Dischi caldi ma non troppo per le auto moderne

Le moderne auto pesano una o più tonnellate e raggiungono velocità anche superiori a 200 Km/h. Quindi è subito chiaro quanto le energie in gioco siano rilevanti: infatti basta una singola frenata di un veicolo a pieno carico per far raggiungere alle fasce frenanti temperature anche superiori ai 400 °C.

I materiali di cui sono fatti dischi e pastiglie sono estremamente differenti: metallo il primo, materiale composito con poco metallo, il secondo. La differenza nella composizione di questi due materiali si traduce anche in proprietà meccaniche e fisiche molto differenti: queste diverse proprietà sono causa voluta di una grande differenza nella distribuzione del calore nel disco rispetto alla pastiglia. Infatti a causa della profonda differenza nella capacità di accumulare e condurre il calore esistente tra la ghisa ed il materiale d’attrito, l’energia generata durante la frenata che finisce nel disco è maggiore di oltre 7 volte rispetto a quella che finisce nel materiale d’attrito. Quindi il disco si scalda molto di più della pastiglia freno. La pastiglia freno stessa ha altri accorgimenti costruttivi specificamente volti ad accentuare ulteriormente questo fenomeno. Il risultato finale è che la gran parte dell’energia finisce con lo scaldare la superficie del disco che può raggiungere facilmente temperature di diverse centinaia di gradi.

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Tutto questo calore deve essere poi “smaltito”, ceduto cioè all’ambiente esterno. Per aiutare il disco a raffreddarsi quasi tutti gli impianti montano, almeno per l’avantreno, dischi autoventilanti. Le due facce della fascia frenante sono separate da un’alettatura che durante la rotazione del disco è percorsa da un flusso d’aria che aiuta l’asportazione del calore che viene generato durante la fase di frenata. I dischi autoventilanti hanno varie soluzioni geometriche tra cui le alette radiali o le “gocce”, il cui duplice scopo è creare un passaggio di aria tra le fasce frenanti del disco ed aumentare lo scambio termico. La capacità di effettuare simulazioni termiche del disco, costituisce un requisito importante per poter verificare gli aspetti termici salienti. La grande quantità di energia sviluppata durante la frenata finisce con lo scaldare il disco, ma tale riscaldamento è tutt’altro che uniforme. Questo forte gradiente di temperatura che si forma nel disco, con zone caldissime vicine a zone a bassa temperatura, a causa della dilatazione termica del materiale, è esso stesso fonte di sollecitazioni che vanno a loro volta a sommarsi a quelle di origine prettamente meccanica come. la pressione delle pastiglie, la coppia frenante, ecc.

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La presenza contemporanea di tutte queste azioni rende il disco freno un componente fortemente sollecitato durante una frenata. Il disco deve essere in grado di sopportare contemporaneamente elevati stress meccanici e termici, ecco dunque i motivi per cui le condizioni dei dischi non possono essere trascurate e la loro eventuale sostituzione deve avvenire solo con componenti di qualità. E su dotcar.it li trovate. 

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