informe superficie plana-freno disco final

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADASESPE EXTENSION LATACUNGA

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICARECTIFICACIÓN

INTEGRANTES:ESMERALDAS CARLOSJIMÉNEZ FELIPE

TEMA 1: PROCESO DE RECTIFICADO APLICADO TAMBORES O DISCOS DE FRENOS.

OBJETIVOS:

GENERALES: Diagnosticar y analizar los distintos defectos generados por alteraciones de

operación del disco o tambor de frenos como térmicos, mecánicos, desgaste, etc.

Establecer un proceso adecuado para la corrección de defectos en el disco o tambor de frenos por distintas causas de operación del sistema de frenos.

ESPECÍFICOS: Reconocer la conformación estructural del disco o tambor de frenos. Revisar en el manual o especificación para saber cuál es el margen o

tolerancia de rectificado permisible en el disco o freno de tambor. Comprobar que la superficie plana rectificada no se encuentre con

problemas de pandeo u otra anormalidad antes de montarla en la maquina rectificadora.

Realizar el procedimiento respectivo en la máquina rectificadora, para el proceso de rectificado del disco o tambor de freno según sea el caso.

REVISIÓN TEÓRICA

En la actualidad los frenos de disco han sido introducidos prácticamente en la totalidad de los vehículos, si bien se siguen utilizando los frenos de tambor en el eje trasero en las gamas bajas, como forma de reducir costos y simplificar el funcionamiento del freno de mano. Dado que la mayoría del esfuerzo de frenada se produce en el eje delantero, esta solución ofrece un compromiso razonable entre costo y seguridad.

MECANISMO Y COMPONENTES

Sistema de frenado de un sólo pistón.

INFORME DE LABORATORIO INGENIERÍA AUTOMOTRIZ



El líquido de frenos circula por el circuito hidráulico hasta presionar el pistón y empujar la pastilla contra el disco (azul). La presión contra el disco hace que la pastilla se aleje del pistón, empujando la otra pastilla contra el disco. El rozamiento entre las pastillas y el disco frena la rueda.

Daños en los discos de freno

Los discos pueden sufrir diferentes daños: alabeo, rayado, rotura y cristalización.

Alabeo

El alabeo se produce por un sobrecalentamiento de la superficie de frenado que provoca una deformación en el disco. Esto provoca vibraciones en la frenada y una disminución en la potencia de frenado. El alabeo puede ser prevenido con una conducción menos exigente con los frenos, aprovechando el freno motor con un uso inteligente de la caja de cambios para reducir la carga del freno de servicio. Pisar el freno continuamente provoca una gran cantidad de calor, por lo que debe evitarse. Para verificar se mide con micrómetro (el espesor) y con un comparador de dial o carátula (para medir la deformación).

Rotura

La rotura está en todos los tipos de discos, en los que pueden aparecer grietas entre los agujeros (para los ventilados y superventilados), y grietas en la superficie de fricción que tiene el disco.

Rayado

Es producido cuando las pastillas de freno no están bien instaladas o son de material más duro que el material proveniente de los discos, esto al frenar provoca un rayado en el cual hace que el disco, en la superficie de fricción se deforme. La solución para este problema es el rectificado de ambos discos, pero a veces es a causa de la mal instalación de ese sistema.

