Cómo seleccionar el reemplazo correcto del forro de freno para semi

Lo siguiente se publicó en el Air Brake Book de CCJ, 11.ª edición, patrocinado por SilverbackHD. El Libro de frenos de aire de CCJ es un recurso complementario de la industria, cortesía de nuestra asociación con SilverbackHD, el Consejo de Tecnología y Mantenimiento y la Alianza de Seguridad de Vehículos Comerciales. Puede descargar el Libro de frenos de aire completo aquí.

En aplicaciones de camiones, la fricción es la fuerza que frena el vehículo. El sistema de frenos es el medio por el cual se aplica esa fuerza, pero el revestimiento del freno es en realidad el componente que soporta la peor parte de todo el calor, el peso, la energía y la fuerza creada durante el frenado.

Los fabricantes de frenos realizan extensas pruebas de laboratorio para establecer líneas de base de rendimiento para nuevos revestimientos. "Luego, además de eso, hacemos pruebas de campo para asegurarnos de que funcionan según lo previsto, y esas pruebas de campo pueden durar varios años", dijo Scott Corbett, director de servicio técnico y garantía de Haldex. "Algunos de los revestimientos tienen que pasar hasta 11 pruebas diferentes, evaluando factores como el desvanecimiento, las características de desgaste, el rendimiento general de los componentes y materiales y el rendimiento a altas temperaturas".

"... la regla de oro de las piezas para camiones es que obtienes lo que pagas... En todo hay basura barata, hay medio camino confiable y alto rendimiento". – Keith Roth, vicepresidente de operaciones de SilverbackHD

Además, dijo Corbett, se realizan pruebas sobre las características periféricas, como el chirrido y la vibración del revestimiento. En total, señaló, no es inusual que los revestimientos se sometan a más de cinco años de pruebas exhaustivas antes de ser lanzados al mercado. "Ya sea que esté trabajando en una motocicleta o en un vehículo todoterreno de servicio severo, los conceptos son básicamente los mismos", dijo John Hawker, un ingeniero consultor jubilado que trabajó anteriormente con Bendix y Dana. "Estás transfiriendo energía y movimiento, energía cinética, y convirtiéndola en calor. Eso es lo que hace el material de fricción en una zapata o zapata de freno".

Para comprender exactamente cómo logra esto un forro de freno, piense en el proceso de aplicar un pedal de freno como una quema controlada. "Al igual que quemas combustible para que el vehículo funcione, usas material de fricción para que el vehículo disminuya la velocidad", explicó Hawker.

Debido a que los revestimientos de los frenos están diseñados para desgastarse mientras hacen su trabajo, tiene sentido que los fabricantes diseñen revestimientos que duren el mayor tiempo posible para mantener bajos los costos de mantenimiento y asegurar un rendimiento de frenado sólido incluso en condiciones de operación severas o abrasivas.

Cada fabricante guarda la lista de compuestos de sus materiales patentados para revestimientos de frenos con el mismo celo con el que Coca-Cola y KFC guardan los ingredientes de sus productos. "Los revestimientos de los frenos están hechos de muchos materiales diferentes", señaló Corbett. "Encontrará carbono y fibra de vidrio. Y solía haber asbesto hasta que lo eliminamos. Pero todos los fabricantes de revestimientos tienen materiales especiales que colocan en el revestimiento, y cuanto más alto es el grado o más caro es el revestimiento, más materiales de primera calidad se incluyen en ese revestimiento". recubrimiento." La mayoría de los forros de freno están compuestos por diferentes cantidades de materiales mezclados de tal manera que se maximiza el rechazo de calor y la vida útil de los componentes. Estos incluyen, pero no se limitan a: • Materiales de fibra, generalmente compuestos de acero, carbono, fibra de vidrio, sintéticos o cerámicos. • Abrasivos como óxido de aluminio, óxido de magnesio, óxido de zinc y carburo de silicio. • Modificadores de fricción. • Rellenos, incluidos materiales inorgánicos, metálicos y orgánicos. • Aglutinantes, generalmente resinas fenólicas y compuestos de caucho. • Compuestos carbonosos como coque, carbón y grafito. Cada fabricante mezcla estos compuestos en varias cantidades bajo el control de una computadora. La mezcla se cura a presión en losas largas, luego se hornea, se corta y se le da forma. Se perforan orificios para remaches y se fija el forro a un zapato oa una almohadilla. Las muestras se extraen y verifican para garantizar la calidad y la durabilidad, incluido el análisis del contenido de humedad, la acidez, el tamaño de la fibra y el contenido de cenizas, entre otras pruebas.

