COMPOSICION DE LOS MATERIALES DE FRICCIONEl material de fricción, del cual están compuestas las pastillas y zapatas contienen unamezcla de ingredientes, entre ellos: un aglutinante, como resina de fraguado térmico, fibrasde refuerzo, son las que proporcionan cohesión y modificadores de fricción para obtener uncoeficiente de fricción deseado.El material de fricción, debe satisfacer los siguientes requerimientos:• Seguridad• Durabilidad• Libre de ruidoEl material de fricción debe garantizar resistencia mecánica y resistencia aldesvanecimiento. La resistencia mecánica está determinada por el factor de fricción,pues al bajar este, el comportamiento de los frenos varía, esto por efecto de la temperatura yde la humedad. Con respecto a la humedad, se relaciona el concepto de fricción húmedaque es la variación en el coeficiente de fricción de un material al estar húmedo. Adicional alo anterior, el material de fricción debe poseer buena capacidad de absorción de calor.El desvanecimiento o “fading” es la pérdida de eficacia en la frenada al elevarse latemperatura. El material de fricción presenta distintos valores de coeficiente de fricción adiferentes temperaturas (ver gráfico). Si este coeficiente comienza a bajar demasiado rápidoy a una temperatura relativamente baja, cuando la temperatura del sistema sea superior aese límite que presenta el material de fricción, se producirá el fenómeno de “fading”; con elcual, el coeficiente de fricción caerá y la eficacia del frenado se verá reducida pues elmaterial de fricción tenderá a comprimirse.Fig#

Relacionado con el ruido, como hablamos en la sección dedicada a este tema, el material defricción debe tener la capacidad de impedir que las vibraciones producidas entre la pastillay el rotor sean “amortiguadas”, para evitar que se produzca el ruido.• Material de fricción de asbesto:• Material de fricción semimetálico o SEMIMET: está compuesto por resinafenólica como aglutinador, grafito o carbón, fibra de acero, polvo de cerámica,polvos de acero, cobre o latón y hule. Al utilizar este material, se requiere que elrotor posea un acabado muy liso porque el metal no se amolda a la superficie delrotor como ocurre en el asbesto.• Material sintético sin asbesto u orgánico sin asbesto: para su fabricación seutiliza como material base fibras de aramida o kevlar. Son más silenciosas y nocausan tanto desgaste de los rotores de freno como las semimetálicas.• Material de fibra de carbono: está fabricado con fibras de carbono y reforzadocon incrustaciones de carbono. Presenta un coeficiente de fricción constante enfrío o en caliente, presenta bajas tasas de desgaste y muy baja generación deruido.

KKAAS SSHHI IIMMAA ofrece una línea completa de pastillas y zapatas de freno, para vehículosjaponeses, coreanos, americanos y europeos. Se suministran fricciones para vehículoslivianos, y medianos, en material metalizado o NAO (Non- Asbestos Organic).En la actualidad hay desarrolladas más de 1,200 aplicaciones. Hemos añadido a esta línea,nuevos desarrollos de zapatas, discos y tambores de freno, cilindros de freno principal ycilindros de rueda.Presentamos nuestra línea de pastillas de nueva generación:

KKAAS SSHHI IIMMAA PLUS• Formulación Orgánica.• Coeficiente de Fricción F-F (0.45-0.35 en frío; 0.45-0.35 en caliente).• Excelente para camiones livianos.• No contiene fibras de cobre.• Todas con placa anti-ruido, ranuradasy biseladas para mejor desempeño.GARANTIZAMOS QUE NOPRODUCE CHIRRIDO, CERORUIDO... SHHHH!!

KKAAS SSHHI IIMMAA EEVVOOLLUUTTI IIOONNKS-1 Japan• Semi-metálica / Heavy Duty• Coeficiente de Fricción: G-F(0.55-0.45 en frío; 0.45-0.35 encaliente), G-G (0.55-0.45 en frío;0.55-0.45 en caliente).• Larga Vida• Para uso de vehículos 4X4,camiones livianos y autobuses.• Pastillas de abuso.¡LARGA VIDA!• Formulación: Semi-metálica• Coeficiente de Fricción: F-E (0.45-0.35 en frío; 0.35-0.25 en caliente)• Precio competitivo.

"AD" material

Característica :

Material metalico-ceramico y ferroso-grafito, apropiado para aplicaciones de friccion humeda y seca.

Propiedades :

Alto coeficiente de friccion estaàtica Buena resistencia al rozamiento Alta fuerza de frenado hasta 500°C El material aglomerado de fricción está soldado a la base

metalica,asi que una separación(que si puede suceder en pastillas organicas)estaà prácticamente excluida.

