ขอขอบคุณที่มา
http://www.jobpub.com/articles/showarticle.asp?id=1696
ผู้ผลิตจานเบรกทุกชนิดในโลกนี้, ไม่ว่าจะออกแบบรูปร่าง มีร่อง มีรู ขนาดใหญ่-เล็ก ส่วนผสมของวัสดุที่ใช้, มีโจทย์ข้อเดียวกันก็คือทำอย่างไรจะจัดการเรื่องความร้อนที่เกิดขึ้นบนเบรกให้ได้ ความร้อนบนจากเบรกมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพในการเบรกมากกว่าองค์ประกอบอื่นๆ ทีนี้มาคิดกันต่อว่า แล้วความร้อนมันมาจากไหนล่ะ แล้วมันมามากน้อยขึ้นอยู่กับอะไรบ้าง ความร้อนจะเกิดจากการเปลี่ยนพลังงานกล (ที่เกิดจากการหมุนของล้อ/จาน) หรือที่เรียกว่า Kinetic Energyไปเป็นพลังงานความร้อน หรือที่เรียกว่า Thermal Energy กระบวนการนี้เค้าเรียกว่า Heat Conversion
นักวิทยาศาสตร์เค้าทดลองและคำนวณเอาไว้เสร็จสรรพแล้วว่า เจ้า Kinetic Energy เนี่ย มันเป็นสัดส่วนโดยตรงกันกับ
- น้ำหนักรถ (M)
- ความเร็วของรถ (V)
ดังนี้ ; Kinetic Energy = ½ MV2 ไม่ต้องไปสนใจกับสูตรมันมากก็ได้นะครับ ปวดหัวเสียเปล่าๆ แต่ถ้าเชื่อผมผมจะแปลให้ฟังว่า ถ้ารถวิ่งด้วยความเร็วหนึ่งหน่วย น้ำหนักหนึ่งหน่วย ต้องใช้พลังงานในการเบรก (ซึ่งจะเปลี่ยนไปเป็นความร้อน) สองเท่า ถ้ารถวิ่งด้วยความเร็วเพิ่มขึ้นอีกหนึ่งเท่า ต้องใช้พลังงานในการเบรกเพิ่มขึ้นเป็นสี่เท่า ฟังแล้วอยากลงไปถอดล้อดูจานเบรกตอนนี้เลยใช่ไหมครับ?
แต่ยังไมต้องตื่นตระหนกมาก ปกติจานมันจะสามารถบรรจุความร้อนไว้ในตัวเองได้ระดับหนึ่ง ถ้าขับรถและเบรกแบบมนุษมนาปกติ ความร้อนที่เกิดจากการเบรกจะค่อยๆออกไปเมื่อปล่อยเบรกเอง แต่ถ้าต้องเบรกต่อเนื่องกันบ่อยๆ ที่ความเร็วสูงๆ ทีนี่ความร้อนมันจะคายออกมาไม่ทัน และความร้อนมันจะเกิดสะสมขึ้นมากจนจานมันไม่สามารถบรรจุความร้อนเอาไว้ได้หมด ทีนี้จะเกิดอาการที่เรียกว่า Heat Sink นึกภาพ Sink ที่อ่างล้างหน้าเวลาเราเปิดน้ำไว้ ถ้าท่อมันเล็กไป หรือมีอะไรไปตันทำให้ระบายไม่สะดวก จนอัตราการไหลของน้ำที่เปิดลงไปมันมากกว่าน้ำที่ระบายออก มันก็จะล้นออกมาทำให้พื้นเลอะเทอะเสียหาย ความร้อนก็สามารถล้นออกมาได้เหมือนกันตาม concept นี้ แต่ความร้อนที่ล้นออกมามันไม่เลอะเทอะ แต่มันจะถ่ายต่อไปยังผ้าเบรก สายเบรก น้ำมันเบรก น้ำมันเบรกก็พาความร้อนต่อไปที่ปั้มเบรก ทำให้มีอุณหภูมิสูงขึ้น ทำให้เบรก Fade หรือไม่ก็แตกไปเลย
ตรงนี้คงมีคนอยากจะถามผมว่า อ้าวแล้วอย่างนี้เวลาความร้อนมันระบายออกจากเบรกตามปกติ มันก็ไปโดนส่วนอื่นๆด้วยเหมือนกัน มันมิเบรกแตกกันทั่วบ้านทั่วเมืองหรือ คำตอบคือไม่ครับ คำว่าล้นในที่นี้หมายล้นแบบที่ความร้อนมัน Transmit ไปตามชิ้นส่วนที่มันติดกับเหล็ก (จานเบรก) เนื่องจากธรรมชาติแล้ว โลหะจะนำพาความร้อนได้ดีกว่าอากาศครับ พูดง่ายๆคือถ้าความร้อนมันมากเกินที่จานมันจะรับได้แล้ว ส่วนที่เกินมันจะวิ่งไปตามโมเลกุลของเหล็กหรือวัตถุที่ติดกับจานเบรก มากกว่าวิ่งออกไปที่อากาศครับผม
มาถึงตรงนี้แล้ว คงจะมองเห็นภาพแล้วนะครับ ว่าเรากำลังต่อสู้อยู่กับอะไร สั้นๆง่ายๆก็คือ
