Toz metal fren balata malzemelerinin sürtünme-aşınma performansı üzerine çinkonun etkisi

Bu çalışma iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada toz metalurjisi yöntemi ile bronz esaslı fren balataları üretilmiş ve üretilen balataların sürtünme-aşınma performansları test edilmiştir. İkinci aşamada bronz esaslı balata tozlarına farklı oranlarda (0,5 - 4 %) Zn tozu ilave edilerek, yeni balata numuneleri üretilmiş ve üretilen Zn ilaveli balata numunelerinin sürtünme aşınma davranışları belirlenerek Zn esaslı balata numuneleri ile mukayesesi yapılmıştır. Bu amaçla fren balata numunelerinin yoğunluk, sertlik, sürtünme katsayısı, sürtünme kuvveti ve aşınma miktarları tespit edilmiş, numunelerden sinterleme öncesi ve sonrası mikro yapı görüntüleri ile aşınan yüzeylerden SEM görüntüleri alınmış ve numunelerdeki aşınma türleri tespit edilmiştir. Deneyler sonucunda, bu çalışmada kullanılan bronz esaslı metal tozundan üretilen fren balata numunelerinin optimum sürtünme-aşınma davranışlarının 350 MPa presleme basıncında ve 820 °C sinterleme sıcaklığında olduğu belirlenmiştir. Bütün balata numunelerinin aşınma direnci ve sürtünme katsayısı değerleri SAE-J661 standart aralığında çıkmıştır. Aşınma direnci açısından en iyi sonucu % 0,5 Zn ilaveli sürtünme malzemesi verirken, sürtünme katsayısı açısından en iyi sonucu % 2 Zn ilaveli sürtünme malzemesi vermiştir.

The influence of zinc on friction-wear performance of powder metal brake friction materials

In this work the wear behavior of brake linings, produced by two different stages is studied. In the first stage, bronze based brake linings were produced by powder metallurgy route and friction-wear performances of these linings were tested. In the second stage, new brake linings were produced by adding Zn powder to the bronze based lining material in varying amounts 0.5 – 4 %. The wear behavior of these Zn powder added new brake linings was determined and compared with the bronze based ones. For this purpose, density, friction coefficient, friction force and mass loss of the brake lining’s specimens were determined. Microstructure photographs of the specimens before and after sintering were taken and the worn surfaces were examined using SEM to determine acting wear types. Optimum friction-wear behavior of bronze based powder metal brake lining was obtained when it was produced under 350 MPa pressure and at a sintering temperature of 820 °C. Wear resistance and friction coefficient values of all the brake lining specimens were found to be in the range specified in SAE-J661 standard. In terms of wear resistance, the best result was found for 5 % Zn added specimen while 2 % Zn added specimen gave the best result in terms of friction coefficient.

PDF

___

1.Gemalmayan, N., "Hava Kirliliğinde Gizli Tehlike Asbest", Tübitak Bilim ve Teknik Dergisi, Cilt 16, 32-33, 1983.
2.Gemalmayan, N., "Sürtünme Malzemelerinin Özelliklerinin Deneysel İncelenmesi", Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 1984.
3.Tsukeman, S. A., Robert, E.H., Massey, H.S.H.,"Powder Metallurgy, Lecturer in Metallurgy",Universty of Sheffield, England, 1965.
4.Uygur, M. E., "Balata Üretim Teknolojisi, I.Ulusal Toz Metalürjisi Kongresi, Gazi Üniversitesi, Ankara, 6-17, 1996.
5.Libsch, T. A., Rhee, S.K., "Microstructural Changes in Semimetalic Disc Brake Pads Created by Low Temperature Dynamometer Testing", Wear, Cilt 46, 208-212, 1978.
6.Liu, T., Rhee, S. K., "High Temperature Wear of Semimetallic Disc Brake Pads", Wear, Cilt 46,213-218, 1978.
7.Fedorchesco, I. M., Kiryachek, V. M., "New Sintered Friction Materials", Friction and Antifriction Materials, Cilt 4, 139-142, 1970.
8.Reinsch, E. W., "Sintered Metal Brake Linings for .Automotive Applications, Delco-Moraine Division", General Motors Corporation, Ohio, Cilt 2, 9-21, 1970. 9.Sands, R.L., "Sintered Friction Materials",Powder Metallurgy Practice and Application,London, Cilt 9,198-203 1966.
10.Gediktaş, M., "Sürtünme Malzemelerinin Deneysel Tayini", İstanbul Teknik Üniversitesi Matbaası, Gümüşsüyü, İstanbul,1968.
11.Mimaroğlu,A.,Çalışkan,M.,Calli,I.,"Evaluation of Sintering Temperature and Tribological Properties of Ceramic Materials with Cr2O3, SiO2 and MnO2 Additive Compounds",Industrial Lubrication and Tribology, Cilt 53,192-197 2001.
12.Mimaroğlu, A. And Yılmaz, F., "Influence of Carbide Size, Hardness and Temperature on Sliding Friction and Wear of a Boundary Lubricated High Speed Steel and Si3N4 Ceramics", Stle, Cilt 40, 173.77, 1997.
13.Habig, K.H. and Woydt, M., "Sliding Friction and Wear of A12O3, ZrO2 Si3N4", Proc. 5th International Cong, on Tribology, Finland, Cilt 3,106-113,1989.
14.Kato,K.,"Ceramic Friction and Wear Mechanism", Tribology, Cilt 35, 133-144, 1989.
15.Wang, Y.S., Hsu, S.M. and Münro, R.G.,"Ceramic Wear Maps: Alumina", Lubrication Engineering, Cilt 47, 63-69, 1991.
16.Habig, K.H., "Sliding Wear of Ceramic-Ceramic,Ceramic-Steel and Steel-Steel Pairs in Lubricated and Unlubricated Contact", Wear, Cilt 133, 1-22, 1989.
17.Lee, K. and Barber, J.R., "An Experimental Investigation of Frictionally Excited Thermoelastic Instability in Automotive Disc Brakes under a Drag Brake Application", Trans.ASME J. Tribology, Cilt 116, 409- 414, 1993.
18.Persson, B.N.J., "Theory of Friction", TheAmerican Physical Society,Cilt 50, 47-71,1994.
19.Tabor, D., "Friction as a Dissipated Process.Friction of Organic Polymers in Fundamentals of Friction", Macroscopic and Microscopic Processes, Cilt 220, 3, 1996.
20.Ostermeyer, G.P., "On the Dynamics of the Friction Coefficient", Wear, Cilt 254, 852-858,2003.
21.Moore,D.F.,"Principles and Application Tribology", Pergamon Press, Oxford, 1975.
22.Anderson, A.E., "Friction, Lubrication and Wear Technology", ASM Handbook, Cilt 8,569-577, 1992.
23.Stachowiak,G.W.,Batchelor,A.W.,"Engineering Tribology", Heineman, Boston, Cilt 1,2001.
24.Jang, H., Ko, K., et.all, "The Effect of Metal Fibers on the Friction Performance of Automotive Brake Friction Materials", Wear, Cilt 256,406-414, 2004.