Tank balatasının karekterizasyonu ve üretimi
Characterization and production of tank pads
Yazar: MUSTAFA ENES İSTANBULLU
Danışman: PROF. DR. AHMET TOPUZ
İstanbul Arel Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmalat ve Konstrüksiyon Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Fren balatası = Brake lining

Özet:
Askeri tank fren balata sistemleri, askeri tanklarda kullanılan önemli bileşenlerdir. Bu sistemler, tankın hızını kontrol etmek, durdurmak ve manevra kabiliyetini sağlamak için kullanılır. Fren balata sistemleri, tankın büyük hızlarda seyir ederken güvenli bir şekilde durmasını sağlayarak sürücü ve mürettebatın güvenliğini ve tankın operasyonel etkinliğini artırır.
Fren balata sistemleri, genellikle sürtünme malzemeleri olan fren balatalarından oluşur. Bu balatalar, tankın hareketini azaltmak veya durdurmak için tankın tekerleklerine veya diğer hareketli parçalara sürtünme uygular. Sürtünme, kinetik enerjiyi termal enerjiye dönüştürerek tankın yavaşlamasını veya durmasını sağlar.
Askeri tank fren balata sistemleri, yoğun kullanıma dayanıklı olmalıdır çünkü tanklar sıklıkla zorlu arazi ve savaş koşullarında çalışır. Bu sistemler ayrıca yüksek sıcaklık, aşınma, titreşim ve şok gibi streslere dayanabilmelidir. Fren balatalarının yüksek performans sergilemesi ve uzun ömürlü olması, askeri operasyonların başarısı için kritik öneme sahiptir.
Fren balata sistemlerinin tasarımı ve üretimi, malzeme bilimi, mühendislik ve deneyim gerektirir. Balataların malzeme seçimi, sürtünme özellikleri, ısı dağılımı, aşınma direnci ve dayanıklılığı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Geleneksel olarak, fren balataları çelik veya seramik gibi malzemelerden yapılırken, son yıllarda kompozit malzemelerin kullanımıyla toz metalürjisi ile üretimi yaygınlaşmıştır.

 
Bu çalışmada, Orijinal balatanın XRF analizi alınmış ve bu analiz ışığında tank balatasının bileşim oranları belirlenmiştir. Bu bileşimler Bakır, Kalay, Demir, Çinko siterat, Zirkonyum Silikat ve Kurşun elementleridir. Bu elementler ile hazırlanan karışım 50 d/dk hızda yaklaşık 270dk boyunca V tipi karıştırıcı ile turbulo mikser ile karıştırılmıştır. Müteakiben pres basıncı 450 Mpa ve 1 dakika preslenmiştir, sinterleme 15 °C /dak. Isıtma hızı ile 500 °C'de 30 dakika bekleme sonrası tekrar 15 °C/dak. 750°C'de  ve 800°C'de 120dk boyunca sinterlenmiştir müteakiben 15°C/dak. hızla soğutulmuştur.
 Koruyucu atmosfer azot gazı kullanılmıştır. Sinterleme sıcaklığı (a) ve (b) numuneleri için 800°C'de 120 dk sinterleme yapılmıştır. (c) numunesi 750°C'de 120 dk sinterleme işlemi yapılmıştır. 1. Ve 2. Numunelerin sinterleme sıcaklığı 800 °C olduğundan sertlik değerleri alınamamıştır. 3. Numunenin sinterleme sıcaklığı 750 °C olarak belirlendikten sonra %4 Pb Kurşun ilavesi ile sertlik değeri ortalama 3 kat üzeri artmıştır. Presleme sonrası 800°C'de sinterlenen numunelerde yoğunluk 4,3 gr/cm3 elde edilmiştir, 750°C'de  sinterlenenler de ise 5,3 gr/cm3 bulunmuştur. Bu orijinal balatanın yoğunluğuna eşdeğerdir. Sertlik değeri ise 52 HRL cinsinden elde edilmiştir.

Abstract:
Military tank brake pad systems are important components used in military tanks. These systems are used to control the speed, stop, and maneuverability of the tank. Brake pad systems enhance the safety of the driver and crew by ensuring the tank can come to a safe stop even at high speeds, thereby increasing the operational efficiency of the tank.

Brake pad systems generally consist of brake pads, which are friction materials. These pads apply friction to the tank's wheels or other moving parts to reduce or stop the tank's motion. Friction converts kinetic energy into thermal energy, thereby slowing down or stopping the tank.

Military tank brake pad systems need to be durable for intensive use since tanks often operate in challenging terrains and combat conditions. These systems should also withstand high temperatures, wear, vibrations, and shocks. High-performance and long-lasting brake pads are crucial for the success of military operations.

The design and production of brake pad systems require expertise in materials science, engineering, and experience. The selection of materials for brake pads has a significant impact on their friction properties, heat dissipation, wear resistance, and durability. While traditional brake pads are made of materials such as steel or ceramics, the use of composite materials and powder metallurgy for production has become more common in recent years.

In this study, XRF analysis of the original lining was taken and the composition ratios of the tank lining were determined in the light of this analysis. These compositions are Copper, Tin, Iron, Zinc citrate, Zirconium Silicate and Lead elements. The mixture prepared with these elements was mixed with a V type mixer and a turbulo mixer for about 270 minutes at 50 rpm. Subsequently, the press pressure was 450 Mpa and pressed for 1 minute, sintering at 15 °C / min. After waiting 30 minutes at 500 °C with heating rate, 15 °C/min. It was sintered at 750°C and 800°C for 120 minutes followed by 15°C/min. rapidly cooled. Protective atmosphere nitrogen gas was used. For the sintering temperature (a) and (b) samples, sintering was carried out at 800°C for 120 minutes. Sample (c) was sintered at 750°C for 120 minutes. Since the sintering temperature of the 1st and 2nd samples was 800 °C, the hardness values could not be obtained. 3. After the sintering temperature of the sample was determined as 750 °C, the hardness value increased by an average of 3 times with the addition of 4% Pb Lead. After pressing, the density of the samples sintered at 800°C was 4.3 gr/cm3, and the samples sintered at 750°C were found to be 5.3 gr/cm3. This is equivalent to the density of the original pad. The hardness value was obtained in 52 HRL.