Baja friccion mutua con el disco de freno. Vida util aproximadamente tres veces mas larga en comparación con materiales

orgánicos y Kevlar.

Parámetros :

Presion especifica P: 3,0 Mpa

Velocidad de deslizamiento V: 40m.s.

Temperatura constante máxima 400 °C

Temperatura máxima a corto plazo 600 °C

Observaciones :

El cambio de las pastillas de freno debe ser ejecutado en un ambiente seco y limpio.En caso de que las pastillas entre en contacto con aceite o liquido de freno,puede producirse una disminución considerable en la calidad del frenado.

El rendimiento de las pastillas depende de manera significativa de la calidad del disco de freno y la calidad y antigüedad del liquido de freno.

Durante los primeros kilómetros realizar un pequeño rodaje a base de frenadas suaves.Se recomienda realizar la operación por un profesional mecanico.

Características :

Material de friccion cerámico-metalico de bronce-grafito en una composición totalmente metalica,destinada para la friccion en seco y en humedo.

En el fino esqueleto básico de bronce están distribuidos en forma uniforme los aditivos metálicos de fricción más finos.

ESTE MATERIAL ES MATERIAL DE FRICCIN SIN PLOMO Y SIN AMIANTO.

Propiedades

Alto coeficiente de friccion Satisfactoria resistencia al desgaste Estabilidad térmica hasta 500°, por corto tiempo hasta

750° Bajo impacto sobre el disco de freno. Vida util tres veces mas que los materiales organicos. material de fricción cerámico-metálico, indicado para la fricción en seco y en

húmedo, hecho por el método progresivo de metalurgia de polvo estos materiales se están convirtiendo en lo principal en el campo de metales

sinterizados ESTE MATERIAL HA SIDO DESARROLLADO EN LOS CTOS MUNDIALES

DE OFF-ROAD.

Parámetros:

Presion especifica P 2 Mpa P < 2.0 Mpa.

Velocidad de deslizamiento v 20 m,s V < 20 m.s.

Temperatura max permanente 500o 500 °C

Por corto tiempo 750o 750 °C

Contracaras planchas sustentadoras de acero

Observaciones :

Igual que AD –K1-

"S3" material

Características :

Una composición sofisticada metalico-ceràmica para uso en competición,el material S3 es producido empleando la tecnología progresiva de polvo,el método predominante en el campo de las tecnologías de aglomeración.

Propiedades:

Muy alto coeficiente de friccion estatica Diferencia minima entre el rendimiento de frenado en

condiciones secas y humedas Buena resistencia a rozamientoBuena resistencia al

rozamiento. Alta fuerza de frenado hasta 450oC (Max 800aC) El material aglomerado de fricción está soldado a la placa metalica,así que una

separación (que pude suceder en material organico)está prácticamente descartada. Baja friccion con el disco de freno. Vida util tres veces mas, en comparación con materiales organicos y Kevlar.

Parámetros:

Presion especifica P 3,0 Mpa

Velocidad de deslizamiento V 45ms

Temperatura constante máxima 450 °C

Temperatura máxima a corto plazo 800 °C

Observaciones :

Igual que AD-K1-K5

"GP5" material

Características :

El material GP3 es una composición meteloceramica destinado a su uso exclusivo en competición.El material GP3 esta fabricado en base a la tecnología progresiva del polvo que es la mejor tecnología en el campo de las técnicas de aglomeración.

Propiedades:

Coeficiente muy alto de friccion estática Baja abrasión en contacto con el disco de freno Tratamiento especial de la superficie de frenado. Utilización del aislamiento térmico desde la parte de tras. Diferencia mínima entre la potencia de freno en el proceso mojado y la potencia de

freno en el proceso seco Buena resistencia al desgaste Alta fuerza de frenado hasta 450°C (max.800°C) El material aglomerado està soldado a la plancha metalica, de manera que el riesgo

de separación (que puede darse en materiales organicos) está prácticamente excluido.

Tiene la vida útil aproximadamente tres veces más larga en comparación con los materiales de los componentes orgánicos o componentes kelvar.

ESTE MATERIAL ESTA DESTINADO EXCLUSIVAMENTE PARA SU USO EN COMPETICIÓN.

Parámetros:

Presion especifica P 3,0 Mpa

Velocidad de deslizamiento V 45 m,s

Temperatura máxima constante 450 °C

Temperatura máxima a corto plazo 800 °C

Observaciones :

Igual que AD-K1-K5-S3-HAD-

En los frenos de tambor la acción frenante se consigue por efecto del rozamiento que se desarrolla al entrar en contacto la superficie interior del tambor, solidario con las ruedas, y la superficie exterior de las zapatas,

unidas a las partes fijas del vehículo.Generalmente, existen 2 zapatas por cada freno; no obstante, se han construido frenos de tambor con un número de zapatas superior, por ejemplo, los frenos delanteros con 3 zapatas del Alfa Romeo 512 (1940) y los frenos con 4 zapatas empleados en el Cisitalia-Porsche (1947).Las características que deben poseer las zapatas son: rigidez mecánica, para poder desarrollar su cometido con deformaciones elásticas muy pequeñas, y ligereza, con objeto de reducir las masas no suspendidas. A este propósito, cabe recordar algunos casos de vehículos con los frenos en el centro (a la salida del diferencial) en vez de estar situados en las ruedas: de este modo, los frenos no oscilan con las ruedas.Las zapatas de los frenos están construidas con chapa estampada o, más frecuentemente, fundidas de aleación de aluminio.Las zapatas de aleación de aluminio, cuando los tambores tienen una capa añadida de fundición, se comportan de manera bastante idéntica tanto en caliente como en frío. De hecho, puesto que los forros de rozamiento, que revisten el exterior de la zapata, son malos conductores del calor, durante el frenado la zapata alcanza temperaturas bastante inferiores a las del tambor. En la práctica, este fenómeno es compensado por el coeficiente de dilatación del aluminio, que aproximadamente es el doble del de la fundición.La expansión de las zapatas de freno se obtenía en principio por medio de sistemas mecánicos (excéntricas, palancas o dispositivos similares). A principios de los años treinta comenzó a difundirse el mando hidráulico de los frenos: la extensión se obtenía por medio de un cilindro hidráulico accionado por un circuito sobre el cual actuaba una bomba accionada por el pie del conductor.Para obtener frenados suficientemente fuertes, se requiere un valor elevado del coeficiente de rozamiento entre la zapata y el tambor. Por esta misma razón, sobre la superficie de la zapata que entra en contacto, con el tambor, se colocan unos forros de freno, constituidos generalmente por fibras de amianto con partículas metálicas intercaladas (aleaciones de aluminio o de cobre) y ligantes plásticos, que posean un elevado coeficiente de rozamiento en el contacto con el metal. El forro del freno (llamado corrientemente ferodo, derivado del nombre de la primera empresa constructora) debe poseer, además de un alto coeficiente de rozamiento, unas buenas características mecánicas (a la compresión y al corte) y térmicas. La unión de los forros de los frenos a las zapatas se realiza por medio de clavos de aleación de aluminio o de cobre remachados en frío. Es necesario que las cabezas de los remaches queden varios milímetros por debajo de la superficie de trabajo de la zapata, para permitir un cierto margen de desgaste a los frenos, puesto que debe evitarse el contacto entre las cabezas de los remaches y el tambor. También están muy difundidas las uniones de los forros y las zapatas mediante encolado. Dicho sistema tiene una ventaja evidente y es que permite el aprovechamiento de todo el espesor de los forros. De todos modos, con ambos sistemas de unión, es necesario vigilar que los forros se adhieran a las zapatas de manera perfecta, sobre todo con el fin de realizar una buena transmisión del calor y evitar un calentamiento excesivo y perjudicial para los mismos.Entre los defectos de funcionamiento de las zapatas de los frenos deben recordarse las vibraciones autoexcitadas, que originan fuerzas capaces de mantener y aumentar dichas vibraciones. Puesto que la zapata tiende a ser arrastrada hacia abajo por la rotación del tambor, su posición de equilibrio corresponderá a una igualdad entre la fuerza de rozamiento y la reacción debida al cedimiento elástico de la fijación de la zapata. Si en estas condiciones se imprime a la zapata otro pequeño desplazamiento hacia abajo, se obtiene una disminución relativa de la velocidad y, por tanto, dada la ley que relaciona el rozamiento con la velocidad, un aumento de la fuerza de frenado que tiende a empujar la zapata todavía más abajo.De manera completamente análoga, a un desplazamiento de la zapata hacia arriba, corresponde una fuerza que tiende a empujarla todavía más hacia arriba. De esta manera se comprende que una vibración, que en un vehículo puede producirse fácilmente por gran número de causas, llega a mantenerse o incluso aumenta. Si, por otra parte, la vibración tiene una frecuencia propia comprendida dentro de la banda sonora de audibilidad, el fenómeno presenta también un aspecto acústico, manifestándose como silbidos y ruidos.Las zapatas de los frenos, con una conducción normal y racional, pueden tener una duración aproximada de 50.000 - 60.000 km. El entretenimiento de las zapatas se limita a la comprobación que debe efectuarse cada 5.000 km, aproximadamente, del desgaste de los forros mediante la medición de la distancia zapata-tambor, que generalmente debe ser de 0,3-0,5 mm. Dicha medición puede efectuarse según el tipo de vehículo, ya sea a través de unas ranuras especiales en el tambor, o bien desmontando éste.El reglaje del juego zapata-tambor puede ser manual, es decir, efectuado por el operario quien, con un sistema de excéntricas accionadas adecuadamente, hace girar a su vez las zapatas respecto al tambor, de manera que se aproximen al mismo. En otros casos, el reglaje del juego puede ser automático: efectuado con sistemas que mantienen la zapata a una distancia constante del tambor.