Heat Sink ครับ เราไม่สามารถที่จะทำให้มันไม่เกิดความร้อนในขณะเบรกได้ (ทำไมถึงไม่ได้กลับไปอ่านตรงแถว Heat Conversion ข้างต้นอีกที) แต่เราทำให้ความร้อนมันออกไปจากจานในสัดส่วนเดียวกันกับความร้อนที่ใส่เข้าไปในจานได้ครับ วิธีแรกก็คือหาจานเบรกที่มันเหมาะสมกับสภาพการขับขี่มาใส่ หรือถ้าไม่อยากเสียเงิน วิธีที่สองก็คือเปลี่ยนพฤติกรรมในการเบรกให้มันเข้ากับเบรกที่เรามีอยู่เสีย
เปลี่ยนแบบที่สองคงจะเปลี่ยนกันยาก ยิ่งชาว SSS ด้วยแล้วขับกันเบาๆไม่ค่อยมี หรือบางทีไม่อยากเบรกบ่อยแต่ถนนหนทางมันไม่เอื้ออำนวย ชนิดบ้านอยู่บนยอดเขา ออกไปในเมืองทีต้องขับรถลงเขาผ่านสี่สิบห้าโค้งอะไรทำนองนั้น ก็เอาเป็นว่าอยากจะเสียตังค์เปลี่ยนเสียก็แล้วกัน ถ้าอยากจะเปลี่ยนมาดูวิธีที่ผู้ผลิตจานเบรกเค้าหาวิธีที่ต่อสู้กับ Heat Sink อย่างไร และเค้าใช้วิธีการอะไร ตรงไหน อย่างไร จะได้เลือกซื้อใช้ให้ถูก ไม่ใช่แค่ไปคว้าเอาเหล็กดุ้นนึงมาใส่ ความร้อนก็ไม่ลด แต่ความแข็งแรงกลับลดลงไปแทน หรือบางทีไปเห็นแค่จานที่มันเจาะรูพรุนๆมาก็จะคิดว่ามันจะดีไปเสียหมด มันยังมีองค์ประกอบอื่นๆอีก แต่ที่จำเป็นและมีผลโดยตรงมีสองเรื่อง คือ วัสดุที่ใช้ และเรื่องรูปร่างและการออกแบบของจาน ว่ากันเป็นเรื่องๆไปเลยนะครับ
ภาพประกอบ Microstructure ของ Graphite ในเนื้อเหล็กที่มองผ่านกล้องขยาย 100 เท่า
เริ่มจากเรื่องวัสดุที่ใช้ก่อน ใครเป็นคนไม่ค่อยชอบอะไรที่ Technical มาก ข้ามไปเลยก็ได้ แต่ก่อนข้ามให้ทำความเข้าใจกับตัวเองแค่ว่า ไม่ใช่แค่ว่าเหล็กอะไรก็ได้สามารถนำมาทำเป็นจานเบรกได้ ข้อสรุปมันมีแค่นี้เอง ส่วนใครอยากจะรู้ว่าแล้วเหล็กชนิดไหนบ้างล่ะที่ใช้ได้ ก็จงอดทนอ่านต่อไป
ผู้รู้ที่ผมไปจำขี้ปากเค้ามา เค้าบอกว่าเหล็กที่จะนำมาทำจานเบรกควรจะคุณสมบัติตามนี้เป็นอย่างน้อย ได้แก่
1. เป็นเหล็กเหนียวชนิดสีเทา หมายถึงสีเนื้อของเหล็กนะครับ ไม่ใช่เหล็ก (ถูก) พ่นสีเทา เหล็กแบบนี้มีคุณสมบัติที่จะจัดการกับความร้อนและการสั่นของจานได้ดี (Vibration Absorption) เหล็กชนิดนี้จะบรรจุความร้อนในตัวมันเองได้มาก (โดยความร้อนไม่ล้น) และระบายความร้อนนั้นออกได้เร็ว
2. ต้องมีคุณสมบัติตามมาตรฐาน SAE J431 G3000 ซึ่งกำหนดไว้ว่าต้องมี
2.1 ความแข็ง (hardness) ไม่ต่ำกว่า 187-241 ตามวิธีการวัดของ Brinell วิธีนี้คิดค้นโดยอีตา Dr. J. A. Brinell ชาวสวีเดน ใช้วัดความแข็งของทั้งเหล็ก Forged และเหล็ก Casting และเป็นวิธีวัดที่ยอมรับกันเป็นมาตรฐานมาตั้งแต่ปี 1900 แล้วครับ ใครอยากรู้ว่าวิธีการวัดแบบนี้เป็นอย่างไร ลองไป search หาดูเองละกันเพราะเดี๋ยวมันจะยืดยาวมากเกินไป
2.2 ความเหนียว (Tensile Strength) ต้องไม่ต่ำกว่า 30,000 psi ตัว Tensile Strength คือการทดสอบการรับแรงสูงสุดของเหล็กโดยที่ เหล็กไม่แตก และ/หรือ เหล็กไม่เปลี่ยนรูปร่างแบบถาวร (Yield Strength) Tensile Strength ของเหล็กสีเทาจะเริ่มที่ 20,000 psi หรือที่เรียกว่า Class 20 Iron.
2.3 โครงสร้างของ pearlitic microstructure จะต้องเทียบเท่า ASTM-247 Classificationอันนี้จนปัญญาที่จะหาคำไทยมาได้ แต่แบบเข้าใจง่ายๆก็คือเป็นจำนวนโครงสร้างของกราไฟต์ในเนื้อเหล็ก (หรือคาร์บอน) หลังจากผ่านกระบวนการเผาหรือให้ความร้อนแก่เหล็กจนถึงอุณหภูมิวิกฤต (Critical Temperature) และทำให้เย็นตัวลง ข้อนี้ใคร major ทาง Material Science ช่วยตรวจสอบแก้ไขถ้าเห็นว่าไม่ถูกต้องให้ผมด้วยนะครับ เพราะผมอ่านๆดูแล้วก็ไม่ค่อยเข้าใจเท่าไหร่ ASTM ย่อมาจาก American Society for Testing and Materials เป็นหน่วยงานที่ควบคุมและวัดค่ามาตรฐานของโลหะ คล้ายๆกับ SAE อะไรทำนองนั้น
จบเรื่องคุณสมบัติของเนื้อเหล็กเท่านี้
การออกแบบที่เคยเห็นๆกันก็จะมีไม่กี่แบบครับ ก็คือ แบบจานตัน (Solid Rotor) จานแบบมีร่องระบายตรงกลาง (Ventilated Rotor) จาน Oversized จานแบบเจาะรูที่หน้าจาน (Cross-drilled Rotor) จานแบบเซาะร่องที่หน้าจาน (Slotted Rotor) จานแบบสองชิ้น (Floating Rotor) บางอย่างอาจจะถูกออกแบบผสมออกมาตามข้างต้นเช่น จานแบบสองชิ้นที่มีร่องระบายตรงกลางและที่หน้าจานทั้งเจาะรูและทำ Slot ก็ว่ากันไป
คนส่วนใหญ่จะเห็นว่าจานสองแบบแรก มัน Low-tech เสียนี่กระไร และจะมองว่าจานแบบที่เหลือมันเป็น Hi-performance Rotor ไปเสียหมด อาจจะจริง หรืออาจจะไม่จริงก็ได้ ผู้รู้เค้าบอกว่าให้ดูที่วัสดุที่ใช้ก่อนแล้วค่อยดูที่การออกแบบ เพราะวัสดุจะมีผลต่อการจัดการกับความร้อนมากกว่าลักษณะการออกแบบของจานครับ ยกตัวอย่าง จานตันที่ใช้เหล็ก Class 20 ขึ้นไป ย่อมดีกว่า จาน Cross-drilled ที่ใช้เหล็กต่ำกว่า Class 20 ลงมาครับ ส่วนจะทราบได้อย่างไรว่าเหล็กมันเป็นแบบไหน ก็ลองหาข้อมูลดูครับ ของดีๆ ส่วนมากเค้าบอกหมดแหละครับว่ามีที่มาที่ไปยังไง แต่คงไม่ต้องถึงกับขอยืมจานที่ร้านเค้าส่งไป lab ทดสอบก่อนนะครับ
ทำความเข้าใจกับตัวเองก่อนว่า คำอธิบายเรื่องรูปร่างตรงนี้ให้ถือว่า Material ที่ใช้ทำเป็นจานแบบนั้นๆอยู่ในเกณฑ์เทียบเท่ามาตรฐานแล้วนะครับ เพราะฉะนั้นแบบไหนดีกว่า หรือมีคุณสมบัติเฉพาะตัวอย่างไร ก็ถือว่าเป็นไปตามรูปร่างของมันโดยตรงนะครับ
อีกข้อนึง ทำความเข้าใจกับตนเองก่อนว่า คำว่าดี กับคำว่าเหมาะสม มันต่างกันอย่างสิ้นเชิง แต่บังเอิญว่ามันถูกวางไว้ใกล้กันไปหน่อยเท่านั้นเอง อยู่ที่ว่าใครจะมองที่มุมไหน เหมือนกับมีรองเท้าเบอร์ 10 วางอยู่คู่นึง คนเท้าเบอร์ 11 มาลองก็จะบอกว่าคับจังเลย คนเท้าเบอร์ 9 มาลองก็จะบอกว่าไหงหลวมอย่างงี้ น่าขำมากทั้งๆที่รองเท้าคู่เดียวกัน และจะน่าขำยิ่งกว่าถ้าคนสองคนนั้นมานั่งเถียงกันว่าตกลงใครพูดจริงกันแน่
เมื่อเข้าใจพร้อมแล้ว เริ่มเลยครับ
มาที่จานตันกันก่อน แบบนี้จะเรียกว่า Solid Rotor ชื่อก็ตามนั้น เป็นเหล็กตันๆเรียบๆ เห็นได้ในรถมาตรฐานทั่วไป ถามว่าดีไหม มันดีเหมาะสมกับรถ standard ทั่วไป และดีเท่าที่โรงงานเค้าออกแบบมาแล้วว่ามันทำให้รถคันนั้นๆ น้ำหนักขนาดนั้นที่ถูกขับเคลื่อนไปด้วยแรงม้าขนาดนั้น หยุดได้ คุณคงไม่มีโอกาศที่จะต้องทำให้รถหนึ่งร้อยแรงม้าให้หยุดตอนความเร็วสองร้อยห้าสิบ กม/ชม ใช่ไหมครับ คำตอบคือใช่ครับ เพราะมันไม่มีวันที่จะวิ่งขึ้นไปได้เร็วขนาดนั้นให้คุณลองเบรกเล่นหรอกครับ หรือไม่จริง?
