Tecnología de Frenos Ceramicos en Vehiculos

En la actualidad, el uso de materiales fabricados con fibra han venido encontrando su espacio dentro del sector automotriz, esto debido a que sus propiedades favorecen su uso en determinadas aplicaciones, como su alta solidez asociada a un bajo peso específico, alta resistencia a temperaturas y una favorable resistencia al desgaste. En el sector de la competencia a motor se vienen empleando con éxito los materiales con fibra de carbono desde hace muchos años, en los discos y las pastillas de freno, derivando así su aplicación posterior en vehículos de serie con un material de comportamiento similar llamado Cerámica C/sic.

Ventajas:

Bajo peso de los componentes un ahorro de aproximadamente un 50 % de peso por rueda.
Alta resistencia al desgaste de los discos de freno, extendiendo la vida útil aproximadamente cuatro veces superior que la de los discos metálicos convencionales.
Una resistencia superior a choques térmicos.
Se reduce mucho menos el índice de fricción del disco / la pastilla al aumentar las temperaturas de funcionamiento.

Compuesto Cerámico C/SIC:

Cerámica C/SIC es un carburo de silicio reforzado con fibra de carbono, el carburo de silicio tiene propiedades parecidas a las del diamante y se caracteriza por una alta dureza, que le confiere a su vez una muy alta resistencia al desgaste por abrasión y una muy buena estabilidad térmica.

Proceso de fabricación de un disco de freno cerámico .

El proceso de fabricación de un disco de freno cerámico es extremadamente complejo, y se requieren de un sin número de procesos manuales que demandan mucho tiempo. La materia prima para la fabricación de un disco cerámico es el resultado de una mezcla de fibras de carbono y resina fenólica. Esta mezcla se compacta y forja sometiéndola a efectos de presión y temperatura, transformándose en un material llamado CFK; Este disco resultante se somete luego a un tratamiento térmico de aprox. 900 °C en ausencia de oxígeno (carbonización), transformándose la resina fenólica en carbono. Después de un mecanizado se somete el disco a una infiltración de silicio fundido a temperaturas por encima de los 1.500 °C en hornos al vacío (silificación), transformándose el carbono con el silicio fundido en carburo de silicio y conservándose en la estructura las fibras de carbono que le sirven de refuerzo, con este último proceso se tiene la cerámica C/SIC como material del anillo de fricción, para someterse luego al rectificado final.

Estructura de un Filtro Cerámico:

El disco cerámico posee una superficie de fricción en ambas caras, estas superficies de fricción constan de un material con una composición un poco distinta a la del sustrato subyacente, el cual es el encargado de aportar la resistencia del componente y absorber la energía al frenar. Todos los discos de freno cerámicos poseen una ventilación interior por medio de unos conductos de refrigeración.

El anillo del disco de freno C/SIC se compone de tres diferentes materiales. El cuerpo es de carburo de silicio y silicio libre; el refuerzo se establece por medio de las fibras de carbono que van integradas allí y la parte de cerámica correspondiente a carburo de silicio bastante más concentrada en las capas de fricción que en el sustrato para conferirle características de dureza y resistencia al desgaste por abrasión.

Se utilizan pastillas orgánicas convencionales asociadas al sistema de frenos cerámicos. En la combinación de materiales para las pastillas está contenida una cantidad de metal no férrico un poco mayor que en el material de las pastillas de un sistema convencional, con objeto de poder trabajar a las temperaturas operativas superiores que son alcanzables de esta manera les proporciona una vida útil equivalente al de las pastillas de freno convencional.

Caracteristicas Especiales de la Mordaza o Pinza de Freno:

Debido a las elevadas temperaturas que se presentan en el disco y la pastilla se necesitan asimismo pinzas especiales en comparación con las que se utilizan en sistemas de frenado convencional. A este respecto es preciso evitar que las altas temperaturas de las pastillas y los émbolos alcancen el líquido de frenos.

Si el líquido de frenos llegase a hervir se producirían burbujas de vapor y habría con ellas aire en el sistema de frenos, lo que se considera una situación de riesgo muy alta, Para evitar ese fenómeno, algunos fabricantes intercalan aisladores de un material cerámico de óxido de circonio entre los émbolos y las pastillas de freno para asegurar el funcionamiento apropiado del sistema.