Title

UM ESTUDO DOS MECANISMOS DE DESGASTE EM DISCO DE FREIO AUTOMOTIVO

WEAR MECHANISM ANALYSIS IN AUTOMOTIVE BRAKE DISC

Authorship

Serbino, Edison Marcelo; Colosio, Marco Antonio

Serbino, Edison Marcelo

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Colosio, Marco Antonio

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DOI

10.5151/2594-5327-0067

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Abstract

O objetivo deste é abordar os principais mecanismos de desgaste ocorridos em um disco de freio ventilado, quando submetido a um teste de frenagem em um simulador dinamométrico inercial. Esta peça foi manufaturada em ferro fundido cinzento com grafita lamelar. Os ensaios foram realizados sob condições fixas dos parâmetros de frenagem, que são: velocidade inicial do veículo de 100 km/h, momento de inércia com 45 kg.m , temperatura da superfície próxima à temperatura ambiente, porém variando a pressão no cáliper de 2 a 10 MPa, resultando em força normal aplicada nas pastilhas de 650 a 3 300 N. Os mecanismos de desgaste foram determinados através de medidas da taxa de desgaste da perda de massa dos pares de frenagem (discos de freio e pastilhas), medidas da topografia da superfície através das grandezas Rpk e Rvk, tribografias e análise microestrutural. O sistema tribológico formou severas condições de carregamento térmico e deformação plástica, que influenciaram a atuação dos mecanismos de desgaste verificados nas superfícies dos discos, que foram principalmente abrasivos, oxidativos e de fadiga. Esta plastificação resultou em encobrimento da grafita e tensões residuais compressivas nas camadas subsuperficiais. Verificou-se que, a resistência ao desgaste do disco de freio pode ser inversamente proporcional à força normal aplicada, porém os mecanismos atuantes apresentam transições de regime.

The present study has goal to approach main wear mechanisms occurred in ventilated brake disc when submitted to the braking test in inertial dynamometric simulator. This component was manufactured in pearlitic gray cast iron with lamellar graphite. The braking tests were carried out under fixed parameters, such as 100 km/h vehicle initial speed, with 45 kg.m2 moment of inertia, surface temperature close to ambient temperature, however varying the pressure in caliper from 2 to 10 MPa, resulting in 650 to 3300 N normal force applied in the pads. The wear mechanisms were determined based on measurements of the wear taxes through the mass loss of the pairs (brake discs and pads), measurements of the surface topography through Rpk and Rvk, tribographics and microstructural analysis and measurements of residual stresses on the tribocontact region. The tribological system originated severe conditions of thermal load and plastic deformation, which influenced the performance of the wear mechanisms verified on the disc surfaces, which were mainly abrasive, oxidative and fatigue. This plastification resulted in closing of the graphite and compressive residual stresses at the subsurface layers. It was verified that, the wear strength in the brake disc might be inversely proportional to the applied normal force; however the operating mechanisms show regimen transitions.

Keywords

Disco de freio; Tribologia; Frenagem automotiva; Ferro fundido cinzento.

Brake disc; Tribological; Automotive braking; Gray cast iron.