ทีนี้มาที่จานแบบมีร่องระบายตรงกลาง หรือที่เรียกกันว่า Ventilated Rotor หรือเรียกกันว่า Vent Rotor สั้นๆก็ได้ จานแบบนี้ค่อนข้าง better-than-average นิดนึง คำว่า Ventilate ชื่อมันก็แปลตรงตัวอยู่แล้ว แปลว่าการหมุนเวียนของอากาศ จานแบบนี้จะเหมือนกับเอาจานตันลองแผ่นประกบกัน โดยทำให้มีช่องว่างระหว่างจาน ตรงช่องว่างระหว่างจานนี้จะมีส่วนที่ยึดจานเอาไว้ ส่วนที่มันยึดกันไว้ถูกออกแบบให้เป็นรูปร่างของช่องอากาศต่างๆ สุดแท้แต่ค่ายไหนคำนวณออกมามามันช่วยทำให้อากาศ (ร้อน) ออกมาได้เร็วที่สุด ผมเน้นอีกทีว่ามันจะระบายอากาศร้อน ออกมา นะครับ ไม่ได้เป็นช่องสำหรับให้อากาศเย็น (กว่า) เข้าไปอย่างที่บางคนเข้าใจ อากาศที่เย็นกว่าจะถูก ดูด เข้าไปจากด้านในของจาน (ด้านที่ติดกับดุมล้อ) และจะถูกเหวี่ยงออกมาด้านขอบจาน ข้อดีของแบบนี้คือหน้าจานจะมีพื้นที่สัมผัสกับผ้าเบรกได้มาก กว่าแบบ slot หรือ แบบ cross-drilled การเบรกจึงดีกว่า ข้อเสียคือ factor ที่จะทำให้ความร้อนจะถูกลดลงจะได้มาจากอากาศที่เข้ามาระบายอย่างเดียว แต่ตราบใดที่มีลมวิ่งผ่านอยู่ระหว่างช่องตรงกลางเมื่อนั้นก็ไม่มีปัญหา
รูปร่างของช่องอากาศของส่วนที่ยึดกันไว้ มีหลายแบบตามที่กล่าวข้างต้น ถ้าแบ่งเป็นประเภทใหญ่ก็มีสองแบบได้แก่
- ลายช่องตรง (Straight Vanes)
- ลายจุด (Pillar Vanes)
- ลายช่องไม่ตรง (Curved Vanes) หรือลายช่องโค้ง ก็อาจจะถูกออกแบบไปอีก เป็น ลายช่องโค้งเท่าๆกัน (Traditional curved vanes) แบบแบบผสมคละลาย (Convergent vanes) ลายช่องรูปเพชร หรือที่เรียกว่า ลายอุ้งเท้าจิงโจ้ (Kangaroo Paw Vanes) อันนี้ทางฝั่ง Aussies เค้าคิดด้นขึ้นมาก็เลยตั้งชื่อไว้แบบนั้น ถ้าพี่ไทยเราคิดได้เอง ชื่อคงออกมาว่าลายอุ้งเท้าหมาหลังอาน อะไรทำนองนั้น
รูปร่างของช่องอากาศนี้เป็นสิขสิทธิ์เฉพาะของบริษัทนั้นๆนะครับ สุดแท้แต่ว่าเค้าคำนวณออกมาแล้วเห็นว่ามันช่วยรีดลม ไล่ลม ออกมาได้ดีที่สุด ไปลอกเลียบแบบไม่ได้ โดนฟ้องหูตูบ อย่าถามผมเลยว่าลายแบบไหนดีสุด เพราะทุกเจ้ามันบอกว่าลายของมันดีสุดทั้งนั้นแหละ แต่ถ้าเอาแบบเห็นได้จับต้องได้ และเถียงไม่ได้ ก็ขอบอกว่าแบบลายตรงจะดีที่ว่ามันไม่จำเป็นต้องแยกเป็นซ้าย-ขวา ให้มันยุ่งยาก สลับใส่ข้างไหนก็ได้ แต่แบบช่องลวดลายพิศดาร มันต้องแยกเป็นซ้าย เป็นขวา เพราะลายมันบังคับ Rotation ของจานอยู่ (อย่าไปนึกภาพเปรียบเทียบกับ Rotation ของยางที่มันสลับเอาด้านในมาเป็นด้านนอกได้นะครับ จานเบรกใช้ได้ด้านเดียวครับ) เวลาใครจะสั่งซื้อจานแบบนี้ข้างเดียว อย่าลืมบอกคนขายเค้าไปให้ชัดว่าต้องการข้างซ้าย หรือข้างขวานะครับ
คงมีแค่นี้ มาต่อกันที่แบบอื่นบ้าง ผมขอรวม Cross-drilled กับ Slotted Rotor เอาไว้ด้วยกันเลยนะครับ เพราะเบื้องหลังของมันคล้ายกันมาก ผมติดเรื่องนี้อยู่ประมาณอาทิตย์นึง เพราะเขียนแล้วมันเรียบเรียงยากมากที่จะทำให้เข้าใจได้ว่ามันดีอย่างไร อยากจะสรุปออกมาว่า มันสร้างข้อเสียเพื่อที่จะทำให้เกิดข้อดีก็ไม่เชิงนัก แต่ก็คล้ายๆ เอาแบบนี้ละกัน ผมขอท้าวความหน่อยละกันว่า เรากำลังพูดกันถึงเรื่อง Heat Sink ซึ่งประเด็นหลักมันอยู่ที่ว่าทำอย่างไรให้อัตราความร้อนที่บรรจุเข้าไปในจาน (ที่เกิดจากการเบรก) มันเป็นสัดส่วนเท่ากับ หรือไม่มากกว่าอัตราความร้อนที่ถูกระบายออกไป และ/หรือ ไม่มากไปกว่าความสามารถของจานที่มันจะรับความร้อนได้จนถึงจุด Heat Sink หลับตานึกภาพความเป็นไปได้ออกมา ก็คงเป็นไปตามนี้
