Cómo seleccionar el reemplazo correcto de la pastilla de freno para semirremolque

Lo siguiente fue publicado en el Air Brake Book de CCJ, 11.ª edición, patrocinado por SilverbackHD. El Libro de frenos de aire de CCJ es un recurso industrial complementario, cortesía de nuestra asociación con SilverbackHD, el Consejo de Tecnología y Mantenimiento y la Alianza de Seguridad de Vehículos Comerciales. Puede descargar el libro completo de frenos de aire 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 las pastillas de freno son 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 llevan a cabo extensas pruebas de laboratorio para establecer líneas base de rendimiento para los nuevos forros. "Luego, además de eso, realizamos pruebas de campo para asegurarnos de que funcionen 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 confiabilidad intermedia y hay alto rendimiento”. – Keith Roth, vicepresidente de operaciones de SilverbackHD

Además, dijo Corbett, se realizan pruebas sobre 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 lanzarse 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 convirtiéndolos en calor. Eso es lo que hace el material de fricción en una pastilla o zapata de freno”.

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

Debido a que los forros de freno están diseñados para desgastarse a medida que realizan su trabajo, tiene sentido que los fabricantes diseñen forros para que duren el mayor tiempo posible para mantener bajos los costos de mantenimiento y garantizar un rendimiento de frenado sólido incluso en condiciones de operación abrasivas o severas.

Cada fabricante guarda la lista de compuestos de sus materiales patentados para forros de freno con el mismo celo con el que Coca-Cola y KFC guardan los ingredientes de sus productos. "Los forros de freno están hechos de muchos materiales diferentes", señaló Corbett. “Encontrarás carbono y fibra de vidrio. Y solía haber amianto hasta que lo eliminamos. Pero todos los fabricantes de revestimientos tienen materiales especiales que colocan en el revestimiento, y cuanto más alto o más caro sea el revestimiento, más materiales de primera calidad se incluyen en ese revestimiento”. La mayoría de las pastillas de freno constan de diferentes cantidades de materiales mezclados de tal manera que se maximiza el rechazo del calor y la vida útil de los componentes. Estos incluyen, entre otros: • 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, normalmente resinas fenólicas y compuestos de caucho. • Compuestos carbonosos como coque, carbono y grafito. Cada fabricante mezcla estos compuestos en diversas cantidades bajo control por computadora. La mezcla se cura a presión en placas largas, luego se hornea, se corta y se le da forma. Se perforan orificios para remaches y el forro se fija a un zapato o almohadilla. Las muestras se extraen y controlan para garantizar la calidad y durabilidad, incluido el análisis del contenido de humedad, acidez, tamaño de la fibra y contenido de cenizas, entre otras pruebas.

Elegir el reemplazo adecuado y saber cuándo reemplazar los forros de freno es fundamental para el rendimiento, por lo que los fabricantes y las organizaciones industriales 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 permitir a los técnicos determinar de un vistazo cuánta vida útil le queda al componente. Muchos medidores de desgaste de frenos tienen un control de espesor mínimo, pero también tienen un punto de control del 50%. Por lo tanto, no solo le indicarán cuándo es necesario reemplazarlos, sino que también le permitirán proyectar la vida restante de la zapata o pastilla y programar el mantenimiento de los frenos de 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 normalmente constan de dos zapatas con todos los accesorios de fijación de ruedas aplicables en la caja, de modo que los técnicos reemplazarán todos los componentes de desgaste asociados a ese extremo de rueda. como pasadores de anclaje, resortes, resortes de retención y casquillos – así como verificar el juego radial en el árbol de levas y otros elementos asociados a 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 asegurarse de que la están reemplazando por una que ofrezca un rendimiento comparable. La mayoría de los códigos de bordes comienzan, normalmente, identificando la marca del material en la almohadilla. Naturalmente, también se indicará el fabricante. Si el material de fricción está diseñado para un servicio prolongado, por ejemplo, aparecerá otra información, como la identificación FMSI, junto con la información de montaje que le indica si la zapata 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 del revestimiento. El coeficiente de fricción puede identificarse, por ejemplo, como EE, FF o GG. Cuanto mayor sea la escala del alfabeto, más agresivo será el material.

