Fren diski üzerine uygulanan aşınma performansı iyileştirici ve fren tozu salınımı azaltıcı sert kaplamalar
Hard coatings applied on brake disc to improve wear performance and reduce brake dust emission
- Tez No: 926001
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EKREM ALTUNCU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Otomotiv Mühendisliği, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences, Automotive Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
Otomotiv dünyası son yıllarda Avrupa Birliği'nin liderlik ettiği ve güncel planda 2027 yılında devreye sokacağı yeni fren regülasyonlarına hazırlanmaktadır. Bu yeni regülasyonlar fren sisteminden çevreye salınacak 10 mikron ve daha küçük boyuttaki toz salınımına sınırlama getirmektedir. Bu boyuttaki fren tozu partikülleri havada asılı kalabilmekte, rüzgarla farklı bölgelere taşınabilmekte ve canlıların vücuduna solunum yoluyla girerek çeşitli enfeksiyonlara neden olabilmektedir. Fren komponenti üreticileri ve ana sanayi firmaları bu regülasyona uyabilmek için çözüm aramaktadır. Fren diski ve balatalarının sürekli harcanan parçalar olduğu ve serviste belli aralıklarla değiştirilmek zorunda olduğu düşünüldüğünde en uygulanabilir çözümlerden bir tanesi fren diskine bir sert kaplama uygulamak ve bu kaplama ile uyumlu çalışacak balata malzemesi geliştirmektir. Gelişen sert kaplama teknolojileriyle birlikte binek araçlarda kullanılan geleneksel fren disklerine bir sert kaplama uygulayarak aşınmaya karşı performansını artırmak ve frenlemede oluşup çevreye salınan toz miktarını azaltmak mümkün hale gelmiştir. Bu konu toplum için görece yeni olsa da son zamanlarda otomotiv dünyasında ve araştırma kuruluşlarında birçok fizibilite çalışması yapılmıştır. Fren diskleri kaplanırken sadece partikül emisyonu değil bunun yanısıra frenleme performansı, sıcaklıkla birlikte aşınma dayanımı, korozyona karşı direnci, frenleme konforu ve maliyet etkisi gibi temel konulara da değinilmektedir. Bunun yanısıra uygulanacak çözümün sürdürülebilir ve tekrarlanabilir olması çözümün ticarileşebilmesi açısından önem arz etmektedir. Bu çalışmada sistematik olarak aynı boyuttaki fren diskleri farklı ticari kaplama tozları (tungsten karbür, kobalt, krom karbür, nikel) yüksek hızlı oksijen yakıtı (HVOF) yöntemiyle kaplanmış ve kaplamaların karakterizasyonları, aşınma dayanımı ve korozyona direnç performansları, frenlemedeki ortalama sürtünme performansları karşılaştırılarak uygulanabilirliği araştırılmıştır. Testler sonrasında disk ve balataların yüzeyleri incelenerek fiziksel hasar alıp almadığı da kontrol edilmiştir. Aynı zamanda tezimizde uygulanabilir çözüm olarak önerdiğimiz kaplamalardan biri ile araç üstü aşınma ve fren konforu değerlendirmesi de yapılmıştır. Elde edilen verilere göre HVOF yöntemi ile sert kaplama uygulamalarının Euro7 fren emisyonları limitlerini karşılamada gelecek vaadeden bir çözüm olabileceği tespit edilmiştir. Bu değerlendirmeler sonucunda gerekli proses optimizasyonu ve kaplama tozu standardizasyonu sağlandığı takdirde HVOF kaplama yöntemiyle Cr2C3 ve WC-CoCr kaplamanın uygulanabilir bir çözüm olduğu anlaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
The automotive world has been preparing for new brake regulations led by the European Union in recent years and currently planned to be put into effect in 2027. These new regulations limit the release of dust of 10 microns and smaller from the brake system into the environment. Brake dust particles of this size can remain suspended in the air, be carried to different areas by the wind, and enter the bodies of living beings through respiration and cause various infections. Brake component manufacturers and main industry companies are looking for solutions to comply with this regulation. Considering that brake discs and pads are constantly consumed parts and must be replaced at certain intervals in the service, one of the most applicable solutions is to apply a hard coating to the brake disc and develop a pad material that will work compatible with this coating. With the developing hard coating technologies, it has become possible to increase the performance against wear and reduce the amount of dust formed during braking and released into the environment by applying a hard coating to traditional brake discs used in passenger vehicles. Although this subject is relatively new to society, many feasibility studies have been conducted in the automotive world and research institutions recently. When coating brake discs, not only particle emissions but also basic issues such as braking performance, wear resistance with temperature, corrosion resistance, braking comfort and cost impact are addressed. In addition, the sustainability and repeatability of the solution to be applied are important for the commercialization of the solution. In this study, brake discs of the same size were systematically coated with different commercial coating powders (tungsten carbide, cobalt, chromium carbide, nickel) using the high-speed oxygen fuel (HVOF) method and the characterizations of the coatings, wear resistance and corrosion resistance performances, and average friction performances during braking were compared to investigate their applicability. After the tests, the surfaces of the discs and pads were examined to check whether they were physically damaged. At the same time, an on-board wear and brake comfort assessment was performed with one of the coatings we proposed as a feasible solution in our thesis. According to the data obtained, it was determined that hard coating applications with the HVOF method could be a promising solution in meeting the Euro7 brake emissions limits. As a result of these evaluations, it was understood that Cr2C3 and WC-CoCr coating with the HVOF coating method is a viable solution if the necessary process optimization and coating powder standardization are provided.
Benzer Tezler
- Ağır ticari araçlarda kullanılan fren disklerinin sürtünme ve aşınma özelliklerinin incelenmesi
Examination of the friction and wear properties of brake discs used in heavy commercial vehi̇cles
EMİN EMRE GÖKTEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET UYSAL
- Fren disklerinde plazma sprey alümina esaslı kaplamaların uygulanabilirliği ve kaplamalı disk- balata arası sürtünme davranışının incelenmesi
The applicability of plasma spray alumina based coatings in brake discs and investigation of coated disc-pad friction behavior
ZEKERİYA KOLBASAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Metalurji MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EKREM ALTUNCU
- Fren disklerinin HVOF Yöntemi ile kaplanması ve taşıtlarda fren performansına etkisinin araştırılması
Study of brake disklets by HVOF Method and investigation on brake performance in vehicles
SALİH KARANFİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Mühendislik BilimleriAfyon Kocatepe ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET ÇAKMAKKAYA
- Mekanik alaşımlama yöntemleri ile üretilmiş Al15Si2,5Cu0,5Mg matriksli ve CeO2, Y2O3, La2O3 pekiştiricili kompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of Al15Si2,5Cu0,5Mg matriksli ve CeO2, Y2O3, La2O3 reinforced composites synthesized by mechanical alloying
EMRE TEKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LUTFİ ÖVEÇOĞLU
- Bir raylı taşıt bogisinin sonlu elemanlar yöntemiyle yorulma analizi
Fatigue analysis of a railway vehicle's bogie with finite element method
SUAT SABIRLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU