Massimo Clarke: “Dischi freno sotto controllo”

di Massimo Clarke

Il controllo periodico delle pastiglie è di importanza fondamentale, ma non si devono dimenticare i dischi. La cui condizione è importantissima ai fini della sicurezza oltre che delle prestazioni

di Massimo Clarke

29 gennaio 2015

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I freni funzionano grazie all’attrito tra le pastiglie e i dischi, che ostacola o addirittura impedisce la rotazione di questi ultimi. Quando due solidi strisciano uno contro l’altro, le loro superfici sono soggette a usura. È per questa ragione che dopo una certa percorrenza occorre sostituire le pastiglie. Il materiale di attrito gradualmente si consuma e il suo spessore diminuisce, fino ad arrivare al minimo consentito. In tempi più lunghi questo accade anche per i dischi. Inevitabilmente, pure loro si usurano. E sono anche soggetti al rischio di danneggiamenti, dato che sono esposti a urti in caso di cadute o incidenti, all’impatto con piccoli corpi estranei che possono eventualmente essere presenti nell’aria, etc… Un loro accurato controllo periodico è quindi indispensabile.

La diminuzione dello spessore dei dischi causata dall’usura ha logicamente delle conseguenze tanto a livello di resistenza meccanica quanto a livello di comportamento termico. Durante il funzionamento questi componenti si riscaldano. Ogni frenata genera una cospicua quantità di calore, che il disco e le pastiglie assorbono e successivamente devono smaltire.
Una adeguata asportazione del calore da parte dell’aria è assolutamente vitale, ma anche l’irraggiamento può svolgere un ruolo assai significativo, viste le temperature in gioco.

In particolare, in caso di impiego sportivo della moto, può essere prodotta una quantità di calore molto elevata in tempo assai ridotti. Un tipico esempio è costituito dalle forti staccate che in gara hanno luogo al termine di un lungo rettilineo, prima di affrontare una curva lenta. Qui la decelerazione è molto vigorosa e ha luogo da una velocità elevatissima. La quantità di energia cinetica che nell’unità di tempo viene convertita in calore è imponente.

Una situazione differente, ma essa pure molto gravosa per i freni, si verifica quando una serie di secche frenate si susseguono a breve distanza una dall’altra. Capita ad esempio quando si scende da un passo alpino e la strada presenta numerosi tornanti piuttosto ravvicinati. Qui, mentre la quantità di calore complessivamente generata è molto alta, i dischi non possono godere di un raffreddamento vigoroso perché il tempo disponibile tra una frenata e l’altra è ridotto e la velocità di avanzamento del mezzo è modesta (e di conseguenza la quantità di aria che lambisce le superfici di lavoro nell’unità di tempo è scarsa). Questo spiega perché al termine di una lunga discesa le temperature raggiunte dai dischi possano risultare molto elevate.

Il calore viene assorbito dal disco con rapidità mentre la sua dissipazione è più lenta. Oltre al calore specifico del materiale entra in gioco la massa del componente, che è legata al suo spessore. Quest’ultimo non deve scendere sotto il valore minimo

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Il calore viene generato, ed è quindi assorbito dal disco, con grande rapidità mentre la sua dissipazione ha luogo più lentamente. Esso deve venire “immagazzinato” convenientemente nel metallo per essere poi smaltito. È importante pertanto che il disco possieda una adeguata capacità termica. Oltre al calore specifico del materiale entra allora in gioco anche la massa del componente, che come logico è legata al suo spessore. Quest’ultimo non deve scendere sotto il valore minimo ammesso dal costruttore per evitare che durante il funzionamento il disco possa raggiungere temperature troppo elevate. Se ciò si verifica, si possono avere conseguenze nefaste, come peggioramento del coefficiente di attrito e vetrificazione delle pastiglie se dotate di mescola organica o cristallizzazione se sinterizzate; per quanto riguarda il disco stesso, possono aver luogo distorsioni.

Spessori ridotti significano anche una robustezza e una rigidità del disco minori e una peggiore distribuzione delle temperature, che tendono a ripartirsi in maniera meno uniforme.

Naturalmente i dischi devono essere realizzati con un materiale adatto. Tra i requisiti spiccano un elevato coefficiente di attrito con le pastiglie, la possibilità di lavorare a temperature anche molto alte mantenendo buone caratteristiche meccaniche e una cospicua durezza superficiale (indispensabile per evitare una rapida usura). L’asportazione del sottile strato indurito che a causa dell’usura ha luogo dopo un impiego molto prolungato, fa sì che le pastiglie vadano a lavorare contro un metallo relativamente tenero. È anche per evitare che si possano verificare situazioni di questo genere che i dischi devono essere sostituiti quando il loro spessore ha raggiunto il limite indicato dal fabbricante.

Un notevole vantaggio dei dischi realizzati in due parti (fascia frenante più flangia di fissaggio) è costituito dal fatto che non esiste un collegamento diretto e continuo tra la zona a temperatura elevata e la zona “fredda”, vincolata al mozzo della ruota. In questo modo la fascia frenante è libera nelle sue dilatazioni in senso radiale. Di conseguenza non si creano quelle forti tensioni in seno al materiale che in passato erano spesso causa di distorsioni e/o di cricche.

Per quanto riguarda i controlli, è opportuno iniziare con un accurato esame visivo, al fine di individuare eventuali solchi, scalini o altre irregolarità sulle superfici di lavoro. Molto spesso in seguito al normale impiego si formano rigature e piccoli solchi che, se di entità molto modesta, non danno luogo a controindicazioni e possono essere ritenuti tutto sommato normali. Per valutazioni accurate, ovvero per stabilire se le loro dimensioni o la loro profondità sono eccessive, è consigliabile rivolgersi a una persona esperta nel settore specifico. Lo spessore del disco può essere misurato impiegando un micrometro o un calibro.

Se in fase di frenata la leva vibra o pulsa, occorre controllare che i dischi non siano deformati e non “sfarfallino” durante la rotazione. Se la moto è incappata in cadute o in incidenti è importante esaminare con grande attenzione non solo la fascia frenante ma anche la flangia che la collega al mozzo della ruota.

Non si deve mai dimenticare che i freni sono componenti fondamentali ai fini della sicurezza. I dischi non possono essere riparati. In caso di dubbi, quando si valuta la portata di eventuali danneggiamenti o anomalie, è sempre consigliabile non prendere rischi e procedere senz’altro alla loro sostituzione, utilizzando ricambi originali.