TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR



Benzer belgeler
KOMPOZİTLER Sakarya Üniversitesi İnşaat Mühendisliği

İki malzeme orijinal malzemelerden elde edilemeyen bir özellik kombinasyonunu elde etmek için birleştirilerek kompozitler üretilir.

INVESTIGATION OF EFFECT OF POWDER MIXING TIME ON BRAKING CHARACTERISTIC IN BRAKE LINING MANUFACTURE

MMT113 Endüstriyel Malzemeler 7 Seramikler. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

2/13/2018 MALZEMELERİN GRUPLANDIRILMASI

Prof. Dr. HÜSEYİN UZUN KAYNAK KABİLİYETİ

MMM 2011 Malzeme Bilgisi

YAPI MALZEMESİ YAPI MALZEMESİNE GİRİŞ

Kompozit Malzemeler. Tanım:

MMT113 Endüstriyel Malzemeler 11 Kompozit Malzemeler. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

Kompozit Malzemeler. Tanım:

matris: a (Mo) (sünek) woven fibers cross section view fiber: g (Ni 3 Al) (kırılgan)

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1 BÖLÜM 2

MALZEME SEÇİMİNİN ÖNEMİ VE MÜHENDİSLİK MALZEMELERİ. Doç.Dr. Salim ŞAHİN

Yoğun Düşük sürünme direnci Düşük/orta korozyon direnci. Elektrik ve termal iletken İyi mukavemet ve süneklik Yüksek tokluk Magnetik Metaller

matris: a (Mo) (sünek) woven fibers cross section view fiber: g (Ni 3 Al) (kırılgan)

MALZEME SEÇİMİNİN ÖNEMİ VE MÜHENDİSLİK MALZEMELERİ

YAPI MALZEMESİ Anabilim Dalı

YAPI MALZEMELERİ DERS NOTLARI

KATI YALITIM MALZEMELERİ KALSİYUM SİLİKAT

CAM ELYAF TAKVİYELİ DİSK FREN BALATALARININ ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

ASBESTSİZ CONTALAR TEMEL ÖZELLİKLER TEKNİK ÖZELLİKLER. Sanayi ve Ticaret Ltd. Şti.

SinterlenmişKarbürler. Co bağlayıcı ~ Mpa Sertlikliğini 1100 ⁰C ye kadar muhafaza eder Kesme hızları hız çeliklerine nazaran 5 kat fazladır.

MUHENDISLIK PLASTIKLERI ENGINEERING P L A S T I C S

Ayrıca, bu kitapta sunulan bilgilerin İnşaat Mühendislerine de meslek yaşamları boyunca yararlı olacağı umulmaktadır.

Fren Balatalarında Cam Elyaf Kullanımının Sürtünme Özelliklerine Etkisinin Araştırılması

SERAMİK MATRİSLİ KOMPOZİT MALZEMELER ve ÜRETİMİ

İLERİ YAPI MALZEMELERİ-1 MALZEMELERİN GENEL TANIMI

METAL MATRİSLİ KOMPOZİT MALZEMELER

MMM291 MALZEME BİLİMİ

Üleksit ve Kolemanit Katkılı Fren Balata Malzemelerinin Tribolojik Özellikleri Üzerine Etkileri

Konu: Yüksek Hassasiyetli Yağ Keçelerinin Takviye Bilezik Kalıplarının Üretiminde Kullanılan Takım Çelikleri ve Üretim Prosesleri

İMAL USULLERİ. DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 1

Çam Fıstığı Kozalaklarının Otomotiv Fren Balatasında Kullanımı ve Frenleme Karakteristiğine Etkisinin Araştırılması

DOĞAL KURŞUN METALİK KURŞUN PLAKALAR

İÇERİK Kompozit malzemeler

Kompozit Malzemeler Metal Matrisli Kompozitler

Metalurji Mühendisliğine Giriş. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

2/8/2018. MLZ 204 Yapı Malzemesi (Teori + Uygulama) MLZ 204 Yapı Malzemesi (Teorik + Uygulama)

Genel olarak bir kompozit malzeme, her iki bileşene ait özelliklerin birleşimiyle daha iyi özellikteki kombinasyonlarının elde edildiği çok fazlı bir

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

MKT 204 MEKATRONİK YAPI ELEMANLARI

Bütün termoplastik olefinlerle uyumludur. Dispersiyonu zor olan organik ve inorganik pigmentlerde dağılımı düzenler. Masterbatchte yüksek pigment

BRONZ ESASLI SERAMİK TAKVİYELİ FREN BALATALARININ PERFORMANSININ GELİŞTİRİLMESİ. Hüsamettin KUŞ DOKTORA TEZİ MAKİNA EĞİTİMİ ANABİLİM DALI

Malzeme Bilimi ve Malzemelerin Sınıflandırılması

ZnS (zincblende) NaCl (sodium chloride) CsCl (cesium chloride)

METALİK MALZEMELERİN GENEL KARAKTERİSTİKLERİ BAHAR 2010

Ders Sorumlusu: Prof. Dr. Đnci MORGĐL Hazırlayan: Ebru AYSAN

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

ÇELİK YAPILAR 1. Hafta. Onur ONAT Munzur Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli

KALIP KUMLARI. Kalıp yapımında kullanılan malzeme kumdur. Kalıp kumu; silis + kil + rutubet oluşur.

