Costosi, sebbene molto durevoli: dischi freno carboceramici!

Costosi, sebbene molto durevoli: dischi freno carboceramici!

Una nave spaziale, entrando nell’atmosfera terrestre, è sottoposta all’elevata resistenza dell’aria. Proprio per questo motivo le capsule spaziali e i shuttle hanno schermatura anticalore capace di resistere alle alte temperature. Questa tecnologia ha trovata il suo posto anche nell’industria automobilistica. Dopo tutto, il sistema frenante viene sempre sottoposta alle alte temperature causate dall’attrito.

Cosa sono i dischi in carbonio ceramico?

Cosa sono i dischi in carbonio ceramicoLe componenti in ceramica vengono molto usate nell’industria. La loro particolarmente forte resistenza alle sovratensioni e al calore le rende adatte per l’uso nelle circostanze estreme.

Per i freni viene utilizzato un materiale speciale: una composizione di fibra di carbonio e carburo di silicio è ideale per assorbire l’elevata energia prodotta dall’attrito.

Quindi, i dischi freno in carbonio ceramico sono dotati di uno o più componenti fatti in questo materiale, il che ha i suoi pro e contro.

Ideali contro l’effetto “fading”

Un freno dell’auto funziona grazie all’attrito. Un supporto viene premuto contro un elemento rotante, producendo l’energia generata dall’attrito, il che riduce l’energia motrice. L’attrito produce un’eccessiva quantità di calore, è questo potrebbe diventare un problema.
l'effetto fading dischi frenoQuando la temperatura dell’attrito si avvicina al punto di fusione dell’elemento rotante – cioè disco o tamburo – l’effetto frenante aumenta. Nei freni a tamburo – ormai obsoleti – ciò a volte causa il guasto totale.

È proprio qui il disco in carbonio ceramico permette di risolvere il problema. Il suo materiale ha un punto di fusione molto elevato, che non viene mai raggiunto anche nelle situazioni di guida più estreme. Il disco carboceramico non è solo leggero e sicuro, in condizioni di uso normali esso praticamente non ha limiti di durata. Un ciclo di vita di 350.000 km è standard per questa componente.

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Dischi freno in ghisa grigia con effetto autopulenteDischi freno in ghisa grigia, a causa di qualità di loro materiale, sono soggetti a corrosione. Questi elementi nelle circostanze di guida normali in gran parte dipendono dalle loro caratteristiche di autopulizia.

Essendo un materiale che non contiene metalli, il carbonio ceramico non è sottoposto ai danni causati dal sale e dalla corrosione. La mancanza di ruggine e abrasione durante la frenatura è il motivo principale dell’elevata resistenza all’usura dei dischi carboceramici.

Sfida principale – dispersione termica

dispersione termica dischi in carbonio ceramicoIl calore generato dai dischi freno in carbonio ceramico non viene più assorbito e, quindi, l’alta temperatura incide sulle componenti circostanti. A causa di questo sviluppo di calore i tubi dei freni e cavi del sensore hanno bisogno della protezione tramite l’isolamento in fibra ceramica.

In questo modulo si misurano le temperature fino ai 1600°C. I dischi freni in carbonio ceramico richiedono le guarnizioni adatte. Dunque, la sostituzione dei dischi in acciaio con quelli in carbone ceramico è una sfida più difficile di quanto potrebbe sembrare.

Affare ancora non fatto

Dischi in ghisa grigia vengono realizzati con la procedura di pressofusione e dopo vengono tagliati a misura. Quando qualcosa va storto, il disco viene fuso e pressato di nuovo. Il processo di produzione accade praticamente senza perdita di materiale.
disco freno in carbone ceramico difettosoD’altro lato il disco freno in carbone ceramico difettoso non può essere fuso. Esso viene frantumato e utilizzato come un agente aggiuntivo nel settore edilizio. Tuttavia, l’economico riciclo del rottame e del resto del materiale, comune per la lavorazione dei metalli, in questo caso non si applica.

Questo è uno dei motivi per cui i dischi freno carboceramici sono talmente costosi. Parlando di cifre, il prezzo di un sistema frenante in carbone ceramico potrebbe arrivare fino a 10.000 euro. Ciò non è conveniente neanche per le vetture famigliari di lusso. L’installazione standard, quindi, è riservata alle limousine, auto sportive, quelle da corsa professionali, ai furgoni CIT e veicoli blindati.

