En muchos sistemas industriales de frenos de tambor, el rueda de freno (a veces llamada tambor de freno en ciertos contextos) se trata como “simplemente una parte giratoria”. En realidad, es el socio de fricción que en gran medida determina la tasa de desgaste, el comportamiento de temperatura, el ruido/vibración, e incluso cuán consistente se siente tu par de freno con el tiempo.
Esto es especialmente cierto para los frenos de tambor (bloque) electrohidráulicos ampliamente utilizados en grúas, transportadores y maquinaria pesada—como nuestros series YWZ13 de frenos de tambor electrohidráulicos. Si el material de la rueda de freno o el tratamiento térmico no coinciden con el ciclo de trabajo y el revestimiento de fricción, normalmente verás uno (o más) de estos resultados en campo: desgaste rápido del revestimiento, rayado de la rueda de freno, zonas azules/calientes, inestabilidad de par o agrietamiento.
A continuación, una vista práctica de ingeniería de materiales de rueda de freno y opciones de tratamiento térmico, con rangos de datos que puedes usar en especificaciones y verificaciones de aceptación.
[Marcador de imagen] Primer plano de una pista de fricción de rueda de freno mostrando (A) patrón de desgaste saludable, (B) scoring, (C) bluing térmico.
1) Lo que realmente hace la rueda de freno (más allá de “proporcionar una superficie”)
Para frenos de tambor / bloque, el par de frenado se crea por el revestimiento de fricción presionando sobre la rueda de freno giratoria. La rueda debe realizar cuatro funciones a la vez:
- Proporcionar una superficie de fricción estable para que el par sea repetible de una parada a otra.
- Absorber y distribuir calor generado durante el frenado (masa térmica conductividad).
- Resistir al desgaste y scoring del revestimiento bajo carga y contaminación (polvo, humedad, escamas).
- Sobrevivir al ciclo térmico sin agrietamiento, deformación o crecimiento severo de runout.
Por eso, “más duro es mejor” no es una regla segura. Una rueda demasiado dura puede resistir el desgaste, pero se vuelve más vulnerable a grietas térmicas y puede acelerar el desgaste del revestimiento. Una rueda demasiado blanda puede proteger el revestimiento, pero puede hacer ranuras rápidamente y perder la geometría de fricción efectiva.
2) Materiales comunes de ruedas de freno (y qué significan los números)
Las ruedas de freno industriales generalmente están hechas de hierro fundido gris, hierro dúctil, o acero fundido. La mejor opción depende del ciclo de trabajo, carga por impacto y perfil de temperatura.
| Familia de material (grados típicos) | Resistencia a la tracción típica | Ductilidad típica | Rango típico de dureza (HB) | Notas prácticas para el frenado |
|---|---|---|---|---|
| Hierro fundido gris (por ejemplo, HT250/HT300) | ~250–300 MPa | Bajo (frágil) | ~180–240 HB | Buen amortiguamiento (menos vibraciones), fricción estable; menor tenacidad—cuidado con grietas térmicas en condiciones severas |
| Hierro dúctil (por ejemplo, QT500-7) | ~500 MPa | ~7% de elongación | ~170–240 HB (varía según tratamiento) | Mejor tenacidad que el hierro gris; buena opción para maquinaria exterior y propensa a golpes |
| Acero fundido (por ejemplo, ZG35 / ZG45) | ~500–700 MPa (dependiente del grado) | Mayor que el hierro fundido | ~170–260 HB (según tratamiento) | Alta tenacidad y tolerancia a sobrecarga; puede requerir un emparejamiento de fricción cuidadoso para evitar desgaste y ruido del revestimiento |
Nota: los rangos anteriores son valores típicos de la industria. Tus criterios de aceptación reales deben seguir tu dibujo de diseño y el perfil de carga del freno.
Interpretación rápida
- Hierro fundido gris: ampliamente utilizado porque “se comporta bien” en fricción—buen amortiguamiento y comportamiento estable de la superficie, pero menor tenacidad.
- Hierro dúctil: a menudo elegido cuando el impacto / choque y el servicio en exteriores empujan el hierro gris hacia el riesgo de agrietamiento.
- Acero fundido: elegido cuando la tenacidad es la prioridad (choque fuerte / riesgo de sobrecarga), pero requiere un control cuidadoso del acabado superficial y la selección del revestimiento.
