Quanto durano le pastiglie dei freni?

I due tamponi sulla parte superiore della foto sono spessi circa 2 millimetri e mal usurati. Il tampone inferiore, fresco di scatola, è spesso 12 millimetri. I vetri dei vecchi tamponi (un problema tipico) hanno ridotto la loro capacità di attrito. Vedi altre foto di freni . Foto di Eric Baxter

La durata di vita di un determinato set di pastiglie dei freni dipende da una serie molto ampia di variabili che vanno dallo stile di guida personale alle leggi impersonali della fisica. Meccanici e produttori hanno un’autonomia chilometrica che va da circa 30.000 a 70.000 miglia (da 48.280 a 112.654 chilometri), ma le storie di pastiglie che durano solo 100 miglia (160,9 chilometri) fino a 100.000 miglia (160.934 chilometri) abbondano.

Questi numeri così lontani sono comprensibili. Le pastiglie sono disponibili in una vasta gamma di tipi e composizioni – dal composito, al metallico, alla ceramica – e sono collegate ad una serie ancora più sconcertante di sistemi frenanti e rotori, che influenzano la vita della pastiglia. Alla miscela si aggiungono il calore, la pressione e l’attrito in quantità tali da stupire la maggior parte dei piloti. In effetti i freni, specialmente le pastiglie, sono alcuni dei componenti più difficili da lavorare nella vostra auto.

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Ai fini di questo articolo ci occuperemo esclusivamente delle pastiglie dei freni, ovvero delle pastiglie utilizzate nei freni a pinza piuttosto che in quelli a tamburo. Le pastiglie utilizzate nei freni a tamburo sono denominate “ganasce”. Servono allo stesso scopo e sono spesso costruite con lo stesso materiale o con materiale simile, ma funzionano in modo leggermente diverso.

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Cominciamo ad affrontare la questione della longevità osservando di cosa sono fatte le pastiglie dei freni o il loro materiale d’attrito. Le pastiglie sono generalmente di quattro tipi: organica, semimetallica, metallica e sintetica. Ognuno di questi tipi ha le proprie caratteristiche che devono essere valutate in base alla durata delle pastiglie dei freni:

  • Organico: Realizzato con fibre non metalliche legate in un materiale composito. Il materiale viene poi trattato con modificatori di attrito tra cui grafite, metalli in polvere e persino gusci di noce. I riempitivi vengono aggiunti per ridurre il rumore e per influenzare il trasferimento di calore, tra gli altri fattori.
  • Semimetallico: Questo tampone è una miscela di materiale organico e metalli – dall’acciaio e ferro al rame – modellati e legati per formare il tampone. Questi tamponi sono più duri e più resistenti al calore.
  • Metallico: Questo materiale, formato da una varietà e da una miscela di metalli legati a pressione, un tempo era ampiamente utilizzato nelle corse. I progressi nella composizione organica e semimetallica dei tamponi hanno reso i tamponi metallici quasi obsoleti.
  • Sintetico: Questo è ciò che viene spesso chiamato “tampone di ceramica”. Questi tamponi sono costituiti da un composito di materiale non organico e non metallico, di solito fibre di vetro e aramidiche. Questi tamponi pesano circa la metà del peso di un tampone medio, sono più robusti, hanno un migliore potere di arresto a freddo e a caldo e durano molto più a lungo del tampone medio. Inoltre, costano circa il doppio.
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Per i materiali dei pad di cui sopra, il miglior potere di arresto si trova nei pad organici. Ma questo stesso potere d’arresto significa che una maggiore quantità di materiale del pad viene consumato durante l’arresto. Per questo motivo, i tamponi organici durano in media il minor tempo possibile. I cuscinetti semimetallici, i cuscinetti che ora si trovano sulla maggior parte delle auto, sono più duri e durano più a lungo, ma non si fermano con la stessa efficacia dei cuscinetti organici. Lo stesso vale per i cuscinetti in ceramica, anche se questi cuscinetti spesso durano più a lungo se il conducente è disposto a pagarne il prezzo e hanno uno spazio di frenata leggermente più lungo.

E siccome i tappetini servono solo a fermare la massa, è ora di dare un’occhiata alla massa. La realtà della massa o, nello specifico, l’arresto di una data massa – come una macchina – ci porta alla fisica che sta dietro all’usura dei tamponi.

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