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

MALZEME BİLİMİ (DERS NOTLARI)

CERRAHİ İĞNE ALAŞIMLARI. Microbiologist KADİR GÜRBÜZ

DOKUMA BAZALT-CAM VE FINDIK KABUĞU TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİTLERİNİN EĞİLME DAYANIMI VE ISI GEÇİRGENLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Sol-jel Prosesleri Ders Notları

ZnS (zincblende) NaCl (sodium chloride) CsCl (cesium chloride)

MALZEME ÖZELLİKLERİ U203-R95

Dökme Demirlerin Korozyonu Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

Gaz arıtımı sonucu oluşan ve tehlikeli maddeler içeren çamurlar ve filtre kekleri dışındaki gaz arıtımı sonucu oluşan çamurlar

MUSTAFA BOZ (370) (533)

INSA 283 MALZEME BİLİMİ. Giriş

TERMOKİMYASAL YÜZEY KAPLAMA (BORLAMA)

YARDIMCI KAYNAKLAR. 1) Ders Sunumları

Türkiye Hazır Beton Birliği İktisadi İşletmesi Deney / Kalibrasyon Laboratuvarı. Deney Listesi

BA KENT ÜNİVERSİTESİ. Malzemeler genel olarak 4 ana sınıfa ayrılabilirler: 1. Metaller, 2. Seramikler, 3. Polimerler 4. Kompozitler.

Otomotiv Fren Balatasında Zeolit Kullanımının Frenleme Karakteristiğine Etkisinin Araştırılması

Kolemanit ve Boraks Takviyeli Otomotiv Fren Balataların Sürtünme Performansına Etkisi

SIKÇA SORULAN SORULAR

MALZEME BİLİMİ I MMM201. aluexpo2015 Sunumu

Prof.Dr.Muzaffer ZEREN SU ATOMİZASYONU

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

1. Giriş Malzeme Türleri

MALZEME BİLGİSİ DERS 2 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

PLASTİK ŞEKİL VERME (PŞV) Plastik Şekil Vermenin Temelleri: Başlangıç iş parçasının şekline bağlı olarak PŞV iki gruba ayrılır.

ROCKFLEX ROCKFLEX LEVHA

Toz Metalürjisi. Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Notların bir bölümü Dr. Rahmi Ünal ın web sayfasından alınmıştır.

İLERİ SOL JEL PROSESLERİ

6. BEYAZ ve YÜKSEK ALAŞIMLI DÖKME DEMİRLER

Ülkemizdeki başlıca madenler nelerdir?

Otomotiv Sürtünme Malzemelerinde Karbon Fiber Katkısının Etkisi. The Effect of Carbon Fiber Additive in Automotive Friction Materials Abstract

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

Beton Melike Sucu ZEMİN BETONLARINDA KALSİYUM ALÜMİNAT ÇİMENTOSU KULLANIMI. Nisan, 17

T.C. BURSA VALİLİĞİ Çevre ve Şehircilik İl Müdürlüğü TESİSE KABUL EDİLECEK TEHLİKESİZ ATIK KODLARI LİSTESİ

İLERİ YAPI MALZEMELERİ DERS-6 KOMPOZİTLER

MALZEME BİLİMİ Güz Yarıyılı Kocaeli Üniversitesi Ford Otosan Ġhsaniye Otomotiv MYO. Yrd. Doç. Dr. Egemen Avcu

İşyerlerinde çalışanlarımızın sağlığını olumsuz yönde tehdit eden, üretimi etkileyen ve İşletmeye zarar veren toz, gaz, duman, buhar, sis, gürültü,

Ahşap. İnsanlığın ilk yapı malzemelerinden. olan ahşap, canlı bir organizma olan. ağaçtan elde edilen lifli, heterojen

Pik (Ham) Demir Üretimi

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ PROGRAMI

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

SU JETİ İLE KESME TEKNİĞİ SU JETİ İLE KESME SU JETİ İLE KESME

Bor oksit tozunun fren balatalarının tribolojik özelliklerine etkisi

İNCE AGREGA TANE BOYU DAĞILIMININ ÇİMENTOLU SİSTEMLER ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ. Prof. Dr. İsmail Özgür YAMAN

Eğitim Öğretim Yılı Güz ve Bahar Dönemi Muhtemel Bitirme Çalışması Konuları. Tasarım Projesi Konusu Bitirme Çalışması Konusu Özel Koşullar