[Marcador de imagen] Comparación de microestructura: escamas de hierro gris vs nódulos de hierro dúctil (ilustrativo).
3) Por qué importa la dureza—además de la realidad de que “la dureza no es suficiente”
La dureza influye en la resistencia al desgaste, pero el desgaste también se ve afectado por el tipo de revestimiento, la distribución de presión, la contaminación y la temperatura. Una relación clásica de desgaste (utilizada como modelo útil en una dirección) es:
V \propto \frac{W \cdot s}{H}Donde V es volumen de desgaste, W es carga normal, s es distancia de deslizamiento, y H es dureza. Esto explica por qué los materiales más duros tienden a desgastarse más lentamente. Sin embargo, el desgaste real del freno a menudo se desvía porque:
- Las altas temperaturas pueden cambiar el comportamiento de la película de fricción y la microestructura en la superficie.
- La contaminación (aceite/polvo) puede convertir el desgaste en rayado o scoring.
- El contacto desigual (desalineación / runout) crea puntos calientes locales y “desgaste selectivo.”
Por lo tanto, tratamos la dureza como un rango controlado, no como un objetivo de “más alto es mejor”.
4) Opciones de tratamiento térmico para ruedas de freno (y lo que cada uno sacrifica)
El tratamiento térmico es cómo ajustas el equilibrio entre resistencia superficial al desgaste y tenacidad del núcleo. Los enfoques comunes incluyen:
A) Como fundido / alivio de tensiones
Utilizado cuando las propiedades de fundición base ya cumplen los requisitos y el objetivo principal es reducir la tensión residual (mejorando la estabilidad dimensional). Esto puede ayudar a reducir la distorsión y los cambios en la desviación durante el servicio inicial.
B) Normalizado (común para ruedas de acero fundido)
El normalizado refina la estructura de grano y mejora la uniformidad. Se elige a menudo cuando necesitas propiedades mecánicas consistentes en toda la rueda, especialmente en secciones más gruesas que de otro modo se enfrían de manera desigual.
C) Templado y revenido (Q&T) (para objetivos de mayor resistencia/tenacidad)
El Q&T mejora la resistencia y la tenacidad, pero puede aumentar la dureza más allá de lo que algunos sistemas de revestimiento soportan. Si se usa Q&T, especifica un rango de dureza controlado y confirma el acoplamiento de fricción con tu material de revestimiento (orgánico vs semi-metalico vs sinterizado).
D) Endurecimiento superficial (por ejemplo, endurecimiento por inducción) (solo cuando esté justificado)
El endurecimiento superficial crea una capa dura de desgaste mientras mantiene un núcleo más resistente. Esto puede ser útil en ambientes abrasivos severos, pero aumenta el riesgo de inspección térmica superficial si el ciclo de trabajo produce temperaturas pico altas. Si especificas endurecimiento superficial, también debes especificar profundidad efectiva del caso y cómo se mide la dureza (HB/HRC), además de cómo se detectan las grietas.
[Marcador de imagen] Prueba de dureza en la pista de la rueda de freno (HBW) ejemplo de ubicaciones de medición alrededor de la circunferencia.
5) Selección práctica: emparejar material y tratamiento de la rueda con el ciclo de trabajo
Si estás seleccionando una rueda de freno para un freno de viaje de grúa, un cabrestante o un accionamiento de transportador, comienza con el perfil de carga y el modo de fallo que deseas evitar.
Si tu principal problema es un desgaste rápido de la rueda / ranuras profundas
- Verificar contaminación (aceite/grasas) y polvo abrasivo Primero—las mejoras en el material no arreglarán una fuga en la caja de cambios.
- Confirma alineación y patrón de contacto. Un contacto desigual puede “cortar” ranuras rápidamente.
- Luego considera pasar de una especificación de rueda más blanda a un rango de dureza controlado más alto, o de hierro gris a hierro dúctil dependiendo de tu historial de agrietamiento.
Si tu principal problema es agrietamiento / inspección térmica
- La agrietadura a menudo es una combinación de alta temperatura pico + ciclado térmico + tensión residual.
- Revisa primero la energía de frenado y el aumento de temperatura (muchas grietas son problemas del ciclo de trabajo).
- Considera opciones de material con mayor tenacidad (hierro dúctil o acero fundido) y alivio de tensiones / normalizado para mejorar la estabilidad.
