобильных фрикционных композициях асбест замещён безасбестовыми армирующими волокнами — арамидными, стеклянными, базальтовыми, углеродными, минеральными, керамическими. Безасбестовый характер материала отражён, в том числе, в самом термине NAO.
Это межгосударственный стандарт «Изделия фрикционные тормозные. Общие технические требования». Он распространяется на тормозные колодки, накладки, ленты, фрикционные пластины, секторы и вкладыши, применяемые в различных тормозных устройствах, и устанавливает требования к их назначению, надёжности, безопасности, экологии, маркировке, упаковке, транспортированию и хранению.
Это знак официального утверждения сменных тормозных накладок по Правилам ЕЭК ООН № 90 (в национальном применении — ГОСТ Р 41.90-99). Знак подтверждает, что характеристики сменных накладок укладываются в нормируемое отклонение от штатных деталей автомобиля, не более 15 %, и что изделие прошло установленный набор стендовых испытаний.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.