Aşınmış taşıt fren disklerinin kaplama tozları ile kaplanarak yeniden kullanılabilirliğinin deneysel araştırılması
Experimental research on reuse of worn brake discs by coating with powders
Yazar: ALİ ÖZ
Danışman: PROF. DR. ALİ KEMAL YAKUT ; YRD. DOÇ. DR. SELAMİ SAĞIROĞLU
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Disk fren = Disk brake ; Fren balatası = Brake lining ; Fren sistemleri = Brake systems ; Frenleme = Breaking ; Kaplama malzemeleri = Coating materials ; Metal kaplama = Metal coating

Özet:
Bu çalışmada, aşınmış taşıt fren disklerinin yeniden kullanılabilmesi amacıyla hafif ticari araca ait 4 adet fren diski kaplanmıştır. Bunlardan birincisi (D1 diski), seramik krom oksit (Cr2O3) tozu ve 95/5 oranına sahip NiAl ara bağlayıcı kullanılarak plazma sprey yöntemi ile kaplanmış ve 0,7 mm kalınlığında kaplama elde edilmiştir. İkincisi (D2 diski), 88/12 oranına sahip tungsten karbür kobalt (W2C-Co) tozu ve 80/20 NiCr ara bağlayıcı kullanılarak yüksek hızlı oksijen yakıtı ile püskürtme (HVOF) yöntemi ile kaplanmış ve 0,5 mm kalınlığında kaplama elde edilmiştir. Üçüncüsü (D3 diski), Colmonoy 88RH tozu ve 80/20 NiCr ara bağlayıcı kullanılarak HVOF yöntemi ile kaplanmış ve 0,6 mm kalınlığında kaplama elde edilmiştir. Dördüncüsü (D4 diski), Colmonoy 88SA tozu kullanılarak herhangi bir ara bağlayıcı kullanılmadan ergitme ve püskürtme yöntemi ile kaplanmış ve 0,8 mm kalınlığında kaplama elde edilmiştir. 4 adet kaplanmış ve 1 adet kaplanmamış orijinal diske (D0 diski), tam ölçekli atalet dinamometresinde FIAT 7-H4020 performans standardına göre; alıştırma, judder 1, judder 2, fren tork değişimi, yapısal dayanım ve geçici-kalıcı deformasyon testleri uygulanmıştır. Atalet dinamometresinde elde edilen test sonuçlarından, sıcaklıkla fren zayıflaması (FADE) değerleri tespit edilmiştir. Atalet dinamometresinde yapılan testler öncesi ve sonrası disklerin kalınlık ve kütlesel ölçümlerinin yanında yüzey pürüzlülük değerleri de ölçülerek aşınma oranları belirlenmiştir. Ayrıca kaplanmış ve orijinal disklerden alınan numunelerin standart metalografik incelemesi yapılmıştır. Son olarak testler sonrası disklerden alınan numuneler TS EN ISO 9227 test standardına uygun olarak 7 gün (168 saat) süren korozyon testine tabi tutulmuştur.Yapılan tüm testler sonucunda; aşınmış fren disklerinin, tungsten karbür kobalt ile kaplanması durumunda orijinal diskten daha yüksek frenleme performansı gösterebileceği ve ticari kullanım için ümit verici özelliklere sahip olduğu tespit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Kaplanmış disk, alıştırma, judder, fren tork değişimi, yapısal dayanım, geçici-kalıcı deformasyon, aşınma ve korozyon.

Abstract:
In this study, four brake discs of a light commercial vehicle were coated for re-use of worn brake discs. The first disc (D1) was coated with ceramic chromium oxide (Cr2O3) powder and with NiAl 95/5 binder using Plasma Spray method, and then the coating which had 0,7 mm of thickness was obtained. The second disc (D2) was coated with 88/12 tungsten carbide cobalt (W2C-Co) powder and with 80/20 NiCr binder using High Velocity Oxygen Fuel (HVOF) spraying method and then 0,5 mm thick coating was obtained. The third disc (D3) was coated with Colmonoy 88RH powder and with 80/20 NiCr binder using HVOF spraying method and then 0,6 mm thick coating was obtained. The forth disc (D4) was coated with Colmonoy 88SA powder but without any binder, using melting and flame spraying methods and then 0,8 mm thick coating was obtained. All of four coated discs and one uncoated OEM disc (D0) were undergone Bedding, Judder 1 and Judder 2, Vibration, Fade, Structural Strength and Transient/Permanent Deformation tests in the full scale inertia dynamometer in accordance with FIAT 7-H4020 standard. Using the test results obtained in the inertia dynamometer, fade values caused by heat were determined. Before and after the tests done in the inertia dynamometer, thickness and weight of the discs as well as the roughness of surfaces were measured and wear rates were determined. Furthermore, all of the samples obtained from coated and uncoated discs were subjected to standard metallographic investigation. Ultimately, the samples of the discs taken after the tests were applied corrosion test for 7 days (168 hours) in accordance with TS EN ISO 9227 test standard.After all the tests, it was determined that if the brake discs worn beyond tolerance limits are coated with tungsten carbide cobalt, they perform better than the OEM disc and they have promising characteristics for commercial use.Keywords: Coated Disc, Disc Thickness Variation, Fade, Temporary/Permanent Deformation, Structural Strength, Wear and Corrosion2012, 145 pages