Otomotivde kullanılan kompozit sürtünmeli fren balatalarında yerli uçucu kül katkısının balata özelliklerine etkisinin incelenmesi

Abstract

Fren sistemleri, hareket halindeki araç hızının kontrolü açısından en önemli donanımlardan biridir. Bu yüzden fren balatalarının gerek güvenlik gerekse konfor bakımından zor şartlar altında bile yüksek mukavemet, dengeli sürtünme katsayısı, düşük aşınma oranı ve düşük gürültü gibi özelliklerinden ödün vermemesi gerekir. Ticari bir ürün olduğundan uygun maliyette üretimlerinin gerçekleştirilmesi de söz konusudur. Kompozit fren balatalarında bağlayıcılar, takviyeler, sürtünme düzenleyiciler ve dolgular olarak kategorize edilen farklı malzemeler kullanılır. Değişik katkı malzemesi ve karışım oranlarına göre çok sayıda deneme yapılmış, balata özelliklerinde farklı özellikler elde edilmiştir. En çok kullanılan malzemeler bağlayıcı olarak fenolik reçineler ve kauçuk, takviye olarak çelik, bakır, pirinç, aramid, potasyum titanat, kaya yünü, abrasiv olarak Fe2O3, ZrSiO4, SiO2, Al2O3, yağlayıcı olarak grafit, petrokok, MoS2, Sb2S3, dolgu olarak BaSO4 ve CaCO3'tır.Özellikle son senelerde termik santrallerin atık bir malzemesi olan uçucu kül bileşimindeki SiO2, Al2O3, Fe2O3'in balata formülasyonlarında kullanıldığı dikkate alınarak doğrudan balata malzemesine katılarak çevreye zararlı bir atığın maliyet azaltıcı bir şekilde kullanılmasını sağlayacak çalışmalar yapılmaktadır. Ancak her termik santralde kullanılan kömür aynı olamadığı gibi uçucu kül bileşim ve miktarları da aynı değildir. Bu çalışma kapsamında ilk olarak uçucu kül katkılı fren balatalarının testleri, standartları, formülasyonları ve üretim proses parametreleri konularında detaylı literatür incelemesi yapılmıştır. Ticari olarak kullanılan kompozit fren balatası örnekleri incelenmiştir. Yerli termik santrallerden temin edilen uçucu küllerin karakterizasyonları yapılarak balatalara katılabilecek olan kül cinsleri belirlenmiştir. Yapılan çalışmalar ışığında kütlece %40-65 uçucu kül içeren formülasyonlar oluşturularak bunlardan laboratuvar ölçekli numuneler üretilmiştir. Üretilen numunelere fiziksel, kimyasal, mekanik testlerin yanısıra sürtünme-aşınma testleri uygulanarak en uygun formülasyon ve optimum üretim proses parametrelerine sahip balata malzemesi belirlenmiştir. Çalışma sonucunda Yeniköy Termik Santrali'nin uçucu küllerinin kütlece %50 oranında dolgu olarak kullanıldığı formülasyonların incelenen ticari balatalara en yakın sürtünme-aşınma özelliklerini sağladığı tespit edilmiştir.