Durante la frenata dell’automobile, l’energia cinetica viene trasformata in energia termica dell’elemento frenante, in seguito all’attrito da pastiglia e disco. Anche per questo, è estremamente importante che l’elemento frenante funzioni correttamente in presenza di varie masse del veicolo (sia in presenza del solo guidatore che con tutti i passeggeri e il bagagliaio pieno), nonché a diverse velocità. Occorre anche notare che l’energia termica prodotta nel corso della frenata (effetto dell’attrito delle guarnizioni sul disco) viene assorbita principalmente dal disco. Pertanto, la sua struttura, la capacità di assorbire il calore sorto in seguito alla frenata e la rapida dissipazione dell’energia termica prodotta hanno un significato colossale per la sicurezza della marcia.
Teoricamente, la soluzione più vantaggiosa consiste nell’uso di dischi realizzati con materiali caratterizzati da un assorbimento minimo del calore (dischi ceramici). Tuttavia, questa soluzione è abbastanza cara, e le case produttrici di autoveicoli la offrono soltanto come alternativa nei modelli sportivi (ad esempio, l’acquisto di un impianto frenante ceramico AMG per la Mercedes AMG GT 462 KM, il cui prezzo si aggira sui 130.000 euro, richiede un pagamento aggiuntivo di circa 10.000 euro). Anche per questo, senza abbandonarci a divagazioni sulle “soluzioni top”, concentriamoci sui classici dischi in metallo utilizzati nella maggioranza delle vetture.
Naturalmente, l’assorbimento del calore dipende dalla capacità termica del disco. Pertanto, più grande e grosso è il disco, migliori sono i parametri (più materiale equivale a una maggiore capacità termica). Allo stesso tempo, tuttavia, è indispensabile abbassare rapidamente la temperatura del disco, in modo tale da prevenire la comparsa del fading*. Non a caso, sulla scelta della ghisa più adatta alla produzione dei dischi lavorano speciali laboratori di ricerca e sviluppo. Vengono continuamente elaborate nuove soluzioni meccaniche e forme. Sempre più spesso, nelle automobili vengono montati dischi con zigrinatura interna, in grado di garantire un raffreddamento più rapido. L’effetto delle attività di ricerca effettuate nei laboratori dell’Azienda Master-Sport, concentrati sull’introduzione di nuove soluzioni a livello di materiali applicati e strutture, consiste, tra le altre cose, nella riduzione del calore del disco tramite l’applicazione, sulla sua superficie, di fori di ventilazione in grado di condizionare il flusso dell’aria (questa tecnologia, utilizzata anche nel mondo degli sport automobilistiic, è disponibile nell’offerta Master-Sport con il nome di Sport Extreme).
Tuttavia, anche il miglior disco è esposto agli effetti di un uso erroneo, che comporta una sua usura piu rapida. In pratica, l’eliminazione dell’usura dell’elemento è impossibile, ma il fenomeno può essere limitato.
Ricordiamoci di usare guarnizioni di attrito di buona qualità
Durante la costruzione di ogni meccanismo, l’obiettivo principale dell’ingegnere è quello di conferire una struttura tale da far sì che i primi effetti dell’usura riguardino l’elemento più economico. Questo principio riguarda anche l’elaborazione della coppia pastiglia-disco. Poiché le pastiglie sono più economiche e facili da sostituire, esse rappresentano l’elemento più debole, esposto a una rapida usura, nella coppia di riferimento. Tuttavia, occorre ottimizzare l’efficacia della frenata e la resistenza all’attrito delle pastiglie (in modo tale da garantire un uso efficiente). Ad esempio, nei laboratori Master-Sport, sono state elaborate le speciali pastiglie Keramik, che permettono di ottimizzare tali requisiti.
Nel caso dell’offerta di pezzi di ricambio a basso costo, per la produzione dei quali non vengono effettuati test di laboratorio, la pastiglia presenta spesso una composizione non adeguata dell’elemento di attrito, per effetto della quale danneggia (graffia, consuma in modo non uniforme) il disco del freno. (per maggiori informazioni sulle pastiglie, consigliamo la lettura dell’articolo “Le pastiglie del freno sono più di una piastra ricoperta dalla guarnizione di attrito”).
Ricordiamoci dell’importanza delle buone condizioni di ruote, sospensioni e sterzo
Pochi ricordano che la presenza di elementi danneggiati a livello delle sospensioni o delle barre dello sterzo, la convergenza erroneamente impostata, e persino la mancata equilibratura, possono influire direttamente sul danneggiamento dei dischi. In questo caso, infatti, vengono modificati i parametri geometrici del sistema, e oltre alla forza esercitata dalle guarnizioni sul disco compaiono anche altre forze, non considerate in fase di progettazione. In pratica, il danneggiamento delle sospensioni e la comparsa di nuove forze agenti sul disco si manifesta sotto forma di scanalature e avvallamenti sulla superficie del disco stesso o con la sua totale deformazione.
