Rotores de freio de ferro fundido vs aço

Os discos e os cubos de freio geralmente são fundidos em uma peça. A fundição fornece um processo de produção em massa relativamente simples e barato para uma forma moderadamente complexa. Moldar, fabricar ou forjar a mesma forma em aço seria significativamente mais caro.

Embora o ferro fundido tenha menor resistência e resistência ao impacto que o aço, isso não é realmente um problema nos discos de freio, pois suas dimensões são determinadas pelos requisitos de rigidez e não pela resistência máxima.

O ferro fundido possui boas propriedades térmicas e de desgaste. As peças fundidas projetadas adequadamente são resistentes ao empenamento por calor, são resistentes ao desgaste e tendem a se desgastar razoavelmente uniformemente. O ferro fundido também é resistente à escoriações (o processo em que duas superfícies se aderem uma à outra e rasgam as estrias).

Apesar de ser moderadamente duro, o ferro fundido possui excelente usinabilidade. Os freios e os cubos precisam de uma quantidade razoável de usinagem precisa, tanto para as superfícies de frenagem quanto para as caixas de rolamentos.

Eu não sou um metalúrgico, mas é isso que eu acho que está acontecendo ...

O trabalho dos freios é diminuir a velocidade do carro por atrito, o que produz uma grande quantidade de calor. O ferro fundido possui várias propriedades diferentes que o tornam eficaz para isso, principalmente pela maneira como reage ao calor e ao atrito.

O ferro é:

  • Estável a altas temperaturas, não derreterá ou se deformar facilmente até perto do ponto de fusão.
  • Moído facilmente em uma superfície extremamente lisa.
  • É maleável o suficiente para que entre em contato levemente com a pastilha de freio, enquanto ainda é duro o suficiente para não desgastar rapidamente.
  • Sob o calor e a pressão, uma pequena porção do ferro e seu componente de carbono são convertidos em grafite. Devido à estrutura molecular da grafite, ela atua como lubrificante, deslizando suavemente contra a pastilha do freio, em vez de ser áspera e irregular.

Normalmente, a resposta para o motivo de usarmos o material X para a aplicação Y é porque é o mais barato que faz o trabalho / é o que funciona e, no final, existem apenas algumas opções que realmente diferem nas propriedades e todas as outras são apenas pequenos ajustes.

Os discos dos freios precisam ser feitos de algo que resista a altas temperaturas de até vários 100s de graus. Eu acho que o rotor médio precisa lidar com teoricamente e praticamente pelo menos 400-600F sem perder o coeficiente de atrito.

Assim, o alumínio está fora, pois será "massa boba" nessas temperaturas ....

Eles precisam ser moldados, para que o ferro receba uma vantagem, pois é fácil moldar sem defeitos.

Aço, nem tanto. O ferro fundido também tende a não distorcer muito quando aquecido. É por isso que os rotores de motocicleta, feitos de aço para um pouco de força extra, são do tipo flutuante, com rebites segurando o anel / disco externo no cubo do rotor. Se eles fossem uma peça, isso distorceria como um louco.

Agora, como podemos melhorar o desempenho?

Bem, a questão é que os metais tendem a ser "lubrificantes" em alta temperatura, de modo que nem as super ligas produzem freios melhores que o bom ferro fundido.

Nossa única alternativa é cerâmica como o SiC, que é resistente o suficiente, mas ainda frágil em comparação com o ferro fundido e cara demais para fazer, mas funcionará além dos 1000 F em quase 2000 F com as almofadas corretas.