MMM291 MALZEME BİLİMİ

ÖZGEÇMİŞ VE YAYINLAR

İLERİ YAPI MALZEMELERİ DOĞAL TAŞLAR,KİLLER,SERAMİKLER

Transkript:

www.teknolojikarastirmalar.com ISSN:1304-4141 Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2008 (4) 33-40 TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR Makale Fren Balata Malzemelerinin Sürtünme ve Aşınmaya Etkisinin Đncelenmesi Đlker SUGÖZÜ, Đbrahim MUTLU Afyon Kocatepe Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi, AFYON/ TÜRKĐYE ÖZET Bir fren balatasından istenilen temel özelliklerin başında, standartlara uygun aşınma direnci ve sürtünme katsayısı olduğu düşünüldüğünde, balata malzemelerinin aşınma ve sürtünme direnci gibi özelliklerinin bilinmesi ve bu özelliklere bağlı olarak en uygun fren balatasının seçilmesi büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, polimer esaslı fren balata malzemelerinin kompozisyonu ve üretim parametrelerine genel bir bakış sağlamanın yanı sıra birçok araştırmacının farklı kompozisyonlarına ve üretim parametrelerine ilişkin elde ettikleri malzeme özellikleri üzerinde durulmuştur. Anahtar Kelimeler: Aşınma, Sürtünme, Kompozit, Toz metalürjisi, Polimer Matrisli Fren Balataları, 1. GĐRĐŞ Fren sisteminin en fazla aşınan ve frenleme performansına etki eden önemli parçalarından birisi balatadır. Balatalar, otomotiv sektöründe ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Otomotiv frenlerinde kullanılan balatalar birçok maddenin bileşiminden yapılır. Asbestin tribolojik özelliklerinin çok iyi olmasına rağmen insan sağlığına olumsuz etkilerinden dolayı kullanımı yasaklanmıştır. Günümüzde insan sağlığını tehdit etmeyen sürtünme malzemeleri üretilmeye çalışılmaktadır [1, 2]. Sürtünme malzemesi belirlenirken, yüksek sürtünme katsayısı ve iyi aşınma direnci göstermesi aranan özelliklerindendir. Ancak sürtünme malzemelerinin yüksek sıcaklık gibi zor şartlar altında sabit sürtünme katsayısı değerini muhafaza etmesi gerekir. Ayrıca iyi bir sürtünme çifti oluşturması, karşı malzemeye hasar vermemesi, zor termal ve mekanik etkiler altında sabit ve yüksek sürtünme katsayısı sergilemesi istenir [3, 4]. Sürtünme malzemesi seçiminde, aşınma önemli parametrelerden biridir. Araştırmacılar doğru uygulamalar için doğru malzemelerin seçimine çok dikkat etmek zorundadırlar. Sürtünme malzemeleri genellikle kırılma dayanımı ve sertlikleri gibi mekanik özellikleri için optimize edilirler. Oysaki bu mekanik özellikler tek başına aşınma için güvenilir bir tercih değildir [5,6]. Otomotiv ve endüstriyel uygulamalarda kullanılan balatalar organik, yarı metalik ve asbestsiz olmak üzere üç ana gruba ayrılır. Bu balataların performansları ve kullanım alanları farklı olmakla birlikte balatayı oluşturan bileşenlerin bir kısmı aynı malzemelerden oluşmaktadır. Bu malzemeleri belli gruplara ayırmak mümkündür.