Cristalización




El disco se cristaliza cuando, al momento de frenar, el material de fricción del disco con las pastillas generan una mayor temperatura (por ejemplo, al frenar desembragado en la bajada de una cuesta),y a su vez generan que la resina que contiene el material de fricción se haga liquida y suba a la superficie formando una capa que evita el rozamiento y la abrasión entre ambos objetos, provocando que el disco o la pastilla se deterioren, quedando la pastilla con un brillo en la superficie y con textura ultra dura y el disco en cambio de un color azulado, pudiendo aparecer micro fisuras a raíz de dicha cristalización. Para este daño hay que reemplazar el disco o la pastilla de freno por uno nuevo. Sin embargo esta peligrosa práctica puede dejar al vehículo sin frenos, ya que puede causar el "desvanecimiento" de estos, es decir la pérdida momentánea de gran parte o la totalidad de la capacidad de frenado en tanto los frenos no se enfríen. Este percance puede sucederle a quien ignore la teoría del frenaje, la que podría resumirse así: "para poder cumplir su cometido los sistemas de freno tienen que ejecutar dos funciones, la primera es convertir la energía cinética, es decir la que posee todo vehículo en movimiento, en otra forma de energía que pueda ser sacada del móvil, causando la reducción de la velocidad o la detención en caso necesario, en la mayoría de los casos la energía cinética es convertida en calor por medio del roce entre zapatas y tambores o entre discos y pastillas. La segunda función es la de disipar el calor producido por el roce antes mencionado en el medio ambiente, por lo tanto puede decirse que la capacidad de los frenos está limitada por la cantidad de calor que puedan disipar al medio ambiente, también es necesario saber que con cada frenada se reduce momentáneamente la capacidad de frenado, razón por la cual los frenos deben usarse lo estrictamente necesario y nunca para ir "aguantando" o refrenando un vehículo en el descenso de una larga o empinada cuesta, cuestión que podría resultar fatal, no sólo para el conductor y sus acompañantes, sino que también para muchas otras personas. La "cristalización" de zapatas y pastillas es una evidencia concluyente de que los frenos fueron abusados y por lo tanto recalentados.

MATERIALES: Disco o tambor de freno Máquina rectificadora de Disco o tambor de freno Calibrador de vernier o pie de rey. Herramientas de ajuste y desajuste (llaves, dados, llave de presión,

hexagonales, etc…) Materiales de protección o seguridad (Gafas de seguridad, guantes, zapatos

de trabajo, etc…)

PROCEDIMIENTO: Seleccionar un Disco o tambor de freno.




Fig. 1 Disco de freno del Hyundai Tucson 2005 2.0.

Efectuar la respectiva medición del Disco o tambor de freno que para nuestro caso será del Hyundai Tucson 2005 2.0, en la cual se va a realizar la práctica o rectificado, todo esto tomando en cuenta las características técnicas y/o especificaciones según el fabricante, las cuales se describen a continuación:

Realizar la inspección inicial de ubicación de cada uno de los componentes del Disco o tambor de freno; tales como: MordazaPerno de montajePastillas Perno pasador guía de mordazaIndicadores de desgastePistón de la mordaza

Realizar un reconocimiento previo del Disco o tambor de freno que se dispone.

Realizar los siguientes procesos de rectificado de disco o tambor de freno:

Proceso de diagnósticoPara este proceso se realiza el análisis del sistema de frenos a través de las fallas que presentan los discos de frenos, en esta ocasión evaluaremos discos o tambores de freno, estas dos piezas son parte fundamental del sistema de frenos, ya que de ellas depende un frenado eficiente.Los discos o tambores son parte del efecto de fricción con la balata, por esta razón es importante que se tenga un buen asentamiento entre la pastilla y disco así como de la balata o tambor; de esta forma se obtendrá un frenado eficiente, por lo anterior es necesario efectuar una buena inspección de discos y tambores, esto con la finalidad de detectar cualquier problema en estos dos componentes del sistema de frenos.




Fig. 2 Diagnóstico en disco de freno del Hyundai Tucson 2.0

Proceso de evaluaciónCon este proceso de evaluación se menciona qué pueden tener los discos y la acción a tomar. Para nuestro caso el disco estaba ligeramente desgastado, habiendo pasado el límite de tolerancia para el rectificado del mismo, esta verificación se la realiza para cerciorarse de que el disco cuente con el espesor suficiente para ser corregido, en caso contrario se debe reemplazar el disco.

