Estudio del uso de polvos de escoria fayalítica en la producción de materiales para pastillas de frenos base cobre

GUZMÁN, D.; JUÁREZ, E.; SOLIZ, A.; GUZMÁN, A.; PRIETO, G.; TUCKART, W. R.

Ciudad de México

Otro; 1er Reunión Latinoamericana de Ingeniería de Superficies y Tribología; 2022

Red de Ingeniería de Superficies y Tribología

Es imprescindible que los sistemas de frenado de los vehículos de gran tonelaje sean eficientes y seguros, es por esto que las pastillas de freno, las cuales forman parte integral de este sistema, deben cumplir con características tales como, un coeficiente de fricción adecuado y estable, una baja tasa de desgaste, una alta resistencia mecánica a elevadas temperaturas y una buena conductividad térmica. Estas características se pueden encontrar en materiales compuestos base Cu, los cuales están formados por una fase abrasiva, un componente lubricante (generalmente grafito) y una matriz metálica (comúnmente Cu/Fe). Considerado lo anterior, el presente trabajo tuvo como objetivo estudiar la factibilidad de utilizar polvos de escoria fayalítica, como material abrasivo en la producción de pastillas de freno base Cu. Para esto, en una primera etapa se trabajó en la producción de polvos de Cu/Fe mediante cementación, utilizando como agente reductor virutas de acero AISI 1020 y una solución sintética de sulfato de Cu. Se generaron diferentes mezclas utilizando los polvos cementados de Cu/Fe, C (grafito), Fe comercial y escoria fayalítica de botadero. Posteriormente, estas mezclas fueron añadidas a una matriz de grafito para su posterior prensado en caliente. En una primera instancia se determinó el tiempo óptimo de sinterización, para esto se utilizaron muestras con un contenido de 10 % en masa de escoria, las que fueron sinterizadas durante 0,5, 1,0 y 2,0 h, a una temperatura de 800°C y una presión de 60 MPa. A través de un estudio microestructural, mecánico y estadístico, se determinó como tiempo óptimo 1 h de sinterización. Una vez establecido el tiempo de prensado en caliente, se procedió a estudiar el efecto del contenido de escoria de las pastillas sobre sus propiedades mecánicas y tribológicas. En esta etapa del trabajo se estudiaron contenidos de escoria de 5, 10 y 15 % en masa. Los resultados obtenidos indicaron que tanto la dureza como el coeficiente de fricción se incrementan a medida que aumenta el contenido de escoria en el material. Respecto a esto, la muestra con 15 % de escoria presentó un coeficiente de fricción de µ = 0.327 ± 0,017, el cual se encuentra en el rango de los materiales empleados en la fabricación de pastillas de freno (µ = 0,3-0,4). En síntesis, los resultados obtenidos abren una posibilidad para la utilización de escorias de descarte del proceso pirometalúrgico del Cu como elemento abrasivo en la fabricación de materiales para pastillas de freno.