Los materiales de fricción que se utilizan son conocidos como balatas y suelen ser piezas metálicas, semi-metálicas o de cerámica que soportan muy altas temperaturas y son los que crean la fricción contra una superficie fija, que pueden ser o tambores o discos; y así logran el frenado de el vehículo. Las balatas son piezas que sufren de desgaste y se tienen que revisar y cambiar en forma periódica.
Frenos de Tambores
Frenos de disco:
Consisten en un disco metálico sujeto a la rueda, en cada una de sus caras están las pastillas, que son planas y, puestas en funcionamiento, aferran el disco con una acción de pinzas. La presión hidráulica ejercida desde el cilindro maestro causa que un pistón presione las pastillas por ambos lados del rotor, esto crea suficiente fricción entre ambas piezas para producir un descenso de la velocidad o la detención total del vehículo.
En los frenos de discos, el disco puede ser frenado por medio de unas plaquetas (B), que son accionadas por un émbolo (D) y pinza de freno (C), que se aplican lateralmente contra él deteniendo su giro. Suelen ir convenientemente protegidos y refrigerados, para evitar un calentamiento excesivo de los mismos.
Los frenos de disco pueden ser de tres categorías: flotantes (la tuerca que sostiene las pastillas flota sobre cuatro sostenes de caucho, oscilando cada vez que se aplican los frenos), fijos (está bien sujeta por cuatro pistones, dos de cada lado del disco) o deslizantes (está suspendida por sostenes de caucho y se desliza al entrar en actividad). En la práctica, sus resultados son análogos. Además, para eliminar más rápido el calor resultante de la presión de las pastillas sobre las ruedas -en condiciones extremas de frenado se puede alcanzar los 260 grados de temperatura-, los discos pueden tener espacios huecos entre sus caras (se los llama ventilados).
Pastillas de freno
Las pastillas van colocadas dentro de una pinza dotada de un pistón como mínimo, que transforma la presión en fuerza. Las pastillas están diseñadas para producir una alta fricción con el disco. Deben ser reemplazadas regularmente, y muchas están equipadas con un sensor que alerta al conductor cuando es necesario hacerlo. Algunas tienen una pieza de metal que provoca que suene un chirrido cuando están a punto de gastarse, mientras que otras llevan un material que cierra un circuito eléctrico que hace que se ilumine un testigo en el cuadro del conductor.
La potencia de frenado la determina la estabilidad del factor de fricción de las pastillas. El factor de fricción tiende a disminuir con el aumento de temperatura y velocidad. Al bajar el factor de fricción se prolonga la distancia de frenado.
Frenos de tambor
Constan de un tambor de acero o de hierro sujeto a la rueda de forma tal que gira simultáneamente, en su interior, junto al semieje, están las dos pastillas, separadas en su parte inferior por un tornillo de ajuste, y en su parte inferior por un cilindro de rueda. La presión hidráulica ejercida desde el cilindro maestro, causa que el cilindro de rueda presione las pastillas contra las paredes interiores del tambor, produciendo el descenso de velocidad correspondiente.
En el interior de un freno de tambor van alojadas las zapatas (B), provistas de forros de un material muy resistente al calor y que pueden ser aplicadas contra la periferia interna del tambor por la acción del bombín (C), produciéndose en este caso el frotamiento de ambas partes.
Como las zapatas van montadas en el plato (D), sujeto al chasis por el sistema de suspensión y que no gira, es el tambor el que queda frenado en su giro por el frotamiento con las zapatas.
El Desgaste (perdida de superficie de un material por acción mecánica) que se produce en las frenadas debido al rozamiento de las zapata contra el tambor, hace que aquellas queden cada vez más separadas de éste en posición de reposo, lo que supone un mayor recorrido muerto en la acción de frenado y el envío de mayor cantidad de líquido desde la bomba.
Para corregir esto se debe de realizar un reglaje periódico de los frenos, que consiste en aproximar las zapatas al tambor lo máximo posible, pero sin que llegue a producirse el rozamiento entre ambos. Para realizar esta función se colocan en este tipo de freno unas excéntricas que limitan el recorrido tope de las zapatas hacia su posición de reposo. Mediante ellas se aproximan las zapatas al tambor cuanto sea necesario. La eficiencia de frenado depende de la calidad y condiciones del tambor.
FADING
Fading (Del verbo inglés fade: desmejorar, marchitar) : Expresión que se utiliza cuando los frenos de un vehículo pierden efectividad debido al sobrecalentamiento de los elementos que están en contacto (discos o tambores y pastillas), que pueden llegar a alcanzar temperaturas incluso superiores a los 500 grados centígrados
El calentamiento excesivo de los frenos disminuye la adherencia del material empleado en los forros de las zapatas, al mismo tiempo que dilata el tambor, que queda más separado de ellas, por eso aparece el fenómeno llamado “fading”. Una vez que se enfrían, los frenos vuelven a funcionar normalmente. Este fenómeno aparece también cuando el líquido de frenos es de mala calidad y se vaporiza parcialmente en los bombines
Antiguamente los autos tenían solo tambores, pero estos al acumular calor pierden efectividad, aún cuando algunos tambores tienen aletas de refrigeración para enfriarse más velozmente. Existen discos sólidos y ventilados, estos últimos por su complejidad de fabricación, son más costosos, pero mantienen más baja la temperatura durante la frenada y son más eficientes. Debido a la distribución de peso y su geometría, un auto debe frenar más adelante que atrás, Es por eso que al frente se encuentran los frenos de mayor efectividad y robustez. Los arreglos más comunes son los autos con frenos de discos adelante y tambor atrás. Los más costosos son los que utilizan discos en las cuatro ruedas. La mayoría de estos usan discos ventilados adelante y macizos atrás.
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