הכתבה פורסמה במגזין אוטו בגיליון 207 .
עם אימוץ בלמי הדיסק בעולם המכוניות, הורכבו אלה תחילה מבוכנה אחת מכל צד, המפעילה את רפידת הבלם. אך הפיזיקה אינה נענית תמיד (בדרך כלל) לגחמותיהם של סופרי האפונים בקומת הנהלת החשבונות של החברה, ומה לעשות שסיבוב הדיסק פוגש את הרפידה בחלקה האחורי תחילה, ורק אחר כך את חלקה האחר. משום שהחיכוך הגדול ביותר נוצר באותו חלק שפוגש את הדיסק לראשונה, שם גם תהיה השחיקה הגדולה יותר. הבוכנה האחת אינה יכולה ליצור לחץ שווה מספיק על מנת ללחוץ את הרפידה על הדיסק לכל אורכה, באחת. התוצאה היא שחיקה בלתי שווה של הרפידה, הנראית בעין בעובי הרפידה: החלק האחורי דק יותר, הקדמי עבה יותר, וביניהם מתוח קו אלכסוני. אלכסון הנפגש במשטח ישר אינו המתכון העדיף לבלימה, על כן שבו המהנדסים לשולחנותיהם לתכנן פתרון. כאותם חכמים ידועים, כעבור שבעה ימים ושבעה לילות טכסו עצה: הבה נפעיל את הרפידות עם שתי בוכנות מכל צד, וביחד ארבע בוכנות לדיסק. כך נדאג שהרפידה תילחץ באופן שווה לכל אורכה, איכות הבלימה לאורך זמן תשתפר, ואותו קו אלכסון, שאולי טוב לכלכלני בנק ישראל אך לא למכוניותינו, יְיָשר קו עם הדיסק.
כצפוי, השיפור הזה הומצא עבור מכוניות המרוץ, העומדות בעומסי בלימה כבירים, ומשם אומץ למכוניות המוני העם. אך לא בארבע בוכנות הסתיימה העבודה: המהדרין, ובראשם יצרן הבלמים המוביל למכוניות מרוץ, ברמבו, העלו את מספר הבוכנות לשש לדיסק, שלוש מכל צד. משום שעדיין החלק האחורי הוא הפוגש ראשון את הדיסק, הבוכנות הדוחפות את הרפידות אינן שוות, אלא בעלות מהלך משתנה - ככל שהבוכנה אחורית יותר, מהלכה קצר יותר. היום ניתן להחליף מערכת שלמה (דיסק, קאליפר, בוכנות ורפידות) במערכת מתקדמת המגיעה כערכה (קיט) - ברמבו, למשל, מציעה דיסקים של ^14 לגלגלים של ^18 עד ^20, במקום המערכות המקוריות. בקיטים כאלה לא נדרשת החלפת משאבת הבלם הראשית, והם מתאימים למערכות בקרת המשיכה וה- ABS. כך שאם חשקה נפשך במראה גלגלים כשל פרארי F50, כולל קאליפרים באדום לוהט - השיפור ביכולת הבלימה עשוי להגיע לכ- 30%, קיצור העשוי להיות ההבדל בין חיים ומוות, פשוטו כמשמעו.
בחומר ובלבנים...
לאיכות החומר הנמצא על רפידת הבלם, כמו גם לתהליכי הייצור השונים, חשיבות עליונה, ועם השנים רמת הדרישות רק עלתה. הדרישות מחומר רפידת הבלם רבות ולעיתים סותרות: מצד אחד, החומר חייב להיות בעל מקדם חיכוך גבוה, על מנת ליצור כוח רב על הדיסק או התוף. מצד שני, הוא חייב להיות בעל מקדם התפשטות תרמית נמוך, על מנת שבעת התחממותו לא יתפשט ויתעוות. מצד שלישי, יכולת פינוי החום שלו צריכה להיות גבוהה ומצד רביעי אסור לחומר להיות קשה מדי, על מנת לא לחרוץ את חומר הדיסק או התוף, אך בה בעת עליו להיות קשה מספיק על מנת לא להישחק מהר מדי. בשנים האחרונות נוספו גם דרישות של איכות הסביבה, שהחומר לא יהווה סיכון לעובדי הייצור המייצרים אותו, לפועלים המרכיבים אותו בקווי הייצור ולאוכלוסיית הנהגים והנוסעים, כתוצאה מפליטת גזים או אבק בעת שחיקתו.
בדגם T של הנרי פורד, המכונית הראשונה בייצור המוני, נעשה שימוש ברצועת כותנה, שנכרכה סביב תוף, הנתון בתוך תיבת ההילוכים. הרצועה התקררה ע^י השמן שבתיבת ההילוכים, והנהג הוזהר כי השימוש בבלמים יהיה לזמן קצר בלבד.
