La durata di una determinata serie di pastiglie dei freni dipende da un insieme molto ampio di variabili che vanno dallo stile di guida personale alle leggi impersonali della fisica. Meccanici e produttori hanno un intervallo di percorrenza vagamente concordato da circa 30.000 a 70.000 miglia (da 48.280 a 112.654 chilometri), ma abbondano storie di pastiglie che durano da sole 100 miglia (160,9 chilometri) a 100.000 miglia (160.934 chilometri).
Questi numeri di vasta portata sono comprensibili. Le pastiglie sono disponibili in una vasta gamma di tipi e composizioni, dal composito al metallico alla ceramica, e sono collegate a una gamma ancora più sconcertante di sistemi frenanti e rotori, che influiscono tutti sulla durata della pastiglia. Al mix si aggiungono calore, pressione e attrito in quantità che sbalordirebbero la maggior parte dei conducenti. In effetti, i freni, in particolare le pastiglie, sono alcuni dei componenti che lavorano più duramente della tua auto.
Ai fini di questo articolo ci occuperemo esclusivamente delle pastiglie dei freni, ovvero delle pastiglie utilizzate nei freni a pinza piuttosto che nei freni a tamburo. Le pastiglie utilizzate nei freni a tamburo sono denominate "scarpe". Hanno lo stesso scopo e sono spesso costruiti con lo stesso materiale o con uno simile, ma funzionano in modo leggermente diverso.
Iniziamo ad affrontare la questione della longevità osservando di cosa sono fatte le pastiglie dei freni o il loro materiale di attrito. I cuscinetti sono generalmente di quattro tipi:organici, semimetallici, metallici e sintetici. Ognuno di questi tipi ha le proprie caratteristiche che devono essere valutate rispetto alla durata delle pastiglie dei freni:
Per i materiali delle pastiglie sopra, il miglior potere frenante si trova nelle pastiglie organiche. Ma questo stesso potere di arresto significa che più materiale del pad viene consumato durante una sosta. Per questo motivo, gli assorbenti organici durano in media il minor tempo possibile. Le pastiglie semimetalliche, le pastiglie che ora si trovano sulla maggior parte delle auto, sono più dure e durano più a lungo, ma non si fermano efficacemente come fanno le pastiglie organiche. Lo stesso vale per le pastiglie in ceramica, anche se spesso durano più a lungo se il guidatore è disposto a pagare il prezzo e ha uno spazio di arresto leggermente più lungo.
E poiché i pad sono tutti incentrati sull'arresto, è ora di dare un'occhiata alla massa. La realtà della massa o l'arresto specifico di una determinata massa, come un'auto, ci porta alla fisica dietro l'usura delle pastiglie.
Nella sua forma più elementare, un sistema frenante converte l'energia cinetica di un'auto in energia termica attraverso dispositivi di attrito, ovvero le pastiglie. Quanta energia cinetica è al lavoro in un'auto è determinata dal suo peso (io lo uso in modo intercambiabile con la massa pensando che i due non siano esattamente uguali), dalla sua velocità e da quanto cambia la velocità. Dal punto di vista fisico, l'energia cinetica si calcola moltiplicando il peso dell'auto per il quadrato della sua velocità. Il prodotto viene quindi diviso per 29,9 e il risultato è la quantità di energia cinetica in piedi per libbra.
Un'applicazione più pratica è questa:due auto viaggiano a 30 miglia orarie (48,3 chilometri orari). Uno pesa 2.000 libbre (907,2 chilogrammi), l'altro 4.000 libbre (1.814 chilogrammi). L'auto più leggera sta generando 60.200 piedi per libbra (81.620 newton-metri) di energia cinetica, l'auto più pesante sta generando 120.400 piedi per libbra (163.240 newton-metri) di energia cinetica.
La nostra macchina teorica sta viaggiando e generando coppia e sostanzialmente non succede nulla fino a quando il conducente non preme il freno. Poi succedono un sacco di cose. I freni devono superare l'inerzia dinamica (l'auto in movimento) e imporre l'inerzia statica (far fermare l'auto). Lo fa cambiando l'energia cinetica in energia termica o calore e genera molto. I cuscinetti dell'auto più piccola che vanno a 60 miglia orarie (96,6 chilometri orari) raggiungeranno circa 450 gradi Fahrenheit (232,2 gradi Celsius) durante un arresto di emergenza. Questo, ovviamente, può influenzare la vita del pad. O, più semplicemente, ogni volta che un pilota si ferma, o frena, le pastiglie si consumano, si scaldano e muoiono solo un po'.
La parte finale di questa lunga equazione sulla durata delle pastiglie non ha nulla a che fare direttamente con le pastiglie. Ricorda, le pastiglie devono premere contro un rotore per rallentare l'auto. Ciò si ottiene utilizzando un set di pinze e le pastiglie vengono premute contro un rotore.
Un rotore può sembrare un semplice pezzo di metallo ma è progettato in modo molto specifico per funzionare con le pinze e le pastiglie. La massa del rotore, così come le alette di calore integrate, aiutano a dissipare parte dell'energia termica sviluppata durante la frenata e prolungano la durata delle pastiglie. La superficie ha anche una finitura specifica che è sufficientemente liscia da prolungare la vita della pastiglia, ma sufficientemente ruvida da consentire una frenata efficace.
Allo stesso modo, le pinze devono funzionare per applicare correttamente il pistone e premere le pastiglie quando necessario, e anche rilasciare quando non necessario. Una pinza bloccata o bloccata può significare che una pastiglia è in contatto pressurizzato costante o troppo frequente con un rotore. Ciò aumenta l'energia termica e l'usura prematura del pad.
Le variabili nella vita di una pastiglia dei freni sono così ampie che impostare una durata di vita specifica è quasi impossibile, anche se da 30.000 a 50.000 miglia (da 48.280 a 80.467 chilometri) per le pastiglie semimetalliche è una buona stima. Anche il tipo di trasmissione di un'auto può influire sulla durata delle pastiglie. I conducenti con cambio manuale che sanno come passare per controllare la velocità vedranno una maggiore durata dei freni rispetto ai conducenti con cambio automatico. All'altro capo dello spettro, le persone che frenano o frenano molto forte, spesso vedono la vita delle pastiglie dimezzata quando un semplice cambio di stile di guida potrebbe far risparmiare loro denaro.
Data questa varietà, il modo migliore per gestire la durata delle pastiglie è farle controllare durante i cambi di routine dell'olio. Un set di indicatori delle pastiglie dei freni può essere utilizzato per misurare l'usura e un buon negozio può dirti quanto materiale di attrito hai lasciato sulla pastiglia e quanto tempo dovrebbero durare. Molti pad hanno anche indicatori acustici. Un piccolo pezzo di metallo, solitamente una clip a molla, attaccato a uno dei cuscinetti. Quando la pastiglia si consuma, le clip sfregano contro il rotore ed emettono uno stridio.
Indipendentemente dalla durata delle tipiche pastiglie dei freni, prestare sempre attenzione ai segni di un cattivo funzionamento dei freni:potenza in esaurimento, perdita di potenza quando i freni si surriscaldano o tirando da una parte o dall'altra durante la frenata. Tutti questi segnali indicano che le pastiglie dei freni stanno andando male e i freni sono fondamentali per il buon funzionamento di un'auto.
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