Componentes de freno ligeros

Oct 20, 2023

Como técnicos, creo que a todos nos gusta burlarnos de los ingenieros. Pero ya sea que nos interese admitirlo o no, en realidad no "tienen algo contra nosotros, los técnicos". La verdad es simple: simplemente tienen un conjunto diferente de prioridades y/u objetivos que nosotros. Los equipos de ingeniería tienen ciertos objetivos que deben cumplir o superar. Algunos de estos objetivos son el resultado de regulaciones gubernamentales, como los estándares de economía de combustible. Otros objetivos son impuestos por los propios fabricantes de automóviles. Estos incluyen, entre otros, dinámica de conducción, peso en vacío, restricciones de tamaño y mucho, mucho más.

Reducir el peso en vacío de un vehículo podría ser una de las mayores fuerzas impulsoras detrás de la ingeniería automotriz moderna. Cuanto más ligero es el vehículo, más eficiente puede ser. Los fabricantes de automóviles han hecho todo lo posible para reducir el peso total del vehículo. Todo, desde la reducción del grosor de la chapa hasta la adopción de brazos de suspensión de aleación ligera e incluso la eliminación de material de los cubos de las ruedas y otros conjuntos giratorios (Figura 1).

Para nosotros puede parecer una locura que los fabricantes de automóviles estén tratando de perder peso de manera tan agresiva, pero en los últimos 40 años hemos visto un aumento constante en el peso de los vehículos debido a un factor simple: la demanda de los consumidores. Así es, es gracias a nosotros. Desde la década de 1980, los compradores de automóviles exigen cada vez más comodidades en nuestros vehículos. Ventanas eléctricas, seguros eléctricos, asientos y volantes con calefacción, ruedas y neumáticos más grandes, solo por nombrar algunos. Estas características vienen con un costo, peso adicional y complejidad. Por lo tanto, si los fabricantes de automóviles pueden ahorrar algunas onzas en varios componentes, pueden reducir el peso total del vehículo.

Cuando se trata de reducir el peso del vehículo, hay dos cosas a tener en cuenta: el peso suspendido y el peso no suspendido. El peso suspendido es el peso del vehículo soportado por el sistema de suspensión. Esto incluye el chasis del vehículo, la carrocería y los ocupantes. El peso no suspendido es el peso que no soporta la suspensión. Esto incluye las ruedas, los neumáticos, los cubos, los nudillos, etc.

Reducir el peso suspendido puede conducir a una mejor economía de combustible, pero reducir el peso no suspendido puede mejorar la respuesta del amortiguador y mejorar el manejo del vehículo. Si bien este tipo de ingeniería generalmente se reserva para la pista de carreras, todavía tiene algún mérito para los autos de calle.

Entonces, ¿qué han hecho los fabricantes de automóviles para reducir el peso de los sistemas de frenado? Las carcasas de calibre de aluminio liviano y los pistones de cerámica fueron solo el comienzo. Los autos deportivos y exóticos de las últimas décadas han visto el advenimiento de los rotores semiflotantes (Figura 2 ) que cuentan con sombreros centrales livianos para reducir el peso. Los pasadores se utilizan para sujetar el disco y el sombrero, lo que permite la expansión y contracción a medida que cambian las temperaturas. Esta característica de diseño es la razón por la que este tipo de rotor es capaz de disipar el calor tan bien, lo que los convierte en una opción sólida de rendimiento para los vehículos deportivos.

Este tipo de rotor de freno no es tan diferente de una unidad convencional de una sola pieza desde el punto de vista del servicio. La superficie del rotor se puede mecanizar normalmente, suponiendo que supere la especificación de espesor mínimo. Un indicador de carátula es la mejor herramienta para verificar el descentramiento si su cliente se queja de la pulsación de frenado. Tienen un precio más alto en comparación con un rotor fundido convencional, pero su capacidad para disipar el calor bien vale el costo.

En lo más alto de la escala de precios estarían los sistemas de frenos cerámicos de carbono (figura 3 ). Estos sistemas son increíblemente costosos y, por lo general, están reservados para la pista de carreras o para autos exóticos de muy alta gama, pero los encontrarás en algunos autos de calle, incluidos Chevy Camaro ZL1, Corvette Z06 y ZR1, BMW M3/M4, Audi R8, y más.

Los rotores cerámicos de carbono son extremadamente duraderos. De hecho, los fabricantes afirman que nunca necesitarán reemplazo, al menos con una conducción "normal". También son resistentes al tipo de distorsiones y desgaste que conducen a la pulsación del pedal, simplemente una molestia en el "mundo real", pero un problema de rendimiento notable en la pista.

Los discos de freno están formados por un compuesto de fibra de carbono especialmente tratado que se silicata en un proceso de alto vacío a temperaturas más altas que las que podría producir cualquier freno. Los discos resultantes no solo son mucho más duros que los discos estándar, sino que también son más resistentes al calor. El proceso utilizado para producir los discos es complejo, requiere mucho tiempo y es costoso en comparación con el hierro fundido.

Las fibras de carbono se mezclan con una resina de carbono y silicio. La mezcla se presiona en un molde para crear la forma básica del disco, incluidas sus rejillas de ventilación internas. Usando calor hasta 3000° F, la resina se convierte en carburo de silicio, un material casi tan duro como el diamante. Esta es la "cerámica" en "carbono-cerámica". Si intentara mecanizar estos rotores, necesitaría brocas con punta de diamante en su torno de frenos.

Cuando llega el momento de dar servicio a estos sistemas de frenado, la limpieza debe ser lo primero. Limpie la suciedad, la corrosión o los contaminantes de la cara del cubo donde se asentará el rotor. Esto ayudará a prevenir el riesgo de descentramiento lateral y una posible reaparición de la pulsación del pedal del freno.

Asegúrese de que todos los puntos de contacto de metal con metal estén limpios y libres de contaminantes. Lubrique cualquier punto deslizante de acuerdo con la información de servicio del OEM. Y, por supuesto, asegúrese de consultar la información de servicio del OEM para conocer las especificaciones de torque relevantes. Si está buscando una queja de un cliente, no olvide buscar TSB que puedan ayudarlo a reparar el problema de manera rápida y eficiente.

Por último, recomendamos utilizar siempre piezas de repuesto equivalentes al equipo original siempre que sea posible. Por ejemplo, si el vehículo vino con frenos cerámicos de carbono, haga todo lo posible para reemplazarlos con el mismo tipo de componentes. Si el vehículo vino con rotores semiflotantes, no los reemplace con unidades de fundición sólida. Si su cliente no está dispuesto a hacer esa inversión en su vehículo, asegúrese de explicarle cuánto puede verse afectado el rendimiento del sistema de frenos al hacer este tipo de cambio.