1. ทำให้จานบรรจุความร้อนได้มากขึ้น ถ้ามองแค่ตรงนี้ก็คงสรุปได้ว่าจานยิ่งใหญ่ ก็จะยิ่งบรจุความร้อนได้มากกว่าและความร้อนมีพื้นที่กระจายตัวไปบนจานได้มาก (แทนที่มันจะวิ่งกระจายไปตามส่วนอื่นๆที่ติดกับจาน) ซึ่งก็ถูกต้อง แต่ เมื่อจานใหญ่ขึ้นพื้นที่ที่ผ้าเบรกสัมผัสกับจานก็มากขึ้นตามไปด้วย ซึ่งพื้นที่สัมผัสมีผลต่อความร้อนที่เพิ่มขึ้นโดยตรง ซึ่งตรงนี้ตรงนี้ต้อง balance เอาไว้ให้ดีนะครับ ข้อนี้สรุปได้สั้นๆว่า
จานใหญ่ => บรรจุความร้อนได้มาก=> ความร้อนกระจายตัวออกไปบนจานกว้างมาก=> ความร้อนระบายออกได้เร็ว=> heat sink เกิดช้า
พอพูดถึงเรื่องผิวสัมผัสแล้วก็มีประเด็นข้อถัดไปคือ
2. ทำให้ผิวสัมผัสของจานเบรก/ผ้าเบรกน้อยลง นี่คือคำอธิบายของจานแบบ Cross-drilled กับ Slotted Rotor ในเมื่อเนื้อจานมันถูกเจาะ/เซาะทิ้งไป พื้นที่สัมผัสมันจะน้อยลงและผลที่ตามมาก็คือความร้อนที่เกิดจะน้อยลง แต่ตรงนี้ผมไม่ได้บอกว่ามันจะเบรกอยู่นะครับ เมื่อพื้นที่การจับน้อย (เพื่อวัตถุประสงค์ในการลดความร้อน) ก็ควรพิจารณาเรื่องคาลิปเปอร์ให้มันประสิทธิภาพในการจับมากขึ้นด้วยนะครับ มันจึงจะสมดุลกันแล้วมันจะเบรกอยู่
มาต่อเรื่อง Cross-drilled กับ Slotted Rotor เลยนะครับ มาดูกันเป็นข้อๆว่าเบื้องหน้าเบื้องหลังข้อเท็จจริงของมันเป็นอย่างไร 1. ลดพื้นที่สัมผัส ซึ่งเปรียบเสมือนเป็นการลดความร้อนโดยตรงที่เกิดขึ้นจากการเสียดสีของจานเบรก/ผ้าเบรก เกริ่นไปภาคที่แล้ว แล้วนะครับว่าข้อดีตรงนี้ มันเกิดข้อเสียที่ต้องไปทำการบ้านในส่วนของคาลิปเปอร์ (และผ้าเบรก) ต่ออย่างไร จากประสพการณ์ที่เห็นส่วนใหญ่จะใช้คาลิปเปอร์ที่ใหญ่ขึ้นเพิ่มแรงบีบ และ/หรือใช้ประกอบกับผ้าเบรกชนิดที่มีส่วนประกอบของสารเพิ่ม friction ที่ผิวผ้าเบรก ฟังแล้วงงนะครับว่า แล้วอย่างงี้ไปลดด้านนึง แล้วกลับไปเพิ่มอีกด้านนึงให้มันเสียเวลาทำไม
ไม่ต้องงงครับ การ set แบบนี้จะดีมากสำหรับพวกรถแข่งในสนาม ซึ่งรถแบบนั้นไม่มีการมาเบรกอ้อยอิ่งให้ความร้อนมันเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ รถแบบนั้นอาจจะมาทางตรงที่เกือบสองร้อย กม/ชม พอถึงหัวโค้งประเภท sharp มากๆหน่อย กระทืบเบรกตูมเดียวจุดที่ mark ไว้ แล้วปล่อยเลย (ผมใช้กิ่งไม้ปักเอาไว้เวลาซ้อม คุณปุ๋ย-S14 บอกว่าชอบใช้กรวยยาง) แบบนี้ความร้อนอาจจะเกิดมากตอนกระทืบ แต่ช่วงที่เกิดมันน้อยประกอบกับจานไม่มีพื้นที่ไม่เอื้ออำนวยให้มันเกิดมากเท่าไหร่ พอออกจากโค้งก็เย็นพอดีครับ แต่ถ้าจาน/ผ้าเบรกแบบปกติ ตูมเดียวไม่อยู่แน่ ต้องกดเลี้ยง heel & toe ตามโค้งไปเรื่อยๆให้รถมันเบาลง ถึงความร้อนก็ไม่เกิดปุปปับ แต่เกิดน้อยๆแต่ทบไปเรื่อยๆ พอถึงปลายโค้งเบรกแตกพอดี 555 โค้งแบบนี้ heel & toe ใช้ไม่ได้ผลหรอกครับ
