Los discos de freno de dos piezas en el vehículo

Desde la introducción de los frenos de disco en el automóvil, el disco de freno representa una pieza muy importante en la fabricación de un vehículo. El disco de freno forma, junto con la pastilla de freno, una pareja que sufre un gran desgaste y una gran fricción, y que debe soportar cargas extremas.

La siguiente información técnica y consejos prácticos han sido elaborados por HELLA con el fin de ayudar de forma profesional a los talleres de vehículos en su trabajo diario. La información facilitada en esta página web está pensada solamente para personal debidamente cualificado y con formación específica.

Discos de frenos de dos piezas en el vehículo

Los vehículos más pesados o de mayor potencia precisan de una instalación de frenos de mayores prestaciones. Por este motivo, sus discos de frenos son mayores en su diámetro y la cámara del disco se ha realizado con materiales más resistentes. Con una carga térmica muy elevada, estos discos de freno son propensos a sufrir desviaciones en el grosor, en el desplazamiento del eje y en su protección. Las ventajas que ofrecen los discos de freno de dos piezas, también llamados discos de freno compuestos, es que se consigue, gracias al uso de distintos materiales y a su procedimiento especial de unión, un desacoplamiento del flujo térmico que discurre hasta el cubo de la rueda.

Material y estructura

Los discos de freno están sometidos a grandes cargas mecánicas en la frenada y también deben soportar grandes cargas térmicas, además de fuerzas compresivas, de tracción y centrífugas. Para conseguir los mejores resultados en cualquier situación de frenada, la composición del material del disco de freno debe ajustarse al sistema de frenos.

Unión soldada con remaches de acero inoxidable

Dependiendo del tipo de vehículo y del ámbito de utilización, en la mayoría de los discos de freno de fabricación en serie se utiliza grafito laminar (p.ej. fundición gris GG 15) como elemento estándar. Las propiedades de la fundición gris pueden mejorarse si se le añaden otros materiales. El molibdeno y el cromo mejoran su comportamiento ante fisuras por calor y también la resistencia de la mezcla al desgaste. La capacidad de absorción térmica también mejora al aumentar la proporción de carbono. Los discos de freno de dos piezas de HELLA se componen de una cámara de disco de aluminio y una superficie de fricción de fundición gris con alto porcentaje de carbono. Ambas piezas se aseguran a la unión soldada mediante remaches de acero inoxidable para garantizar la transferibilidad del par de giro, ya que la superficie de fricción, si se produce un calentamiento, puede dilatarse de modo axial, independientemente de la cámara del disco. De esta manera se minimizan las deformaciones térmicas y se reducen las fisuras por calor en la transferencia desde la superficie de fricción hasta la cámara del disco.

Además, al emplear aluminio en la cámara del disco de freno se reduce el peso del disco de freno en un 20%.

Ventajas

Además de la reducción del peso, los discos de freno ofrecen las siguientes ventajas:

Reducción del consumo de combustible, con lo que también se reducen las emisiones de CO2
Mejora en la capacidad de conducción térmica, con lo que se reduce la deformación por calor y se minimiza la fricción al frenar
Mayor resistencia
Reducción del ruido y de las vibraciones al desacoplar la superficie de fricción de la cámara del disco
Mejora la capacidad en la conducción del vehículo al reducir la masa no elástica de la instalación de frenos

Gracias a una fabricación adaptada a estas necesidades puede mejorarse notablemente la efectividad de un disco de freno.

Inconvenientes

Como inconveniente sólo cabe mencionar el laborioso proceso de fabricación, causado por la necesidad de solucionar distintos procedimientos de unión de los distintos materiales.

Canales radiales de refrigeración de un disco de freno ventilado interiormente

Durante la acción de frenar, la energía del movimiento se convierte en energía térmica debido a la fricción. El disco de freno absorbe hasta el 90% de esta energía transformada y la disipa en el aire exterior. De este modo y en condiciones extremas, la temperatura en los discos de freno puede llegar a alcanzar los 700°C.

Además de la carga física, los discos de freno también están expuestos a las influencias medioambientales, a la suciedad, al agua y a la sal. El fabricante de discos de freno debe tener en cuenta todos estos factores a la hora de la fabricación.