La Verdad sobre las pastillas de Frenos – Parte II ¿De qué forma nosotros, como consumidores informados, podemos identificar cual es el rango de temperatura que las diferentes pastillas de freno pueden soportar? Esta información no está comúnmente publicada. El mercadeo de las pastillas de freno no se hace con muchos datos técnicos, más bien con una estrategia del tipo “Pruébalas que te gustaran”, sin embargo, a continuación les mostraremos información técnica que les ayudará a tomar una decisión sustentada. Hace tiempo atrás, las pastillas de freno tenían tanto como un 50% de asbesto, un material de fricción Orgánico con una resistencia a la temperatura que dejaba mucho que desear, debido al peligro que representa este material para la salud se vieron obligados a eliminarlo gradualmente de la fabricación. Al retirarse las pastillas de asbesto orgánicas del mercado, las pastillas de material de fricción Semi-Metálico se volvieron extremadamente populares en carros particulares, incluyendo las pastillas originales en las líneas de ensamblaje de vehículos y muchas de las pastillas “Premium” en el mercado de reposición. Estas funcionan bien en la mayoría de los carros, pero en algunos vehículos y aplicaciones no son capaces de entregar los resultados esperados, esto se debe a que en esos casos las pastillas trabajan muy cerca de su límite de temperatura superior. Las pastillas Semi-Metálicas comienzan a derretirse a los 1000 °F y datos de pruebas revelan que pueden comenzar a sufrir un “desvanecimiento” en temperaturas tan bajas como a ¡500 °F! En ese rango pueden llegar a operar nuestros frenos y se puede lograr inclusive en las calles. Desde la perspectiva de los fabricantes de vehículos estas pastillas son buenas para una frenada de pánico y van a detener el carro, pero probablemente no se le dio una alta prioridad a la posibilidad de una exigencia mayor. Las pastillas de freno originales de material Semi-Metálico están diseñadas para dar resultados satisfactorios bajo condiciones de temperatura normal baja y para una sola frenada de pánico antes de comenzar a “desvanecerse”. Nosotros, y especialmente los entusiastas automotrices, probablemente le demos una prioridad diferente a las características de las pastillas de freno. A principio de los 90s la evolución de la tecnología nos trajo el material de fricción Carbono Semi-Metálico para las pastillas de freno como un desarrollo costo efectivo, se han convertido en la elección preferida dentro de las pistas de carrera y en muchos ambientes de competencia desde el Sport Car Club of America (SCCA) hasta Nascar e Indy Cars por su superior resistencia a la temperatura. En el mercado no son muchos los fabricantes de verdaderas pastillas de Carbono Semi-Metálico, en Venezuela ya se encuentran disponibles las marcas de pastillas Hawk Performance y VelveTouch que entran en esta categoría. Estas pastillas se desempeñan excelentemente donde las Semi-Metálicas fallan, soportan temperaturas tan altas como de 800 a 900 °F antes de comenzar a presentar síntomas de desvanecimiento, inclusive pueden llegar a superar un poco más de 1100 a 1200 °F sin desvanecerse completamente, en recientes encuestas propietarios de vehículos reportaron una disminución del desvanecimiento en un 60% comparado con las pastillas Semi-Metálicas. Revisemos entonces las características y límites de temperatura de los materiales de fricción disponibles en el mercado: Orgánico Menos del 15% de contenido metálico con compuestos tradicionales Limite de temperatura de 350°F, alta relación de desgaste, tienden a ser polvorientas y ruidosas

Semi-Metalico Menos del 75% de contenido metálico con compuestos tradicionales Limite de temperatura de 450°F, en muchos casos se reportan alta presencia de polvo y ruido Por ejemplo las pastillas originales y la mayoría de pastillas de reemplazo del mercado

Carbono Semi-Metalico Menos del 75% de contenido metálico con altos niveles de partículas o fibras de carbón. Limites de temp. 800°F – 900°F, mayor rendimiento y potencia de frenado, muy poco polvo y ruido. Por ejemplo las pastillas Hawk Performance y VelveTouch

¿Qué sucede cuando se sobrepasan los límites de temperatura? Disminución drástica del coeficiente de fricción del material (Frenos largos) Gasificación del material en la superficie de fricción (Frenos esponjosos) Material cristalizado al bajar la temperatura de la pastilla ocasionando severos daños al disco.

