Fren diski, fren sisteminin önemli bir bileşenidir. Fren sistemi, aracı her zaman güvenli ve rahat bir şekilde yavaşlatabiliyorsa – gerekirse tamamen durmasını sağlıyorsa – fren diski, fren torku (fren kuvveti) oluşturmak için fren balataları ile birleştirilmelidir. Bu tork tekerlek göbeğine ve oradan tekerlek jantına iletilir. Frenleme sırasında, fren balataları ve fren diski arasındaki sürtünme nedeniyle aracın kinetik enerjisi termal enerjiye dönüştürülür, böylece hızda bir azalma sağlanır.
Frenleme sırasında üretilen ısının %90’ı başlangıçta tamponlandığı fren diskine nüfuz eder. Bundan sonra ortam havasına geçirilir. Bu nedenle, fren diski bir ısı eşanjörü olarak işlev görür. Bununla birlikte, ısıyı emme kabiliyeti sınırlıdır. Bu nedenle, aşırı ısınmadan kaynaklanan hasarlardan kaçınmak için ısı ortam havasına hızlı bir şekilde dağıtılmalıdır.
Fren Diski Türleri
Havalandırmalı fren
Bu nedenle, havalandırmalı fren diskleri genellikle daha iyi soğutma için kullanılır-öncelikle ön aksta. Yüzey alanı büyüktür bu sayede çabuk soğuma sağlar. Havalandırmalı diskler ile karşılaştırıldığında, katı fren diskleri sadece sıcaklığı çevreye daha yavaş dağıtabilir. Fren diskinin dönüşü, havalandırma kanalından fren diskinin iç kısmından hava çeken hava emişi üretir.
Delikli veya yivli fren diskleri
Delikli veya yivli fren diskleri ile daha etkili soğutma elde edilebilir. Disk bu tür de ıslak daha az duyarlı olmanın avantajlarından yararlanıyorlar. Delikli fren diskleri, havalandırmalı fren disklerine göre daha pahalıdırlar ve bazı durumlarda frenleme sırasında daha fazla gürültü çıkartabilirler.
Fren Diski Malzemeleri
Fren diski malzemesi sıkı gereksinimleri karşılamalıdır. Frenleme sırasında basınç ve çekme kuvvetleri sonucu uygulanan mekanik stres, yüksek tekerlek hızlarında santrifüj kuvvetleri yükler.
Gri dökme demir
Çoğu fren diski özel bir dökme demirden (perlitik) yapılır. Krom ve molibden alaşımları aşınmaya karşı direnci arttırır ve malzemenin sıcak çatlak özelliklerini geliştirir. Ayrıca, yüksek karbon içeriği ısı emme oranlarını arttırır.
Seramik malzemeler
Seramik diskler genelde karbon seramik veya karbon fiber seramik olarak üretilir.
Bu fren disklerinin avantajları şunlardır;
- Tüm sıcaklık aralıklarında yüksek kararlılık,
- Hafif olmaları
- İyi fren tepkisi
- Son derece uzun hizmet ömrü
Dezavantajları şunlardır;
- Düşük ısı iletkenliği (daha sonra fren balataları için özel malzemeler gerektirir)
- Yüksek fiyatlar
Seramik diskler lüks araçlarda kullanımı daha yaygındır.
Fren Diski’nin Tarihi
Disk freni başlangıçta motor sporları için geliştirilmiştir. Bu alanda önemli bir başarı elde ettikten sonra, 1960’larda binek otomobillerin ön tekerleklerine hızla yerleşti.
Bu zamandan önce kullanılan tambur freni, sıcaklık problemleri, bozulma ve solma, salınım sürtünme değerleri, zayıf dozajlama, yüksek aşınma ve gürültü üretimi (gıcırdama) dahil olmak üzere tasarımının getirdiği çok sayıda zayıf noktaya sahipti.