Las propiedades únicas de los frenos cerámicos
Los frenos de disco estándar consisten en discos y pastillas de hierro fundido o acero donde el relleno está reforzado con virutas de metal. Cuando el asbesto era la base de los revestimientos de fricción, no había preguntas especiales sobre la composición, pero luego resultó que las fibras de asbesto y el polvo liberado durante el frenado tienen fuertes propiedades cancerígenas. Se prohibió el uso de amianto y se empezaron a utilizar diversos compuestos orgánicos en las almohadillas. Sus propiedades resultaron ser insuficientes en condiciones extremas.
Qué es la cerámica y por qué es
La cerámica se puede considerar cualquier cosa que no sea orgánica o metálica. Fueron sus propiedades las que resultaron ser lo que se necesita para los revestimientos de fricción de los frenos de los automóviles que trabajan en condiciones difíciles.
El freno de disco tiene grandes ventajas sobre otros, pero su característica es el área pequeña de la pastilla. Y una alta potencia de frenado implica la liberación rápida de una gran cantidad de energía térmica. Como sabes, la energía es proporcional a la potencia y al tiempo durante el cual se libera. Y ambos determinan la eficiencia de frenado del automóvil.
La liberación de energía significativa en un volumen limitado en poco tiempo, es decir, cuando el calor no tiene tiempo de disiparse en el espacio circundante, de acuerdo con la misma física, conduce a un aumento de la temperatura. Y aquí los materiales tradicionales con los que se fabrican las pastillas de freno ya no dan abasto. El uso de discos ventilados puede estabilizar el régimen térmico a largo plazo, pero no salva de sobrecalentamientos locales en la zona de contacto. El material de la pastilla se evapora literalmente y las fracciones resultantes crean un entorno resbaladizo, el coeficiente de fricción cae bruscamente y los frenos fallan.
Las cerámicas basadas en varias sustancias inorgánicas, generalmente carburo de silicio, pueden soportar temperaturas mucho más altas. Además, cuando se calientan, solo entran en el modo óptimo, proporcionando el coeficiente de fricción más alto.
Sin refuerzo, el revestimiento no podrá tener suficiente resistencia, para esto, se introducen varias fibras en la composición. La mayoría de las veces son virutas de cobre, la fibra de carbono se usa para frenos deportivos. El material de refuerzo se mezcla con cerámica y se hornea a alta temperatura.
Dependiendo de la naturaleza de la aplicación, la formulación de las almohadillas puede ser diferente. Esto está determinado por el propósito de los frenos, se destacan las pastillas de tipo calle, deportivas o extremas. Tienen diferentes temperaturas de funcionamiento y capacidades de limitación. Pero lo general será aumentar la eficiencia del trabajo en condiciones difíciles:
- estabilidad del coeficiente de fricción;
- minimización del desgaste del disco;
- reducción del ruido de funcionamiento y la carga de vibraciones;
- alta resistencia y seguridad del material a altas temperaturas de funcionamiento.
Con el uso de la cerámica no solo se fabrican pastillas, sino también discos. Al mismo tiempo, no se observa un mayor desgaste en caso de uso mixto, las almohadillas de cerámica no provocan un borrado acelerado de los discos de acero y hierro fundido. Los rotores cerámicos (discos) se distinguen por su alta resistencia en condiciones de carga térmica, lo que permite no hacerlos inaceptablemente grandes y tampoco deja deformaciones residuales durante el enfriamiento repentino. Y con tal calentamiento, incluso el enfriamiento natural conduce a cambios significativos de temperatura en un tiempo limitado.
Pros y contras de los frenos cerámicos
Ya se ha dicho sobre las ventajas de la cerámica, se puede complementar con factores no tan obvios:
- tales mecanismos tienen menos peso y dimensiones con igual eficiencia, lo que reduce un indicador tan importante de la dinámica de suspensión como la masa no suspendida;
- no hay liberación de sustancias nocivas al medio ambiente;
- con un aumento de la temperatura, la eficiencia de los frenos no disminuye, sino que aumenta, lo que a veces requiere un precalentamiento;
- el material de refuerzo no está sujeto a la corrosión a alta temperatura;
- las propiedades de la cerámica están bien predichas y programadas al seleccionar una receta, lo que hace posible producir piezas similares para una amplia variedad de aplicaciones;
- son posibles combinaciones de piezas que contienen ferro con piezas de cerámica, no es necesario utilizar los mismos discos para las pastillas de cerámica;
- Las piezas de cerámica son muy duraderas cuando se trabaja en condiciones suaves.
No podría prescindir de las desventajas, pero no hay tantas en el contexto de las ventajas:
- los frenos cerámicos son aún más caros;
- las composiciones especialmente efectivas requieren precalentamiento, ya que el coeficiente de fricción disminuye al disminuir la temperatura;
- bajo una cierta combinación de condiciones, pueden crear un crujido difícil de eliminar.
Está claro que las piezas de freno de cerámica no tienen alternativa en la conducción deportiva y enérgica. En otros casos, su elevado precio hace pensar en la idoneidad de su uso.
