Coixinets de ceràmica: avantatges i desavantatges, ressenyes

Des de la creació de vehicles autopropulsats, es va fer necessari desenvolupar un mecanisme que permetés al conductor aturar el cotxe a temps. En el transport modern, això ja no és un mecanisme, sinó tot un sistema format per un gran nombre d’elements diferents que garanteixen la reducció més ràpida possible de la velocitat d’un cotxe o moto.

El sistema de seguretat activa i passiva inclou molts components, inclòs el fre. El seu dispositiu inclou una línia al llarg del qual es mou el líquid de frens, cilindres de fre (un principal amb un reforç de buit i un per a cada roda), un disc (en els cotxes econòmics s’utilitza un tipus de tambor a l’eix posterior, sobre el qual es pot llegir en detall en una altra ressenya), pinça (si s’utilitza el tipus de disc) i coixinets.

Quan el vehicle disminueix (no s’utilitza la frenada del motor), el sistema de frenada s’acompanya d’un fort escalfament de les pastilles. L’alta fricció i les altes temperatures provoquen un desgast accelerat del material de l’element de contacte. Per descomptat, això depèn de la velocitat del vehicle i de la pressió sobre el pedal del fre.

Per aquests motius, cal substituir periòdicament les pastilles de fre. El funcionament d’un vehicle amb elements de fre desgastats provocarà tard o d’hora un accident. El desgast ràpid dels components del vehicle, la càrrega elevada durant la frenada d’emergència i altres condicions animen els automobilistes a pensar en adquirir millors sistemes de fre. Entre ells hi ha la versió ceràmica.

Vegem en què es diferencia aquest sistema del sistema clàssic, quines són les seves varietats i també quins són els pros i els contres d’aquesta modificació.

La història dels frens ceràmics

La mateixa tecnologia de fabricació de modificacions ceràmiques del vehicle va aparèixer en la producció americana de recanvis. Tot i que molts fabricants d'automòbils europeus també intenten dominar aquest desenvolupament, és l'analògic nord-americà qui té la màxima eficiència i fiabilitat. Aquest sistema de frenada guanya cada vegada més popularitat a tot el món. Aquesta tecnologia s’utilitza sovint en el muntatge de vehicles especials: cotxes de policia, ambulàncies, camions de bombers. Com podeu veure, en alguns països aquesta tecnologia és reconeguda com la millor a nivell estatal.

Els primers frens van ser desenvolupats per enginyers que fabricaven cotxes de qualitat. Inicialment, es tractava de sabates de fusta que, amb l’ajut d’un mecanisme de palanca, estaven ben pressionades contra la part exterior de la llanda. Sí, aquests frens funcionaven, però eren perillosos. El primer inconvenient es va deure al fet que el material no podia suportar friccions prolongades i podia prendre foc. El segon inconvenient es referia a la substitució freqüent de sabates gastades. En tercer lloc, la carretera empedrada deforma sovint la vora, provocant que l’element de fre tingui un contacte ineficaç amb la superfície, de manera que calia fer un gran esforç per frenar el trànsit.

El següent desenvolupament, que es va començar a utilitzar en el transport, és una sabata de metall elegant amb folre de cuir. Aquest element encara està en contacte amb la part exterior de la roda. La qualitat de la frenada depenia de l’esforç del conductor a la palanca. Però aquesta modificació també presentava un inconvenient important: el pneumàtic de la roda en el punt de contacte amb el bloc esgotava, cosa que feia necessari canviar-lo sovint. Un exemple d’aquests sistemes és el Panhard i Levassor (finals del segle XIX), a més d’un model idèntic de 1901.

Un any després, l’enginyer anglès F.U. Lanchester presenta una patent per a la primera modificació del fre de disc. Com que el metall era un luxe en aquells temps (l’acer s’utilitzava principalment amb finalitats militars), el coure s’utilitzava com a pastilles de fre. Conduir vehicles amb aquests frens anava acompanyat de molt de soroll i les coixinetes es desgastaven ràpidament a causa de les suaus propietats del coure.

El mateix any, el desenvolupador francès L. Renault va dissenyar un fre de tambor, dins del qual es trobaven coixinets semicirculars (per obtenir més informació sobre com configurar aquests frens, llegiu aquí). Quan es va activar el sistema, aquests elements no es van tancar, recolzant-se contra les parets laterals del tambor des de l'interior. Els frens de tambor moderns funcionen amb el mateix principi.

