Toz metalurjsi yöntemi ile yeni bir balata malzemesi geliştirilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Development of a new lining material by powder metallurgy and investigation of its properties
Yazar: SIRMA NUR TOPBAŞOĞLU
Danışman: PROF. DR. HAKAN ATEŞ ; DOÇ. DR. SEDAT SÜRDEM
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Gelişmekte olan otomotiv endüstrisi ile hızlanan araçlar, etkili bir frenleme sistemi ihtiyacı da ortaya çıkarmıştır. Frenleme sistemlerinin en önemli parçalarından olan fren balataları, yıllar boyunca hep gelişime açık ve ilgi odağı olmuştur. Yapısında birçok bileşen içeren fren balatalarının üretiminde günümüzde en önemli kriterler; günümüz araçlarında etkili bir frenleme performansı gösterebilmesi, çevre ve insan sağlığına zarar vermemesidir. Bu çalışmada bor karbür kullanılarak, üstün tribolojik özelliklere sahip bir fren balata malzemesi tasarlanmıştır. Literatürdeki balata çalışmalarından faydalanarak oluşturulan fren balatası bileşimine 1-3 µm ve 1-10 µm boyutlarında bor karbür %0,5, %1 ve %3 oranlarında eklenerek numuneler üretilmiştir. Numune üretimi toz metalurjisi yöntemi ile yapılmıştır. Üretilen numunelerin Arşimet Prensibi'ne göre yoğunluğu ölçülmüştür. Sürtünme özelliklerinin incelenmesi için pin-on disk triboloji testi yapılmıştır. Numunelerin sertlik özelliklerini görmek için Rockwell sertlik testi yapılmıştır. Numunelerin XRD incelemeleri, aşınma öncesi ve sonrası SEM incelemeleri yapılmış olup, numune dağılımının homojenliği, temas platoları, aşınma çeşitleri, boşluklar, çatlaklar incelenmiştir. Bunlar bor karbürün eklenmesinin etkileri açısından incelenmiştir. Sonuçlar değerlendiğinde uygun bir bileşim ile bor karbürün fren balatalarında sürtünme katsayısını arttırdığı ve kararlı bir sürtünme davranışı sağladığı gözlemlenmiştir. Sertlik ve yoğunluk değerlerinde çok büyük bir etki gözlemlenmemiştir. Bileşimin balata malzemesi olarak kullanımının, fren balatasından beklenen özellikleri sağlayabileceği görülmüştür.

Abstract:
Vehicles accelerating with the developing automotive industry have also created the need for an effective braking system. Brake pads, one of the most important parts of braking systems, have always been open to development and have been the center of attention for years. Today, the most important criteria in the production of brake pads, which contain many components in their structure, are to be able to show an effective braking performance in today's vehicles and not to harm the environment and human health. In this study, a brake lining material with superior tribological properties was designed using boron carbide. Samples were produced by adding boron carbide at 0.5%, 1% and 3% in 1-3 µm and 1-10 µm sizes to the brake lining composition created by utilizing the lining studies in the literature. Sample production was carried out by powder metallurgy method. The density of the produced samples was measured according to the Archimedes principle. Pin-on disk tribology test was performed to examine the friction properties. Rockwell hardness test was performed to see the hardness properties of the samples. XRD examinations of the samples, SEM examinations before and after wear, homogeneity of the sample distribution, contact plateaus, wear types, voids, cracks were examined. These were analyzed in terms of the effects of the addition of boron carbide. When the results are evaluated, it is observed that boron carbide with a suitable composition increases the coefficient of friction in brake pads and provides a stable friction behavior. No significant effect was observed on hardness and density values. It was observed that the use of the composition as a lining material can provide the properties expected from the brake lining.