חומרי רפידות הבלם מכילים ארבעה מרכיבים עיקריים: דבקים, חומרי מבנה, חומרי מילוי וחומרים מגבירי חיכוך. הדבקים מחברים את כל המרכיבים האחרים לחומר אחיד, ומבוססים בדרך כלל, על שרף פנולי המתייצב בחום, בתוספת גומי כמשכך רעידות. כחומרי מבנה, המספקים קשיחות מכאנית, נבחרו בתחילת הדרך חומרים אסבסטיים. מהו אותו אסבסט נודע לשימצה? ובכן, זהו חומר טבעי מינרלי, שמבנהו עשוי להיות בצורת סיבים ישרים מיקרוסקופיים, או בצורת סיבים מסולסלים, אף הם מיקרוסקופיים. ההבדל בסוגי הסיבים הוא שהישרים הם הבעייתיים ביותר: בעת שחיקת הרפידות, במהלך הייצור, או כשנוצר שבר במבנה העשוי מאסבסט, משתחררים הסיבים לאוויר, נשאפים לריאות ושוקעים בהן. ברפידות בלמים המצב חמור, הואיל ועקב החיכוך נוצרת אבקת אסבסט הפורחת לאוויר. במחקרים נמצא כי ריכוזה באזור צמתים ופניות, בהם מופעלים הבלמים, גבוה והתוצאות הראו גם על שכיחות גבוהה של מקרי סרטן הריאות ובעיות בדרכי הנשימה. האסבסט היה (ונשאר בצורתו הסלילית, שאינה מתפרקת בקלות מהמבנה בו היא נתונה ושאינה שוקעת בריאות) בשימוש, בעיקר בבנייה, משום תכונתו המצויינת בבידוד חום. והלא כבר אמרנו כי החום הנוצר בבלימה הוא בעייתי ביותר בשיקום יכולת הבלימה. ברם, המאבק כנגד הוצאת החומרים האסבסטיים משימוש, הוליד פתרון טוב יותר: שימוש בחומרים קרמיים, שבידוד החום שלהם ברמה גבוהה, ומאידך גיסא, שחיקתם נמוכה באופן יחסי. בגרסה הקרמית, וכן בגרסה המתקדמת ביותר, של בלמי דיסק מסיבי פחמן, יש אפשרות של שימוש בחומרים אלה לרפידות בלבד, וגם לייצור הדיסק עצמו מחומרים אלה, כאמור בהמשך. החומרים הקרמיים הם תרכובת של סיליקון ופחמן, כאשר תחמוצת סיליקון נוזלית מוחדרת למטריצה (תבנית מסודרת) של פחמן, ונספגת בה, ליצירת חומר העמיד בשחיקה. העיבוד הסופי נעשה בכלים בעלי ראש יהלום, שכן הקושי של החומר הקרמי אינו מאפשר עיבוד בכלי פלדה, גם פלדה קשה. חומרים נוספים המשמשים כחומרי מבנה הם סיבי זכוכית, קוולאר ומתכות שונות.
חומרי המילוי, המיועדים לתת נפח לרפידות בעלות מינימלית ולהקל על תהליכי הייצור, הם מינרלים שונים, בעלי שמות אקזוטיים כ- מיקה, ורמיקוליט ובריום סולפט... החומרים מגבירי החיכוך מיועדים לשמור על רמת החיכוך גם בטמפרטורות גבוהות, ובעיקרם הם גרפיט ומתכות גופריתיות שונות. כן מוספים גרגרי חומרים משפרי מקדם חיכוך, כאלומינה וסיליקה, שהינם תחמוצות של החומרים בעלי השם הדומה.
זריקת דיסקוס
החומר העיקרי לייצור הדיסק עצמו הוא ברזל יציקה אפור, המעובד בעיבוד שבבי לדיסק מלוטש, גם אם כבד. כבר למדנו, בסידרת הכתבות על המתלים, כי ככל שהמשקל הבלתי נתמך גדול יותר, תופעות דינמיות תוחרפנה. משקל הדיסק מברזל היציקה, למרות שהוא קל באופן משמעותי מהתוף המקביל לו, עדיין גדול, ועל כן נדרש להיכנס למשטר דיאטה מיוחד. בשנים האחרונות פותחו דיסקים מחומרים נוספים, כגון אלומיניום מחוזק בסיליקון-פחמן ודיסקים מפחמן המיוצרים בתהליך סינטור - כבישת אבקה בלחץ גבוה וחימום המוצר לקבלת קשיות מרבית. בלמים העשויים מסיבי פחמן משמשים היום במכוניות מרוץ, פורמולה 1 כדוגמא, ובמכוניות על אקזוטיות. סיבי הפחמן מסודרים בשתי וערב בשניים או שלושה ממדים, מודבקים בדבק פנולי וסיליקון. בתהליך ייצור לבלמי פורמולה 1 במפעל ברמבו, מיוצר החומר מסיבי פחמן המונחים באופן אקראי, ומוספגים במתאן, בתהליך של שיקוע כימי איטי, האורך כ- 150 יום!