El 1910, aquest disseny es va reconèixer com el més fiable de tots els disponibles en aquella època (a més dels enumerats anteriorment, també es van provar els frens de banda, que es van instal·lar tant en carruatges de cavalls com en 425 models Oldsmobile que van aparèixer durant el 1902 ). Aquests elements es van instal·lar a cada roda. A diferència de les novetats anteriors, aquest producte va ser capaç de suportar fortes frenades en un o dos mil quilòmetres.

L’avantatge dels frens de tambor era que estaven protegits contra les influències ambientals agressives dels seus elements individuals. El camí en aquells dies era lluny de ser ideal. Sovint, els cotxes estaven exposats a forts cops, brutícia, aigua i pols. Tots aquests factors van influir negativament tant en l’estat de les rodes i del xassís com en el rendiment dels coixinets. A causa del fet que el mecanisme estava tancat, estava protegit contra aquestes influències. A més, el mecanisme implicava menys esforç per part del conductor per aturar el cotxe (encara no s’havien desenvolupat modificacions hidràuliques).

Malgrat aquests avantatges, el mecanisme presentava un greu inconvenient: no es refredava bé i, si s’activa la frenada a gran velocitat, aquest factor pot provocar un desgast ràpid dels revestiments de fricció. Fins i tot els primers desenvolupaments de frens de tambor consistien en un gran nombre d’unitats (50) i un gran nombre de peces (200). Aquest TS consistia en dos circuits. El primer (darrere) era conduït per un pedal i el segon (tambors davanters), mitjançant una palanca de mà. Per primera vegada, l’Isotta-Fraschini Tipo KM (1911) va ser equipat amb un sistema de frenada d’aquest tipus.

Entre 1917 i 1923 es van patentar diversos tipus de sistemes hidràulics. Es basen en el principi de transferir forces des del cilindre de fre principal a l’executiu a través del fluid de fre (per obtenir detalls sobre què és i quines propietats d’aquesta substància, llegiu en una altra ressenya).

Després de la Segona Guerra Mundial, els fabricants d'automòbils van equipar els seus models amb unitats de potència més potents, cosa que va permetre que els vehicles es desenvolupessin a velocitats cada vegada més altes. Un exemple d'això és el Pontiac Bonnevile de 1958. El seu motor de combustió interna de vuit cilindres de 6 litres li permetia accelerar fins a 210 km / h. Els clàssics frens de tambor es van trencar massa ràpidament i no van poder fer front a l’augment de la càrrega. Sobretot si el conductor utilitzava un estil de conducció esportiu.

Per fer el transport segur, es van utilitzar frens de disc en lloc de frens de tambor. Anteriorment, aquest desenvolupament només estava equipat amb carreres, ferrocarril i transport aeri. Aquesta modificació consistia en un disc de ferro colat, que es fixava als dos costats amb pastilles de fre. Aquest desenvolupament ha demostrat ser eficaç, motiu pel qual els fabricants d’automòbils equipen els models premium i de luxe amb aquests frens.

La diferència entre els sistemes moderns és que utilitzen diferents components i dissenys de pinxes (per obtenir detalls sobre què és, quins tipus hi ha i com funcionen, llegiu per separat).

Fa més de 25 anys, l’amiant es feia servir en els sistemes de frenada. Aquest material tenia bones característiques. La seva peculiaritat és que és capaç de suportar altes temperatures i fortes friccions, i aquesta és la càrrega principal a la qual s’enfronta el revestiment en el moment del contacte ferm amb el disc de fre. Per una bona raó, aquesta modificació és popular des de fa molt de temps i pocs anàlegs poden competir realment amb aquest producte.

No obstant això, l’amiant, que forma part dels revestiments del vehicle, presenta un inconvenient important. A causa de la forta fricció, la formació de pols no es pot eliminar completament. Amb el pas del temps s’ha comprovat que aquest tipus de pols és molt perjudicial per a la salut humana. Per aquest motiu, l’ús d’aquests coixinets ha caigut dràsticament. Gairebé tots els fabricants de tot el món han deixat de fabricar aquests productes. En canvi, es va utilitzar un material orgànic diferent.

A finals dels anys noranta, els enginyers de diversos fabricants d'automòbils van començar a considerar la ceràmica com una alternativa a l'amiant. Avui en dia, aquest material s’utilitza en sistemes de frenada de primera qualitat, equipats amb cotxes esportius, així com en models amb un motor potent.

Característiques dels frens ceràmics

Per apreciar les característiques dels frens ceràmics, cal comparar-los amb l’equivalent clàssic, que s’utilitza per defecte en tots els cotxes.

