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Pastillas de freno y Discos de freno - Coggle Diagram
Pastillas de freno y Discos de freno
Historia de los materiales de fricción
A finales del siglo XIX los primeros frenos usaban zapatas que rozaban la rueda.
En 1897, Herbert Frood creó el primer material de fricción con fibras de algodón y betunes, luego reemplazado por amianto por su resistencia térmica y durabilidad.
Durante 60 años, el amianto fue la base de los materiales de fricción.
En los años 50 surgieron las pastillas metálicas (con acero, cobre y grafito).
En los 70, los materiales semi-metálicos sustituyeron al amianto por motivos de salud.
En los 90 se desarrollaron materiales orgánicos sin metales pesados, más ecológicos y seguros.
Composición de una pastilla de freno moderna
Componente Función principal
Fibras (10%): Estructura del material. Pueden ser sintéticas o minerales (vidrio, aramida, lana de roca).
Cargas minerales (27%): Aportan resistencia mecánica y térmica (barita, talco, mica, carbonato).
Metales (15%): Mejoran la fricción y la conductividad térmica (latón, cobre, bronce).
Lubricantes (20%): Reducen el coeficiente de fricción (grafito, sulfuros, antracita).
Ligantes orgánicos (20%): Unen los componentes (resinas fenólicas, cauchos, ceras).
Abrasivos (8%): Incrementan la fricción y limpian el disco.
Fabricación
Etapas principales:
Mezclado: homogenización de componentes.
Prensado en caliente: compacta y adhiere los materiales.
Curado: polimeriza las resinas en hornos.
Scorchado: se eliminan residuos orgánicos a >500 °C.
Mecanizado: ajuste de espesor, ranuras, chaflanes.
Montaje de accesorios: muelles, avisadores, láminas antirruido.
Marcado y empaquetado.
Componentes estructurales
Underlayer: subcapa que une el material de fricción al soporte y reduce transferencia térmica.
Soporte metálico: base que sostiene la pastilla; se fabrica por estampación y se barniza contra la corrosión.
Láminas antirruido: absorben vibraciones (fibra de vidrio, metal o compuestos).
Accesorios: muelles antivibración y avisadores de desgaste (sonoros o luminosos).
Conjunto pinza–pastilla
Elementos principales:
Cuerpo de pinza
Pistones
Purgador
Grupillas
Pasadores
Pastillas de freno
Función y materiales
Los discos de freno transforman energía cinética en calor y deben disiparlo eficazmente.
Material más común: fundición gris nodular (93 % hierro + silicio, manganeso, carbono).
Propiedades: resistencia a tracción 240 N/mm², dureza 170–250 HB.
Otros materiales (carbón, aluminio–SiC) se usan en competición o en desarrollo por su peso, pero son costosos o disipan mal el calor.
Partes del disco
Pista: superficie de fricción con disipación típica de 250–750 W/cm².
Fijación: zona central que une el disco al buje mediante tornillos.
Campana: conecta la pista con el buje; a veces integra un freno de tambor.
Filtro térmico: canal mecanizado que reduce el paso de calor hacia la llanta y neumático.
Tipos y diseño
Discos macizos: para frenadas moderadas.
Discos ventilados: dos pistas separadas por aletas internas que canalizan aire y mejoran la refrigeración.
Las aletas pueden ser radiales o direccionales, según la aplicación.
El filtro térmico disminuye la temperatura en la campana y evita deformaciones y daños en neumáticos.