Pastiglie dei frenisono il materiale di attrito fissato sul tamburo o sul disco del freno che ruota con la ruota, in cui la guarnizione di attrito e il blocco della guarnizione di attrito sono soggetti a pressione esterna per produrre attrito per raggiungere lo scopo di decelerazione del veicolo.
Il blocco di attrito è il materiale di attrito che viene spinto dal pistone della pinza e schiacciato sulDisco rotto, a causa dell'effetto di attrito, il blocco di attrito si consumerà gradualmente, in generale, minore è il costo delle pastiglie dei freni, più veloce sarà l'usura.Il blocco di attrito è diviso in due parti: il materiale di attrito e la piastra di base.Dopo che il materiale di attrito si è consumato, la piastra di base sarà a diretto contatto con il disco del freno, che alla fine perderà l'effetto frenante e danneggerà il disco del freno, e il costo di riparazione del disco del freno sarà molto costoso.
In generale, i requisiti fondamentali per le pastiglie dei freni sono principalmente la resistenza all'usura, un elevato coefficiente di attrito ed eccellenti proprietà di isolamento termico.
In base ai diversi metodi di frenatura le pastiglie dei freni possono essere suddivise in: pastiglie dei freni a tamburo e pastiglie dei freni a disco, in base ai diversi materiali le pastiglie dei freni possono essere generalmente suddivise in tipo amianto, tipo semimetallico, tipo NAO (cioè materiale organico non amianto tipo) pastiglie dei freni e altri tre.
Con il rapido sviluppo della tecnologia moderna, come altri componenti del sistema frenante, le pastiglie dei freni stesse si sono evolute e modificate negli ultimi anni.
Nel processo di produzione tradizionale, il materiale di attrito utilizzato nelle pastiglie dei freni è una miscela di vari adesivi o additivi, a cui vengono aggiunte fibre per migliorarne la resistenza e fungere da rinforzo.I produttori di pastiglie freno tendono a tenere la bocca chiusa quando si tratta di annunciare i materiali utilizzati, in particolare le nuove formulazioni.L'effetto finale della frenatura delle pastiglie dei freni, della resistenza all'usura, della resistenza alla temperatura e altre proprietà dipenderanno dalle proporzioni relative dei diversi componenti.Quella che segue è una breve discussione sui diversi materiali delle pastiglie dei freni.
Pastiglie freno tipo amianto
L'amianto è stato utilizzato fin dall'inizio come materiale di rinforzo per le pastiglie dei freni.Le fibre di amianto hanno un'elevata robustezza e resistenza alle alte temperature, quindi possono soddisfare i requisiti delle pastiglie dei freni, dei dischi e delle guarnizioni della frizione.Le fibre hanno un'elevata resistenza alla trazione, pari anche a quella dell'acciaio di alta qualità, e possono resistere a temperature fino a 316°C.Ancora più importante, l’amianto è relativamente poco costoso e viene estratto dal minerale di anfibolo, che si trova in grandi quantità in molti paesi.
È stato dimostrato dal punto di vista medico che l’amianto è una sostanza cancerogena.Le sue fibre aghiformi possono facilmente entrare nei polmoni e rimanervi, causando irritazione e infine portando al cancro ai polmoni, ma il periodo di latenza di questa malattia può durare fino a 15-30 anni, quindi le persone spesso non riconoscono il danno causato da amianto.
Finché le fibre di amianto vengono fissate dal materiale di attrito stesso non causeranno rischi per la salute dei lavoratori, ma quando le fibre di amianto vengono rilasciate insieme all'attrito dei freni per formare polvere dei freni, possono verificarsi una serie di effetti sulla salute.
Secondo i test condotti dall'American Occupational Safety and Health Association (OSHA), ogni volta che viene effettuato un test di attrito di routine, le pastiglie dei freni producono milioni di fibre di amianto emesse nell'aria e le fibre sono molto più piccole di un capello umano, che non è osservabile a occhio nudo, quindi un respiro può assorbire migliaia di fibre di amianto senza che le persone ne siano consapevoli.Allo stesso modo, se il tamburo del freno o le parti del freno contenute nella polvere vengono spazzate via con un tubo dell'aria, possono essere presenti nell'aria anche innumerevoli fibre di amianto e queste polveri, non solo influiranno sulla salute del meccanico, ma causeranno anche danni alla salute dell'eventuale altro personale presente.Anche alcune operazioni estremamente semplici, come colpire il tamburo del freno con un martello per allentarlo e far uscire la polvere interna del freno, possono anche produrre molte fibre di amianto che fluttuano nell'aria.Ciò che è ancora più preoccupante è che, una volta che le fibre fluttuano nell'aria, dureranno per ore e poi si attaccheranno a vestiti, tavoli, strumenti e ogni altra superficie immaginabile.Ogni volta che incontrano agitazione (come pulire, camminare, usare strumenti pneumatici per generare flusso d'aria), torneranno a fluttuare nell'aria.Spesso, una volta entrato nell’ambiente di lavoro, questo materiale vi rimane per mesi o addirittura anni, causando potenziali effetti sulla salute delle persone che vi lavorano e anche dei clienti.