Gairebé el 95 per cent del mercat de les pastilles de fre és orgànic. Depenent de la tecnologia de fabricació, es poden incloure fins a 30 components al revestiment del darrer, que es mantenen units amb una resina orgànica. Independentment de la barreja dels components que utilitzi un fabricant en particular, les pastilles de fre clàssiques de base orgànica consistiran en:

• Resina orgànica. Aquest material és capaç de mantenir fermament tots els components de la capa. En el procés de frenada, el bloc comença a generar calor, la temperatura de la qual pot augmentar fins a 300 graus. A causa d'això, es comença a alliberar fum acre i el material es crema. Aquesta condició redueix significativament el coeficient d'adhesió del revestiment al disc.
• Metall. Aquest material s’utilitza com a base per desaccelerar un disc de fre giratori. Molt sovint, l’acer s’utilitza per a la fabricació d’aquest element. Aquest material no es desgasta tan ràpidament. Aquesta propietat fa efectiu un sistema de frenada pressupostari. Però també és un desavantatge clau de les coixinetes metàl·liques: la frenada intensiva comporta un ràpid desgast del disc. L’avantatge d’aquest material és el seu baix cost i la seva resistència a altes temperatures. No obstant això, també presenta diversos inconvenients significatius. Un d’ells és el mal intercanvi de calor amb el disc de fre.
• Grafit. Aquest component és essencial en tots els coixinets orgànics. Això es deu al fet que redueix el desgast del disc de fre a causa del contacte constant amb el metall de les pastilles. Però la seva quantitat no ha de superar un percentatge determinat amb la part metàl·lica. Els coixinets massa suaus formaran un fort revestiment a les llandes. Per obtenir més informació sobre com fer-hi front, llegiu per separat.

Per tant, les característiques dels coixinets orgànics inclouen un funcionament baix i eficient a baixes velocitats, seguretat del disc de fre amb un ús moderat dels frens. Però aquesta opció té més desavantatges:

1. La presència de dipòsits de grafit espatlla l’aspecte de les llandes;
2. No es recomana circular ràpidament i utilitzar el fre en l'últim moment, ja que a causa de l'alta temperatura, les pastilles poden "flotar". En aquestes situacions, és millor utilitzar la frenada del motor, però la distància de frenada en aquest cas, en qualsevol cas, serà més gran (per a la mesura d’aquest paràmetre, llegiu en un altre article);
3. L’activació freqüent del fre d’emergència accelera el desgast del disc, ja que el grafit s’evapora ràpidament de l’element i el metall comença a fregar-se amb el metall.

Ara per les característiques dels frens ceràmics. En primer lloc, la ceràmica normal no s’ha de confondre amb aquest desenvolupament. La tecnologia mitjançant la qual es fabriquen aquests productes també s’anomena pols. Tots els components que formen aquesta sabata es trenquen en pols, de manera que queden ben connectats entre si. Aquesta característica no només impedeix un ràpid desgast de les pastilles amb un freqüent ús del fre, sinó que tampoc no forma dipòsits de grafit als discos (aquest material és molt menor en la composició dels frens ceràmics).

A més del percentatge de grafit, aquests productes també contenen menys metall. Però en lloc d’acer, s’utilitza coure en aquests coixinets. Aquest material elimina millor la calor quan s’escalfen els frens. Aquesta característica resultarà pràctica per a aquells automobilistes que estiguin acostumats a conduir segons el principi dels "frens van ser inventats pels covards", per tant, els fan servir en l'últim moment. Tot i que no admetem aquest enfocament de la manipulació del vehicle, els frens ceràmics poden evitar alguns accidents que es produeixen quan les pastilles no suporten una càrrega pesada.

Una altra raó per la qual els coixinets ceràmics utilitzen coure en lloc d’acer és per la suavitat del metall. A causa d'això, el producte no es deforma durant l'escalfament crític, cosa que augmenta significativament la vida útil de l'element.

Així, a diferència de la matèria orgànica, la ceràmica no forma pols, el coeficient d’adherència del revestiment al disc és molt més elevat, cosa que redueix significativament la distància de frenada del cotxe. Al mateix temps, el sistema és capaç de suportar temperatures prou altes.

Diferències entre els frens ceràmics

Aquí teniu una petita taula que us ajudarà a comparar els coixinets orgànics amb els de ceràmica:

Paràmetre de comparació:	Orgànica:	Ceràmica:
Generació de pols	el màxim	mínim
Vida del servei	mitjana	màxim
Calefacció de disc	fort	mínim
Desgast natural del disc	fort	mínim
Grinyols cruixents	mitjana	mínim
Estat de temperatura màxima	Graus 350	Graus 600
Eficàcia	mitjana	màxim
Preu	sota	alt

Per descomptat, aquesta taula no reflecteix la imatge completa de tots els sistemes de frenat que utilitzen ceràmica o orgànica. Una conducció tranquil·la amb una frenada mínima a gran velocitat pot allargar la vida útil de les pastilles i els discs estàndard. Per tant, aquesta comparació tracta més sobre les càrregues màximes.

