Doğal taşların otomotiv sürtünme malzemesi olarak kullanımının araştırılması
Investigation of the use of natural stones as automotive friction materials
Yazar: EMİN ÇENGELCİ
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN BAYRAKÇEKEN ; PROF. DR. AHMET ALTUNCU
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering
Dizin: Fren balatası = Brake lining

Özet:
Taşıtlarda kullanılan en önemli sistemlerden birisi de fren sistemleridir. Sistem hidrolik sıvı, pedallar, bağlantılar, fren üniteleri ve balatalardan meydana gelmektedir. Bir fren sisteminin içindeki frenleme bileşenleri güvenli ve verimli çalışması için çok önemlidir. Fren sistemi aracın hızını azaltmak veya durdurmak için kullanılan mekanizmaları içermektedir.
Otomotiv sektöründe taşıtların gelişmesi ile birlikte fren sistemlerinde de yeni araştırmalar ortaya çıkmıştır. Özellikle son yıllarda fren balatalarında tribolojik yöntemlerle maliyeti en aza indirebilmek amacıyla birçok farklı bileşenli kompozit malzemeler kullanılmaktadır.
Tez çalışması kapsamında ülkemizde bulunan doğal taşlardan pomza ve garnet içerikli kütlece farklı oranlarda sekiz adet kompozit fren balatası üretilmiş ve deneysel analizi yapılmıştır. Pomza ve garnet elek analizi yapılarak 75-125 µm arasındaki tane boyutundaki tozlar kullanılmıştır. Üretilen kompozit malzemelerin içerisinde sürtünme düzenleyici alümina, cashew, pirinç tozu, bağlayıcı reçine, yağlayıcı grafit, takviye edici çelik elyaf ve dolgu maddesi barit bulunmaktadır. Belirlenen reçeteye göre tozlar hassas tartım yapılmış olup kinetik karıştırıcı da karıştırma işlemine tabi tutulmuştur. Homojen olarak karışan tozlar numune üretim kalıbında sıcak presleme yöntemiyle birleştirilerek daha sonra kürleme işlemi yapılmıştır.
Üretilen numunelerin sertlik, yoğunluk, sürtünme katsayısı, aşınma oranı ayrıca deney öncesi ve sonrası disk pürüzlülüğü deneysel olarak ölçülmüştür. Yapılan deneyler sonrasında aşınma yüzeylerinin mikroyapısı Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), 3D profilometre ile yüzey pürüzlülükleri üç boyutlu olarak ölçülmüştür. 
Sonuç olarak, otomobiller için pomza ve garnet içerikli fren balata kompozitlerinin balata standartlarına uygun olduğu ayrıca literatürdeki çalışmalara benzer sonuçlar sergilediği görülmüştür.

Abstract:
One of the most important systems used in vehicles is the brake systems. The system consists of hydraulic fluid, pedals, connections, brake units and pads. The braking components within a braking system are crucial to its safe and efficient operation. The braking system includes mechanisms used to reduce or stop the speed of the vehicle.
With the development of vehicles in the automotive industry, new research has emerged on braking systems. Especially in recent years, composite materials with many different components have been used in brake pads in order to minimize the cost using tribological methods.
Within the scope of the thesis study, eight composite brake pads containing pumice and garnet in different mass ratios were produced from natural stones found in our country and experimental analysis was carried out. Pumice and garnet sieve analysis was performed and powders with grain sizes between 75-125 µm were used. The composite materials produced include friction modifier alumina, brass powder, cashew, binder resin, lubricant graphite, reinforcing steel fiber and filler barite. According to the specified recipe, the powders were weighed precisely and mixed in a kinetic mixer. The homogeneously mixed powders were combined by hot pressing method in the sample production mold and then the curing process was carried out.
Hardness, density, friction coefficient, wear rate and disc roughness of the produced samples were measured experimentally before and after the experiment. After the experiments, the microstructure of the wear surfaces was measured using a Scanning Electron Microscope (SEM) and their surface roughness was measured three-dimensionally using a 3D profilometer.
As a result, it has been observed that brake pad composites containing pumice and garnet for automobiles comply with the pad standards and show similar results to the studies in the literature.