Teknolojik Araştırmalar 2008 (4) 33-40 Fren Balata Malzemelerinin Sürtünme ve Aşınmaya Etkisinin Đncelenmesi 2. BALATA BĐLEŞENLERĐ VE BĐLEŞENLERĐN BALATA ÖZELLĐKLERĐNE ETKĐLERĐ Otomotiv ve endüstriyel uygulamalarda kullanılan balataların kompozisyonlarında 10-20 adet farklı malzeme mevcuttur. Kaliteli bir balata üretebilmek için bu malzemelerin hangi oranlarda kullanılacağını belirlemek oldukça zordur. Balata katkı maddeleri istenilen fiziksel ve mekanik özellikleri sağlamak, sürtünme-aşınma ve diğer özellikleri iyileştirmek amacıyla kullanılır. Balata kompozisyonlarında kullanılan malzemeler sahip oldukları görev bakımından, bağlayıcı malzemeler, sürtünme ayarlayıcı malzemeler, dolgu malzemeleri ve takviye malzemeleri olarak dört gruba ayrılmaktadır [7]. 2.1. Bağlayıcı Malzemeler Bağlayıcılar, tüm bileşenleri bir arada tutmak ve kararlı bir matris oluşturmak için kullanılır. Bu malzemeler polimer esaslı olduğundan, yüksek sıcaklıklara dayanıksızdırlar ve sürtünme malzemesinin içinde değişimi en az tahmin edilebilen komponentlerdir. Genel olarak termoset veya novolac tipte fenolik reçine yer alır ve sönümlemeyi arttırmak için lastik tozu ile birlikte kullanılır [8]. Bağlayıcı olarak birçok termoset reçineyi kullanmak mümkündür fakat bunlar arasında fenol formaldehitler otomotiv sektöründe kullanılan en yaygın bağlayıcıdır. Fenol (Phenol) ve formaldehit (Formaldehyde) kalıp pudrası halinde kullanılır. Basınç altında kalıplanır, sürtünmenin azaltılabilmesi için bir miktar grafite yer verilir. Fenol formaldehitler yüksek sıcaklıklarda kullanışlıdırlar çünkü sürekli bir yapı kafesine sahip oldukları için moleküller arasında kayma olmaz. Böylece şekil değiştirme sıcaklığın yükselmesine bağlı değildir [9]. Doğal veya sentetik kauçuk da bağlayıcı olarak kullanılmaktadır [10]. 2.2. Sürtünme Ayarlayıcı Malzemeler Sürtünme ayarlayıcı katkı maddeleri sürtünme katsayısını değiştiren maddelerdir. Bunları abrasif olan ve olmayan şeklinde ayırmak da olasıdır. Toz halde alümina gibi abrasif özellikli malzemeler sürtünme katsayısını artıran, grafit gibi katı yağlayıcılar ise sürtünme katsayısını istenen düzeye getirmek için katılan bileşenlerdir. En çok çeşide sahip olan bileşen türü sürtünme ayarlayıcılardır. Bunlara aşınma özelliklerini ve mekanik özellikleri iyileştirmek için ilave edilen elastomerler, fenolik sürtünme parçacıkları, fenolik reçineler için kürleştiriciler ve diğer sürtünme artırıcı ve azaltıcı katkılar da dâhildir. Pirinç, çinko veya diğer metal tozları abrasif özellikleri kontrol etmek için katılmaktadır [11]. Fren balatası üretiminde kullanılan bir katkı maddesi birden çok etkiye sahip olabilir. Sürtünme ayarlayıcı malzemeler aynı zamanda bir yağlayıcı olarak balataları kalıptan çıkarmaya da yardım etmektedir. Bununla birlikte dolgu maddesi ve temizleyici madde etkisi de yaparlar. Sürtünme ayarlayıcı olan yağlayıcıları kuru ve yaş yağlayıcı olarak iki gruba ayırmak mümkündür. Grafit ve molibden disülfit yaygın olarak kullanılan kuru yağlayıcılardır. Kurşun ise önceleri yaygın olarak kullanılan yaş bir yağlayıcı olmasına rağmen son yıllarda çevreye etkisi ve sağlık riski nedeniyle kullanımından vazgeçilmiştir. Yağlayıcılar sürtünme yüzeyinde bir film oluşturarak sürtünme katsayısını azaltmaktadırlar. 2.2.1. Grafit Tozu Sürtünme malzemelerinde (balatalarda) önemli yer tutan grafit, iki boyutlu halkalar şeklinde dizilmiş karbon atomu tabakalarından oluşan parlak, yumuşak bir malzemedir. Grafit kolayca talaşlı işlenebilir, sıcaklığa ve ısıl şoka dayanıklı, iyi bir ısıl iletken, kuvvetli oksitleyici maddeler hariç hemen hemen tüm korozif maddelere dayanıklıdır. Grafitin özgün bir özelliği sıcaklık arttıkça dayanımının artmasıdır. Düşük sürtünme uygulamalarında sıkça kullanılır. Grafit ve diğer malzemeler arasındaki sürtünme 34