L'American Occupational Safety and Health Association (OSHA) afferma inoltre che è sicuro per le persone lavorare solo in un ambiente che non contiene più di 0,2 fibre di amianto per metro quadrato e che la polvere di amianto derivante dai lavori di riparazione dei freni di routine dovrebbe essere ridotta al minimo e lavorare che potrebbero causare il rilascio di polvere (come il battito delle pastiglie dei freni, ecc.) dovrebbero essere evitati il più possibile.
Ma oltre all’aspetto pericoloso per la salute, c’è un altro importante problema legato alle pastiglie dei freni a base di amianto.Poiché l'amianto è adiabatico, la sua conduttività termica è particolarmente scarsa e l'uso ripetuto del freno solitamente provoca un accumulo di calore nella pastiglia del freno.Se le pastiglie dei freni raggiungono un certo livello di calore, i freni falliranno.
Quando i produttori di veicoli e i fornitori di materiali per freni hanno deciso di sviluppare alternative nuove e più sicure all’amianto, sono stati creati quasi contemporaneamente nuovi materiali di attrito.Queste sono le miscele “semi-metalliche” e le pastiglie dei freni organiche non contenenti amianto (NAO) discusse di seguito.
Pastiglie freno ibride “semi-metalliche”.
Le pastiglie freno a miscela “Semi-met” sono costituite principalmente da lana d'acciaio grossolana come fibra di rinforzo e da una miscela importante.Dall'aspetto (fibre e particelle fini) è facile distinguere le pastiglie dei freni di tipo organico non amianto da quelle di tipo organico non amianto (NAO) e sono anche di natura magnetica.
L'elevata resistenza e conduttività termica del tessuto non tessuto d'acciaio fa sì che le pastiglie freno miste "semi-metalliche" abbiano caratteristiche di frenata diverse rispetto alle tradizionali pastiglie in amianto.L'elevato contenuto di metallo modifica anche le caratteristiche di attrito della pastiglia freno, il che di solito significa che la pastiglia freno “semi-metallica” richiede una pressione frenante più elevata per ottenere lo stesso effetto frenante.Un elevato contenuto di metallo, soprattutto a basse temperature, significa anche che le pastiglie causeranno una maggiore usura superficiale sui dischi o sui tamburi, oltre a produrre più rumore.
Il vantaggio principale delle pastiglie freno “semimetalliche” è la loro capacità di controllo della temperatura e una temperatura di frenata più elevata, rispetto alle scarse prestazioni di trasferimento del calore del tipo amianto e alla scarsa capacità di raffreddamento dei dischi e dei tamburi dei freni.Il calore viene trasferito alla pinza e ai suoi componenti.Naturalmente, se questo calore non viene gestito correttamente, può anche causare problemi.La temperatura del liquido dei freni aumenterà quando viene riscaldato e, se la temperatura raggiunge un certo livello, causerà il restringimento del freno e l'ebollizione del liquido dei freni.Questo calore ha un effetto anche sulla pinza, sulla guarnizione del pistone e sulla molla di ritorno, accelerando l'invecchiamento di questi componenti, motivo per cui è necessario rimontare la pinza e sostituire le parti metalliche durante la riparazione del freno.
Materiali frenanti organici non amianto (NAO)
I materiali frenanti organici diversi dall'amianto utilizzano principalmente fibra di vetro, fibra polycool aromatica o altre fibre (carbonio, ceramica, ecc.) come materiali di rinforzo, le cui prestazioni dipendono principalmente dal tipo di fibra e da altre miscele aggiunte.
I materiali organici dei freni privi di amianto sono stati sviluppati principalmente come alternativa ai cristalli di amianto per i tamburi dei freni o le ganasce dei freni, ma recentemente vengono provati anche come sostituti delle pastiglie dei freni a disco anteriori.In termini di prestazioni, le pastiglie dei freni di tipo NAO sono più vicine alle pastiglie dei freni in amianto che alle pastiglie dei freni semimetalliche.Non ha la stessa buona conduttività termica e buona controllabilità alle alte temperature dei cuscinetti semimetallici.
Come si confronta la nuova materia prima NAO con le pastiglie dei freni in amianto?I tipici materiali di attrito a base di amianto contengono da cinque a sette miscele di base, che includono fibre di amianto per il rinforzo, una varietà di materiali additivi e leganti come olio di lino, resine, benzene fonoassorbente e resine.In confronto, i materiali di attrito NAO contengono circa diciassette diversi composti dei bastoncini, perché rimuovere l’amianto non equivale semplicemente a sostituirlo con un sostituto, ma richiede piuttosto una grande miscela per garantire prestazioni di frenata pari o superiori all’efficacia di frenata dei blocchi di attrito in amianto.
Orario di pubblicazione: 23 marzo 2022