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31/07/2018

Passado e presente dos revestimentos de atrito para freios

Os revestimentos para freios são superfícies que irão ser consumidas nos sistemas de freio a tambor e disco em veículos de transporte. 

História

Os revestimentos de atrito para freios foram inventadas por Bertha Benz (a esposa de Karl Benz, que inventou o primeiro automóvel patenteado) durante sua histórica primeira viagem de longa distância de carro no mundo em agosto de 1888. Os primeiros revestimentos para freios em amianto foram desenvolvidas em 1908 por Herbert Frood. Apesar de Frood ter sido o primeiro a implementar o uso do amianto como material de atrito, as propriedades de dissipação de calor das fibras foram testadas por vários cientistas, incluindo o famoso químico de materiais Dr. Gwilym Price, que fez a maior parte de sua pesquisa e testes em Cambridge, Reino Unido, e em vários institutos financiados por Cambridge.

Estrutura e função 

Os revestimentos de atrito para freios são compostos de materiais relativamente macios, mas robustos e também resistentes ao calor, com alto coeficiente de atrito dinâmico (e idealmente com um coeficiente idêntico de atrito estático) tipicamente montados sobre um suporte curvo, ou plaqueta, de metal sólido e fixados com adesivos de alta temperatura ou rebites. O conjunto completo (revestimento e o suporte/plaqueta) é chamado de bloco de freio, ou sapata de freio, ou pastilha de freio. O coeficiente de atrito dinâmico “µ” para a maioria dos materiais de atrito padrão normalmente está na faixa de 0,35 a 0,42. Isto significa que uma força de 1.000 Newtons sobre o bloco resultará numa força de frenagem próxima a 400 Newtons. Existem alguns compostos de atrito para veículos de corrida que têm um coeficiente µ muito alto, de 0,55 a 0,62, com um comportamento excelente em alta temperatura. Estes compostos possuem um alto teor de ferro e normalmente terão um  desempenho melhor que qualquer outro usado com discos de ferro fundido. Infelizmente, nada é de graça, e estes compostos de alto µ gastam rapidamente e também desgastam os discos com maior rapidez. Contudo, eles são uma alternativa muito boa de custo-benefício em relação a materiais diferentes/mais caros.  

Do ponto de vista de um disco de freio para automóvel, a pastilha de freio é a peça preta presa pela pinça de freio vermelho.  O revestimento, ou material de atrito, é aquela parte da pastilha de freio que efetivamente entra em contato com o disco quando o freio for acionado. 

Usando o freio de uma bicicleta típica como exemplo, o suporte seria a concha de metal que dá suporte mecânico, e o revestimento seria a parte de borracha que entra em contato com os aros quando os freios são aplicados. Na maioria das aplicações veiculares modernas, o sistema é conceitualmente idêntico, a não ser pelo fato dos aros serem substituídos por um disco de ferro fundido (ou, algumas vezes um metal diferente). Além disso, uma fina lamina de metal, é normalmente incorporada à plaqueta que suporta o material de atrito. Esta lamina entra em contato com os discos de freio quando as pastilhas estiverem gastas, causando um ruído desagradável para alertar o motorista da necessidade de manutenção do freio. 

Uma vez que o material de atrito é a parte do sistema de freio que converte a energia cinética do veículo em calor, ele deve ser capaz de suportar altas temperaturas sem desgaste excessivo (levando à substituição freqüente) ou desgaseificação (o que faz com que o freio entre em fadiga – uma redução da potência de parada do freio).

Devido a sua eficácia, o amianto crisotila foi muitas vezes um componente dos materiais atrito de freios. Contudo, estudos como os do Instituto Nacional de Saúde, de 1989, mostraram que um número incomum de mecânicos especializados em freios foi atingido por mesoteliomas pleural e peritoneal, ambos ligados à exposição à crisotila e amianto. As autoridades de saúde pública normalmente não recomendam a inalação do pó de freio. A crisotila foi banida em vários países desenvolvidos, como a Austrália, no final de 2003 e a crisotila foi progressivamente substituída na maioria das pastilhas e sapatas de freio por outras fibras tais como aramidas sintéticas.

Manutenção 

Quando o material de atrito estiver gasto, a sapata de freio ou os rebites, ou a plaqueta/alarme entrarão em contato com os tambores ou discos, respectivamente, durante a frenagem, muitas vezes causando danos que exigem reusinagem ou substituição destes componentes. Um ruído irritante causado pelo contato da chapa de alarme com a superfície do disco é o alerta típico de que as pastilhas precisam ser substituídas; se o ruído for ignorado por muito tempo, danos ao disco de freio (normalmente acompanhados de um ruído ou sensação desagradável de rangido) serão o resultado típico. 

O material de atrito também pode ficar contaminado por óleo ou vazamento de fluido de freio. Um sintoma típico é a trepidação do freio, onde o revestimento vibra à medida que a lona agarra e solta a superfície do disco. A solução é consertar a fonte de contaminação e substituir o material de atrito danificado. 

Na indústria automotiva de consertos, muitos consumidores compram pastilhas e lonas de freio com garantia vitalícia. A composição destas pastilhas/lonas é mais dura do que os revestimentos de freio tradicionais e tendem a causar um desgaste excessivo dos discos e tambores de freio. Por este motivo, os consumidores devem se certificar de que a qualidade do material de atrito instalado seja aquela especificada ou fornecida pelo fabricante do veículo.  A manutenção das sapatas de freio normalmente é barata e perfeitamente aceitável: um revestimento novo de material de atrito pode ser afixado nas sapatas de freio recondicionadas (limpas, inspecionadas e pintadas). 

Pastilhas e sapatas de freio sempre devem ser substituídas simultaneamente em ambas as extremidades do eixo do veículo já que diferentes espessuras de revestimento (e possivelmente tipos de material) promoverão uma frenagem irregular, fazendo com que o veículo puxe na direção do freio mais eficaz. Na a maioria dos veículos, a substituição das pastilhas (e também das lonas) é muito fácil, exigindo poucas ferramentas e tempo — os materiais de atrito dos revestimentos são feitos para serem consumidos e, portanto, devem ser de fácil manutenção. 

Os materiais de atrito também podem ser encontrados praticamente em todos os lugares onde houver sistemas de freio, dos freios de segurança de um elevador aos freios dentro do eixo um vídeo cassete. As formas e materiais normalmente são diferentes, mas o princípio é o mesmo. 

(47) 9 9196-2122