WC kaplanmış fren diskinin kuru ve saf su ortamında tribolojik performansının araştırılması
Investigation of tribology performance of WC coated brake disc in dry and pure water environment
Yazar: HURİYE BURKUCU
Danışman: DOÇ. DR. MUHAMMET HÜSEYİN ÇETİN
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Diskler = Discs ; Kaplama = Coating ; Korozyon = Corrosion ; Tribolojik özellikler = Tribological properties

Özet:
Fren sistemlerinin çalışmasını etkileyen en önemli faktörlerden biri fren diskinin tribolojik performansıdır. Bu çalışmada, WC-%12Co kaplanmış gri dökme demir matrisli fren diski malzemesinin tribolojik performansı aşınma ve korozyon deneyleri yoluyla araştırılmıştır. Tribolojik performansın incelenmesi için kuru ve saf su ortamı, numune türü, yük ve hız parametrelerinin aşınma ve korozyon dayanımlarına etkisi analiz edilmiştir. WC kaplamanın aşınma direnci, kuru ve saf su ortamlarında 20N-30N yük ve 20 dev/dk-50 dev/dk kayma hızı deney koşullarında incelenmiştir. Çıkış parametresi olarak sürtünme katsayısı, aşınma hacmi ve yüzey pürüzlülüğü parametreleri istatistiksel olarak analiz edilmiş ve sonuçlar ileri görüntüleme yöntemleriyle görsel olarak doğrulanmıştır. İstatistiksel analiz için sürtünme katsayısı, aşınma hacmi ve yüzey pürüzlülüğünün minimizasyonu hedeflenerek TOPSIS ve S/N analizi ile parametre optimizasyonu yapılmış, ANOVA ve regresyon analizleri ile giriş ve çıkış parametreleri arasındaki ilişki belirlenmiştir. Görsel analiz için 2D profilometre, SEM ve 3D topoğrafya görüntüleri incelenmiştir. 
Potansiyodinamik polarizasyon testleri ile elde edilen korozyon potansiyeli ve korozyon akım yoğunluğu değerleri incelenerek korozyon direnci analiz edilmiştir. TOPSIS ve S/N analizlerinden elde edilen sonuçlara göre sürtünme katsayısı, aşınma hacmi ve yüzey pürüzlülüğünün minimizasyonunun WC kaplamalı malzemenin saf su ortamında 20 N yük ve 50 dev/dk kayma hızı parametrelerinde gerçekleştirilen deneyler ile elde edildiği belirlenmiştir. Aşınma deneylerinden elde edilen istatistiksel analiz sonuçlarına göre WC kaplamanın sürtünme katsayısı (%84,64), aşınma hacmi (%91,03) ve yüzey pürüzlülüğü (%56,69) parametreleri için en etkili parametre olduğu sonucuna varılmıştır. Korozyon deneyinden elde edilen Tafel grafiği ve grafiğe bağlı olarak belirlenen korozyon akım yoğunluğu ve korozyon potansiyeli değerlerine göre WC kaplamalı numunenin kaplamasız numuneye kıyasla korozyon direncinin daha yüksek olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
One of the most important factors affecting the operation of brake systems is the tribological performance of the brake disc. In this study, the tribological performance of WC-12%Co coated gray cast iron matrix brake disc material was investigated through wear and corrosion experiments. In order to examine the tribological performance, the effects of dry and pure water environment, sample type, load and speed parameters on wear and corrosion resistance were analyzed. The wear resistance of the WC coating was investigated under 20N-30N load and 20 rpm-50 rpm sliding speed experimental conditions in dry and pure water environments. As output parameters, coefficient of friction, wear volume and surface roughness parameters were statistically analyzed and the results were visually verified with advanced imaging methods. Minimization of friction coefficient, wear volume and surface roughness for statistical analysis was aimed, parameter optimization was made with TOPSIS and S/N analysis, and the relationship between input and output parameters was determined by ANOVA and regression analysis. 2D profilometer, SEM and 3D topography images for visual analysis were examined. Corrosion resistance was analyzed by examining the corrosion potential and corrosion current density values obtained by potentiodynamic polarization tests. According to the results obtained from TOPSIS and S/N analyzes, it was determined that the minimization of the friction coefficient, wear volume and surface roughness was obtained by the experiments carried out in the pure water environment of the WC coated material at 20 N load and 50 rpm sliding speed parameters. According to the statistical analysis results obtained from the wear tests, it was concluded that the WC coating is the most effective parameter for the coefficient of friction (84.64%), the wear volume (91.03%) and the surface roughness (56.69%). According to the Tafel graph obtained from the corrosion test and the corrosion current density and corrosion potential values determined based on the graph, it was determined that the corrosion resistance of the WC coated sample was higher than the uncoated sample.