Sugozu, Đ., Mutlu Đ. Teknolojik Araştırmalar 2008(4) 33-40 katsayısı karşı malzemeye, yüzey pürüzlülüğüne, kayma hızına, yük ve çevre şartlarına bağlıdır. Sürtünme malzemelerinde önemli yer tutan grafitin, balatalarda yüzde miktarı uygun değerlerde tutularak, sürtünme katsayısı dağılımının istenilen düzeyde olması sağlanır [12]. 2.2.2. Bronz Tozu Bakır kalay ve çinkonun karışımından oluşan kalıpla kolayca biçim verilen bir malzemedir. Đçine katıldığı malzemenin elastik modülünü, sünme direncini termal iletkenliğini, eloktromanyatik korumasını arttırır. Malzemenin katılaşma süresini, termal genleşme katsayısını düşürür. 2.3. Dolgu Malzemeleri Dolgu malzemeleri, temelde maliyeti azaltmak ve üretilebilirliğini iyileştirmek için kullanılır. Bu guruba, temizleyiciler, renklendiriciler, organik ve inorganik dolgu maddeleri dâhil edilebilir. Dolgu maddeleri istenen sürtünme özelliklerini bozmadan balatayı geliştirmek, hacim doldurmak ve maliyeti düşürmek amacıyla katılır. Genellikle sürtünmeye etkisiz kabul edilirler fakat sürtünme ayarlayıcı bir madde de olabilirler. Dolgu maddesi olarak barit, kil veya kalsiyum karbonat gibi genellikle düşük fiyatlı mineraller kullanılmaktadır. Doğal baryum sülfat yaygın bir dolgu maddesidir ve genellikle sürtünme katsayısına etkisiz kabul edilmektedir. Ponza taşı diğer bir dolgu maddesidir ve sürtünme katsayısını biraz arttırmaktadır [13]. Balata bileşimine, karşı malzemeye yapışıp katılaşmış olan bağlayıcıların kazınıp sökülmesi amacıyla temizleyiciler katılmaktadır. Bazı balata malzemeleri kendi kendine temizleyicidir. Temizleyiciye ihtiyaç duyulan bazı bileşim ve kullanım şartlarında genellikle pirinç tozu, bronz tozu, çinko tozu gibi metalik malzemeler kullanılmaktadır [14]. Balatanın dış görünüşünü, rengini değiştirmek için renklendirici kullanılmaktadır. Siyah demir oksit(fe 3 O 4 ), sarı demir oksit(fe 2 O 3.H 2 O), kırmızı demir oksit(fe 2 O 3 ) ve karbon siyahı sıkça kullanılan renk vericilerdir [14]. 2.3.1. Alçı Alçı taşı tabiatta mineraller halinde bulunur. Bu mineral genellikle şist, kireç taşı ve dolamit ile birlikte bulunur. Çoğunlukla beyaz, gri, sarı ve pembe renklerde karışım halinde bulunan masif alçı taşı yumuşak bir yapıya sahiptir [15]. Alçı 0-50 C ısıtıldığında bir miktar genleşir, sıcaklık arttıkça bünyeden su kaybı başlar ve hacimde küçülme gösterir. Alçı, ısı iletkenlik değeri çok düşük bir malzemedir ve bu değer yoğunluk ile orantılıdır. Sürtünme malzemelerinde %50'lere kadar varan oranlarda yer verilerek dolgu malzemesi olarak kullanılmaktadır [15]. 2.3.2. Talk Talk bir magnezyum silikat mineralidir [16]. Yumuşak, aşındırıcı olmayan, tepkisiz bir mineraldir. Kolayca mikronize halde öğütülebilir ve yaygın bir biçimde dolgu malzemesi olarak kullanılır. Dolgu malzemesi olarak diğer önemli avantajları yüksek yağ ve gres emme yeteneği ve yaprağımsı özelliğidir. Bu yapraksı yapı yapısal dayanım, pigment etkisi, opaklık, reoloji (akıcılık), viskozite ve korozyona ve atmosferik etkilere karşı dayanım sağlar. Elastiklik modülünü, sünme direncini artırır. Yüzey kalitesini iyileştirir, şekillenme süresini, termal genleşme katsayısını düşürür. Kâğıtta, plastiklerde, kozmetiklerde dolgu maddesi olarak kullanılmaktadır [17,18]. Aktif katkılarla uyumluluğu ve düşük aşındırıcılığı, talkın kuru taşıyıcı olarak kullanılabilmesine imkân verir. 35

Teknolojik Araştırmalar 2008 (4) 33-40 Fren Balata Malzemelerinin Sürtünme ve Aşınmaya Etkisinin Đncelenmesi 2.3.3. Barit Barit minerali baryum elementinin ve bileşiklerinin ana kaynağını teşkil eder. Ana mineral olan barit özellikle petrol endüstrisinde çok büyük kullanım yerine sahiptir ayrıca cam ve boya sanayi ile bazı sanayi dallarında dolgu malzemesi olarakta kullanılır. Genelde en çok rastlanan renkleri beyaz, açık san ile koyu gri siyah arasıdır. Sürtünme malzemelerinde alçıya göre barit'in daha dengeli olmasından dolayı %50-55 arasında yer verilmektedir [9]. 2.3.4. Kizelgur (Diatomit) Diatomit diye de bilinen sedimanter kayaçlara Almanca ve Fransızca literatürde verilen addır. Diatomit minerali tatlı ve tuzlu göl sularında yaşayan diatome adı verilen mikroskobik canlıların fosilleşmiş silisli kabuklarından oluşmuştur. Sanayide dolgu malzemesi, izolasyon malzemesi, filtre malzemesi ayrıca gübre ve tarım ilaçları sanayinde kullanılır [19]. 2.3.5. Kil Killer, püskürük kayalar içerisinde veya saf halde bulunan feldspadlarm zamanla karbonik asit'in etkisiyle çözülüp değişmesinden oluşur. Esas maddesi, içerisinde su bulunan silikattır. Doğadaki killerin çoğunun içinde kalker, mika ve daha birçok maden oksitleri bulunur [20]. Kil doğada toprak ve taş halinde bulunur. Bu toprağa her yerde saf olarak rastlanmaz. Genellikle demir hidroksit, kum, kalker, karbon ve manganez gibi maddelerle karışık olarak bulunur [12]. 2.4. Takviye Malzemeleri Takviye malzemesi balataya dayanım kazandırmak için katılır. Elyaf matris içinde her tarafa dağılarak balataya gerekli rijitliği, dayanımı ve bütünlüğü kazandırır. Bunun yanında balatanın sürtünme ve aşınma özelliklerini de etkilemektedir. Üretimin kuru karışım tipi olması durumunda elyaf eğilme ve çekme dayanımına ilaveten ön şekillendirilmiş tabletin parçalanmasını önler, yüksek sıcaklıklarda kullanımda balataya kararlılık kazandırır. Uzun yıllar takviye malzemesi olarak asbest kullanılmıştır. Asbest elyafı ticari olarak 3-7 numaraları ile numaralanmakta ve düşük numara daha uzun ve nispeten pahalı elyafı göstermektedir. Bu elyafın sağlık bakımından tehlike oluşturması, bunun sonucu olarak balatalarda kullanımının sanayileşmiş ülkelerde yasaklanması alternatif elyaf/elyafların kullanılmasını gerekli kılmıştır. Bunlar Kevlar (Kevlar, Du Pont firmasının para-aramid için kullandığı ticari addır), cam elyaf, çelik yünü, taş yünü, seramik yünü gibi malzemelerdir [21]. 2.4.1. Asbest Asbest; kömür, demir cevherleri v.s. gibi doğal bir mineraldir. Đşlendikten sonra elde edilen asbest elyaf yumağı görünüşündedir. Ateşe karşı dayanıklılığı kadar önemli olan diğer özellikleri gerilme direnci, esnekliği ve bükülebilme özelliğidir [12]. Frenlerde balata malzemesi olarak kullanılan asbestin (chrysotile) frenleme için gerekli optimum koşulları sağlamasına karşın frenleme esnasında oluşturduğu tozların havaya karışarak canlıların akciğerlerinde kanser oluşturması sebebiyle kullanımı yasaklanmıştır. Asbeste alternatif olarak geliştirilen ve sağlık açısından bir problem teşkil etmeyen polimer esaslı fren balataları farklı çalışma koşulları altında güvenlik sınırlarını aşmadan çalışabilmelerinin yanı sıra, kararlı bir sürtünme katsayısına ve düşük aşınma oranlarına sahip olmaları nedeniyle günümüzde en çok tercih edilen malzemeler olmuştur. 36