2. ลดน้ำหนัก ไม่ได้หมายถึงน้ำหนักรวมของตัวรถนะครับ เนื้อเหล็กที่หายไปไม่กี่สิบกรัมคงไม่ได้มีผลต่อน้ำหนักรถเท่าไหร่ มันจะหมายถึงน้ำหนักของจานที่สัมพันธ์กับแรงเหวี่ยงจากศูนย์กลาง ( Centrifugal force) ของการหมุนของมัน วัตถุที่ หนักกว่าย่อมมี stability ในการหมุนน้อย กว่าวัตถุที่เบากว่า ซึ่งเป็นสาเหตุของการแกว่งของจาน (rotational inertia)
3. ช่วยปรับสภาพผิวผ้าเบรกให้เรียบอยู่ตลอดเวลา (pad resurfacing) ข้อนี้อ่านแล้วไม่รู้ว่าจะหัวเราะหรือร้องไห้ดี เอาเป็นว่าร้องไห้ก่อนแล้วค่อยหัวเราะละกันนะครับ คือมันเป็นแบบนี้ ตรงขอบรู และ/หรือ ขอบ slot มันจะค่อนข้างคม ซึ่งมันจะกัดผ้าเบรกตลอดเวลา ประมาณกันว่าผ้าเบรกมันจะหมดเร็วกว่าปกติ แต่ข้อดีจากที่มันกัดล้างผลาญแบบนั้นก็คือหน้าผ้าเบรกมันจะเรียบและแนบสนิทกับจานเบรกตลอดเวลา การแนบกันของมันบอกถึงประสิทธิภาพในการเบรกครับ ตอนนี้อยากจะหัวเราะก็เชิญได้ แบบ slotted จะมีแนวโน้มช่วย resurface ผ้าเบรกได้ดีกว่าแบบ cross-drilled ครับ
4.ช่วยระบาย gas ร้อนที่เกิดที่ผิวจาน หรือภาษา technical หน่อยเค้าเรียกว่า floated out-gassing ตรงนี้สำคัญ ผมคาดว่ามีคนอีกมากที่เข้าใจว่ารูเหล่านั้นเอาไว้ให้อากาศที่เย็นกว่ามันเข้าไป มันมีเข้าไปบ้าง แต่ไม่ใช่สาระสำคัญของมัน เรื่องจริงก็คือช่วยระบาย gas ร้อนที่เกิดที่ผิวจาน เวลาเบรกจะเกิดความร้อนเหล็กและผ้าเบรกจะทำปฏิกิริยากันทำให้เกิด gas บนผิวจาน ถ้าไม่มีรูหรือร่อง gas มันไปไหนไม่ได้ มันก็จะพยายามดันผิวผ้าเบรกให้ห่างจากจาน ถ้ามีรู/ร่อง มันก็จะวิ่งลงรู/ร่อง ไป อาการแบบนี้คงเคยได้ยินบ่อยๆอย่างที่เค้าเรียกว่าเบรกมัน fade ล่ะครับ ถ้าเป็นแบบนี้ประสิทธิภาพการเบรกลดลงแน่ๆ ขีดเส้นใต้สองเส้นอีกทีไว้ครับว่า การแนบกันของจานและผ้าเบรก เป็นสาระสำคัญต่อประสิทธิภาพการเบรกครับ เพราะฉะนั้นอันนี้เป็นอีกข้อนึงที่อธิบายว่าทำไมเวลาเปลี่ยนผ้าเบรก ควรเปลี่ยนจานเบรก หรือควรเจียรจานด้วย และควรทำ bedding ตามขั้นตอนทุกครั้งเมื่อเปลี่ยนจานและผ้าเบรกด้วย เรื่อง bedding ทำอย่างไรของ search กระทู้เก่าดูครับ เคยลงเอาไว้แล้ว
ข้อเสียที่ทำให้เกิดข้อดี หรือข้อดีที่ได้มาจากข้อเสียคงจำแนกออกมาได้แค่นี้ ส่วนค่ายไหนจะใช้ slotted ค่ายไหนจะใช้เป็น cross-drilled อันนี้ก็แล้วแต่เทคโนโลยี่ของใคร บ้างก็บอกว่า slotted ดีกว่าที่ไม่ต้องกังวลเรื่องร้าวตามขอบรู บ้างก็บอกว่า cross-drilled มันระบายได้ดีกว่า slotted (ซึ่งอันนี้จริง) แต่อายุการใช้งานมันสั้นกว่า ชอบร้าวตามขอบรูเป็นประจำ ตัดสินลำบากนะครับ แต่ Porsche เลือกที่จะออกแบบระบบเบรกของเขาออกมาเพื่อหยุดแรงม้าโหดๆทั้งหลายของเค้าโดยใช้ cross-drilled ที่พัฒนาขึ้นมาใหม่โดยเรียกว่า Porsche Ceramic Composite Brake หรือ PCCB ลองรับเอาไว้พิจารณาดูนะครับ สำหรับ BMW หรือ MB หรืออื่นๆ ผมส่วนมากจะฟังหูไว้หู แต่ถ้าเป็นอะไรของ Porsche ผมเชื่อหมดใจครับ
การออกแบบรูปร่างของรู มี Reference อันนึงเค้าบอกว่ารูเนี่ย ไม่ใช่ว่าอยู่ๆจะเจาะมันลงไปได้ การออกแบบรูปร่างที่ดี (หมายถึงรูปร่างของรูเลยนะครับ ไม่ใช่รูปร่างการเรียงตัวของรู) สามารถลด stress ที่เกิดขึ้นที่ขอบรูในขณะเบรกได้ ซึ่งเป็นสาเหตุให้เกิดการ crack อ่านดูแล้วก็น่าศรัทธาแต่ไม่ถึงกับเชื่อหมดใจ เพราะการที่เจาะลงไป stress มันเกิดเป็นทุนเดิมอยู่แล้ว แต่ถ้าจะบอกว่า ลด การ crack ที่ขอบรูก็อาจจะเปลี่ยนใจเชื่อ ลองดูทีละอันละกันนะครับ รู้ไว้ใช่ว่า รูปร่างของรูมันมีดังนี้ ดูรูปประกอบนะครับ
