DISCHI FRENO ASSEMBLATI PER AUTOVEICOLI

I veicoli più pesanti o potenti devono essere dotati di un impianto frenante ultradimensionato. I dischi freno devono avere quindi un diametro maggiore e la campana uno spessore maggiore. Tali dischi, se sottoposti a sollecitazioni termiche elevate, sono soggetti a variazioni, come differenze di spessore, spostamento assiale e vetrificazione. I dischi freno a due parti, detti anche dischi assemblati, offrono degli indubbi vantaggi a questo proposito. Grazie all'impiego di materiali diversi e di processi di accoppiamento speciali, riescono infatti a deviare il flusso di calore dal mozzo della ruota.

Per la maggior parte dei veicoli e degli ambiti di applicazione, lo standard della produzione in serie è rappresentato da dischi freno in grafite lamellare (ad esempio in ghisa grigia GG 15). Le proprietà della ghisa grigia possono essere migliorate con l'aggiunta di vari materiali. Molibdeno e cromo aumentano la resistenza della lega all'usura e alla formazione di cricche a caldo. Aumentando il tenore di carbonio si migliora la capacità termica. I dischi freno assemblati HELLA sono composti da una campana in alluminio e da un anello di attrito in ghisa grigia ad alto tenore di carbonio. I due componenti vengono fissati nel punto di giunzione con rivetti in acciaio inossidabile, che garantiscono la tenuta di forze relativamente alte e che consentono all'anello di attrito di dilatarsi termicamente in direzione assiale indipendentemente dalla campana. In questo modo è possibile ridurre l'incidenza di deformazioni termiche e cricche a caldo nel punto di giunzione tra l'anello di attrito e la campana.

L'impiego di alluminio per la campana consente inoltre di diminuire il peso del disco freno anche del 20%.

Nel corso di una frenata l'attrito converte l'energia cinetica in energia termica. Fino al 90% di tale energia viene assorbita dal disco freno e dissipata nell'aria. In condizioni estreme i freni possono raggiungere temperature di 700 °C.

Oltre alle sollecitazioni fisiche i dischi freno sono soggetti a contaminazioni ambientali, sporco, acqua e sale. Tutti questi fattori devono essere presi in considerazione dai costruttori di dischi freno in fase di produzione.

I dischi freno assemblati sono sempre ventilati. Da un lato essi offrono una maggiore capacità di accumulo termico grazie alla loro massa più estesa, dall'altro raffreddano più rapidamente grazie ai canali attraversati dall'aria. I canali radiali sono posti tra i due anelli di attrito. La rotazione del disco freno crea un effetto di ventilazione che genera a sua volta un continuo passaggio d'aria attraverso il disco. I dischi assemblati possono essere inoltre dotati di baffature o fori assiali. Residui di abrasione, acqua e sporco si accumulano nelle baffature e vengono espulsi grazie al movimento di rotazione. I fori assiali aumentano la dissipazione di calore. Essi presentano però un effetto autopulente ridotto, in quanto possono accumulare dei residui di abrasione al loro interno.

I dischi freno assemblati possono differenziarsi a seconda del costruttore del veicolo per quanto riguarda il design, la composizione dei materiali e il processo di accoppiamento. Il tipo di giunzione tra la campana disco in alluminio e l'anello di attrito in ghisa grigia può variare a seconda del costruttore. È possibile utilizzare speciali processi di fusione, incollaggio o stampaggio, come pure giunzioni meccaniche tramite rivetti, fermagli, perni o viti.

In alcuni modelli Mercedes Benz utilizza dei dischi freno compositi con campana in lamiera d'acciaio e anello di attrito in ghisa. I due componenti vengono uniti tramite una struttura o dentatura speciale con accoppiamento bloccato alla pressa. Il profilo dentato della metà esterna della campana rivolta al copertone si innesta nel profilo dentato complementare dell'anello di attrito per trasmettere la coppia. La campana in lamiera d'acciaio ha uno spessore di soli 2,5 millimetri. La parete di una campana classica ha di solito uno spessore compreso tra 7,5 e 9 millimetri.

A causa delle elevate sollecitazioni meccaniche e termiche a cui è sottoposto un disco freno composito, le sue condizioni devono essere controllate periodicamente durante l'ispezione prevista dal costruttore, come avviene per i dischi freno tradizionali. La soglia di usura del disco viene stabilita anche in questo caso dal costruttore in base al valore dello spessore minimo dell'anello di attrito. Tale valore, espresso in millimetri, viene indicato o stampato sul bordo esterno o sulla campana del disco freno.

Durante l'ispezione è possibile eseguire anche le procedure di testing più comuni per i dischi freno, come il controllo della centratura (eccentricità) e delle differenze di spessore (vari spessori del disco). I relativi valori di tolleranza sono indicati dai costruttori dei veicoli e devono essere osservati rigorosamente.

Per garantire il perfetto funzionamento dell'impianto frenante si consiglia di seguire le seguenti indicazioni:

• I dischi freno devono essere sempre sostituiti in coppia
• Quando si cambiano i dischi freno, sostituire sempre anche le pastiglie
• La superficie di appoggio del mozzo della ruota deve essere piana, priva di bavature, pulita, senza ruggine e senza danni visibili
• Nel caso di dischi freno autoventilati rispettare il senso di rotazione
• Rispettare la coppia di serraggio prescritta
• Rodare l'impianto frenante evitando frenate brusche nei primi km, per permettere alle superfici di attrito del disco e della pastiglia di adattarsi fra di loro. Rispettare le istruzioni di rodaggio fornite dal costruttore del veicolo
• Seguire le indicazioni riportate nel foglio illustrativo incluso nella confezione, oltre alle avvertenze su riparazione e sicurezza prescritte dal costruttore del veicolo
• I lavori di riparazione sugli impianti frenanti devono essere eseguiti esclusivamente da personale qualificato