Los discos de freno de dos piezas presentan una ventilación interna, tienen, por ello, una mayor capacidad de acumular calor debido a su mayor masa física y se refrigeran más rápidamente a través de los canales de corriente de aire. Estos canales radiales se encuentran entre las dos superficies de fricción. Al girar el disco de freno, surge un efecto ventilador que crea una corriente de aire continua a través del disco de freno. Además, los discos de freno de dos piezas pueden ir provistos de ranuras o carriles, o pueden estar horadados de manera axial. Los restos de abrasión de la frenada, el agua y la suciedad se acumula en las ranuras o en las hendiduras y se expulsa hacia afuera gracias al movimiento giratorio. Los orificios axiales favorecen la disipación del calor, aunque ofrecen una reducida capacidad de autolimpieza, ya que los restos de abrasión de los frenos pueden acumularse en los orificios.

Diferentes modelos

Disco de freno compuesto para BMW con cámara de freno remachada fabricada en aluminio

Disco de freno de Mercedes Benz con chapa de acero dentada (cámara del disco)

Discos de freno de dos piezas de BMW y Mercedes

Dependiendo del fabricante del vehículo, los discos de freno de dos piezas pueden variar mucho entre sí en su diseño, en la composición de los materiales y en el procedimiento de unión de dichos materiales. La unión entre la cámara del disco de aluminio y la superficie de fricción de fundición gris también puede ser diferente según quién sea el fabricante. Aquí pueden utilizarse distintos procedimientos de soldado, pegado o prensado, así como distintas uniones mecánicas con remaches, pinzas, pasadores o tornillos.

Mercedes Benz utiliza en algunos de sus modelos de vehículo discos de freno compuestos, con una cámara de freno de chapa de acero y una superficie de fricción de hierro fundido. Gracias a una fabricación o a un engranaje especiales, ambos elementos se unen mediante un ajuste prensado. El perfil de los dientes de la mitad exterior de la cámara del disco de freno se sirven de un perfil dentado complementario en la superficie de fricción para la transmisión del par de giro. La cámara del disco de freno de chapa de acero sólo tiene 2,5 mm de grosor. Una cámara de freno convencional suele tener un grosor de pared de entre 7,5 y 9 mm.

Discos de freno para deportes con motor

Los discos de freno de varias piezas, de cerámica o de carbón, solamente se utilizan en los deportes con motor o en los vehículos de alta gama, debido a su alto coste. Además de su poco peso, su larga vida útil y su buen comportamiento en la respuesta, ofrecen otra ventaja, que es su reducido deterioro. Debido a su escasa capacidad de conducción térmica, estos discos de freno precisan de pastillas de freno especiales que sean capaces de compensar esta circunstancia.

Desgaste y revisión

Revisión del alabeo del disco con un reloj contador

Indicación de grosor mínimo en el borde del disco de freno

Revisión del estado del disco de freno compuesto

Debido a las elevadas cargas mecánicas y térmicas, el estado de los discos de freno de dos componentes deberá revisarse periódicamente, tal y como se hace con los discos de freno convencionales de una sola pieza, siguiendo la inspección que haya prescrito el fabricante. El límite de desgaste del disco de freno también es algo que establece el fabricante teniendo en cuenta el grosor mínimo de la superficie de fricción. Este valor, expresado en milímetros, puede verse en el borde exterior o en la cámara del disco de freno.

Como medida adicional, también pueden realizarse los procesos de revisión habituales indicados para un disco de freno, como la comprobación de la marcha circular (alabeo del disco) y la diferencia en el grosor (distintos grosores del disco). El fabricante del vehículo indica los valores de tolerancia correspondientes y éstos deben ser respetados necesariamente.

Instrucciones de mantenimiento

Superficie de asiento preparada en el cubo de la rueda

Para garantizar un correcto funcionamiento de la instalación de frenos se recomienda seguir las siguientes instrucciones:

Sustituir siempre los discos de freno por parejas
Montar los nuevos discos de freno con nuevas pastillas de freno
La superficie de contacto del cubo de la rueda deberá encontrarse lisa, limpia, sin aristas, sin óxido y sin presentar ningún daño
En los discos de freno con ventilación interna deberá tenerse en cuenta el sentido de giro en los casos necesarios
Respetar el par de apriete prescrito
Debido a que los discos y las pastillas de freno deben ajustarse entre sí, deberá realizarse una conducción de rodaje moderada. Respetar las instrucciones de rodaje del fabricante del vehículo
Siempre deberán tenerse en cuenta las especificaciones del producto que se incluyen en el envase, así como las instrucciones de seguridad del fabricante del vehículo
Los trabajos de reparación en sistemas de frenos únicamente pueden ser efectuados por personal debidamente cualificado

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Muy útil

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