Hamulce karbonowo-ceramiczne

Hamulce karbonowo-ceramiczne to technologia hamulcowa z najwyższej półki, w której tarcze wykonano nie z konwencjonalnego szarego żeliwa, lecz z kompozytu włókien węglowych związanych w ceramicznej osnowie z węglika krzemu. Opracowano je, by sprostać nadzwyczajnym wymaganiom termicznym i mechanicznym samochodów drogowych o wysokich osiągach i rodowodzie wyścigowym, gdzie zwykłe tarcze żeliwne z trudem radzą sobie z powtarzanym ostrym hamowaniem z bardzo dużych prędkości. Efektem jest powierzchnia hamująca, która znacznie lepiej znosi ciepło, waży o wiele mniej i wytrzymuje nieporównanie dłużej niż zastępowane żeliwo, przy odpowiednio wysokiej cenie.

Materiał powstaje przez uformowanie wstępniaka z pociętych włókien węglowych i żywicy, jego karbonizację w wysokiej temperaturze, a następnie nasączenie roztopionym krzemem, który reaguje z węglem, tworząc twardy węglik krzemu nadający tarczy wytrzymałość i odporność na zużycie. Gotowa tarcza jest wewnętrznie wentylowana, z kanałami chłodzącymi odlanymi w jej wnętrzu, podobnie jak konwencjonalna wentylowana tarcza żeliwna, a zaciskają ją zaciski wyposażone w specjalnie opracowane klocki dopasowane do powierzchni ceramicznej. Włókna węglowe przenoszą obciążenia mechaniczne i nadają wytrzymałość, podczas gdy osnowa ceramiczna zapewnia twardość i zdolność pracy w temperaturach, które odkształciłyby lub spękały żeliwo.

Główną zaletą jest odporność termiczna. Tam, gdzie tarcza żeliwna zaczyna doznawać zaniku hamowania w pobliżu swoich granic, tarcza karbonowo-ceramiczna znosi temperatury znacznie je przekraczające, silnie opierając się utracie tarcia, jaką niesie zanik. Równie istotne jest obniżenie masy, często o około połowę w stosunku do odpowiednika żeliwnego. Ponieważ hamulce to masa nieresorowana i wirująca, ich odchudzenie wyostrza reakcję układu kierowniczego, poprawia komfort jazdy oraz zmniejsza obciążenia żyroskopowe i bezwładnościowe ciężkich elementów przy kole. Tarcze opierają się też odkształceniom i zużyciu, dzięki czemu przy normalnej eksploatacji wytrzymują zwykle przez cały okres życia samochodu.

Technologia ta wywodzi się z lotnictwa oraz z hamulców węglowo-węglowych w bolidach Formuły 1 i samolotach pasażerskich, przystosowanych do użytku drogowego przez dodanie osnowy z węglika krzemu, by zapewnić akceptowalne działanie w szerszym zakresie temperatur. Z supersamochodów rozprzestrzeniła się na wysokoosiągowe wersje bardziej zwyczajnych modeli, zwykle jako kosztowna opcja fabryczna, i najbardziej opłaca się właścicielom, którzy jeżdżą po torze lub cenią sobie zmniejszenie masy nieresorowanej.

Poza ceną istnieją realne wady. Na zimno hamulce karbonowo-ceramiczne potrafią być mniej reaktywne i słabiej chwytać na początku niż żeliwne, gdyż najlepiej działają po rozgrzaniu, co czyni je mniej odpowiednimi do łagodnej, codziennej jazdy po mieście. Klocki muszą być specjalnie opracowane pod powierzchnię ceramiczną, a silne uderzenie może uszkodzić tarczę, która jest twarda, lecz stosunkowo krucha. Koszt wymiany, gdyby tarcza kiedykolwiek wymagała wymiany, jest znacznie wyższy niż w przypadku żeliwa. Pozostają wyspecjalizowaną odmianą hamulca tarczowego, dzielącą wentylowaną konstrukcję i budowę zacisków z układami konwencjonalnymi, przesuwając granice tego, co takie układy są w stanie znieść.