Riduzione del peso dischi freno in ceramica di carbonioIl settore di mobilità elettrica potrebbe stimolare l’utilizzo generale di queste componenti. Oltre ad avere ottime qualità di frenata e durevolezza estrema, il disco in carbonio ceramico è molto leggero. In un veicolo elettrico ogni grammo in meno ha una grandissima importanza. Queste componenti, dunque, contribuiscono a ridurre il peso del veicolo. Tuttavia, in questo campo c’è ancora molta strada da fare.

Utile applicazione delle componenti in ceramica

applicazione delle componenti in ceramicaNonostante tutto, è possibile utilizzare componenti ceramiche nei veicoli standard. Invece di sostituire i dischi in metallo con quelli in carbonio ceramico, conviene installare le guarnizioni realizzate in questo materiale.

Le guarnizioni freno in carbonio ceramico sono disponibili dalle famose case automobilistiche in qualità di un accessorio. Esse vengono installate nella stessa maniera che quelle tradizionali. Il loro uso offre alcuni vantaggi:Pastiglie ATE in ceramica in offerta

– migliore resistenza all’usura
– meno abrasione
– riduzione di rumore
– migliore aderenza in caso di disco freno bagnato

Prestazioni dei freni con pastiglie dei freni in ceramicaLe prestazioni di frenata delle pastiglie freno in carbonio ceramico sono paragonabili a quelle delle guarnizioni convenzionali. Se un’auto è dotata di nuovi belli cerchioni, le guarnizioni in ceramica è un buon investimento. L’abrasione tende a creare polvere, dalla quale è difficile liberarsene, mentre le guarnizioni ceramiche producono molto meno abrasione.

La cosa più sorprendente è il basso costo dei kit per freni con le guarnizioni in carbonio ceramico. I prezzi offerti dai produttori di articoli di marca sono solo un po’ più alti di quelli per i kit tradizionali. Un kit freni ATE, che include i dischi freno, le guarnizioni e gli accessori, costa a partire da 130 euro.

Ciò non è eccessivo quando si tratta di un prodotto di qualità da un fornitore rinomato. È, quindi, utile considerare l’acquisto di questa soluzione in vista della prossima sostituzione dell’impianto frenante.

L’importante è sempre scegliere l’innovazione

Dischi freno ibridiLo sviluppo nel settore di dischi freno va oltre l’uso del carbonio ceramico. L’ultima innovazione è dischi ibridi: componente in ghisa grigia tradizionale è rivettata sul supporto in alluminio. Essi offrono ottime prestazioni per quello che riguarda l’usura e la dispersione termica.

La massa è un fattore determinante in questo caso, oggi i semplici singoli dischi freno vengono usati raramente. Sull’assale anteriore sono diventati standard i doppi dischi autoventilati.
Vantaggi dei dischi freno ad alte prestazioniPurtroppo, avendo pur tanti vantaggi, come migliori dispersione termica e prestazioni, essi aumentano il peso del veicolo.

Quindi, ciò deve essere compensato dalle altre componenti: laddove pesante disco freno in ghisa aggiunge più peso, quello ibrido ha leggero alluminio. Nei dischi ad alte prestazioni il collegamento tra l’anello freno e il mozzo della ruota è fatto in materiale leggero.
Certamente ciò solo in parte contribuisce alla riduzione del peso totale del veicolo, sebbene anche la minima diminuzione sia molto benvenuta. I dischi leggeri causano meno squilibrio, risparmiando il complesso meccanismo dell’assale sterzante.

Qui non esiste la differenza nella qualità: per quello che riguarda la robustezza, l’alluminio in lega adatta oggi può essere paragonato all’acciaio.

Perché non fare l’intero disco in alluminio?

Perché non fare l'intero disco in alluminioCostruzione dell’intero disco in alluminio non è fattibile per due motivi:

– basso punto di fusione
– materiale non è abbastanza resistente

L’alluminio fonde a temperatura di 600°C. Una manovra di frenata normale esercita la temperatura oltre ai 1,000 °C, quindi, il metallo si rovinerebbe dopo pochi tentativi di frenata.

Ma il punto più importante è che l’alluminio è molto soggetto all’abrasione. L’usura non è accettabile, anche se si frena cautamente. L’uso di metallo leggero per il supporto dell’anello freno è, dunque, l’unico possibile nell’impianto frenante.

Foto: loraks, patruflo, Chatchai.wa, Wadim Wall, Photo_works, Stason4ik, NosorogUA, M181, Sista Vongjintanaruks,n aSuruwataRi, Nneirda / shutterstock.com

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