- Evitar elevar innecesariamente la dureza superficial sin comprobar el comportamiento térmico.
Si tu principal problema es un frenado inestable (chattering/ruido/desplazamiento de par)
- El acabado superficial y la amortiguación del material importan. El hierro fundido gris a menudo funciona bien para amortiguación de vibraciones.
- Verifica desviación, alineación de montaje y compatibilidad del grado de revestimiento (estabilidad del coeficiente de fricción).
- Confirma que el freno se libere completamente—el arrastre puede “pulir” la rueda y cambiar el comportamiento de fricción.
Realidad en campo: En muchas aplicaciones de grúas y transportadores, la mejora más rentable no es “acero más duro”, sino un control más estricto de holgura, recorrido de liberación, y prevención de contaminación por aceite.
6) Qué especificar al ordenar una rueda de freno (evitar requisitos vagos)
Para compras y ingeniería, la forma más rápida de obtener ruedas de freno consistentes es especificar requisitos medibles. Una especificación práctica de compra debe incluir:
- Grado de material (por ejemplo, grado HT/QT/ZG o equivalente)
- Condición del tratamiento térmico (como fundido / alivio de tensiones / normalizado / Q&T / endurecido superficialmente)
- Rango de dureza en la pista de fricción (HB, método de medición HBW preferido para fundiciones)
- Límite de desviación / concentricidad en la pista de fricción (relaciona esto con tu diseño de freno)
- Acabado superficial requisito (rango Ra) y regla de “sin defectos profundos de fundición” en la pista
- Método de inspección: puntos de dureza y conteo, criterios visuales, MT/PT opcional para detección de grietas (si es una carga crítica)
[Marcador de enlace interno] Descargar: Lista de verificación para pedido de rueda de freno (dimensiones material dureza puntos de inspección).
7) Nota del producto: emparejar ruedas de freno con familias de frenos (por qué “emparejamiento OEM” reduce el tiempo de inactividad)
En sistemas de frenos de tambor, la rueda y el revestimiento son un par de fricción emparejado. Cuando los clientes actualizan a un material o dureza de rueda diferente sin considerar el revestimiento, suelen ocurrir dos cosas:
- El revestimiento se desgasta de manera inusualmente rápida (rueda demasiado dura / superficie demasiado agresiva).
- Las ranuras de la rueda o el sobrecalentamiento (rueda demasiado blanda o mala condición superficial).
Para clientes que usan nuestras familias de frenos de tambor electrohidráulicos (como YWZ/YWZ13), suministramos ruedas de freno como componentes emparejados (por ejemplo, nuestras series ZDL de ruedas de freno) para que el comportamiento de fricción se alinee con el torque y perfil térmico previstos del freno.
[Marcador de enlace interno] Rueda de freno serie ZDL (página del producto)
[Marcador de enlace interno] Repuestos: rueda de freno revestimientos kits de pasadores/bujes para frenos YWZ/YWZ13
8) Verificaciones rápidas in situ para la salud de la rueda de freno (lo que los técnicos pueden medir rápidamente)
- Condición visual de la pista: buscar ranuras, puntos calientes (bluing), glaseado y grietas.
- Verificación de desviación: una indicación de dial en la pista puede identificar distorsión que causa frenado desigual y desgaste de las pastillas.
- Escaneo de temperatura: después de un ciclo de trabajo normal, escanear la pista con IR—los puntos calientes localizados a menudo indican desalineación o arrastre.
- Verificación de contaminación: El aceite/grasas en la pista son una causa raíz; arregla las fugas antes de reemplazar piezas.
[Marcador de imagen] Configuración de verificación de desviación con indicador de dial en la pista de fricción de la rueda de freno.
¿Necesitas ayuda para seleccionar la especificación correcta de rueda de freno?
Si compartes tu modelo de freno (por ejemplo, tamaño YWZ13), dimensiones de la rueda de freno, ciclo de trabajo (paradas/hora velocidad), entorno (polvo/aceite/exterior), y tipo de revestimiento de fricción, podemos recomendar un material de rueda de freno y un objetivo de tratamiento térmico que equilibre la vida útil del desgaste y el riesgo de agrietamiento.
[Marcador de enlace interno] Contacta a nuestro equipo de ingeniería para soporte en selección y compatibilidad de reemplazo de ruedas de freno.