Els elements executius del sistema de fre inclouen:

• Discs de fre (un per a cada roda, si el cotxe està equipat amb un vehicle completament de disc, en cas contrari n'hi ha dos a la part davantera i s'utilitzen tambors a la part posterior);
• Coixinets (el seu nombre depèn del tipus de vehicle, però bàsicament n’hi ha dos per disc);
• Pinxes (un mecanisme per disc de fre).

Com s’ha esmentat anteriorment, les pastilles i els discs s’escalfen molt durant la frenada. Per mitigar aquest efecte, la majoria dels sistemes de frenada moderns estan dissenyats per tenir una bona ventilació. Si el cotxe s’utilitza en condicions normals, aquest flux d’aire és suficient perquè els frens facin bé la seva feina.

Però en condicions més difícils, els elements estàndard es desgasten ràpidament i no fan front a la seva tasca a altes temperatures. Per aquest motiu, les empreses fabricants de vehicles estan introduint nous materials que no van perdre les seves propietats de fricció a altes temperatures i tampoc es van desgastar tan ràpidament. Aquests materials inclouen un coixinet de ceràmica i, en alguns tipus de vehicles, també un disc de ceràmica.

Durant el procés de fabricació, la pols ceràmica es combina amb encenalls de coure en pols a alta pressió. Aquesta barreja se sotmet a tractament a alta temperatura en un forn. Gràcies a això, el producte no té por d’un fort escalfament i els seus components no s’esfondren durant la fricció.

A més d’aquestes propietats, el fre ceràmic és capaç de:

• Feu menys soroll i vibreu menys durant l’activació del vehicle;
• Proporcionar un alt coeficient de fregament en condicions de temperatura molt més altes;
• Acció menys agressiva al disc de fre (això s’aconsegueix substituint l’aliatge d’acer per coure).

Tipus de coixinets ceràmics

Abans d’escollir coixinets de ceràmica per al vostre vehicle, cal tenir en compte que n’hi ha de diversos tipus. Es classifiquen segons l’estil de conducció al qual estan destinats:

• Street - mode urbà amb càrregues augmentades al sistema de frenada;
• Esport: estil de conducció esportiva. Aquesta modificació s’utilitza generalment en cotxes esportius que poden circular tant per la via pública com per pistes tancades;
• Extreme: dissenyat exclusivament per a carreres extremes en pistes tancades, per exemple, competicions a la deriva (per obtenir més detalls sobre aquest tipus de competició, llegiu aquí). Els frens ceràmics d’aquesta categoria no estan permesos als vehicles que circulen per carreteres normals.

Si parlem del primer tipus de coixinets, són ideals per a l’ús diari. L’anomenada “ceràmica de carrer” no desgasta tant el disc de fre d’acer. No cal preescalfar-los per muntar. Els coixinets de rastreig són efectius després del preescalfament, de manera que no es poden utilitzar per al seu ús diari. Per això, el disc esgotarà molt més.

A continuació, es detallen alguns mites habituals sobre l’ús de la ceràmica en els vehicles convencionals:

1. Els coixinets de ceràmica estan dissenyats exclusivament per a cotxes esportius, perquè un disc de fre convencional emparellat amb ells es desgasta ràpidament. De fet, hi ha modificacions adaptades per al seu ús en màquines convencionals. Es tracta de coixinets de ceràmica amateur. En comprar nous consumibles, cal aclarir en quin mode s’utilitzaran.
2. El material amb què es fabriquen les pastilles de fre i el disc ha de ser idèntic. En desenvolupar aquest tipus de coixinets, els enginyers els van provar específicament en discs de fre d’acer i els van adaptar per a ells.
3. El coixinet de ceràmica desgastarà el disc més ràpidament. Les afirmacions contràries no són una estratègia de màrqueting dels fabricants d'automòbils. L’experiència de molts automobilistes confirma la fal·làcia d’aquesta afirmació.
4. La fiabilitat dels coixinets només es mostra en frenades extremes. De fet, aquesta modificació conserva les seves propietats en un rang de temperatura molt més ampli. Però els frens convencionals en situacions d’emergència poden ser més perillosos (a causa d’un sobreescalfament, poden deixar de frenar). Si el producte està seleccionat correctament, gestionarà la càrrega perfectament en funció de l’estil de conducció.
5. El cost és massa alt. Tot i que hi ha una diferència en comparació amb els coixinets convencionals, aquesta diferència no és tan gran que un automobilista amb ingressos materials mitjans no els pugui permetre. Atès que aquest element té una vida laboral augmentada, el fi justifica els mitjans.