Sugozu, Đ., Mutlu Đ. Teknolojik Araştırmalar 2008(4) 33-40 2.4.2 Cam elyafı Cam elyafı, eritilmiş cam karışımının basınçlı hava ile sıkıştırılması sonucu özel olarak yapılmış bölmelerden aşağı akıtılarak elde edilir [9,22]. Bu işlem sırasında erimiş cama, dolamit ve alümina katılarak istenilen fiziksel özelliklerdeki lif, belirli bir hızda masuralara sarılmak sureti ile çekilerek çekim hızına bağlı 10-15 µm arası kalınlıklara sahip elyaflar elde edilir. Cam elyafın kullanıldığı balata kompozisyonlarında ön şekil verme aşamasında malzemelerin kuru olmasından dolayı problemler olduğu, bunu gidermek için harmanlama sonrasında %3 alkollü su püskürtülebileceği belirtilmiştir [9]. Cam elyafının takviye elemanı olarak kullanıldığı balatalarda işletme şartlarına uyum gösterebildiği fakat uygulamalarda ses çıkardığı gözlenmiştir. Balataların ses yapma özellikleri, balata kompozisyonu ve üretim proses özellikleri ile yakından ilgilidir. Literatürde Phenol-formaldehit reçine oranının azaltılması ile iyileştirilebileceği belirtilmiştir [23]. 2.4.3. Kevlar (aramid) Kevlar elyaftan yapılmış basit bir ürün sürekli elyaf iptir. Bu ipler çeşitli uzunluklarda kesilerek doğranmış elyaf oluşturulur. 0,5-8,0 mm arasındaki elyaflar ve elyaflara bağlı birçok ince elyafçıklardan oluşan bir şekli de pulp olarak adlandırılmaktadır. Elyafçıklar karmaşık, kıvrılmış, dallanmış ve çoğunlukla şerit şeklindedir. Kevlar ın elyaf yapısı çeşitli elyaf parçalanmasından sonra mikrofotografi alınarak görülebilmektedir. Bu elyafcığımsı yapı elyaf özellikleri üzerinde en büyük etkiye sahiptir ve pulp olarak adlandırılan kısa elyaf şeklindeki ürünün esasıdır [24]. Kevlar ın doğal tokluğu, önemli sayılabilecek kopma uzaması ve kolaylıkla eğilebilmesi (mineral ve suni inorganik elyafların gevreklik karakteristiğini önler) diğer önemli özellikleridir. Ayrıca pullaşma ve karıştırma gibi yüksek kayma gerektiren işlemler sırasında uzunluğunu muhafaza etmektedir. 2.4.4. Çelik elyaf (çelik yünü) Alternatif olarak en çok kabul gören malzemelerden biridir. Bu kabul çelik elyafın karıştırma sırasında parçalanmaya karşı direnci, makul takviye etme özelliği, iyi ısıl ve sürtünme kararlılığı, çok pahalı olmaması ve bulunmasının kolay olması yüzündendir. Uzun elyaflar daha iyi takviye sağlarken kısa elyaflarda kalıplamada daha kolaylık sağlar. Uzun elyaflar ticari araçlarda disk balata uygulamalarında başarı ile kullanılmaktadır [25]. 2.4.5. Basarit Tescilli marka olup Deutsche Basaltsteinwolle GmbH firmasının kullandığı ticari addır ve endüstride yaygın olarak kullanılan bazalt taşı yünü parçalanarak üretilir. Ergitilerek 1m uzunluğa kadar elyaf yapılabilen bazalt, sıcaklığa dayanıklı, ısı ve ses izolasyonuna uygun, korozyona dayanıklı, sert ve elastiktir [26]. 2.4.6. Taş yünü Taşyünü; bazal taşının öğütülüp toz haline getirilerek, çeşitli kimyasal maddeler ve geri dönüşümlü çöp maddelerinin bileşimden oluşur. Taş yünü değişik boy elyaflardan oluşmakta, diğer malzemelerle birlikte karıştırıldığında parçalanarak içyapıya dağılmaktadır. Özellikleri itibariyle Basarit elyafına benzer. Sıcaklığa dayanıklı, ısı ve ses izolasyonuna uygun, korozyona dayanıklı bir malzemedir. Sıcağa ve rutubete maruz kalması halinde dahi, boyutlarında bir değişme olmaz. Zamanla bozulmaz, çürümez, küf tutmaz, korozyon ve paslanma yapmaz 37