Elegir el reemplazo adecuado y saber cuándo reemplazar los forros de los frenos es fundamental para el rendimiento, por lo que los fabricantes y las organizaciones de la industria, como el Consejo de Tecnología y Mantenimiento y la Sociedad de Ingenieros Automotrices, hacen todo lo posible para simplificar el proceso de selección al seleccionar los forros de repuesto.

Las herramientas comunes son los medidores de espesor de fricción o de espesor de revestimiento integrados en una zapata o almohadilla para que los técnicos puedan determinar de un vistazo cuánta vida útil le queda al componente. Muchos medidores de desgaste de frenos tienen una verificación de espesor mínimo, pero también tienen un punto de verificación del 50 %. Por lo tanto, no solo le dirán cuándo deben reemplazarse, sino que también pueden permitirle proyectar la vida útil restante en la zapata o la pastilla y programar el mantenimiento de los frenos para ese vehículo con anticipación. Otro punto que vale la pena señalar es que la mayoría de las zapatas de freno se venden en kits, que generalmente consisten en dos zapatas con todo el hardware de fijación de la rueda aplicable en la caja para que los técnicos reemplacen todos los componentes de desgaste asociados con ese extremo de la rueda. tales como pasadores de anclaje, resortes, resortes de retención y bujes, así como verificar el juego radial en el árbol de levas y otros elementos asociados con ese freno.

Todas las zapatas y pastillas de freno de calidad estarán marcadas con códigos de borde en el lado del material de fricción. Estos códigos brindan datos cruciales sobre la pieza y ayudan a los técnicos a garantizar que la reemplacen por una que ofrezca un rendimiento comparable. La mayoría de los códigos de borde comienzan, por lo general, con la identificación de la marca del material en la almohadilla. Naturalmente, también se mencionará al fabricante. Si el material de fricción está diseñado para un servicio prolongado, por ejemplo, seguirá otra información, como la identificación FMSI, junto con la información de montaje que le indica si el zapato requiere pasadores de anclaje simples o dobles. También tendrá un coeficiente de fricción generado por el material, una secuencia alfabética que designa el coeficiente de fricción del material de revestimiento. El coeficiente de fricción se puede identificar como EE, FF o GG, por ejemplo. Cuanto más alta es la escala del alfabeto, más agresivo es el material.

Un dato final en el código de borde indica el lote, o datos de fabricación específicos, pertinentes al componente. Esto es para que si hay una falla o un problema de rendimiento con el material, se pueda rastrear hasta la fecha de fabricación e incluso hasta el momento exacto del proceso de fabricación.

Según Hawker, lo más importante del código de borde de cualquier material de fricción es el nombre del fabricante. "Necesitas saber quién fabricó esa pieza para que sepas que alguien la respalda", enfatizó. "Hay muchas piezas 'encajarán', 'podrían encajar', 'podrían encajar', imitaciones e incluso piezas falsificadas en el mercado hoy en día. Una pieza puede muy bien parecerse a la que acaba de sacar de un camión. Pero si no tiene un nombre, seguro que no lo pondría en un vehículo, porque no me gustaría tener la obligación y la responsabilidad de instalar algo que es sospechoso".

Los códigos alfabéticos que se encuentran en el costado de una zapata o zapata de freno también pueden ayudarlo a seleccionar la mezcla de material de revestimiento adecuada para la aplicación en cuestión, dijo Corbett. "Si tiene una aplicación de ciclo de trabajo severo, como mezcladoras de cemento, necesitará un grado de material diferente al que necesitaría para una aplicación de tipo transporte", señaló. "Pero no dependa solo de los códigos de borde".

