Demiryolu Taşıtlarında Kullanılan Fren Disklerinin Isı ve Malzeme Yönünden Değerlendirilmesi

Abstract

Demiryolu taşıtı frenleme sistemleri, emniyetli şekilde durdurma, yavaşlatma ve uygun hızla hareketi sağlar. Yaygın olarak sürtünme etkisiyle mekanik frenleme gerçekleştirilir ve demiryolu taşıtları yüksek hıza uygun tasarlandığında fren disklerinin kullanımı, tek güvenli seçenektir. Fren diski boyutları ve ağırlığı, şasi altındaki alan, servis hızı vd. parametrelere göre çeşitlilik gösterir. Farklı malzemeler kullanıldığında ağırlık yarı yarıya varacak kadar azaltılabilmektedir. Frenleme esnasında mekanik enerji ısıya dönüşür. Çeşitli şekillerde ve boyutlarda tasarlanabilen soğutma kanatçıkları arasından akan hava, diskte konvektif yolla etkili soğutma sağlar. Diskte yerel olarak aşırı ısınan alanlar, fren diski malzemesinde yapısal değişikliğe, termal çatlak oluşumuna ve diğer hasarlara yol açar. Bu hasarlar, kontrol edilmediği ve ilerlediği, derin çatlaklar haline dönüştüğü takdirde zamanla disk kullanılamaz hale gelir. Demiryolu taşıtı fren diski imalinde yaygın ve geleneksel olarak dökme demir (lamelli, vermiküler, küresel grafitli) kullanılır; ayrıca özel kompozisyonlu dökme demirler, dökme ve dövme çelik. Fren diski çeliklerinin kırılma tokluğunu artırmak ve aşınma dirençlerini yükseltmek için bileşene çeşitli alaşım elementleri eklenebilir. Ayrıca özellikle alüminyum ve seramik matrisli kompozit malzemelerin kullanımı da söz konusudur, böylelikle istenilen özelliklerde ve oldukça hafif tren fren diski üretilebilir. Bu çalışmada fren disk yapısı ve soğutma kanatçıkları, frenlemede ısı oluşumu, transferi, sıcaklık gradyanları ve sıcak bölgelerde oluşan sorunlar, termik çatlaklar, fren disklerinde kullanılan ve kullanılabilecek malzemeler hakkında bilgi verilmiştir.

An Experimental Case Study on The Comparison of The Use of Micronized Quartz and Alumina in Brake Pads

“…The density value of the brake lining sample containing micronized quartz was lower than the sample containing alumina due to the high density of the alumina material. (Alumina density: 3.92 g/cm 3 [30], Quartz density: 2.65 g/cm 3 [31])…”

“…The brake pads, a crucial component of the brake system, transform kinetic energy into thermal energy that radiates to the environment, allowing the vehicle to be stopped or slowed www.dergipark.gov.tr/tdfd down. The friction between the rotating disc or the brake lining pressing the drum determines how well the brake system works [1][2][3][4].…”