Podemos decir entonces con toda seguridad que el mejor material de fricción en el mercado actualmente es el Carbono Semi-Metalico, entremos un poco más en detalle: ¿Cuáles son las ventajas al incluir fibras de carbón el material de fricción? Como ya vimos, el carbón le da la propiedad al material de fricción de soportar más temperatura sin desvanecerse y perder sus cualidades (Coeficiente de Fricción). Al operar dentro de un rango de temperatura permitido por el material la potencia de frenado aumenta en un 20% a 40%, eso significa que debes ejercer de un 20% a 40% menos presión en el pedal para obtener la misma frenada y se siente inmediatamente al instalar las pastillas. Un beneficio adicional que se obtiene con este material de fricción es el aumento de la vida útil de las pastillas y del disco en por lo menos un 40%!! La creencia común es que si las pastillas duran más es porque son simplemente más duras y por lo tanto más agresivas con el disco obligando a una rectificación temprana, es decir, se extiende la vida de la pastilla “sacrificando el disco”, en el caso de las pastillas de Carbono Semi-Metálico esto no es cierto, la razón es que al instalarse unas pastillas nuevas de Carbono Semi-Metálico, en el proceso de asentamiento se transfiere una micro-película de carbón a la superficie del disco, se logra entonces que la pastilla friccione con su mismo material y no la pastilla con el metal del disco directamente, como resultado se obtiene una protección adicional en el disco minimizando su desgaste y extiendo la vida útil tanto del disco como la pastilla. Existen resultados de pruebas donde se muestra que las pastillas de Carbono Semi-Metálico triplican la vida útil en comparación a las Semi-Metálicas, en realidad no hay otra con una mejor relación Costo/Km. Las pastillas originales y de reemplazo Semi-Metálicas están formuladas para las exigencias cotidianas del usuario promedio, las pastillas de de Carbono Semi-Metálico marcas Hawk Performance y VelveTouch contienen una fórmula desarrollada y comprobada en pistas de competencias, esa misma tecnología se llevo a las calles para disposición de aquellos usuarios que requieren de un desempeño mayor en su sistema de frenado típicos de condiciones extremas y manejo agresivo.

3.2- Composición

En el apartado anterior se ha visto cuál es la misión que debe desempeñar la pastilla en el sistema de frenos del vehículo. Para ello el material de fricción o cuerpo de la pastilla debe incluir en su composición una serie de elementos que aporten cada uno de ellos algunas de las propiedades que debe ofrecer una pastilla de freno.

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En la actualidad la base en la composición de la gran mayoría de las pastillas de freno que existen en el mercado se compone de los siguientes elementos:

• Fibras: Actúan de armazón para aglutinar a los restantes elementos. Las más usadas son las de fibra de vidrio y las fibras de aramida entre las sintéticas, y las de lana de roca entre las fibras minerales.

• Aportes minerales: Para dotar al conjunto de resistencia mecánica, sobretodo resistencia a la abrasión y al cizallamiento, aún a altas temperaturas, se le añade un aporte de cargas con elementos minerales, como carbonatos, mica, talco, magnesita y otros.

• Aportes metálicos: Para homogeneizar el coeficiente de fricción y mejorar la evacuación del calor generado por el rozamiento de la pastilla, se añaden elementos metálicos en forma de polvo o virutas, de latón, cobre, bronce y otros metales.

• Lubricantes: Cuando las pastillas alcanzan elevadas temperaturas los lubricantes actúan impidiendo que las pastillas gripen o se queden pegadas al disco. Los lubricantes son añadidos en forma de polvo y suelen ser grafitos, cokes, sulfuros o antracitas.

• Elementos orgánicos: Aglomeran y mantienen unidos el resto de elementos. Con la temperatura el material orgánico fluye y liga el resto de elementos hasta que se polimerizan. Suelen emplearse diferentes tipos de cauchos, ceras, aceites o resinas fenólicas termoendurecibles.

• Elementos abrasivos: Aumentan el coeficiente de fricción entre la pastilla y el disco de freno. También debido al rozamiento entre la pastilla y el disco, estos elementos renuevan y limpian la superficie de contacto del disco, formándose una especie de nueva capa, conocida también como tercera capa.