Fren disklerinin HVOF Yöntemi ile kaplanması ve taşıtlarda fren performansına etkisinin araştırılması
Study of brake disklets by HVOF Method and investigation on brake performance in vehicles
Yazar: SALİH KARANFİL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MEHMET ÇAKMAKKAYA
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Disk fren = Disk brake ; Disk performansı = Disk performance ; Gri dökme demir = Gray cast iron ; Yüzey aşınması = Surface wear ; Yüzey kaplama malzemeleri = Surface coating materials ; Yüzey sertliği = Surface hardness ; Yüzey özellikleri = Surface properties

Özet:
Bu çalışmada; binek araçlarda kullanılan fren diskleri üzerine çalışılmıştır. Bu disklerin frenleme sırasındaki davranışları, kaplamalı ve kaplamasız yüzeylerin frenleme sürecindeki aşınma performansları değerlendirilmiştir. Ticari olarak üretilen disklerin yüzeyine HVOF (High Velocity Oxy-Fuel) kaplama yöntemi ile CoNiCrAlY seramik tozu, WC-Co (88/12) seramik tozu, NiCrBSi seramik tozu ve MoNiCrBSiFe (Mo%25) seramik tozu ile yüzeyleri kaplatılmıştır. Kaplama işlemi 1 mm kalınlıkta Plazma Teknik Sert Metal ve Seramik Kaplama A.Ş tarafından yapılmıştır. Kaplamalı ve kaplamasız disklerin aşındırma işlemleri Otomotiv Mühendisliği Uygulama ve Araştırma Laboratuarında bulunan fren test cihazında 15 saniye zaman aralığı ile 20 kez tekrarlı yapılan test sonuçlarına göre değerlendirme yapılmıştır. 

Yapılan fren testinde, disklerin yüzey pürüzlülükleri, ağırlıkları, sıcaklıkları ve deney esnasında disklere uygulanan fren kuvvetlerine bağlı olarak disk yüzeylerinde meydana gelen aşınma değerleri belirlenmiştir. Disklerde en çok aşınma 0,4 gr ile CoNiCrAlY seramik tozu ile kaplanmış diskte olurken, en az aşınma 0,2 gr ile NiCrBSi seramik tozu ile kaplanmış diskte meydana gelmiştir. Fren testleri bittikten sonra deneyde kullanılan disklerden CNC tezgâhı ile işleme yapılarak numuneler kesilmiş ve SEM (Scanning Electron Microscope) mikro yapı görüntüleri alınmıştır. Numunelerin mikro yapıları incelendiğinde,  kullanılan seramik tozların fren diski ile iyi bir seviyede bağ oluşturduğu gözlemlenmiştir. Mikro yapı çalışmalarından sonra numunelerin her birinin termal (ısıl) iletkenlik katsayıları belirlenmiştir. Kaplanmış disklerin kaplama kalınlığının sertlik değerleri mikro sertlik yöntemi ile ölçülerek karşılaştırılmıştır. Çalışmada kullanılan disklerin korozyon davranışları araştırılarak deney sonuçları tartışılmıştır.

Abstract:
In this study; ıt has been worked on brake discs used in passenger cars. The behavior of these discs in the braking order, the wear performance of the braking process of the coated and uncoated surfaces was evaluated. CoNiCrAlY ceramics powder, WC-Co (88/12) ceramic powder, NiCrBSi ceramic powder and MoNiCrBSiFe(Mo% 25) ceramic powder were coated on the surfaces of commercially produced discs with HVOF (High Velocity Oxy-Fuel) coating method. Coating process was made by 1 mm thickness Plasma Technical Hard Metal and Ceramic Coating C.O. The abrasion process of the coated and uncoated discs was evaluated according to the test results which were repeated 20 times with a time interval of 15 seconds in the brake test device in Automotive Engineering Application and Research Laboratory.

In the brake test made, the surface roughnesses of the discs, the weights, the temperatures and the wear values on the disc surfaces were determined depending on the brake forces applied to the discs during the test. The highest wear on the discs was found in the CoNiCrAlY ceramic dust coated disc with 0.4 grams, while the minimum wear was found to be on the disc coated with NiCrBSi ceramic dust with a minimum of 0.2 grams. After the brake tests were finished, samples were cut from the disks used in the experiment by CNC machine and SEM (Scanning Electron Microscope) microstructure images were taken. When the microstructures of the samples were examined, it was observed that the ceramic powders used formed a good bond with the brake disc.

After the microstructure studies, the thermal conductivities of each of the samples were determined. Hardness values of coating thickness of coated discs were compared by micro hardness method. Corrosion behaviors of the discs used in the study were investigated and the experimental results were discussed.