Un último dato 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 su fecha de fabricación, e incluso hasta el momento exacto del proceso de fabricación.

Según Hawker, lo más importante sobre el código de borde de cualquier material de fricción es el nombre del fabricante. "Es necesario saber quién fabricó esa pieza para saber que alguien la respalda", enfatizó. “Hay muchas piezas que 'encajan', 'podrían encajar', 'podrían encajar', imitaciones e incluso falsificaciones en el mercado actual. Es muy posible que una pieza se parezca a la que acaba de sacar de un camión. Pero si no tiene ningún nombre, seguro que no lo pondría en un vehículo, porque no quisiera asumir la responsabilidad de haber instalado algo sospechoso”.

Los códigos alfabéticos que se encuentran en el costado de una pastilla 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 transporte de línea", señaló. "Pero no dependa únicamente de los códigos de borde".

Todos los fabricantes proporcionan 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 forro adecuado 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 al optimizar las pastillas de freno. "Es un acto de equilibrio", subrayó Hawker. "También hay que tener en cuenta otros factores además del material de fricción".

Esos factores incluyen válvulas de aire, tambores, ajustadores de tensión y tamaño de la cámara. Naturalmente, un entorno de trabajo o condiciones de conducción diferentes pueden requerir cambios en los frenos de un vehículo. Pero simplemente poner una pastilla de freno agresiva y asumir que eso solucionará todo es un error.

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

“Frenar excesivamente, saltarse los semáforos y frenar en el último minuto: todo eso pasa factura”, dijo.

El calor es otro factor crítico. “Los frenos de tambor son efectivos hasta cierta temperatura y luego comienzan a desvanecerse”, dijo Corbett. “Si un conductor mantiene los frenos fríos y no los abusa, siempre tendrá la máxima potencia de frenado en caso de emergencia. Si un conductor utiliza los frenos o los sobrecalienta y se encuentra en una situación de emergencia, es posible que no tenga suficiente potencia de frenado para hacer lo que necesita, por lo que es importante capacitar a los conductores y lograr que le ayuden a aprovechar al máximo las pastillas de freno. ese vehículo”.

Se recomiendan piezas de calidad OEM o equivalentes para garantizar que las flotas instalen los mismos (o mejores) componentes de alta calidad que fueron diseñados para el vehículo, pero el vicepresidente de operaciones de SilverbackHD, Keith Roth, dijo que los OEM pueden encontrarse 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 el cumplimiento de ciertas regulaciones requeridas por el gobierno, junto con consideraciones de precio y ciclo de vida", dijo. "En el mercado de repuestos, el componente original OEM es el 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 coste. Los zapatos rebasados, por ejemplo, funcionarán bien, pero no tan bien como los zapatos de acero nuevos con la misma fricción, porque los zapatos rebasados ​​generalmente tienen cierta aspereza en la mesa debido a la corrosión previa. Esto, a su vez, proporciona una disipación de calor reducida y desigual en comparación con un zapato nuevo que proporcionará una vida útil más larga, según Roth.

Por otro lado, a menudo se encuentra disponible en el mercado de repuestos un producto de mejor rendimiento que el producto OEM original; por ejemplo, una fórmula de fricción avanzada que puede proporcionar una vida útil más larga en comparación con el diseño original del OEM, pero el OEM decidió no utilizarla debido a una aumento del coste 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 freno de resorte estilo pistón que estaba sujeto a altas tasas de corrosión en el pistón expuesto. Diseño superior de doble diafragma (3030) que se vende únicamente en el mercado de repuestos”, dijo Roth. "Ese sigue siendo el estándar hoy en día".

Roth dijo que la regla de oro de las piezas para camiones es “que obtienes lo que pagas, así que ten cuidado a quién eliges como socio proveedor de piezas. En todo hay basura barata, hay confianza en el medio y hay alto rendimiento”, añadió. "Las flotas deben asegurarse de comprar componentes de repuesto de socios proveedores de repuestos confiables que estén comprometidos a reducir su costo por milla".