Fig. 3 Evaluación en disco de freno del Hyundai Tucson 2.0

Proceso de rectificado.Para este proceso debemos rectificar los discos de frenos, para evitar que estos produzcan vibraciones en su uso posterior: garantizando que se eliminará por completo el movimiento que provocan los discos sobre el pedal de freno y el volante del vehículo. Al igual que en el caso de los tambores de freno, con un disco rectificado las pastillas de freno duran más y un permiten un frenado más efectivo.


Diagnostico

Analisis falla del

disco freno

Inspeccion disco de

freno

Deteccion de

problemas

Evaluacion

Toma de acciones

Revision de tolerancias

Rectificado

Evitar problemas de uso(mas durabilidad)



Fig. 4 Proceso de Rectificado terminado en disco de freno del Hyundai Tucson 2.0

Descripción: En esta operación se verificará el daño o causa del incorrecto funcionamiento del disco de freno en el automóvil.Operación: COMPROBAR EL ESTADO EN QUE SE ENCUENTRA EL DISCO DE FRENO DEL HYUNDAI TUCSON 2500 2.0

DETERMINAR Y DESCRIBIR DETALLE DE ANÁLISIS




1. PROPÓSITO DE LA OPERACIÓN.Asegurar el buen funcionamiento del sistema de frenos del automotor.

¿Es posible mejorar los resultados de otra manera?No

2. DETALLE DE LA OPERACIÓN.

Identificar el daño o falla del disco de freno. Verificar las dimensiones del disco de freno,

según las especificaciones. Registrar las condiciones en las que se

encuentra el disco de freno.(fotografías)

Registrar las dimensiones necesarias del disco de freno desgastado o con

el daño para su rectificado. Tomar nota de rango de desbaste disponible a

tomar en cuenta en elproceso de rectificado. (Acorde a las especificaciones técnicas).

¿Se puede eliminar esta operación?No, se debe seguir el proceso de rectificado para asegurarbuena capacidad de frenado del vehículo.

¿Se puede cambiar con otra?No, debido a que los daños en los disco de frenos sonmuy frecuentes.

¿Es la secuencia de operación la mejor posible?Si, siguiendo los pasos y normas estándares de operación.

¿Debería realizarse la operación en otro lugar paramejorar accesibilidad y costos?Sí, pero no es aplicable al acuerdo.

3. REQUERIMIENTOS DE INSPECCIÓN.

Uso de elementos de seguridad. Verificar que el funcionamiento de la

rectificadora de superficies planasse encuentre en óptimas condiciones.

¿Las normas de seguridad son necesarias?Sí, con el fin de brindar protección a los que se encuentran en el desarrollo del proceso u operación.

HERRAMIENTAS, MATERIALES Y EQUIPOS.

Disco de frenos. Máquina rectificadora de Disco o tambor de

freno Calibrador de vernier o pie de rey. Herramientas de ajuste y desajuste. Materiales de protección o seguridad.

¿Puede usarse material de menor costo?No.

4. MANEJO DE HERRAMIENTAS, MATERIALES Y EQUIPOS.

¿Debe usarse grúa, transportador por gravedad, bandejas o o




Herramientas transportadas por: Proceso Manual.

Máquina transportada por: Automoción o manual.

vehículos especiales?No, todos las herramientas, materiales y equipos se encuentranal alcance de los usuarios de la máquina rectificadorade superficies planas.

DIAGRAMA DEL FLUJO DE PROCESOUBICACIÓN: LABORATORIO RESUMENACTIVIDAD: RECTIFICACIÓN ACTIVIDADD ACTUA

LPROPUESTOS

AHORROS

FECHA: OPERACIÓN 0.00 0.00OPERADOR: GRUPO 1.

ANALISTA: GRUPO 1. TRANSPORTE 0.00 0.00

MÉTODO: NO MUY ACTUAL PROPUESTO: SITIPO: TÉCNICO MATERIAL: DISCOEQUIPO: RECTIFICADORA DE SUPERFICIES PLANAS.