Todos los fabricantes brindan tablas de peso que detallan cómo un revestimiento en particular corresponde al peso que transporta un vehículo. Es una manera fácil de asegurarse de haber hecho su tarea y de haber elegido el revestimiento apropiado para el trabajo.

Pero simplemente aumentar el nivel de agresividad del material de fricción para cumplir con ciclos de trabajo más severos no siempre es el mejor curso de acción cuando se optimizan las pastillas de freno. "Es un acto de equilibrio", enfatizó Hawker. "También hay que tener en cuenta otros factores más allá del material de fricción".

Esos factores incluyen válvulas de aire, tambores, ajustadores de holgura y tamaño de la cámara. Naturalmente, un entorno de trabajo diferente o condiciones de conducción pueden requerir cambios en los frenos de un vehículo. Pero simplemente poner un forro de freno agresivo y asumir que arreglará todo es un error.

Una última pieza del rompecabezas es el conductor. Como señaló Corbett, nada afecta tanto al desgaste del revestimiento como los malos hábitos detrás del volante.

"Frenar en exceso, saltarse los semáforos y pisar el freno en el último minuto, todo eso pasa factura", dijo.

El calor es otro factor crítico. "Los frenos de tambor son efectivos hasta una cierta temperatura y luego comienzan a desvanecerse", dijo Corbett. "Si un conductor mantiene fríos los frenos y no abusa de ellos, siempre tendrá esa cantidad máxima de poder de frenado si se encuentra en una emergencia. Si un conductor pisa los frenos o los sobrecalienta y se encuentra en una situación de emergencia, es posible que no tiene suficiente poder de frenado para hacer lo que necesita, por lo que es importante entrenar a los conductores y lograr que lo ayuden a aprovechar al máximo las pastillas de freno de ese vehículo".

Se recomienda la calidad del OEM o piezas equivalentes para garantizar que las flotas instalen los mismos (o mejores) componentes de alta calidad que se diseñaron para el vehículo, pero el vicepresidente de operaciones de SilverbackHD, Keith Roth, dijo que los OEM pueden estar en una situación difícil porque la mayoría de los componentes son diseñado para cumplir con ciertas características mínimas de rendimiento especificadas por el departamento de ingeniería de un fabricante de componentes y vehículos.

"Estas especificaciones son a menudo un equilibrio entre cumplir con ciertas regulaciones requeridas por el gobierno, junto con consideraciones de precio y ciclo de vida", dijo. "En el mercado de repuestos, tiene el componente original OEM como punto de referencia, con varias alternativas de rendimiento y costo que compiten con este punto de referencia".

Por un lado están las opciones de menor costo. Los zapatos revestidos, por ejemplo, funcionarán bien, pero no tan bien como los zapatos de acero nuevos con la misma fricción, porque los zapatos revestidos suelen tener cierta aspereza en la mesa debido a la corrosión previa. Eso, a su vez, proporciona una disipación de calor reducida y desigual en comparación con un zapato nuevo que brindará una vida útil más larga, según Roth.

Por otro lado, a menudo hay disponible un producto de mejor rendimiento en el mercado de repuestos en comparación con el producto OEM original; por ejemplo, una fórmula de fricción avanzada que puede proporcionar una vida más larga en comparación con el diseño original del OEM, pero el OEM decidió no usarla debido a una aumento del costo en la producción del vehículo.

"Un ejemplo de esto sería el freno de resorte estilo pistón que estaba sujeto a altas tasas de corrosión en el pistón expuesto, que todos los OEM de camiones de América del Norte utilizaron para la producción de vehículos hasta mediados de la década de 1970, cuando las flotas exigieron que los OEM de camiones comenzaran a usar el diseño superior de doble diafragma (3030) vendido solo en el mercado de repuestos", dijo Roth. "Ese sigue siendo el estándar hoy en día".

Roth dijo que la regla de oro de los repuestos para camiones es "que obtienes lo que pagas, así que ten cuidado a quién eliges como socio proveedor de repuestos. En todo hay basura barata, hay medio camino confiable y alto rendimiento". ", agregó. "Las flotas deben asegurarse de comprar componentes de reemplazo de socios proveedores de piezas confiables que se comprometan a reducir su costo por milla".