إن فحمات السيارة جزء مهم من فرامل السيارة وكما نعلم فالغالبية العظمى من السيارات الحديثة تعمل بنظام المكابح الهيدروليكي .
هناك ما هو أكبر بكثير من مجرد الضغط على دواسة الفرامل لايقاف سيارتك بشكل فعال .
عندما يظهر أمامك جسم ما بشكل مفاجئ فإن منظومة الفرامل تعمل في لحظات على ترجمة أفعالك إلى قوة فيزيائية توقف السيارة .
أحد أجزاء هذه المنظومة هو فحمات السيارة .
نظراً لمدى سرعة دوران اطارات السيارة ووزنها فإن فحمات السيارة تتعرض لضغط شديد في كل مرة تتباطأ فيها أو تتوقف .
فكر في الأمر؛ هل ترغب في الامساك بالقرص المعدني الثقيل الذي كان يدور بسرعة كبيرة ؟
تخيل الضغط ببطء على هذا القرص من فحمات السيارة حتى تتوقف .
إنها مهمة قاسية ولكن فحمات السيارة تقوم بذلك بشكل متكرر لآلاف وآلاف المرات دون شكوى !
لذلك تتمتع فحمات الفرامل بخصائص مهمة تحدد فعاليتها وهي كما يلي :
1 – مقاومة درجة الحرارة العالية التي ستواجهها من تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة حرارية .
2 – مقاومة الرطوبة والتعرض المؤقت للماء .
3 – القدرة على التعافي بسرعة من زيادة درجة الحرارة أو الرطوبة .
4 – يجب أن يكون معامل الاحتكاك لفحمات السيارة منخفضًا بما يكفي لمنع قفل العجلات وفي نفس الوقت مرتفعاً بما يكفي لتوفير قوة توقف كافية .
5 – القدرة على مقاومة التآكل بسبب الاحتكاك، ولكن ليس إلى الحد الذي يحدث فيه تآكل للهوب بسرعة أكبر من فحمات السيارة .
ماهي المواد المستخدمة في فحمات السيارة ؟
بعد الحرب العالمية الأولى بدء التسارع في السيارات يزداد، فكان يتم صناعة فحمات السيارة باستخدام الحرير الصخري (Asbestos) بشكل أساسي كمادة احتكاكية .
ذلك لأن فحمات السيارة تتعرض للكثير من الاحتكاك مما يولد كماً كبيراً من الحرارة .
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 :
1 – فحمات السيارة بمواد عضوية
ُتصنع فحمات السيارة العضوية من مواد طبيعية كالزجاج والمطاط، بالاضافة إلى صمغ الراتنج الذي يتحمل الحرارة الشديدة .
في الواقع تساعد الحرارة العالية على ربط المواد ببعضها .
كذلك ألياف الكيفلار تعتبر عنصرًا مهماً في العديد من بطانات الفرامل العضوية .
تتميز فحمات السيارة العضوية بأنها مصنوعة من مواد غير ملوثة للبيئة، كذلك يسهل التخلص منها، كما أنها أكثر نعومة من بطانات الفرامل الأخرى مما يجعلها غالبًا أكثر هدوءاً أثناء الاستخدام .
يعاب عليها فترة خدمتها القصيرة بسبب تآكلها السريع بالاحتكاك كذلك تنتج غباراً أكثر من المواد الأخرى وغير مناسبة للسيارات عالية الأداء والشاحنات .
2 – فحمات السيارة بمواد معدنية
تستخدم هذه البطانات فقط في سيارات السباق، وتتكون من الفولاذ الملبد دون أي اضافات أخرى .
تتميز البطانات 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 .
3 – فحمات السيارة بمواد شبه معدنية
كما يوحي الاسم تحتوي البطانات شبه المعدنية على نسبة (%20-%65) من المعدن، تتكون عادةً من الفولاذ والحديد والنحاس والتيتانيوم بالاضافة إلى الجرافيت .
تم تصميم مواد فحمات السيارة شبه المعدنية بشكل نموذجي لتتحمل درجات الحرارة العالية والقيادة الشاقة.
حيث يتم استخدامها في العديد من سيارات الدفع الرباعي الكبيرة والشاحنات الصغيرة والسيارات عالية الأداء .
تعتبر بطانات الفرامل شبه المعدنية بشكل عام منتجاً من الدرجة الممتازة مع ميزات لتقليل الاهتزازات والضوضاء .
تتيح أجزاء الفولاذ والألياف المعدنية الأخرى التعامل مع درجات حرارة قد تصل إلى 315 درجة مئوية وهو مالا تتحمله بطانات الفرامل الأخرى .
معظم السيارات الموجودة على الطريق اليوم تستخدم فحمات السيارة شبه معدنية .
بالرغم من انتشارها الواسع وتكلفتها المعقولة إلا أنه يعاب عليها ثقلها وهو ما يسبب زيادة استهلاك الوقود .