Es pot comprar ceràmica si el conductor fa freqüències freqüents a gran velocitat. No cal instal·lar-lo en un sistema de fre convencional, ja que els elements orgànics convencionals amb disc d’acer resisteixen perfectament el mode urbà i la conducció per carretera a velocitats mitjanes.

Punts forts de les pastilles de fre ceràmiques

Si considerem els avantatges dels frens ceràmics, es poden distingir els següents factors:

• La ceràmica porta menys disc a causa de la baixa composició abrasiva. Menys partícules metàl·liques no ratllen el disc, gràcies a les quals el producte té una llarga vida útil. Naturalment, com més sovint cal canviar els elements del sistema de frenada, més costós és el manteniment del cotxe. En el cas de les pastilles ceràmiques, el manteniment programat dels frens té un període prolongat.
• Els frens de ceràmica són molt més silenciosos. El motiu d’això és el baix contingut de partícules metàl·liques que ratllen la superfície del disc.
• Augment del rang de temperatura de funcionament. Els productes poden suportar un augment de la temperatura fins a 600 graus i un refredament ràpid, però al mateix temps no perden les seves propietats. Els coixinets de tipus track tenen aquest paràmetre encara més.
• Es genera menys pols. Gràcies a això, l’automobilista no necessita adquirir mitjans per netejar les llantes de dipòsits de grafit.
• Assoleixen ràpidament el règim de temperatura requerit. Això garanteix que el rendiment de la frenada no es vegi compromès quan es torna a prémer el pedal.
• Amb un fort escalfament, les coixinetes no es deformen, cosa que elimina la necessitat de reparacions freqüents del vehicle.

Les pastilles de fre de ceràmica s’utilitzen amb èxit no només en els cotxes esportius. Aquesta modificació s’ha demostrat bé en els sistemes de frens dels camions.

Contres de les pastilles de fre de ceràmica

En comparació amb els aspectes positius, hi ha molts menys desavantatges de la ceràmica per als frens. Per exemple, un dels paràmetres en què es basen alguns automobilistes a l’hora d’escollir la versió ceràmica és l’absència de pols. De fet, això no és del tot cert. En el procés de fregar els coixinets contra el disc, definitivament es desgastaran, cosa que significa que encara es forma pols. És que no n’hi ha una quantitat tan gran i que no es noti tant als discos lleugers, ja que conté molt menys grafit o gens.

Alguns automobilistes, que trien peces de recanvi, procedeixen únicament del preu del producte. Pensen: com més alt sigui el cost, més alta serà la qualitat. Sovint això és cert, però no és el paràmetre principal en què confiar. Per tant, si seleccioneu la ceràmica més cara, hi ha una gran probabilitat que es compri una versió per a un cotxe esportiu.

L’adaptació a un vehicle estàndard que s’utilitza normalment no tindrà cap benefici i, en alguns casos, fins i tot pot provocar un accident, ja que cal preescalfar els coixinets professionals abans d’assolir la màxima eficiència. Per aquest motiu, heu de seleccionar acuradament les peces, a partir de les condicions en què s’utilitzaran.

Sortida

Per tant, com podeu veure, els frens de ceràmica són més fiables i eficients que els coixinets clàssics. Molts automobilistes opten per aquest producte en particular. Tot i això, també s’ha de tenir en compte la quantitat d’esforç que el conductor sol col·locar al sistema de frenada.

Els frens seleccionats correctament poden millorar la seguretat del transport en un trànsit ocupat, així com reduir la freqüència de substituir les pastilles durant la frenada intensa. Un altre factor important és que només heu de triar productes de fabricants de confiança.

En conclusió, suggerim veure algunes proves de vídeo de frens ceràmics:

FRENOS CERÀMICS - PER QUÈ?

Preguntes i respostes:

Per què són millors els frens de ceràmica? Genial per a conducció agressiva. Són capaços de suportar escalfaments de fins a 550 graus sense pèrdua d'eficiència. Poca pols i soroll. No danyeu el disc.

Com distingir els frens de ceràmica? El tipus de pastilles s'indica a l'embalatge. Llevat que s'indiqui el contrari, es troben a altes temperatures de funcionament. Costen molt més que els coixinets normals.

Quant duren els coixinets de ceràmica? En comparació amb les pastilles convencionals, aquestes pastilles són molt més duradores (depèn de la freqüència de frenada sobtada). Cuidem pastilles de 30 a 50 mil amb frenades freqüents.