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Materiales de Fricción
y nomenclatura

En la actualidad existen diferentes tipos de materiales de fricción para la fabricación de balatas. La base principal puede ser compuesta de materiales semimetalicos, cerámicos o carbónicos, la mayoría de los fabricantes de materiales de fricción emplean en mayor o menor medida la base que a continuación se muestra.

Materiales_de_friccion

Las Fibras: Las fibras son elementos encargados de aglutinar y ligar el resto de los elementos. Es decir, las fibras son el "armazón" de las pastillas de freno, a través de sus múltiples ramificaciones van uniendo el resto de los elementos. Existen dos tipos principales de fibras las sintéticas y las minerales. Las más usuales en el campo de friccón son: fibras de vidrio, fibras de aramida, lana de roca, entre otras.

Las Cargas Minerales: Estas son las encargadas de dar consistencia mecánica al conjunto, es decir, le aportan resistencia a la abrasión. Están encargadas también, de aportar resistencia a las altas temperaturas. Las más usuales son: barita, magnesita, talco, mica, carbonato, feldespato, entre otros.

Componentes Metálicos: Se añaden en forma de polvo o viruta para conseguir homogenizar el coeficiente de fricción así como la transferencia de calor de la pastilla al caliper. Los más usuales son, latón, cobre, bronce, entre otros.

Lubricantes o Modificadores de Coeficiente: Son los encargados de hacer variar el coeficiente de fricción normalmente baja, dependiendo del rango de temperatura de funcionamiento. Son empleados en forma de polvo suelen ser grafitos, coque, sulfuros, antracitas, etc.

Los Materiales Orgánicos: Son los encargados de aglomerar el resto de los materiales. Cuando alcanzan una determinada temperatura fluyen y ligan el resto de los componentes, hasta que se polimerizan. Las mas importantes son las resinas fenólicas termoendurecibles.

Los Abrasivos: Cumplen principalmente la misión de incrementar el coeficiente de fricción y también renuevan y limpian la superficie del disco permitiendo la formación de la capa intermedia o también conocida como tercera capa.

Hoy en día se busca remplazar los materiales metálicos por otros materiales con mejores características, tanto mecánicas como físicas, un ejemplo de estos materiales son los materiales cerámicos.

Materiales Cerámicos

Los materiales cerámicos son compuestos inorgánicos no metálicos, en su mayoría óxidos, aunque también se emplean carburos, nitruros, boruros y siliciuros. Tienen amplias propiedades mecánicas y físicas. Debido a sus enlaces iónicos o covalentes, los cerámicos son duros, frágiles, con un alto punto de fusión, baja conductividad eléctrica y térmica, buena estabilidad química, resistencia a la compresión. La cerámica incluye los trabajos de alfarería, porcelana, ladrillos, baldosas y azulejos de gres. Estos productos no sólo se utilizan con fines decorativos o para servicio de mesa, también se utilizan en los materiales de construcción, e incluso para fabricar soportes magnéticos. Las partículas de óxido de hierro constituyen el componente activo de muchos medios de grabación magnética, como las cintas de casete y los disquetes o discos de ordenador (computadora). Los aislantes cerámicos tienen una amplia variedad de propiedades eléctricas y han reemplazado a los materiales convencionales. Se han descubierto en fechas recientes propiedades eléctricas de superconductividad, en la familia de compuestos cerámicos basados en óxido de cobre, a temperaturas mucho más altas que a las que ciertos metales experimentaban este fenómeno. En la tecnología espacial se utilizan unos materiales cerámicos llamados cermets para fabricar la parte delantera de los cohetes, las placas resistentes al calor de los transbordadores espaciales y otros muchos componentes. Los cermets son aleaciones de alta resistencia al calor que se obtienen mediante mezcla, prensado y cocción de óxidos y carburos con metales en polvo.

Características Básicas de los Materiales de fricción para la Fabricación de Balatas.

Los requerimientos básicos del material de fricción son los que establece la propia aplicación del producto, los mas relevantes son:

Materiales_de_friccion • Presentar un coeficiente de fricción adecuado y estable a cualquier rango de temperatura y presión.
• Mantener un equilibrio entre abrasión y resistencia al desgaste.
• Una cierta compresibilidad, tanto en frío como en caliente, que haga que el material absorba vibraciones e irregularidades de la otra superficie con la que entra en contacto.
• Una buena resistencia al choque y al cizallamiento.
El parámetro básico que define cualquier material de fricción es su coeficiente de fricción (µ). Durante el desarrollo de nuevas formulaciones, el coeficiente de fricción es ensayado en los dinamómetros de inercia, así como en la maquina de presión constante. Una vez pasada esta fase se ensayan directamente en vehículos equipados para la adquisición de los datos que el ensayo produzca.

El coeficiente de rozamiento o coeficiente de fricción expresa la oposición al movimiento que ofrecen las superficies de dos cuerpos en contacto. Es un coeficiente adimensional. Usualmente se representa con la letra griega μ (mu).

La mayoría de las superficies, aún las que se consideran pulidas son extremadamente rugosas a escala microscópica. Cuando dos superficies son puestas en contacto, el movimiento de una respecto a la otra genera fuerzas tangenciales llamadas fuerzas de fricción, las cuales tienen sentido contrario a la fuerza aplicada. La naturaleza de este tipo de fuerza esta ligada a las interacciones de las partículas microscópicas de las dos superficies implicadas.

El valor del coeficiente de rozamiento es característico de cada par de materiales en contacto; no es una propiedad intrínseca de un material. Depende además de muchos factores como la temperatura, el acabado de las superficies, la velocidad relativa entre las superficies, etc.

Compresibilidad es el cambio de espesor en las pastillas por la aplicación de una fuerza normal a la superficie de las pastillas.

Conductividad Térmica En los materiales de fricción es la propiedad para la cual tienen la capacidad de transmitir el calor hacia su interior. En el caso de las pastillas de freno es muy importante que la conductividad térmica sea capaz de evacuar el calor hacia el exterior de la pastilla pero se debe controlar ya que si ese calor pasase a través del soporte metálico hasta la pinza, llegaría hasta el liquido de freno, lo cual provocaría que este entre en ebullición con las consecuentes perdidas de eficiencia en frenada.

La Fuerza de Cizalladura es la resistencia que presenta el material de fricción a ser separado del soporte cuando sobre el actúa una fuerza tangencial. Este valor es de los más importantes ya que la pastilla de freno cuando se encuentra frenando esta sometida a solo a las fuerzas normales contra el disco sino también a grandes esfuerzos tangenciales que son los que realiza el disco al intentar arrastrar las pastillas en el sentido de giro.

Nomenclatura del coeficiente de Fricción.

Tipo de Material
Coeficiente de Friccion
Metalico
EE
Semimetálico
EF, FE, o FF
Cerámica
FF, FE, FG
Asbesto
FF o GG
Carbono
EF o FF

 

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