DEMORA 0.00 0.00INSPECCIÓN 0.00 10.00

ALMACENAJE 0.00 0.00

COMENTARIOS: EL PRESENTE PROCESO TIENE COMOOBJETIVO VERIFICAR EL ESTADO EN EL QUE SE ENCUENTRAEL DISCO DE FRENO DEL HYUNDAI 2500 2.0 Y DETERMINAR EL TIPO DE DAÑO O FALLA DEL MISMO

TIEMPO(min) 0.00 60.00DISTANCIA (m) 0.00 4.00

COSTOS 0.00 0.00

DESCIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD SÍMBOLO TIEMPO (min)

DISTANCIA

(m)

MÈTODO RECOMENDADO

Verificación del desgastes del disco de freno.

15 0.00 Medición Pie de rey digital..

Verificación del estado del disco de freno. ( Daño, falla, ect.)

15 0.00 Prueba de fallas.

Verificación del límite de tolerancia del disco. 5

0.00 Uso de especificaciones técnicas.

Medición de dimensiones permisible a debatar.

5 0.00 Medición con pie de rey.

Verificación de la máquina rectificadora10

3.00 Verificación del conjunto. (funcionamiento)

Proceso de rectificado. 30 2.00 Normas estándares.

Acabado 15 2.00 Normas estándares.

ANÁLISIS DE RESULTADOS:




Si bien la comprobación del desgaste del disco de freno es una operación relativamente fácil, se debe realizar el respectivo procedimiento para la comprobación del mismo, sometiéndolo a pruebas de frenado, con el fin de verificar que el elemento rectificado se encuentra en óptimas condiciones para seguir cumpliendo con su función de brindar seguridad y mayor efecto de frenado en el vehículo.

La deformación admitida en el disco de freno la cual estaba presente antes de someterse al rectificado se la otorga al desgaste excesivo de los discos debido al desgaste total de las pastillas, esto debido a que las pastillas se han desgastado tanto que ha llegado haber un contacto metal – metal entre el disco y el soporte de la pastilla, se aprecia un desgaste muy abrasivo que deja unos surcos muy pronunciados, también se observa transformación de material entre el disco ya que aparecen zonas oscuras. Se puede reconocer este problema por la disminución de la eficacia del freno así como por el ruido que produce al frenar, con el consiguiente incremento de la temperatura que se produce en el contacto metal – metal.

Debido a los procesos que debía ser sometido el disco de freno, los tiempos de proceso con el fin de obtener un rectificado uniforme fueron de aproximadamente de dos horas y media, obteniendo un acabado equivalente y eficiente del mismo, claro tomando en cuenta que el disco de freno sobrepaso el limite permisible de tolerancia, por lo que el disco rectificado ya no puede ser reutilizado en el sistema de freno.

CUESTIONARIO

¿Por qué razón puede existir fisuras en el Disco de freno?

El riesgo de que existan fisuras en el Disco de freno se debe a que el disco este demasiado desgastado.

¿Qué métodos para detectar fisuras en un Disco o tambor de freno conoce? Explique cada uno de ellos.

¿De qué depende la deformación térmica del Disco o tambor de freno?

Dicha deformación térmica depende del calentamiento excesivo y suele tener los orígenes claramente diferenciados: una conducción en condiciones




límite, o la costumbre de algunos conductores de mantener el píe sobre el pedal, ejerciendo poca presión, en descensos prolongados para retener el vehículo.Este problema provoca vibraciones en los discos debido a las transformaciones estructurales del disco sufridas por los excesos de temperatura. Además estas vibraciones se harán cada vez más pronunciadas con el paso de los kilómetros.

¿Qué materiales y procesos de manufactura se aplican en la conformación del Disco o tambor de freno de su práctica, ponga las características físicas, químicas, mecánicas de los materiales aplicados?

