Aşındırıcıların fren balatalarının sürtünme performansı üzerine etkileri
EFFECTS OF ABRASIVES ON FRICTION PERFORMANCE OF BRAKE PADS
Yazar: BUSE YÜKSEL YAHŞİ
Danışman: PROF. DR. HAKAN AKAT
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering

Özet:
Bu çalışmada karayolu ulaşımında en çok kullanılan binek ve ağır ticari araçların fren sisteminin en önemli elemanlarından olan disk fren balatası üzerine çalışılmıştır. Fren balatalarının temel amacı; fren sisteminin esas görevi olan durdurma işleminde disk ile uyumlu bir şekilde çalışarak aracın durmasını sağlamaktır. Durdurma işleminde en aktif görev alan ve sürtünme katsayısını(μ) birebir etkileyen aşındırıcı malzemelerdir. Çalışma kapsamında farklı çeşit aşındırıcı malzemeler ile polimer matriks hazırlanmıştır. Bu aşamada formülasyon dizaynı için 'Design Expert' programı ile aşındırıcıların Mohs sertlik değeri ve partikül boyutu göz önünde bulundurularak istatiksel şekilde deney tasarımı(DoE) yapılmıştır. Kullanılan aşındırıcılar; alümina (Al2O3), silisyum karbür (SiC), zirkonyum oksit (ZrO4), zirkonyum silikat (ZrSiO4), magnetite (Fe2O3), chromite (FeCr2O4) gibi mineral malzemelerdir. 6 farklı aşındırıcı çeşidi ile 13 farklı deneme karışım hazırlanıp, her karışımdan 4er adet balata numunesi hazırlanmıştır. Numunelere, kimyasal, fiziksel ve sürtünme-aşınma testi olmak üzere toplamda 14 farklı test ve analiz yapılmıştır.
Seçilen aşındırıcı malzemelere; partikül boyutu, XRD, TGA, hazırlanan deneme karışımlarına; bulk, nem, kül, aseton, sıkıştırılmış yoğunluk, elde edilen fren balatası numunelerine; yoğunluk(arşimet), sertlik, piknometre(gaz yoğunluk), termal iletkenlik ve balatanın fren sistemi üzerinde performansını gösterdiği Chase sürtünme-aşınma testi yapılmıştır. Chase sürtünme-aşınma testi öncesi ve sonrası olmak üzere balata yüzeyinin mikroyapısını incelemek amacıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yüzey incelemesi yapılmıştır. Sonuçlara göre en yüksek sürtünme katsayısının 0,48 elde edildiği 2 numaralı formülasyonun ve sürtünme katsayısı-aşınma oranının iyi göründüğü 3 numaralı formülasyonların iyi sonuçlar verdiği görüldü.

Abstract:
In this study, the most commonly used passanger and heavy commercial vehicles in road transport were the brake pad one of the most important elements of braking system. The main purpose of the brake pads is to allow the car to stop working in a way that is compatible with the disc in the braking process, which is the main task of the brake system. The most active ingredients in a pause are the corrosive ingredients that affect the drag coefficient one to one. A polymer matrix is created with a variety of abrasive materials. At this stage, the ' Design Expert v13' program for formulation design was statistically experimented(DoE) with the Mohs hardness of the abrasives and the particle size. The abrasives used are mineral materials such as alumina (Al2O3), silicon carbide (SiC), zirconium oxide (ZrO4), zirconium silicate (ZrSiO4), magnetite (Fe2O3), chromite (FeCr2O4). 13 different trial mixes with 6 different abrasive varieties were prepared and four brake pad samples made from each mixture. In all, 14 tests and analyzes were performed on samples, including chemical, physical and performance testing.
Particle size, XRD, TGA, bulk, moisture, ash, acetone, tapped density, density (archimet), hardness, pycnometer (gas density), thermal conductivity and Chase friction-wear test were performed on the selected abrasive materials and brake pad samples. Scanning electron microscopy (SEM) was used to examine the microstructure of the pad surface before and after the Chase friction-wear test. According to the results, it was seen that formulation number 2, where the highest friction coefficient of 0.48 was obtained, and formulation number 3, where the friction coefficient-wear ratio appeared to be good, gave good results. In both formulations, the dominant effect of silicon carbide (SiC) was observed.