Fren disklerine uygulanan kaplamaların frenleme performansına etkisinin deneysel incelenmesi
An experimental investigation on the braking performance of coated brake discs/rotors
Yazar: ABDULLAH DEMİR
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM KILIÇASLAN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Bu çalışmada 5 adet 2001 model Toyota Corolla'nın orijinal ön fren diski kullanıldı. Bu disklerden 4 tanesi; metalik (Metco 19E ve 18C), sermet ve seramik ile kaplandı. İki disk, sırası ile 1'er mm kalınlığında alevle püskürtme ve ergitme yöntemi kullanılarak Metco 19E ve Metco 18C metalik tozlarla kaplandı. Diğer iki diske de NiCr arabağlayıcı kaplandıktan sonra; birincisinde plazma sprey yöntemiyle Al2O3-TiO2, diğerine de HVOF (Yüksek Hızlı Oksijen Yakıtıyla Püskürtme) yöntemiyle Cr3C2-NiCr kaplandı. Çalışmada yapılan tüm kaplamalardan ve orijinal diskten alınan numuneler standart metalografik incelemeye tabii tutuldu. Ayrıca orijinal ve kaplanmış diskler Link Engineering Company test laboratuarında (Detroit, USA) tam ölçekli atalet dinamometresi ile SAE'nin J2522 fren etkinlik testine alındı. Tüm testlerde; frenleme sayısı, çevrim zamanı, frenleme başlangıç hızı, bırakma hızı, frenleme süresi, frenleme ivmesi, frenleme torku, uygulama basıncı, sürtünme katsayısı, diskin sıcaklığı, iç ve dış balata sıcaklığı gibi parametreler toplam 276 frenleme ile kaydedildi. Her bir diskin toplam test süresi yaklaşık 41.400 saniye tutmuştur. Bu sürenin ortalama 39.600 saniyesi diskin rejim haline getirilmesi için harcanmıştır. Geri kalan ortalama 1770 saniye de etkin frenleme testine harcanmıştır. Bu parametrelere ek olarak bazı test bölümlerinde ise koniklik, frenleme tork değişimi ve disk kalınlık değişimi de ölçülmüştür. Ayrıca testler başlamadan önce ve testler tamamlandıktan sonra disk ve balataların aşınma oranları hem boyutsal hem de kütlesel olarak tespit edilmiştir. Daha sonra tüm diskler SAE J2334 test standardına göre hızlandırılmış korozyon testine tabii tutulmuştur. Yapılan tüm testlerde; kaplamalı diskler hem korozyon direnci hem de sürtünme katsayısı (seramik disk hariç) açısından orijinal diskten daha iyi performans göstermiştir.

Abstract:
In this study five front brake rotors of the car, 2001 model Toyota Corolla, has been used. Four of these has been coated with metallic (Metco 19E and 18C), sermet and ceramics by using various coating methods. Two rotors have been coated respectively with Metco 18C and Metco 19E metallic powder at 1 mm thickness using flame spray and melting method. After the other two rotors were coated with NiCr layer; by using plasma spray method, the first one has been coated with Al2O3-TiO2 and the second one has been coated with Cr3C2-NiC using HVOF method. Samples taken from all coatings made in this study and OEM rotor have been subjected to metallographic investigation. Furthermore, OEM discs and coated discs have been subjected to J2522 global brake effectiveness test of SAE with full-scale inertia dynamometer in Link Testing Laboratory (Detroit, USA). In all tests; parameters as braking number, cycle time, brake speed, release speed, stop time, deceleration, braking torque, pad actuator pressure, coefficient of friction, rotor temperature, and inpad/outpad temperature have been saved for 276 brakings. While total test time of each disc was 41400 s, averagely 1770 seconds of this time was determined as effective braking time. In addition to these parameters, in some test sections, coning, brake torque variation and disc thickness variation were also measured. Furthermore, before and after tests, abrasion rate of rotors and pads were measured in ?mm? and ?g?. Additionally, all rotors were subjected to cosmetic corrosion test according to SAE J2334 test standards. In all tests; coated rotors showed higher performance than OEM rotor in respect of corrosion resistance and coefficient of friction (except of ceramics disc).