1. Straight Drilled Hole แบบนี้เค้าบอกว่า stress จะเกิดมากสุด และเกิดเฉพาะจุดซึ่งจะสร้างความเสียหายแก่ตรงนั้นมาก แบบนี้เห็นได้ตามจาน cross-drilled บ้านๆทั่วไป
2. Countersunk Hole แบบนี้ ตรงปากจะเป็น Taper ดีขึ้นมาหน่อย ถึงความร้อนเกิดหลายจุดแต่มันจะเกิดน้อยและกระจายออกไป ไม่ทำให้เสียหายเน้นที่จุดใดจุดหนึ่งมาก
3. Radius Hole แบบนี้เป็นโค้งๆตามรูป ดีกว่า Countersunk Hole ขึ้นมาหน่อย
4. Chamfered Hole แบบนี้เด็ดสุด ไม่เกิด stress เลย (แหงล่ะ reference ที่ผมเอามา มันเป็นเจ้าของสิขสิทธิ์รูแบบนี้)
สรุปแล้วก็คือ จานแบบนี้ช่วยกำจัดการเกิดความร้อนที่ต้นเหตุ คือทำอย่างไรให้ความร้อนลงไปที่จานน้อยลง มากกว่าที่จะ focus ไปที่การปล่อยให้ความร้อนมันลงไปก่อน (โดยไม่ล้น) แล้วไปหาทางระบายที่ปลายเหตุครับ
" ขยับมาที่ Two-piece Rotor เลยนะครับ แบบนี้ถือว่าเป็นการออกแบบที่ Advance ที่สุดของจานเบรกในขณะนี้ ที่รวมเอาลักษณะและคุณสมบัติในการต่อสู้กับความร้อนในทุกแบบที่พูดถึงในตอนแรกๆมารวมเอาไว้ในอันเดียวกัน เช่น มีขนาดใหญ่ ถึงใหญ่มาก (ไม่ต้องไปเที่ยวหาจาน two-piece ที่เล็กกว่า 300 mm ให้เสียเวลา) และส่วนใหญ่จะมาเป็น cross-drilled และ/หรือ slotted มาเลย แต่ตรงนี้ยังไม่ใช่ feature หลักของมัน "
Feature หลักของมันคือ จานแบบนี้จะประกอบขึ้นมาจากวัสดุสองชิ้น ชิ้นหนึ่งเป็นจานเบรกส่วนที่สัมผัสกับผ้าเบรกจริงๆ และอีกส่วนหนึ่งคือส่วนที่เป็นดุมที่ติดกับล้อ (Hub หรือ Hat) ทั้งสองส่วนนี้จะยึดติดกันโดยใช้น๊อตร้อยยึดเอาไว้ แนวคิดการออกแบบแบบนี้จะคล้ายๆกับ concept ล้อแม็กแบบสองชิ้น/สามชิ้น ที่สามารถแยกใช้วัสดุในแต่ละส่วนตามลักษณะการทำงานจริงของมันได้ซึ่งช่วยในเรื่องลดน้ำหนัก และคล้ายๆกับแนวคิดในเรื่องแผ่นครัช (ครัชในเกียร์นั่นแหละครับ) ที่ใช้ระบบการให้ตัวของสปริงช่วยให้จานครัชกดและจับลงไปบนฟลายวีลได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ส่วนใหญ่ ส่วนที่เป็นจานจะเป็นเหล็กเหมือนจานทั่วๆไปตามปกติ หรือบางทีเป็นส่วนผสมของ Ceramic แบบของ Porsche เค้า แต่ส่วนที่ดุมจะเป็นวัสดุชนิดอื่นเช่น อลูมมิเนียม หรือ แมกนีเซียมผสม เป็นต้น ทั้งนี้เพื่อประโยชน์ที่ได้ในเรื่องน้ำหนัก (ที่เกียวกับ Centrifugal force) ที่ลดลง
ประโยชน์ข้อที่สองก็คือ ป้องกันอาการจานคดหรือการเปลี่ยนรูปร่างแบบถาวรบนผิวจาน (Warp) ซึ่งเป็นสาเหตุของเบรกสั่นได้ เนื่องจากตรงจุดที่จานและ hub ที่ถูกยึดไว้ด้วยกันจะสามารถให้ตัวได้ไปตามแรงที่เรียกว่า Up-sprung Weight ในขณะที่มีแรงจากคาลิปเปอร์มากระทำต่อตัวจาน ให้ตัวได้ตอนที่อุณหภูมิสูงมากๆนะครับ ไม่ใช่ให้ตัวแบบเอามือจับโยกไปโยกมาได้ง่ายๆ จึงทำให้จานไม่สั่นหรือบิดหรือเปลี่ยนรูปแบบถาวรเมื่อได้รับความร้อนสูงๆแบบจานแบบชิ้นเดียวที่จานทั้งแผ่นถูกล็อกตายเอาไว้
ขออนุญาติพูดถึงเรื่อง brake warping แทรกตรงนี้หน่อยนึงนะครับ