كذلك تنتج غباراً أكثر وضوضاء أكبر من الأنواع الأخرى، كما أن قدرتها على التعافي من الحرارة العالية أبطأ .
4 – فحمات السيارة بمواد السيراميك
توفر بطانة فرامل السيراميك أداءً رائعاً وتتآكل بشكل جيد بمرور الوقت وهي خفيفة الوزن جداً وكلها أمور مهمة للقيادة عالية الأداء .
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 .
كما أن قدرتها على التعافي من الحرارة العالية ممتازة .
مع ذلك لا تعتبر الخيار الأفضل لظروف القيادة القاسية مثل المناخات شديدة البرودة أو ظروف السباقات كما أنها مرتفعة السعر .
تتوفر بطانة أخرى عالية الأداء تتكون من السيراميك وألياف الكربون تستخدم في حلبات السباق .
تتميز بخفة الوزن وتشتيت الحرارة العالية جيدًا حتى تظل قوية طوال السباق . الجانب السلبي الرئيسي هو ارتفاع سعرها الكبير!
تعتبر فرامل السيراميك الكربوني أفضل بالفعل من الفرامل المعدنية ولكنها لا تقلل من مسافة التوقف كما يعتقد الناس عادة .
من ناحية أخرى لن تتأذى الهوبات كثيراً كما يحدث مع فحمات السيارة المعدنية، كما أنها لا تعمل جيداً على السرعات المنخفظة والمتوسطة .
ماهي تصاميم فحمات السيارة ؟
1 – الأسطوانية (Drum Brake)
استخدمت أنظمة فرامل السيارات المبكرة تصميم الأسطوانة على جميع الاطارات .
كانت تسمى فرامل الأسطوانة لأن المكونات كانت موضوعة بداخل أسطوانة مستديرة مصنوعة من الحديد الزهر .
تدور الفرامل الأسطوانية مع الاطار وبداخلها توجد بطانتين للفرامل (Brake Shoes) ومجموعة من النوابض (Self Adjuster) ومكبس (Cylinder) .
عندما يضغط السائق على دواسة الفرامل يتم ارسال سائل الفرامل المضغوط إلى فرامل الأسطوانة ويجبر المكبس على دفع بطانات الفرامل .
يؤدي هذا الإجراء إلى ضغط البطانات على جوانب الأسطوانة مما يخلق احتكاكاً يبطئ دوران الاطار .
عند تحرير دواسة الفرامل يتم ارجاع البطانات مرة أخرى إلى وضعها غير المطبق 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 .
غالبًا ما يفقد فعاليته نتيجةً لتراكم الحرارة الكبير داخل الأسطوانة .
2 – 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 .
بدلاً من وضع المكونات الرئيسية داخل أسطوانة معدنية، تستخدم الهوب (Rotor) والكليبر (Caliper) لإيقاف حركة الاطارات .
يحمل الكليب بطانات الفرامل، واحدة على كل جانب من الهوب ويتم تثبيتها معاً عند الضغط على دواسة الفرامل .
مرة أخرى يتم استخدام السوائل لنقل حركة دواسة الفرامل إلى حركة الفرامل .
ولكن على عكس فرامل الأسطوانة التي تسمح للحرارة بالتراكم داخل الأسطوانة أثناء التوقف المتكرر .
فإن الهوب المستخدم في فرامل القرص يتعرض بالكامل للهواء الخارجي وبذلك يتم تبريده باستمرار مما يقلل إلى حد كبير من ارتفاع درجة الحرارة .
ماهي علامات تلف فحمات السيارة ؟
عادةً ما تخدم فحمات السيارة لمسافة 50000 كم، ومع 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 فحمات السيارة :
1 – سماع ضوضاء أو صرير أثناء استخدام الفرامل
أول اشارة يلاحظها أي سائق هي سماع صوت الصرير .
يحدث هذا الصوت بسبب قطعة معدنية صغيرة ضمن فحمات السيارة تقوم بالاحتكاك مع الهوب .
عند سماعها بانتظام أثناء استخدام المكابح فمن المحتمل أنه حان وقت الاستبدال .
ولكن عليك فحصها أولاً فقد تتعرض الفحمات للرطوبة وذرات الغبار مما تتسبب في حدوث صوت الصرير .
2 – سمك فحمات السيارة أقل من ربع بوصة
يمكنك فحص فحمات السيارة بصرياً لمعرفة ما إذا كان الوقت قد حان لاستبدالها .
إذا كانت سماكة الفحمات أقل من ربع بوصة (حوالي 3 ملم) فعليك استبدالها فوراً .
3 – اضاءة المؤشر بلوحة العدادات
تحتوي بعض السيارات ضوء تنبيه على لوحة العدادات والذي سيحذرك عندما يحين وقت استبدال فحمات السيارة .
المراجع
WONDERING WHEN TO REPLACE BRAKE PADS?