¿Qué te detiene? Realice nuestra inmersión profunda en los materiales del sistema de frenos para averiguarlo

Nov 14, 2023

Conozca los materiales que utiliza Brembo en sus pinzas y discos para automóviles, camiones y motocicletas.

Los frenos son los componentes que trabajan más duro pero menos apreciados en el chasis de cualquier automóvil. Sus temperaturas de funcionamiento superan las de la mayoría de las piezas del motor, y su entorno de trabajo incluye baches ocasionales y charcos. Los frenos suelen ser su última línea de defensa antes de una colisión.

Para mostrar nuestro aprecio por los frenos y comprender mejor cómo evitan los golpes de guardabarros y los encuentros con zanjas, visitamos Brembo USA, ubicado a solo unas pocas millas de nuestra sede en Ann Arbor, Michigan, para una lección experta de mostrar y contar. Brembo es la fuente más conocida y respetada del mundo de equipos de frenado de alto rendimiento para aplicaciones tanto de equipo original como de posventa. Nuestros Corvettes, Porsches y Mercedes-AMG se perderían sin ellos.

El siguiente ensayo fotográfico se centra en los materiales que Brembo utiliza en sus pinzas y discos para automóviles, camiones y motocicletas. (Los términos rotor y disco se usan indistintamente para esta tecnología). Preste atención; puede haber un cuestionario.

Comenzando cerca de la parte superior de la escala tecnológica, este rotor cerámico de carbono de la parte trasera de un Alfa Romeo Giulia Quadrifoglio es una amalgama de varios materiales de alto rendimiento. El rotor principal comienza como una mezcla de fibras de carbono y resinas fenólicas horneadas en un molde de precisión. Después de quemar la resina, la matriz de carbono restante se infiltra con silicio líquido para producir un disco de freno resistente, resistente al calor y liviano. Después de varias operaciones de mecanizado, incluido el taladrado transversal con herramientas ultrasónicas, se rocía protección contra la oxidación en todas las superficies.

La campana en el centro del rotor está estampada o mecanizada a partir de un trozo de palanquilla de aluminio, luego se une al rotor con sujetadores de acero inoxidable que permiten el movimiento relativo controlado entre las dos partes para adaptarse a la expansión inducida por el calor. Todo el proceso de fabricación del rotor de cerámica de carbón terminado toma una semana completa en comparación con menos de un día para un rotor de hierro fundido, una de las razones por las que los rotores de cerámica de carbón suelen ser una opción tan costosa.

Este rotor de una sola pieza fabricado en EE. UU. es una pieza fundida de hierro gris. Para fomentar el flujo de aire y el rechazo de calor, hay rejillas de ventilación radiales y numerosos "postes de pilar" internos para soportar las placas de fricción exteriores. Un orificio central cuidadosamente maquinado ubica con precisión este rotor en el cubo de la rueda del vehículo. Complementando los orificios de montaje de la rueda hay cinco orificios adicionales para reducir el peso del rotor y permitir ubicaciones de montaje alternativas. Después de mecanizar todas las superficies, se corta una muesca en la periferia del rotor para ajustar su equilibrio.

El taladrado cruzado y el mecanizado de ranuras curvas en un rotor de hierro fundido sirven para múltiples propósitos. Además de la apariencia más deportiva, los orificios y las ranuras ventilan los gases liberados por las pastillas de freno y eliminan la humedad presente durante la conducción en carreteras mojadas. Las ranuras realizan lo que se denomina un "microafeitado" de la superficie de la pastilla para garantizar que el material de fricción nuevo esté siempre en contacto con el rotor. Por supuesto, esto acelera el desgaste de las pastillas, una de las razones por las que la mayoría de los fabricantes de automóviles se lo piensan dos veces antes de proporcionar superficies ranuradas. Un revestimiento exterior a base de zinc minimiza la corrosión mientras el nuevo vehículo está en tránsito hacia el cliente.

Esta combinación de un disco de hierro fundido sólido y una sección central de acero ahorra peso (en comparación con un diseño de hierro fundido de una sola pieza) y costo (en comparación con el diseño de dos piezas que sigue). Las dos partes se unen con una combinación de prensado y bloqueo radial que no requiere sujetadores. Mercedes-Benz usa este diseño en varios modelos sedán.

Este rotor fabricado en Estados Unidos se instala en los vehículos Chrysler y Dodge equipados con el V-8 sobrealimentado Hellcat. El diseño de dos piezas incluye un enorme componente exterior de hierro fundido con una sección central de aluminio estampado. Los dos están unidos con pernos de estrella de seis puntas de acero inoxidable, tuercas y bujes de ubicación. Las ranuras de la superficie y la construcción interna del poste del pilar mejoran el flujo de aire y el rechazo del calor.