Teknolojik Araştırmalar 2008 (4) 33-40 Fren Balata Malzemelerinin Sürtünme ve Aşınmaya Etkisinin Đncelenmesi 2.4.7. Fiberfrax Carborundum Resistant Materials GmbH firmasının kullandığı tescilli ticari markadır ve elyaflar saf alümina taneleri ve silika kumunun 1790 0 C de bir elektrik ark ocağında ergitilmesi, ergimiş seramik karışım huzmesinin tabandan damlatılması ve basınçlı hava huzmesiyle damlacıkların elyaflara dönüştürülmesi yoluyla üretilir [12]. Çok yüksek sıcaklıklarda kararlı, çok düşük ısıl genleşme katsayısı, düşük elektrik iletkenliği, mükemmel ısıl şok dayanımı, iyi çekme dayanımı ve çok iyi korozyon dayanımına sahiptir. Takviye olarak fren balata karışımlarında oldukça yüksek sıcaklık (ısıl feyd) dayanımı sağlar [27]. 2.4.8. Mika grubu Mika gurubu mineraller silikat mineralleri olup pulsu yapıdadırlar. Sürtünme malzemelerinin yapımında ençok kullanılan mika minerali muskovit olarak bilinen mineraldir. Elektriksel, kimyasal ve sünme direncini ayrıca elastiklik modülünü ve sertliği artırır. Termoset reçineler için dolgu maddesi olarak geniş uygulama alanları bulur. Mika, ısı, çatlama ve rutubet dayanımını yükseltir. Sıvı reçine sistemi içerisinde dibe çökmeme özelliği vardır. Termal kondüktiviteyi, şekillenme süresini, termal genleşme katsayısını, nem apsorbsiyonunu düşürür [28]. 3. SONUÇ Uzun yıllar kullanılan asbest esaslı sürtünme malzemeleri sağlık gerekçesiyle asbest kullanımının yasaklanması sonucu yerini asbest içermeyen elyaf takviyeli kompozit balatalara bırakmaktadır. Bu yönde yapılan çalışmalar sonucu son yıllarda otomotiv fren balata reçetelerinde büyük değişiklikler olmuş, bunun sonucu olarak balataların ısıya dayanımı, sürtünme-aşınma özellikleri de iyileşmiştir. Geçmişte organik sürtünme malzemelerinin en önemli bileşeni olan asbestin yerini yeni bileşenler almaya başlamıştır. Genel olarak balata malzemeleri üzerine yapılan çalışmalar kompozisyonun değiştirilerek istenen özelliklerin sağlanması üzerine yoğunlaşmıştır. Bir balata malzemesi tasarımında kompozisyon, üretim ile birlikte bir bütün olarak incelenip araştırılmalıdır. Taşıtın tipi, çalışma şartları gibi faktörler de göz önüne alınarak uygun bir balata malzemesinin seçimi ve üretim parametrelerinin optimizasyonu ile frenlemeden istenen performansı ve konforu sağlamak mümkündür. Yapılan bu çalışma ile fren balata malzemelerinin kompozisyonunu oluşturan komponentlerin sürtünme ve aşınma performansı bakımından önemi literatürdeki çalışmalar derlenerek sunulmuştur. KAYNAKLAR 1. Boz, M., Kurt, A., 2005, Wear behaviour of organic asbestos based and bronze based powder metal breake lining, Materials and design, Volume 25, Issue 4, Pages 343-347. 2. Kurt, A., Boz, M., 2006, Bronz Esaslı Fren Balata Malzemelerinin Sürtünme-Aşınma Özelliklerine Çinko nun Etkisi, Gazi Üniversitesi, Mimarlık-Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 21, No 1, 115-121. 3. Reinsch, E. W., 1970, Sintered metal brake linings for automotive applications, Delco-Moraine division, General motors corp dayton, Ohio, cilt 2 sayfa 9-21. 4. Gediktaş, M., 1968, Sürtünme malzemelerinin deneysel tayini, Đstanbul Teknik Üniversitesi Matbaası, Gümüşsuyu, Đstanbul. 38