Warp ก็คืออาการที่จานมันบิดหรือผิวจานมันไม่เรียบเสมอกัน (thickness variation) นั่นแหละครับ ถ้ามีอาการแบบนี้จะรู้สึกการสั่นขึ้นมาได้ถึงแป้นเหยียบเบรกเลยทีเดียวล่ะครับ ยังไงจึงจะเรียกว่า thickness variation เอกสารอ้างอึงเค้าบอกว่าต้องมีความแตกต่างของจุดที่ห่างออกไปจาก center line เกินกว่า 0.007 นิ้ว (0.1778 mm) ครับ
สาเหตุของการ warp มีหลายอย่าง แต่ เกือบ ทั้งหมดมีสาเหตุเริ่มมาจากจานมัน overheat ก่อนอาจเกิดจากการที่จานเบรกมีขนาดไม่เหมาะสม หรือจานที่ถูกเจียร์ออก และ/หรือถูกใช้งานจนบางเกินไป หรือจานเหมาะสมแล้วแต่พฤติกรรมการเบรกไม่เหมาะสม (Riding the Brakes) และ/หรือ คาลิปเปอร์ทำงานไม่เหมาะสมทำให้ผ้าเบรกกดติดกับจานตลอดเวลา (Brake Pad Stuck) คำว่า overheat เนี่ยอุณหภูมิของจานจะอยู่เกือบราวๆเป็นเหล็กเผาไฟจนแดงเลยล่ะครับ เมื่อ overheat แล้วเนื้อเหล็กจะขยายตัวพร้อมที่จะเปลี่ยนเป็นรูปร่างอะไรก็ได้แล้วแต่ขนาดของแรงที่มากระทำต่อมัน (ย้อนกลับไปดูที่ภาคแรกนะครับ นี่คือคำอธิบายว่าทำไม SAE J431 G3000 จึงต้องกำหนด Tensile Strength ขั้นต่ำเอาไว้ที่ 30,000 psi)
หลับตานึกภาพจานถูกหมุนไปด้วยแรงที่อยู่ในแนวขนานไปกับตัวรถ ในขณะที่คาลิปเปอร์ทำงานด้วยแรงในทิศทางที่ตั้งฉากกับมัน ชัดนะครับว่าอาการบิดของจานมันมาได้อย่างไร
ไม่ใช่แค่ตอนรถวิ่งแล้วจาน Overheat แล้วจะทำให้ Warp ได้อย่างเดียว การกดเบรกค้างไว้ตอนรถหยุด (หลังจากวิ่งมาจน overheat แล้ว) ก็ทำให้ Warp ได้เหมือนกัน อันนี้อธิบายได้ว่าเกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิของจุดบนจานที่ถูกเบรกกดไว้ กับตรงที่ไม่ถูกเบรกกด เมื่ออุณหภูมิลดลงไม่สม่ำเสมอทั่วจาน ทำให้ Warp สมัยหนุ่มๆ-ที่รู้แค่ว่าคำว่า ตาย ไม่มีความหมายอะไรมากไปกว่าแค่คำๆนึงที่ประกอบไปด้วย สระ 1 ตัว และพยัญชนะ 2 ตัว-เคยอัดกันมากับรถอีกคันนึงบนทางด่วน มุดซ้าย มุดขวา เบรกหน้า เบรกหลัง ราวสองสามร้อยครั้งได้ กำลังจะคิดว่าไอ้หมอนี่มืออาชีพฝีมือไม่เบา พอลงมาจากทางด่วนติดไฟแดง เห็นมันจอดเหยียบเบรกค้างไว้ (ดูจากไฟท้าย) ก็เลยเปลี่ยนใจคิดว่านี่มือใหม่นี่หว่า ในใจคิดว่าเดี๋ยว (มึง) ได้กลับไปเปลี่ยนจานใหม่แน่ๆ ไม่ได้สนับสนุนให้ใครไปขับแข่งกันแบบนั้นนะครับ การไม่ขับแบบนั้นเป็นการลดอาการ overheat ได้อย่างแน่นอน แต่ถ้าหลีกเลี่ยงไม่ได้ (555) พอรถจะต้องหยุด ดึงเบรกมือไว้แทนครับ อาการ Warp ที่ไม่เกี่ยวกับ Overheat (ย้อนกลับไปดู ผมใช้คำว่า เกือบ) ก็คือ
เกิดจากการไขน๊อตล้อไม่เป็นไปตาม Torque และ/หรือ ไม่เป็นไปตาม Pattern ของมัน ไขตัวไหนก่อนหลังอาการนี้จะทำให้จานหมุนไม่ได้ center ซึ่งทำให้เกิด Thickness variation ได้เช่นกัน หาซื้อ
Torque Wrench ติดบ้านไว้เถอะครับ อย่าปล่อยให้ความแน่นน๊อตล้อของรถเราขึ้นอยู่กับน้ำหนักความอ้วน-ผอมของเด็กปั๊ม หรือช่างที่อู่ที่ไขน๊อตล้อเลย ราคาถึงจะเอาเรื่องหน่อย แต่ถูกกว่ากระจกมองข้างก๊อปปี้จากไต้หวันแบบ M 3 เยอะครับ
ผมว่าทั้งหมดนี้ คงจะทำให้เพื่อนสมาชิกมองเห็นภาพคร่าวๆได้แล้วนะครับ ว่าจานในแต่ละแบบมันมีข้อดีข้อเสียอย่างไร อาจจะมีอะไรขาดตกบกพร่องไปบ้าง ขอภัยมา ณ ที่นี้ ขอบคุณครับ
