Ekolojik bileşenli kompozit malzemenin optimizasyonu, üretimi ve performans karakteristiklerinin deneysel analizi
Optimization, production and experimental analysis of performance characteristics of composite material having ecological components
Yazar: MAHMUT ÜNALDI
Danışman: DOÇ. DR. RECAİ KUŞ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı / Otomotiv Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Ulaşım = Transportation
Dizin: Deney tasarımı = Experimental design ; Disk fren = Disk brake ; Plastik kompozitler = Plastic composites

Özet:
Taşıtlarda frenleme performansını etkileyen parametrelerden birisi de fren balatalarıdır. Fren balatalarının özellikleri, üretimde kullanılan bileşenler, karışım oranları ve üretim parametrelerinden etkilenmektedir. Fren balatası üretiminde üretim parametrelerinin ve karışım oranlarının belirlenmesi genellikle deneme-yanılma yöntemiyle yapılmaktadır. Deneme yanılma yöntemiyle üretilen numunelerin sayıca fazla olması ve bunlara yapılan deneyler sonucu elde edilen verilerin çokluğu değerlendirme işlemini zorlaştıran unsurlardır. Bu parametreleri belirli yöntemlerle azaltıp belirli sayıda numune üretip deney verilerini elde etmek ve yorumlayabilmek istatistiki metotlar sayesinde mümkün hale gelmektedir. Bilim insanları tarafından sıklıkla kullanılan deney tasarım yöntemlerinden biri olan Taguchi Metodu farklı parametrelerin, farklı seviyeleri arasında ideal kombinasyonu belirleyebilmek için kullanılan oldukça yararlı bir yöntemdir.
Son yıllarda yapılan çalışmaların sonuçlarına göre fren balatası olarak kullanılan bazı bileşenlerin çevreye olumsuz yönde etkileri olduğu kanıtlanmıştır. Bu çalışmaların etkisiyle otomobil balatasında kullanılan zararlı bileşenlere yapılan yasal kısıtlamalar günden güne artmaktadır. Bu sebeple bu çalışmada miscanthus, kaju, alümina, fenolik reçine ve kalsit gibi bileşenler kullanılarak organik fren balatası numuneleri üretildi. Beş farklı bileşen, farklı karışım oranları ve farklı üretim parametreleri kullanılarak üretilen fren balatası numuneleri sertlik, gözeneklilik, yoğunluk, basma dayanımı, aşınma oranı ve sürtünme katsayısı deneylerine tabi tutuldular. Karışım oranlarının ve üretim parametrelerinin ideal değerlerini ve bunların balata numunelerinin özelliklerine etkilerini belirlemek için Taguchi Metodu ve Varyans Analizi (ANOVA) tablolarından faydalanılmıştır. İncelenen faktörlerin, üretim parametrelerinden daha çok kullanılan bileşenlerden ve karışım oranlarından etkilendiği belirlenmiştir. Özellikle miscanthus bileşeni tüm faktörleri önemli oranda etkileyen bir bileşen olduğu tespit edilmiştir. Üretim parametrelerinden sadece kürleme sıcaklığı ve presleme sıcaklık değeri, karakteristikleri etkileyen unsurlar olarak öne çıkmıştır. Yoğunluk, sertlik, gözeneklilik ve basma dayanımı karakteristikleri karışım oranlarından etkilenirken aşınma oranı ve sürtünme katsayısı karakteristikleri üretim parametrelerinden etkilenmiştir.

Abstract:
One of the parameters that affect the vehicle braking performance is brake pads. The properties of the brake pads are influenced by the components used in production, mixing ratios and production parameters. Determination of the production parameters and the mixing ratio in the production of brake pads are usually done by trial-and-error method. Outnumbered samples produced by trial-and-error method and plurality of data obtained as a result of experiments make the evaluation process more complicated. By means of statistical methods, it is possible to produce a certain number of samples and to obtain and interpret experimental data by decreasing these parameters with certain methods. Taguchi Method which is one of the experimental design methods frequently used by scientists, is a very useful method that can be used to determine the optimum combination between different levels of different parameters.
According to the results of studies carried out in recent years, it has been proven that some components used in brake pads have negative effects on the environment. Due to the effects of these studies, legal restrictions on harmful components used in brake pads have increased day by day. Therefore, in this study organic brake pad samples were produced used as miscanthus, cashew, alumina, phenolic resin and calcite components. Experiments of hardness, porosity, density, compressive strength, wear rate and friction coefficient of brake pad samples produced by using five different components, different mixing ratios and different production parameters were tested. The Taguchi Method and Analysis of Variance (ANOVA) tables were used to determine the ideal values of the components' mixing ratios, the production parameters, and their effect on the properties of the brake pad samples. It was determined that the factors examined were affected by the components and the mixing ratios used to produce brake pad samples more than the production parameters. Especially the miscanthus component has been found to be a component that significantly influences all factors. Among the production parameters, only the curing temperature and the pressing temperature values are the factors that affect the characteristics. While the characteristics of density, hardness, porosity and compressive strength are influenced by mixing ratios of brake pad components, the characteristics such as wear rate and friction coefficient are affected by production parameters.