Desarrollado en colaboración por Brembo y Ford, este rotor de dos piezas de hierro y aluminio provino del auto de carreras Ford GT n.° 68 que ganó la clase GTLM Pro el año pasado en las 24 Horas de Le Mans, donde los frenos de cerámica de carbono se acoplaron al Los GT de carretera están prohibidos. Las paletas internas curvas se utilizan sin perforaciones cruzadas. Estos rotores muestran una gran resistencia al calor en la superficie de hierro fundido, pero eso no significa que la falla sea inminente porque todas las fisuras son poco profundas. De hecho, este diseño fue diseñado para durar 24 horas completas sin servicio más allá del reemplazo de la almohadilla. La sección central está mecanizada a partir de una palanquilla de aluminio.

Los rotores de freno de carbono-carbono más exóticos y livianos, permitidos para los autos LMP1 y LMP2 en Le Mans, también son los preferidos en MotoGP (carreras de motocicletas en carretera de primera línea) y en la Fórmula 1. Aquí, el proceso de fabricación dura de tres a cinco meses. Las fibras de carbono largas o cortas se moldean primero en una herramienta de preforma con un aglutinante de resina. Después de la infiltración con gas metano, cada rotor se cocina a alta temperatura durante un largo período (cuya duración no se reveló por razones de propiedad). Esto produce fibra de carbono contenida en una matriz de carbono, de ahí el nombre "carbono-carbono". Se aplica una pintura especial para resistir la oxidación. La pinza utilizada con este rotor tiene un diseño de cuatro pistones mecanizado a partir de una palanquilla de aluminio.

Las motocicletas diseñadas para andar en la calle usan acero inoxidable en lugar de los rotores de hierro fundido y cerámica de carbono comunes en el mundo de las cuatro ruedas. Una de las razones es que estos frenos se exhiben con orgullo para que todo el mundo los admire, y el hierro fundido corroído falla desde el punto de vista estético. Además, la capacidad térmica necesaria para detener un vehículo de dos ruedas es mucho menor que la que se experimenta en los automóviles, y un disco de acero inoxidable perforado en cruz es suficiente para paradas repetidas desde altas velocidades. El disco que se muestra aquí, de una moto deportiva Ducati Panigale, está sujeto a la rueda delantera a través de un sombrero central de aluminio estampado. Seis sujetadores engarzados y cuñas brindan la cantidad deseada de movimiento radial para adaptarse a la expansión térmica, lo que reduce el ruido y la vibración. La pinza de cuatro pistones opuestos para esta aplicación está rígidamente montada en la horquilla de la bicicleta.

Los corredores de pista corta de NASCAR utilizan equipos de frenado Brembo para acelerar sus tiempos de vuelta. Esta pinza delantera monobloque (pieza única) está mecanizada a partir de un bloque de aluminio y contiene tres pistones por lado. El indicador de flecha ayuda a lograr la orientación adecuada porque estos calibradores difieren de lado a lado. Las ventanas abiertas y las nervaduras de este componente disipan el calor. Las pastillas que se utilizan con este calibrador están hechas de material cerámico adherido a una placa trasera de acero con alto contenido de carbono.

Esta pinza de aluminio fundido de ocho pistones está diseñada para su uso en camiones y SUV grandes como el Mercedes-Benz Clase G. Aquí, las almohadillas consisten en una mezcla patentada de material de acero y cobre unido a una placa de respaldo de acero. El asbesto, considerado un peligro para la salud, alguna vez fue de uso común, pero se prohibió en los materiales de fricción de los frenos durante dos décadas.

El conjunto de la mordaza trasera del Ferrari LaFerrari que se muestra aquí es un freno de estacionamiento de tipo flotante accionado eléctricamente conectado directamente a una mordaza monobloque de cuatro pistones. Ambos componentes son de fundición de aluminio. Duplicar la función ahorra peso y facilita el montaje.

Demostrando que los frenos se han ganado el estatus de boutique, Brembo presentó una nueva pinza de gran estilo en la feria SEMA 2016. El diseño de dos piezas y seis pistones que se muestra aquí se sujeta con cinco pernos y se venderá a través de la organización de piezas de servicio de GM para modelos grandes de camionetas Chevrolet. Si bien no está diseñado para carreras todoterreno o uso de rendimiento, la construcción de aluminio de este calibrador ahorra algunas libras. Después del anodizado, la pinza se pinta de rojo para lograr una apariencia duradera y atractiva.

La pinza monobloque de aluminio que se muestra aquí se utiliza en las ruedas delanteras de los Ford GT destinados a uso en carretera. Los seis orificios de pistón opuestos se mecanizan con cortadores CNC sofisticados diseñados para trabajar dentro de los estrechos límites internos. La nervadura central mejora la rigidez de esta pinza y los orificios de montaje radiales facilitan una unión rígida y liviana al muñón de la suspensión delantera. Para simplificar (un poco) la fabricación, el líquido de frenos fluye desde el interior hacia el exterior de esta pinza a través de una línea de acero externa.

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