Huntit katkılı kompozit fren balatası üretimi ve tribolojik özelliklerinin deneysel araştırılması
Production of huntit composite brake pads and experimental investigation of tribological properties
Yazar: HİCRİ YAVUZ
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN BAYRAKÇEKEN
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Otomotiv Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Fren balatası = Brake lining ; Otomotiv = Automotive ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Sürtünme aşınması = Abrasive wear

Özet:
Araçlarda, fren sistemleri aracı durdurmak, yavaşlatmak veya duran aracı yerine sabitlemek amacı ile kullanılmaktadır. Fren balatası ile disk veya kampana arasında meydana gelen sürtünme etkisiyle aracın kinetik enerjisi, ısı enerjisine dönüştürülür. Fren balatalarından artan sıcaklık değerlerinde, değişik çalışma şartlarında yeterli bir sürtünme katsayısı ve aşınma oranı istenilmektedir. Bu özelliklere uygun performans sergilemesi için fren balataları farklı katkı maddeleri kullanılarak üretilmektedir. 

Tez çalışması kapsamında ülkemizde madeni bulunan huntit minerali katkılı, sekiz farklı karışım oranında otomobiller için kompozit fren balatası numuneleri üretimi yapılmıştır. Üretim sürecinde numuneleri oluşturan maddeler kinetik tip karıştırıcıda karıştırılmış, sıcak kalıplama yöntemi ile preslenmiş son işlem olarak kürleme işlemi ile deneylere hazır hale getirilmiştir. Numunelerin yoğunluk, sürtünme katsayısı, aşınma oranı, sürtünme katsayısı deneyi öncesi ve sonrası olmak üzere disk pürüzlülüğü, basma mukavemeti, iç kesme mukavemeti, sertlik ölçümleri ile TG-DSC kütle kaybı deneyleri yapılmıştır. Sürtünme katsayısı deneyinden sonra fren balatası numunelerinin mikroskobik analizleri taramalı elektron mikroskobu, yüzey pürüzlülükleri ise üç boyutlu profilometre ile ölçülmüştür.

Yapılan ölçüm ve deneyler sonucunda sürtünme katsayısı HNT35 numunesinde en fazla 0.46, aşınma oranı HNT40 numunesinde en az 0.637X10-7 cm3/Nm, kararlılık değeri ise en fazla 83.071 olarak HNT30 numunesinde elde edilmiştir. İç kesme mukavemeti, basma mukavemeti, sertlik, kütle kaybı analizinde tüm numuneler için literatürde yapılan çalışmalara benzer değerler elde edilmiştir. Numuneler için yapılan mikroskobik SEM ve profilometre incelemelerinde temas yüzeylerinde abrasif aşınma izleri, termal çatlaklar, çukurluklar ve adhezif aşınma görüntüleri tespit edilmiştir. Sonuç olarak, otomobiller için üretilen huntit minerali esaslı kompozit fren balatalarının fren balatası standartlarına ve literatürde yapılan çalışmalara benzer performans sergilediği belirlenmiştir.

Abstract:
Brake systems in vehicles are used to stop, slow down or fix the stationary vehicle in place. The kinetic energy of the vehicle is converted into heat energy by the friction effect between the brake pad and the disc or drum. A sufficient friction coefficient and wear rate are required from the brake pads in increasing temperature values and in different operating conditions. Brake pads are produced using different additives in order to perform in accordance with these features.

Within the scope of the thesis study, composite brake pad samples were produced for cars with huntite mineral added, eight different mixing ratios. In the production process, the materials forming the samples were mixed in a kinetic type mixer, pressed with the hot molding method, and made ready for the experiments with the curing process as the final process. Before and after the density, friction coefficient, wear rate, friction coefficient test of the samples, disc roughness, compressive strength, internal shear strength, hardness measurements and TG-DSC mass loss tests were carried out. After the friction coefficient test, the microscopic analyzes of the brake pad samples were measured with a scanning electron microscope, and the surface roughness was measured with a three-dimensional profilometer.

As a result of the measurements and experiments, the coefficient of friction was at most 0.46 in the HNT35 sample, the wear rate was at least 0.637X10-7 cm3/Nm in the HNT40 sample, and the stability value was at most 83.071 in the HNT30 sample. In the analysis of internal shear strength, compression strength, hardness, and mass loss, values similar to the studies in the literature were obtained for all samples. Microscopic SEM and profilometer examinations for the samples revealed abrasive wear marks, thermal cracks, pits and adhesive wear images on the contact surfaces. As a result, it was determined that huntite mineral-based composite brake pads produced for automobiles showed similar performance to brake pad standards and studies in the literature.
Daha sonra doldurulacaktır