Bronz esaslı fren balata malzemelerinin sürtünme-aşınma özelliklerine sepiyolit' in etkisi

Bu çalışma iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada toz melalurjisi yöntemi ile bronz esaslı fren balataları üretilmiş ve üretilen balataların sürtünme-aşınma özellikleri incelenmiştir. İkinci aşamada bronz esaslı balata malzemesine farklı oranlarda (0,5 - 4 %) sepiyolit tozu ilave edilerek, yeni balata numuneleri üretilmiş ve üretilen sepiyolit katkılı balata numunelerinin sürtünme aşınma davranışları belirlenerek bronz esaslı balata numuneleri ile karşılaştırılması 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 aşman yüzeylerden SEM görüntüleri alınmış ve farklı bileşimdeki numunelerin aşınma mekanizmaları 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 değerlediAE-J661 standart aralığında çıkmıştır. Aşınma direnci açısından en iyi sonucu % 0,5 sepiyolit içeren sürtünme malzemesi verirken, sürtünme katsayısı açısından en iyi sonucu % 2 Sepiyolit katkılı sürtünme malzemesi vermiştir.

The influence of sepiolite content on friction-wear behaviour of bronze based friction materials

This study was carried out in two stages. 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 some sepiolite powder to the bronze based lining material (0, 5 - 4 %). The wear behaviour of these sepiolite added new brake linings was determined and a comparison was made 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 testing were taken and the worn surfaces were examined using SEM to determine wear mechanisms. Optimum friction-wear behaviour of bronze based brake lining was obtained using samples pressed at 350 MPa sintered at 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 on 0,5 % Sepiolite containing specimen while 2 % Sepiolite containing specimen gave the best result in terms of friction coefficient.

___

1. Boz, M., Kurt, A., “Wear behaviour of organic asbestos based and bronze based powder metal brake linings”, Materials & Design, 26 (2005)717-721. 2. Boz, M., Kurt, A., Bronz Esaslı Fren Balata Malzemelerinin Sürtünme-Aşınma Özelliklerine Çinko’nun Etkisi, Gazi Üniversitesi, Mimarlık-Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 21, No 1, 115-121, 2006. 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 metalurjisi kongresi, Bildiriler kitapcığı, Gazi Üniversitesi, 6-17, Ankara, 1996. 5. Libsch, T. A., Rhee, S.K., “Microstructural changes in semimetalic disc brake pads created by low tempereture dynamometer testing”, Wear, 46 (1978) 208-212. 6. Liu, T., Rhee, S. K., “High temperature wear of semimetallic disc brake pads”, Wear, 46(1978) 213-218. 7. Fedorchesco, I. M., Kıryachek, V. M., “New sintered friction materials”, Friction and Antifriction Materials, 4 (1970) 139-142. 8. Reinsch, E. W., “Sintered metal brake linings for automotive applications, Delco-Moraine division”, General motors corp dayton, 9-21,Ohio, 1970. 9. Sands, R.L., “Sintered friction materials”, Powder metallurgy practice and application, George Newnes Ltd, 198-203 London, 1966. 10. Gediktaş, M., “Sürtünme malzemelerinin deneysel tayini”, İstanbul Teknik Üniversitesi Matbaası, Gümüşsuyu,16-80, 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, 53 (2001) 192-197. 12. Dalal, H.M., Chiu, Y.P. and Rabinovicz, C.Z., “Evaluation of hot pressed silicon nitride as a rolling bearing material”, ASLE Trans., 18 (1975) 211-14. 13. 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, 40 (1997) 173-77. 14. Childs, T.C.T. and Parker, I.K., “The friction cutting of sialon and silicon nitride ceramics”, Proc. Japan Int. Trib. Conf., 373-378, 12-17 temmuz, Nagoya, Japan 1990. 15. Ajayi, O.O. and Ludema, K.C., “The effect of microstructure on wear modes of ceramic materials, proceedings of the international conference on wear of materials”, American Society of Mechanical Engineers, 1991,307-318. 16. Habig, K.H. and Woydt, M., “Sliding friction and wear of Al2O3, ZrO2 Si3N4, Proc.”, 5th Innternational Cong. On Tribology, 106-113, Finland 1989. 17. Kato, K., “Ceramic friction and wear mechanism”, Tribology, 35 (1989) 133-144. 18. Wang, Y.S., Hsu, S.M. and Munro, R.G., “Ceramic wear maps: Alumina”, Lubrication Engineering, 47 ( 1991) 63-69. 19. Habig, K.H., “Sliding wear of ceramic-caramic, ceramic-steel and steel-steel pairs in lubricated and unlubricated contact”, Wear, 133 (1989) 1-22. 20. Lee, K. and Barber, J.R., “An experimental investigation of frictionally excited thermoelastic instability in automotive disk brakes under a drag brake application”, Trans. ASME J. Tribology, cilt 116, sayfa 409- 414, 1993. 21. Kurt, A., Boz, M., Effect Of SiO2 On Wear And Friction Coefficient In Friction Materials, Proceedings of the 2003 International Conference on Powder Metallurgy & Particulate Materials(, volume 6, 128-136, USA, 2003. 22. Gediktaş, M., “Sürtünme Malzemelerinin Araştırılması”, İstanbul Teknik Üniversitesi, 20-55, Turkiye, 1968. 23. Persson, B.N.J., “Theory of Friction”, The American Physical Society, 50 ( 1994 ) 47- 71. 24. Tabor, D., “Friction as a dissipated process. Friction of organic polymers in fundamentals of friction”, Macroscopic and Microscopik Processes, 220 ( 1996 ) 3-5. 25. Ostermeyer, G.P., “On the dynamics of the friction coefficient”, Wear, 254 ( 2003 ) 852-858. 26. Moore, D.F., “Princippless and Application Tribology”, Pergamon Press, 165-196 Oxford, 1975. 27. Anderson, A.E., “Friction, lubrication and wear technology”, ASM Handbook, 8 ( 1992 ) 569-577. 28. Stachowiak, G.W., Batchelor, A.W., “Engineering Tribology”, Heineman, 256-285, Boston 2001.