Ağır yük kamyonlarında kompozit fren balatalarının geliştirilmesi
Development of composite brake linings in heavy duty trucks
Yazar: EMRE BAYRAM
Danışman: PROF. DR. AHMET TOPUZ
İstanbul Arel Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Fren balatalarından istenen birtakım temel özelliklerin yanında; her çalışma şartında sabit sürtünme performansı, sürtünme katsayısındaki değişimin az olması, yüksek aşınma mukavemeti istenmektedir. Bu tez çalışmasında bu özelliklerin etkisi araştırılmıştır. Ağır yük kamyonlarında kullanılmak üzere; standart, uçucu kül ve sisal fiber olmak üzere üç farklı bileşimde fren balata numuneleri üretilmiş ve ticari balata ile karşılaştırılmıştır. Kompozisyonlar homojen olarak karıştırılmış, farklı basınç ve sıcaklık derecelerinde sıcak kalıplanmıştır. Numunelerin bir kısmına kürleme uygulanmıştır. 
Üretilen numunelerin yoğunlukları, sertlikleri ölçülmüş, JF151 sürtünme test cihazında JISD 4411 standardına göre sürtünme katsayıları ve aşınma oranları tespit edilmiştir. TGA testleri ile yüksek sıcaklık derecelerinde oluşabilecek kütle kayıpları belirlenmiştir. SEM analizi ile test edilen numunelerin aşınma ve normal yüzeyleri incelenmiş, iç kesme ve basma dayanımları test edilmiştir. Saha dinamometre testi ile de uygun numune gerçek şartlarda üretilerek testleri tamamlanmıştır. 
Tez çalışması sonucunda uçucu kül kullanarak 180˚C-30MPa kürlemesiz olarak üretilen numunelerin ağır yük kamyonu balatasına en yakın aşınma-sürtünme özelliklerini sağladığı tespit edilmiştir. Bu numuneye ait TGA test sonuçlarında ticari balata ile benzer şekilde bozunma sıcaklığı 450˚C olarak görülmüştür. Bu içerikte %40 uçucu kül, %20 reçine, %20 kaya yünü, %10 grafit, %5 MoS2, %5 cashew kullanılmış ve ağır yük kamyonlarında kullanımı için en uygun alternatif olarak önerilmiştir. 

Anahtar Kelimeler: Kamyon kompozit fren balatası, sürtünme, aşınma, uçucu kül, sisal

Abstract:
Materials for friction used in brakes should fulfill many requirements, such as stable friction performance in all conditions, lower change in the friction coefficient, high wear resistance and low wear rate. In this study, three different compositions were produced to investigate the effects of each composition and its manufacturing parameters. Three different compositions, which are called standard, fly ash and sisal fiber mixture, were produced to be compared with existing commercial heavy duty truck brake lining. These compositions were homogeneously mixed and hot molded at different pressures and temperatures. The post-curing effect was also investigated in some of the samples. 
The density and hardness of the samples were analyzed, the wear and friction tests were performed according to the JISD 4411 standard in a JF151 friction tester. Weight losses at high temperatures were determined by TGA tests. The abrasion and normal surfaces were examined by SEM analysis, internal shear strength and compression strengths were measured. With the field dynamometer test, the appropriate sample was produced under real conditions and tested on a dynamometer. 
The results showed that, fly ash samples that produced 180˚C - 30MPa without curing provided the closest wear-friction properties with the heavy load truck lining. In the TGA test results of this sample, the decomposition temperature was found as 450˚C which also similar to the commercial lining. This fly ash composition has 40% fly ash, 20% phenolic resin, 20% rockwool, 10% graphite, 5% MoS2, 5% cashew and it is highly recommended as the most suitable alternative for use in heavy-duty trucks.

Key Words: Composite truck brake linings, friction, wear, fly ash, sisal