Fren balata malzemelerinin optimizasyonu ve üretim parametrelerinin analizi

Abstract

Bu çalışmada, binek taşıtların fren sistemlerinde kullanılan balata malzemesinin deneysel tasarım metotları kullanılarak kompozisyonunun optimizasyonu ve bu kompozisyona uygun üretim parametrelerinin deneysel olarak tespiti gerçekleştirilmiştir.Bu tez çalışmasında kullanılan balataların toz malzemelerinde öncelikle çevreye ve insan sağlığına zarar vermeyen, tribolojik özellikleri yüksek ve maliyetleri düşük olanların seçilmesine özen gösterilmiştir. Balata kompozisyonunun optimizasyonunda her biri üç farklı komponentten oluşan yapısallar, yağlayıcılar ve abrasivler olmak üzere görev bakımından üç farklı grubun oranları optimize edilmiştir. Deney sayısını azaltıp karışımlardan optimum sonucu elde etmek için `Simplex Lattice Design' deneysel tasarım yöntemi kullanılmıştır. Optimum özellikte yeni oranlara sahip balata kompozisyonunun en uygun üretim parametrelerinin (kalıplama zamanı, kalıplama basıncı, kalıplama sıcaklığı, sinterleme süresi ve sinterleme sıcaklığı) belirlenmesi aşamasında ise farklı üretim parametrelerinde üretilen balataların deney sonuçları karşılaştırılmıştır. Çalışmada üretilen balata malzemelerin karşılaştırılmasında sürtünme-aşınma testlerinin yanı sıra, mekanik testler ve mikroyapı karakterizasyonları da gerçekleştirilmiştir.Özet olarak bu çalışmada deneysel ve teorik analizler ile tribolojik özellikleri ve maliyeti açısından optimum özelliklere sahip yeni bir balata kompozisyonu ve bu kompozisyona en uygun üretim parametreleri tespit edilmiştir.In this study, optimization of the composition using experimental design methods and eperimental determination of manufacturing parameters suitable for this composition of brake friction materials used in the vehicle’s brake systems were achieved. Powder materials composing brake pad were taken care of being selected firstly from materials which are nondestructive on environmental and human health, have high tribological properties and low costs. In brake pad optimization, three of the groups with regard to role in brake pad are reinforcements, lubricants and abrasives proportion were optimized. ‘Simplex Lattice Design’ experimental design method was used to decrease the number of expeiments and to achieve optimum results. In stage of determination of the most suitable manufacturing parameters of brake friction material with optimized composition, experimental results of friction materials produced with different manufacturing parameters were compared. Beside friction – wear tests, there were done mechanical tests and microstructural characterization in comparision of the brake pads manufactured in the study. Briefly, new brake pad composition and the most suitable manufacturing parameters of this composition were established with experimental and theoretical analysis on account of tribological properties and cost.