Rauheit von Bremsscheibenoberflächen
Was besagt die Rauheit einer Bremsscheibe und wie kann man sich die Struktur vorstellen?
Die Rauheit beschreibt in unserem Fall die Beschaffenheit bzw. die Struktur einer Bremsscheiben-Oberfläche. Auf den ersten Blick wirkt eine Bremsscheibe für das menschliche Auge glatt und poliert, teilweise so fein gehont und geläppt, dass man sich darin spiegeln kann. Unter dem Elektronenmikroskop betrachtet sind die augenscheinlich glatten Oberflächen jedoch rau. Diese Rauheit der Oberfläche wird in µ angegeben.
Wären die Bremsscheibe und der Bremsbelag theoretisch auch mikroskopisch betrachtet absolut glatt, käme keine Reibung zustande und somit auch keine Bremswirkung. Die Wissenschaft, die sich mit der Reibung zwischen zwei Körpern (hier Bremsscheibe und Bremsbelag) beschäftigt, nennt man Tribologie.
Auf unsere Bremse bezogen heißt das, wir benötigen eine Oberfläche, die ausreichend rau ist, um eine gute Bremswirkung (Reibwert zwischen Belag und Scheibe) zu erzielen, die aber zudem ausreichend glatt ist, um einen vorzeitigen Verschleiß zu verhindern.
Bremsen ist, wenn es nicht zum Blockieren kommt, eine Art von Schleifen. Wir schleifen beim Bremsvorgang die Oberflächen von Bremsbelag und Bremsscheibe. Würden die beiden Oberflächen nun immer glatter, was beim Schleifen ja der Fall wäre, nähme der Reibwert zwischen den beiden stetig ab. Da wir aber eine kontinuierliche Bremswirkung wünschen, die immer gleich ist (abgesehen von der Einbremsphase neuer Scheiben oder Beläge), werden Oberflächen gefertigt, die eine dauerhafte, gleichmäßige Rauheit aufweisen.
Bremsscheiben werden zu diesem Zweck oberflächenbehandelt. Das heißt: Auf die Oberfläche der Bremsscheibe werden durch spezielle Schweißverfahren (Flammspritzen, Lichtbogenspritzen) verschleißmindernde Partikel von z. B. Chromkarbid oder Wolframkarbid aufgebracht, die den Bremsscheibenwerkstoff Gusseisen veredeln. Die Karbide sind häufig in eine korrosionshemmende Matrix von Nickel oder Kobalt eingebettet.
Die nun sehr raue Oberfläche wird in mehreren Durchgängen feingeschliffen, gleitgeschliffen, geläppt, gehont, ultraschallgeschliffen oder ultraschallgeläppt. Durch diese Feinbearbeitung werden, aus der Matrix der Oberflächenbeschichtung, die aufgebrachten Spitzen und Kanten der Mikro-Karbid-Partikel geglättet und tiefer eingelagerte Karbide freigelegt. Die jetzt vorhandene Rauheit ist von langer Dauer und durch die verschleißfesten Karbide in der Oberflächenmatrix garantiert. So erreicht eine Bremsscheibe die geforderte Verschleißfestigkeit und die erforderliche Rauheit, um eine immer gleiche, funktionsstarke Bremse zu garantieren.