تعد فحمات السيارة جزء مهم من الفرامل وكما نعلم فالغالبية العظمى من السيارات الحديثة تعمل بنظام المكابح الهيدروليكي .
إلى جانب ذلك هناك ما هو أكبر بكثير من مجرد الضغط على دواسة الفرامل لايقاف سيارتك بشكل فعال فعندما يظهر أمامك جسم ما بشكل مفاجئ فإن منظومة الفرامل تعمل في لحظات على ترجمة أفعالك إلى قوة فيزيائية توقف السيارة .
نظراً لمدى سرعة دوران الاطارات ووزنها فإن فحمات السيارة تتعرض لضغط شديد في كل مرة تتباطأ فيها أو تتوقف.
انواع فحمات الفرامل
بعد الحرب العالمية الأولى بدءت سرعة السيارات تزداد فكان يتم صناعة فحمات السيارة باستخدام الحرير الصخري (Asbestos) بشكل أساسي كمادة احتكاكية وذلك لأن فحمات السيارة تتعرض للكثير من الاحتكاك مما يولد كماً كبيراً من الحرارة.
أضف إلى ذلك أظهرت الأبحاث فعالية الحرير الصخري في امتصاص الحرارة العالية والتي قد تصل إلى 260 درجة مئوية مع الاستمرار في توفير الاحتكاك اللازم لايقاف السيارة.
من ناحية أخرى فهو مادة شديدة الخطورة تسبب السرطان لذلك تم استبدالها بمواد عضوية أكثر أمانًا.
فيما يلي نذكر بعض المواد التي تم صناعة فحمات الفرامل منها:
- فحمات السيارة العضوية:
ُتصنع فحمات السيارة العضوية من مواد طبيعية كالزجاج والمطاط بالاضافة إلى صمغ الراتنج الذي يتحمل الحرارة الشديدة كما أن الحرارة العالية تساعد على ربط المواد ببعضها أضف إلى ذلك ألياف الكيفلار تعتبر عنصراً مهماً في العديد من بطانات الفرامل العضوية.
في النهاية تتميز الفحمات العضوية بأنها مصنوعة من مواد غير ملوثة للبيئة كما يسهل التخلص منها علاوة على ذلك فهي أكثر نعومة من بطانات الفرامل الأخرى مما يجعلها غالباً أكثر هدوءاً أثناء الاستخدام.
من ناحية أخرى يعاب عليها فترة خدمتها القصيرة بسبب تآكلها السريع بالاحتكاك كذلك تنتج غباراً أكثر من المواد الأخرى وغير مناسبة للسيارات عالية الأداء والشاحنات.
- الفحمات المعدنية:
تستخدم هذه البطانات فقط في سيارات السباق وتتكون من الفولاذ الملبد دون أي اضافات أخرى وتتميز بقدرتها على مقاومة التآكل بامتياز وتستطيع الاستمرار لفترة طويلة ولكنها قاسية على الهوبات ما يسبب تآكلها سريعاً .
عادةً ما تتطلب مواد الاحتكاك المعدنية جهداً أكبر عند الضغط على دواسة الفرامل عندما تكون باردة وتعمل بشكل أفضل عندما تكون دافئة أو ساخنة.
- الفحمات شبه المعدنية:
كما يوحي الاسم تحتوي البطانات شبه المعدنية على نسبة (%20-%65) من المعدن وتتكون عادةً من الفولاذ والحديد والنحاس والتيتانيوم بالاضافة إلى الجرافيت وقد تم تصميم المواد بشكل نموذجي لتحمل درجات الحرارة العالية والقيادة الشاقة.
تعتبر بطانات الفرامل شبه المعدنية بشكل عام منتجاً من الدرجة الممتازة مع ميزات لتقليل الاهتزازات والضوضاء كما يتم استخدامها في العديد من سيارات الدفع الرباعي الكبيرة والشاحنات الصغيرة والسيارات عالية الأداء.
تتيح أجزاء الفولاذ والألياف المعدنية الأخرى التعامل مع درجات حرارة قد تصل إلى 315 درجة مئوية وهو مالا تتحمله بطانات الفرامل الأخرى أضف إلى ذلك فمعظم السيارات الموجودة على الطريق اليوم تستخدم فحمات السيارة شبه معدنية.