Il freno non è un poggiapiedi
Un’altra cattiva abitudine causata dalla scarsa consapevolezza degli automobilisti consiste nel tenere il piede sul freno dopo una lunga frenata, oppure nella pressione energica del pedale prima della sosta nel periodo invernale. Nel primo caso, abbiamo a che fare con il riscaldamento dei dischi frenanti (ricordiamo che la temperatura, presso il punto di contatto tra disco e pastiglia, supera i 500 gradi, e che lo strato esterno del disco si riscalda fino a circa 400 gradi), che non hanno la possibilità di dissipare il calore accumulato nel punto di contatto. Nel secondo caso, invece, andiamo a bloccare i freni, facendo sì che le pastiglie non si stacchino (effetto che si verifica spontaneamente durante il movimento della ruota). La pastiglia, per questo motivo, aderisce al disco, andando a provocare la comparsa di un solco nel punto di contatto tra pastiglia e disco.
In ciascuno dei casi descritti vi sarà un danneggiamento dei dischi dei freni, su cui andranno a manifestarsi ammaccature, graffi o irregolarità. Naturalmente, quest’effetto può essere eliminato con la “tornitura dei dischi”, ossia con il trattamento meccanico delle irregolarità, finalizzato a ripristinare i parametri di fabbricazione. Tuttavia, quest’operazione non è raccomandata dalle case produttrici, e qualora si decida di effettuare tale operazione è bene ricordare che il disco ha uno spessore minimo, la riduzione del quale potrà comportare il danneggiamento del sistema. Inoltre, la “tornitura dei dischi” rappresenta un successo momentaneo e parziale. In primo luogo, raccogliendo un maggior strato di materiale, riduciamo la capacità termica del disco, peggiorando i parametri di riscaldamento/raffreddamento. In secondo luogo, il disco più sottile (minore capacità termica) è più sensibile ai fenomeni dannosi sopradescritti. Pertanto, gli effetti eliminati si ripresenteranno più rapidamente.
Per questo motivo, nel caso dei danneggiamenti meccanici dei dischi (crepe profonde, spessore ridotto, oscillazione dovuta al surriscaldamento e alla deformazione del materiale, occorre sostituire i dischi del freno con elementi nuovi. In questo caso, sarà bene concentrarsi su alcuni parametri basilari dei dischi.
Per prima cosa, in base al nostro stile di guida, dovremmo considerare se ci basteranno i dischi tradizionali o se sia consigliabile cercarne un modello con raffreddamento aggiuntivo (ciò riguarda, in particolare, i veicoli più sportivi, per i quali Master Sport ha creato la linea SPORT extreme)
Poi, indipendentemente dal disco scelto (economico o classe premium), dovremo prestare attenzione al tipo di materiale usato per creare il prodotto e alla qualità del controllo durante il processo di produzione. Naturalmente, la composizione della lega non è una formula particolarmente eloquente, e il controllo qualitativo durante il processo di produzione resta un mistero (presso l’azienda Master-Sport, ogni disco del freno viene attentamente esaminato nella fase di produzione). L’informazione chiave per il cliente consiste nel soddisfacimento dei requisiti per il primo allestimento, poiché garantisce un livello qualitativo pari a quello della casa produttrice. Inoltre, ogni prodotto messo in commercio deve avere impresso il marchio ECE. Questo simbolo costituisce una garanzia di qualità, confermata dall’omologazione da parte di laboratori accreditati, responsabile dell’esecuzione di svariati test sul prodotto.
Ricordiamoci anche di un altro fatto importante: solo i test di laboratorio permettono di immettere sul mercato un prodotto di buona qualità. Per questo motivo, se non vogliamo fare esperimenti sulla nostra auto, è bene accertarsi che il fabbricante abbia effettuato i test di laboratorio. (per maggiori informazioni sui test di laboratorio, vi invitiamo a leggere l’articolo “La frenata è più del connubio tra dischi e pastiglie dei freni – spiegano gli ingegneri Master-Sport”)
L’acquisto di un prodotto in base al solo criterio del prezzo è spesso sinonimo di scarsi parametri qualitativi, di una rapida usura e di una minore efficacia della frenata.
Per concludere, occorre sottolineare l’importanza del corretto montaggio dei prodotti. L’esecuzione di quest’operazione in modo non conforme, senza un’adeguata valutazione della qualità tecnica degli elementi combinati, può comportare – oltre a un’usura più rapida dei pezzi – il danneggiamento degli altri sottoassiemi. Per questo, consigliamo di affidare i lavori a officine autorizzate, con dipendenti in possesso di qualifiche adeguate.
*(Il fading avviene per effetto delle alte temperature (durante la frenata, presso la zona di contatto tra pastiglia e disco, la temperatura supera i 500 gradi Celsius), in seguito all’emissione di gas dal materiale di attrito e alle alterazioni fisiche del materiale riscaldato. Ciò provoca la comparsa di un “cuscinetto d’aria” nella zona di contatto disco/pastiglia e/o una variazione della struttura del materiale. Il fenomeno porta a un calo del valore del coefficiente di attrito, tale da limitare l’efficienza delle guarnizione e da precludere il corretto rallentamento della vettura)