לפחמן יתרון מוחשי וברור: במובדל מחומרים אחרים, התנהגות הפחמן משתפרת בחום, ונוצר אפקט של חיכוך תרמי-כימי, בנוסף לחיכוך המכאני שבין הרפידות לדיסק. למעשה, עיקר הבלימה בבלמי פחמן מושג בטמפרטורות הגבוהות, בהן מתרחשת תגובה כימית בין הרפידות לדיסק, כך ש^כאילו^ נוצר חומר אחד בין הרפידה לדיסק, ומאחר שאחד מהם סטטי (הרפידה) והשני דינמי (הדיסק), נוצרת מעין נעילה ביניהם, והיא הבלימה.
מכל האמור לעיל מובן כי בלמי פחמן הינם יקרים בצורה מחרידה, אף כי אורך חייהם כאורך חיי המכונית, בשל העמידות המצוינת בשחיקה. הבלמים הקרמיים הם הפשרה הטובה שבין עלות ליעילות במכוניות כביש, אף כי הם מבוססים על חיכוך מכאני בלבד.
התרעה מודיעינית
הואיל ובבלמים ^קונבנציונליים^ שחיקים עסקינן, נוצר הצורך להתריע בפני הנהג על ירידת עובי הרפידה למצב המחייב החלפתה. בתחילת שנות ה-70 הוחל בציוד מכוניות באמצעי מה-זה-פשוט, שתמוה כי רק אז נפל האסימון. שחיקה של הרפידה עד המצב בו מסמרות הקאליפר נוגעות בדיסק, היתה מודיעה בחריקה צורמנית כי הדיסק כורסם אף הוא בחריצים, המחייבים חריטתו מחדש (על כך בהמשך), אם החריץ שנוצר לא היה עמוק מדי. במקרה דנן, הושלך הדיסק לערימת הפסולת של המוסך, ומאות שקלים יחליפו ידיים תמורת דיסק חדש. הפטנט הראשון היה גאוני בפשטותו: בצמוד לרפידה הותקן פס פלדה רכה. ככל שהתקדמה שחיקת הרפידה, התקרב הפס לדיסק, עד להגעה למגע עימו. הצליל הבלתי נסבל ובלתי ניתן להתעלמות שנוצר, הודיע לנהג באופן חד משמעי כי הרפידה הגיעה לפירקה וכי יש לפרקה. בגלל היות הפס עשוי מפלדה רכה, הוא לא גרם נזק לדיסק, שכן הוא נשחק מהר יותר, בלא לחרוץ את הדיסק.
גירסה מתקדמת יותר, שהוכנסה בתחילת שנות ה-80 לדגמי מרצדס וטויוטה, כללה מגע חשמלי המוטבע בתוך הרפידה. כאשר עובי הרפידה יורד עד למצב בו נוצר מגע בין המגע החשמלי לדיסק, נסגר הקוטב השלילי של המעגל, ונורית, עם או בלי זמזם, נדלקת בלוח המחוונים. בעלי רכב כזה צריכים להקפיד בעת החלפת רפידות, כי הרפידות התחליפיות כוללות את המגע החשמלי. פעמים רבות נראה חוט החשמל המגיע מקופסת הנתיכים כרוך מסביב למתלה, שכן הותקנה רפידה רגילה, ללא מגע כזה.
במקרה בו מתעלם הנהג מההתרעה, יחול שינוי בפני הדיסק-מגע תושבת הרפידה בדיסק יגרום לחריצתו בחריצים. פרט לרעש הלא נעים שיתלווה לכל בלימה, רמת הבלימה תרד, שכן שטח המגע יקטן. הפתרון הפשוט, כאשר עומק החריץ עומד בגבולות המותר לדיסק, היא לחרטו (במקביל להחלפת הרפידות, כמובן). חריטה זו היא תהליך עיבוד שבבי, בו מותקן הדיסק במחרטה, ובעזרת כלי חיתוך מפלדה מוסרת השכבה העליונה, עד שכל הדיסק מיישר קו עם עומק החריץ שנוצר. גבולות הפסילה של הדיסק הם, כמובן, מה יהיה עוביו לאחר החריטה. אשר על כן, מספר החריטות שיכול דיסק לעבור מוגבל, עד לצורך להחליפו בחדש.