في النهاية بالرغم من انتشارها الواسع وتكلفتها المعقولة إلا أنه يعاب عليها ثقلها وهو ما يسبب ارتفاع صرفية البنزين كما تنتج غباراً أكثر وضوضاء أكبر من الأنواع الأخرى بالإضافة إلى أن قدرتها على التعافي من الحرارة العالية أبطأ.
- فحمات السيراميك:
توفر بطانة فرامل السيراميك أداءً رائعاً وتتآكل بشكل جيد بمرور الوقت وهي خفيفة الوزن جداً وكلها أمور مهمة للقيادة عالية الأداء إلى جانب ذلك تُصنع البطانة من السيراميك عالي الكثافة وألياف نحاسية دقيقة.
تتميز بتشتيتها للحرارة جيداً مما يحافظ على الأداء القوي حتى بعد التوقفات المتكررة كما أنها تنتج غباراً أقل من الأنواع الأخرى ذو لونٍ فاتح لا يلتصق بالاطارات وضوضاء أقل من البطانة الشبه معدنية إلى جانب قدرتها العالية على التعافي من الحرارة المرتفعة.
مع ذلك لا تعتبر الخيار الأفضل لظروف القيادة القاسية مثل المناخات شديدة البرودة أو ظروف السباقات كما أنها مرتفعة السعر.
- فحمات السيراميك الكربوني:
تتوفر بطانة أخرى عالية الأداء تتكون من السيراميك وألياف الكربون تستخدم في حلبات السباق وتتميز بخفة الوزن وتشتيت الحرارة العالية جيداً حتى تظل قوية طوال السباق.
من ناحية أخرى فالجانب السلبي الرئيسي هو ارتفاع سعرها الكبير كما أنها لا تقلل من مسافة التوقف كما يعتقد الناس عادة إلى جانب أنها لا تعمل جيداً على السرعات المنخفظة والمتوسطة.
ماهي تصاميم فحمات السيارة ؟
تنقسم الفرامل في السيارة إلى نوعين شائعين كما يلي:
- مكابح السيارة الأسطوانية (Drum Brake):
استخدمت أنظمة فرامل السيارات المبكرة تصميم الأسطوانة على جميع الاطارات وكانت تسمى فرامل الأسطوانة لأن المكونات كانت موضوعة بداخل هوب أسطواني مستدير مصنوع من الحديد الزهر.
تدور الفرامل الأسطوانية مع الاطار وبداخلها توجد بطانتين للفرامل ومجموعة من النوابض ومكبس (سلندر الفرامل).
عندما يضغط السائق على دواسة الفرامل يتم ارسال سائل الفرامل المضغوط إلى فرامل الأسطوانة ويجبر السلندر على دفع بطانات الفرامل حيث يؤدي هذا الإجراء إلى ضغط البطانات على جوانب الهوب مما يخلق احتكاكاً يبطئ دوران الاطار وعند تحرير دواسة الفرامل يتم ارجاع البطانات مرة أخرى إلى وضعها عن طريق نوابض العودة .
أثبت هذا التصميم قدرته في معظم الأوقات ولكنه كان غير مناسب في ظروف القيادة الشاقة كنزول تلة شديدة الانحدار مع حمولة ثقيلة أو محاولة التباطؤ أثناء القيادة بسرعة عالية وغالباً ما يفقد فعاليته نتيجةً لتراكم الحرارة الكبير داخل الهوب الأسطواني.
- مكابح السيارة القرصية (Disk Brake):
على الرغم من أن فرامل الأقراص تعتمد على نفس المبادئ الأساسية لإبطاء السيارة (الاحتكاك والحرارة) إلا أن تصميمها أفضل بكثير من تصميم فرامل الأسطوانة وبدلاً من وضع المكونات الرئيسية داخل أسطوانة معدنية، تستخدم الهوب والكليبر لإيقاف حركة الاطارات.
عموماً يحمل الكليبر بطانات الفرامل ويتم تثبيتها معاً وعند الضغط على دواسة الفرامل يتم ابطاء السيارة.
من ناحية أخرى تسمح الفرامل القرصية بالتعرض الكامل للهواء الخارجي وبذلك يتم تبريدها باستمرار مما يقلل إلى حد كبير من ارتفاع درجة الحرارة.
