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Evaluación de las pastillas de freno con la tribología


La importancia de evaluar el rendimiento de las almohadillas de freno

Las pastillas de freno son compuestos, un material formado por múltiples ingredientes, que debe ser capaz de satisfacer un gran número de requisitos de seguridad. Las pastillas de freno ideales tienen un alto coeficiente de fricción (COF), un bajo índice de desgaste, un ruido mínimo y siguen siendo fiables en entornos variables. Para garantizar que la calidad de las pastillas de freno sea capaz de satisfacer sus requisitos, se pueden utilizar los ensayos tribológicos para identificar las especificaciones críticas.


La importancia de la fiabilidad de las pastillas de freno es muy alta; la seguridad de los pasajeros no debe descuidarse nunca. Por ello, es fundamental reproducir las condiciones de funcionamiento e identificar los posibles puntos de fallo.
Con el tribómetro Nanovea, se aplica una carga constante entre un pasador, una bola o un plano y un contramaterial en constante movimiento. La fricción entre los dos materiales se recoge con una célula de carga rígida, lo que permite recoger las propiedades del material a diferentes cargas y velocidades y probarlo en entornos de alta temperatura, corrosivos o líquidos.



Objetivo de medición

En este estudio, se estudió el coeficiente de fricción de las pastillas de freno bajo un entorno de temperatura continuamente creciente desde la temperatura ambiente hasta los 700°C. La temperatura ambiental se elevó in situ hasta que se observó un fallo notable de la pastilla de freno. Se colocó un termopar en la parte posterior de la pastilla para medir la temperatura cerca de la interfaz de deslizamiento.



Procedimiento de prueba y procedimientos




Resultados y discusión

Este estudio se centra principalmente en la temperatura a la que empiezan a fallar las pastillas de freno. Los COF obtenidos no representan valores reales; el material de las patillas no es el mismo que el de los rotores de freno. También hay que tener en cuenta que los datos de temperatura recogidos son los de la clavija y no los de la interfaz de deslizamiento

 








Al inicio de la prueba (temperatura ambiente), el COF entre el pasador SS440C y la pastilla de freno dio un valor constante de aproximadamente 0,2. A medida que aumenta la temperatura, el COF se incrementa de forma constante y alcanza un valor máximo de 0,26 cerca de los 350°C. Por encima de 390°C, el COF empieza a disminuir rápidamente. El COF empezó a aumentar de nuevo hasta 0,2 a 450°C, pero empieza a disminuir hasta un valor de 0,05 poco después.


La temperatura a la que las pastillas de freno fallaron sistemáticamente se identificó a temperaturas superiores a 500°C. Por encima de esta temperatura, el COF ya no era capaz de mantener el COF inicial de 0,2.



Conclusión:




Las pastillas de freno han mostrado un fallo constante a una temperatura superior a los 500°C. Su COF de 0,2 sube lentamente hasta un valor de 0,26 antes de bajar a 0,05 al final de la prueba (580°C). La diferencia entre 0,05 y 0,2 es un factor de 4. Esto significa que la fuerza normal a 580°C debe ser cuatro veces mayor que a temperatura ambiente para conseguir la misma fuerza de frenado.


Aunque no se incluye en este estudio, el tribómetro Nanovea también puede realizar pruebas para observar otra propiedad importante de las pastillas de freno: la tasa de desgaste. Utilizando nuestros perfilómetros 3D sin contacto, se puede obtener el volumen de la huella de desgaste para calcular la rapidez con la que se desgastan las muestras. Las pruebas de desgaste pueden realizarse con el tribómetro Nanovea en diferentes condiciones y entornos de prueba para simular mejor las condiciones de funcionamiento.

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