Sugozu, Đ., Mutlu Đ. Teknolojik Araştırmalar 2008(4) 33-40 5. Mimaroğlu, A., Çalışkan, M., Calli, I., 2001, Evaluation of sintering temperature and tribological properties of ceramic materials with Cr2O3, SiO2 and MnO2 additive compounds, Industrial Lubrication and Tribology, cilt 53, sayfa 192-197. 6. Boz, M., Kurt, A., 2006, Antimon Trisülfit in Bronz Esaslı Fren Balata Malzemelerinin Sürtünme-Aşınma Özelliklerine Etkisi, Karabük Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Teknoloji Dergisi, Cilt 9, Sayı 2, 79-90. 7. Ertan, R., Yavuz, N., Polimer Matriksli Fren Balata Malzemelerinin Kompozisyon ve Üretim Parametreleri Açısından Değerlendirilmesi, Uludağ Üniversitesi Müh.-Mim. Fak. Makina Müh. Böl., Cilt : 47 Sayı: 553 8. Eriksson, M., Bergman, F. and Jacobson, S., 2002, On the Nature of Tribological Contact in Gutomotive Brakes, Wear 252, 26-36. 9. Gemalmayan, N., 1984, Sürtünme malzemelerinin özelliklerinin deneysel incelenmesi, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Müh. Mimar. Fak., Ankara. 10. Vishwanath, B., Verma, A. P., Kameswara Rao, C. V. S., 1993, Effect Of Reinforcement On Friction And Wear Of Fabric Reinforced Polymer Composites, Wear, 167, 93-99. 11. Bijwe, J., 1997, Composites As A Friction Material: Recent Developments In Non-Asbestos Fiber Reinforced Friction Materials-A Review, Polimer Composites, 18, 3, 378-396. 12. Mutlu, Đ., 2002, Seramik Katkılı Asbestsiz Otomotiv Fren Balatası Üretimi ve Frenleme Karakteristiğinin Deneysel Đncelenmesi, Doktora Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü., Sakarya. 13. Tanaka, K., Ueda, S., Noguchi, N., 1973, Fundamental Studies On The Brake Friction Of Resin- Based Friction Materials, Wear, 23, 349-365. 14. Gemalmayan, N., 1986, Asbestsiz Sürtünme Malzemelerinin Yapımı Ve Uygulaması, Ankara, 2. Ulusal Makine Tasarım Ve Imalat Kongresi Bildiriler Kitabı, 481-491. 15. Alçı Teknolojisi, 1979, M.T.A. Teknoloji Servisi Başkanlığı Endüstriyel Hammaddeler ve Seramik Bölümü Yayınlan, Ankara. 16. Lide, D. R., 1997-1998, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 78.th edition. 17. Kaya, F., 1983, Plastikler Katkı Maddeleri ve Đşleme Metodlan, 1. Baskı, Kipaş Dağıtımcılık, Đstanbul. 18. Akkurt, S., 1991, Plastik Malzeme Bilgisi, 1. Baskı, Birsen Yayınevi, Đstanbul. 19. Mete, Z., 1985, Kütahya Alayurt Yöresi Diatomit Yataklarının Đzole Tuğla Yapımında Kullanılabilirliğinin Araştırılması, Ankara, Seramik Teknik Kongresi Bildiriler Kitabı, 253-260. 20. Ekmekyapar, T. Ö., 1997, Đnşaat Malzeme Bilgisi, 3. Baskı, Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Ofset Tesisi, Erzurum. 21. Baker, R., 1992, Changes Caused By Legislation Against Asbestos, Powder Metallurgy, 35, 4, 255-256. 39

Teknolojik Araştırmalar 2008 (4) 33-40 Fren Balata Malzemelerinin Sürtünme ve Aşınmaya Etkisinin Đncelenmesi 22. Welch, P. A. and A. F., 1953, The Development of Mineral Wool From Florida Minerals, Greaves-Walker, Fla. Eng. and Ind. Exp. Sta. Bull. 59. 23. Eckert, A., Bethke, H., 1987, Neue Erkenntnisse zur Asbestubstition in Reibbelagen, (Recent Development and Results in the Substittion of Asbestos in Friction Materials), Automobiltechnische Zeitschrift, 89:145-147, 150-152. 24. Stocks, A. I., Giezendanner, H., Van-Der-Hurk, H., 1985, Asbestos-Free Clutches And Brakes Reinforced With Kevlar-Aramid Fibres, Int. J. Of Vehicle Design, 6, 4/5, 483-487. 25. Baker, R., 1992, Changes Caused By Legislation Against Asbestos, Powder Metallurgy, 35,4, 255-256. 26. Catalog, 1993, Basarit-Physical and Chemical Properties, Deutsche Basaltsteinwolle GmbH, Rodetal 40 D-3406 Bovenden, 1, Germany. 27. Dönmez, A. G., 2000, Asbest Dışı Elyaflarla Üretilen Balata Malzemelerinin Özelliklerinin Đncelenmesi, Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü., Trabzon. 28. Othmer, K., 1967, Encyclopaedia Of Chemical Technology, Vol.13, 2nd Ed., John Wiley And Sons Inc., New York. 40