ماهي علامات تلف فحمات السيارة ؟
عادةً ما تخدم فحمات السيارة لمسافة 50,000 كم مع ذلك فالجواب الحقيقي للمدة أو المسافة التي يمكن أن تستمر فيها باستخدام الفرامل يختلف من سيارة إلى أخرى ومن سائق لآخر.
على سبيل المثال: إذا كنت تميل إلى نزول المرتفعات أو القيادة في الطرق المزدحمة فستستخدم الفرامل بكثرة أكثر من شخص يقود في المناطق الريفية أو على الطرق السريعة كذلك يميل بعض الأشخاص أيضاً إلى الضغط بقوة على الفرامل مما يتسبب في تآكلها بسرعة أكبر.
فيما يلي أكثر العلامات شيوعاً لتلف الفحمات في السيارة:
- سماع ضوضاء أو صرير أثناء استخدام الفرامل: أول اشارة يلاحظها أي سائق هي سماع صوت الصرير ويحدث بسبب قطعة معدنية صغيرة ضمن فحمات السيارة تقوم بالاحتكاك مع الهوب لذلك عند سماعها بانتظام أثناء استخدام المكابح فمن المحتمل أنه حان وقت الاستبدال ولكن عليك فحصها أولاً فقد يكون سبب الصوت هو تعرض الفحمات للرطوبة وذرات الغبار.
- سمك فحمات السيارة أقل من ربع بوصة: يمكنك فحص فحمات السيارة بصرياً لمعرفة ما إذا كان الوقت قد حان لتغييرها فإذا كانت سماكة الفحمات أقل من ربع بوصة (حوالي 3 ملم) فعليك تغييرها فوراً.
- اضاءة مؤشر التحذير على الطبلون: تحتوي بعض السيارات على حساس متصل بكليبر الفرامل يحذرك عندما يحين وقت تغيير فحمات السيارة عبر ظهور ضوء تنبيه على الطبلون.
اسئلة شائعة حول فحمات السيارة
فيما يلي معظم الاسئلة الشائعة التي تدور حول فحمات الفرامل:
- ما هو الفرق بين الفحمات الأصلية والتجارية ؟
-
مقاومة درجة الحرارة العالية التي ستواجهها من تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة حرارية.
-
مقاومة الرطوبة والتعرض المؤقت للماء.
-
القدرة على التعافي بسرعة من زيادة درجة الحرارة أو الرطوبة.
-
يجب أن يكون معامل الاحتكاك للفحمات منخفضًا بما يكفي لمنع قفل العجلات وفي نفس الوقت مرتفعاً بما يكفي لتوفير قوة توقف كافية.
-
القدرة على مقاومة التآكل بسبب الاحتكاك، ولكن ليس إلى الحد الذي يحدث فيه تآكل للهوب بسرعة أكبر من فحمات السيارة.
- ما هو الفرق بين فحمات السيراميك والعادية ؟
تتميز فحمات السيراميك بتشتيتها للحرارة جيداً مما يحافظ على الأداء القوي حتى بعد التوقفات المتكررة كما أنها تنتج غباراً أقل من الفحمات العادية أضف إلى ذلك تتمتع بلونٍ فاتح لا يلتصق بالاطارات وضوضاء أقل من الفحمات العادية كما أن قدرتها على التعافي من الحرارة العالية أفضل.
- ما هي عيوب فحمات السيراميك ؟
غير مناسبة لظروف القيادة القاسية مثل المناخات شديدة البرودة أو ظروف السباقات كما أنها مرتفعة السعر بالإضافة إلى تتطلب هوبات خاصة لتعمل بشكل جيد.
ختاماً قمنا بتوضيح اكثر المعلومات الضرورية لك في هذا المقال والمتعلقة بأبرز اعطال فحمات الفرامل في السيارة لتكون على معرفة بها وتحديد ما اذا كنت بحاجة إلى تغييرها .
للاطلاع على مقالات أخرى مشابهة يمكنك تصفح موقع كارسيرف لمواكبة كل ما هو مفيد في عالم ميكانيكا السيارات، ايضاً ننصحك بقراءة مقال متى يتم تغيير زيت السيارة لمزيدٍ من الفائدة .