MATERIALES DE FABRICACIÓN

El material escogido para fabricar los discos de freno es la fundición gris laminar que garantiza una estabilidad de las prestaciones durante el período de vida de los discos.Existen también discos de materiales compuestos en matriz de carbono, usados en alta competición y el los frenos de aviones, aunque por su elevado costo no son factibles para vehículos comunes. En la actualidad se están desarrollando disco de freno en aluminio con una base de carburo de silicio; gracias a la disminución de su peso con bastantes atractivos, pero la mala disipación de calor que tienes los hacen no viables de momento, porque necesitan un sobre dimensionamiento importante que hace que se pierdan las ventajas de peso reducido.

PROCESOS DE MANUFACTURA QUE SE APLICAN EN LA CONFORMACIÓN DEL DISCO DE FRENO.

Los discos se moldean de acero especial fundido de acuerdo al diseño del auto. Se maquinan para que tenga canales que disipen el calor y proporcionen fricción adecuada. Se hacen taladros para aumentar la superficie de disipación del calor. Se maquinan los taladros para el montaje.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL MATERIAL DELS DISCO DE FRENO.




Las características básicas de la fundición de los discos se pueden ver en la siguiente tabla:

Tabla 1 Características físicas en el material de discos de freno.

PROPIEDADES FÍSICAS VALORESRESISTENCIA A LA TRACCIÓN 240N/mm2

DUREZA 170-250 HB

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DEL MATERIAL DELS DISCO DE FRENO.

La composición básica del material de los discos es una fundición gris laminar que contiene un 92% y un 93% de hierro; además de otros componentes básicos tales como el silicio, manganeso y otros. Que garantizan la calidad de un elemento crítico en el frenado como es el disco. En el siguiente grafico se puede observar el porcentaje de los diferentes materiales que junto con el hierro, que supone el 93% del total, el resto de materiales suponen entre el 7% y el 8% que resta de la composición total del disco.

Fig. 5 Composición de los discos.

CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DEL MATERIAL DEL DISCO DE FRENO.

Resistencia del material: debe ser resistente a la fricción y proporcionar una superficie de alta fricción pero no agresiva a la zapata. Debe resistir al impacto, flexión y torsión.

Construcción mecánica: debe tener suficiente superficie, grosor adecuado para resistir su trabajo, y además tener un diseño que disipe el calor producido por la fricción.

Aleación: debe ajustarse a los anteriores requerimientos y tener una durabilidad 'adecuada'.




Aplicar el método FMEA para determinar las causas raíces de los Fallos más comunes en los diferentes subsistemas de los vehículos. Para la presente aplicación se establecerán 5 de los distintos fallos en el del Disco y se establecerá el fallo por el cual se generó el proceso de rectificación en la tabla.

FMEATabla para la información primaria

CódigoSubsistema

Denominación

FunciónModo (forma) de fallo

CausasConsecuencias

Afecta

4.1.1.

Disco Elemento giratorio que recibe la presión de las pastillas para ejecutar la acción de detener las ruedas.

Alabeo Sobrecalentamiento de la superficiede frenado queprovocauna deformaciónen el disco.

Vibraciones en la frenada yuna disminuciónen la potenciade frenado.

La integridad físicadel vehículo (Seguridadal frenar)

4.1.2. Mordazas (tipo flotantes)

Soporte de las pastillas y los pistones de freno.

Desequilibrio en el frenado.

Recalentamientodel respectivoconjunto defrenado.

Pérdida de la capacidad deFrenado.

La integridad físicadel vehículo y elcorrecto frenado.

4.1.3.Pastillas

Diseñadas paraproducir una altafricción con el disco.

Cristalización.

Material defricción del discocon laspastillas generanunamayor temperatura.

Pérdida de la capacidad defrenado al provocandoademásdesequilibrio en el frenado.

La integridad físicadel vehículo y conductor,esta peligrosapráctica puede dejar al vehículo sin frenos.

4.1.4.

Pistón de mordaza

Accionarse por lapresión ejercida por el líquido de frenosy provocar producirque la pastillas generenalta fricción contra el disco.

Fuga de presión.

Escape de lapresión ejercidapor el líquido de frenos.

Falta decapacidadde accionamientolo que hace que la mordaza noempuje lapastilla contra el disco de

La eficiencia de frenadoy su función.




forma eficiente.

4.1.5. Indicador de desgaste.(Eléctrico).

Indica que la pastillaestá desgastada.

Alambre deseñal dañado.

AlambreDesgastado.Sobretensión.

Sensor eléctricono envía señalsobre desgaste depastillas.

La integridad delsistema automotor y la determinación delcorrecto funcionamientode frenado.

CONCLUSIONES.

a) Cuando el disco ha sido usado más allá de su vida útil, es decir, cuando se han sobrepasado el espesor mínimo expresado por el fabricante como en el caso de disco de nuestra práctica, aparece un escalón en las pistas del disco que provoca una reducción de la masa del disco. Esto produce la mala disipación del calor debida a la pérdida de masa.

b) El desgaste excesivo provocado en el disco de freno utilizado para su rectificado, según el análisis de fallas; este puede ser más adelante debido a un calentamiento excesivo, provocar la aparición de grietas, así como manchas de color más oscuro debido al sobrecalentamiento de dichas zonas.

c) La pérdida de masa del disco provoca que disminuya la conductividad térmica del mismo con lo cual se produce un aumento de la temperatura mucho mayor y más rápida. Debido a ese exceso de temperatura los discos se deforman con la consiguiente aparición de ruido y vibraciones.

d) Con el proceso de evaluación se menciona qué pueden tener los discos y la acción a tomar. Para nuestro caso el disco estaba ligeramente desgastado, habiendo pasado el límite de tolerancia para el rectificado del mismo, esta verificación se la realiza para cerciorarse de que el disco cuente con el espesor suficiente para ser corregido, en caso contrario se debe reemplazar el disco.

e) La deformación térmica de un disco de freno depende del calentamiento excesivo y suele tener los orígenes claramente diferenciados: una conducción en condiciones límite, o la costumbre de algunos conductores de mantener el píe sobre el pedal, ejerciendo poca presión, en descensos prolongados para retener el vehículo. Este problema provoca vibraciones en los discos debido a las transformaciones estructurales del disco




sufridas por los excesos de temperatura. Además estas vibraciones se harán cada vez más pronunciadas con el paso de los kilómetros.

RECOMENDACIONES.

a) Consulta las especificaciones del fabricante o verifica en el cuerpo del disco la tolerancia máxima del espesor del disco.

b) Realiza una inspección visual del disco rectificado y asegúrate de que el disco no presente grietas o fisuras, si esto ocurre reemplázalo.

c) Nunca se deben rectificar los discos a menos que la máquina con el que se cuente tenga la precisión necesaria para ello, y la pasada sea una pasada a limpiar, no a desbastar. Esto significa que para rectificar discos se deben dar una serie de consideraciones, ya que nunca debemos de sobrepasar el mínimo espesor recomendado por el fabricante. Al igual que no se debe de rectificar discos en tornos, cuya precisión, rigidez de bancada, etc. no sea la requerida para dejar un acabado superficial bueno.

d) El polvo producido por el sistema de frenos puede contener partículas que pueden dañar la salud, por lo que no se debe soplar con aire comprimido y se debe utilizar un cubre bocas para evitar inhalarlo.

e) Se debe utilizar los elementos de protección adecuados con el fin de brindar seguridad a los usuarios de los equipos de rectificación, así como también saber manejar bien las herramientas de trabajo con el propósito de no ocasionar daños a las personas presentes en el taller.

BIBLIOGRAFÍA.

Nash, Frederick C. (18 de Septiembre de 1980) [1970]. Fundamentos de mecánica automotriz [Automotive fundamentals]. Traducido por Ing. Juan José Blanco (12 edición). México D.F.: Editorial Diana. pp. 91 y 92. ISBN 9681308654.


http://es.wikipedia.org/wiki/Especial:FuentesDeLibros/9681308654

http://es.wikipedia.org/wiki/ISBN

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