Experimental investigation of the effect of compression pressure on mechanical properties in glass fiber reinforced organic material-based brake pads production

Abstract

In this study, samples which can be used as brake pads are prepared. A mixture of 50% barite by mass, 20% glass fiber, 25% phenolic resin and 5% coke powder was prepared, and 6 samples were prepared by adding juniperus drupacea nut powder (JDNP) at 10%, 25% and 40%. The samples were produced in 3 different mixing times, 2 different compaction times, 3 different compaction temperatures and 3 different compression pressures. The effect of the compression pressure on the wear rate, hardness, density and cold friction coefficient was investigated. The wear rate ranges from 0.093.10^-7 - 4.235.10^-7cm³.N^-1.m^-1. The coefficient of cold friction ranges from 0.30 to 0.48. The density is between 1.82-2.17g/cm³. The hardness values ​​are from 85 to 117 according to the Rockwell R scale. Wear rate and cold friction coefficient values ​​are in accordance with TS 555 standard. It has been determined that the compressive pressure is most affected by the hardness and friction coefficient. Generally, rise of pressure reduces hardness and friction coefficient. The effect of density on JDNP ratio is opposite.

Keywords

• Brake Pads,Coefficient of Friction,Compression Press,Hardness,Juniperus Drupacea,Wear Ratio

References

1. 1. Ulkemiz.com [2018 October 21]; Avalilable from http://www.ulkemiz.com/tekerlegin-icadi-ve-tarihsel-gelisimi
2. 2. Ertan, R. Fren Balata Malzemelerinin Optimizasyonu ve Üretim Parametrelerinin Analizi, Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Bursa, 2008.
3. 3. Karaoğlu, Y., Bir Aşınma Test Cihazının Tasarımı ve İmalatı, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya, 2006.
4. 4. Sugözü, İ., Bor Katkılı Asbestsiz Otomotiv Fren Balatası Üretimi ve Frenleme Karakteristiğinin İncelenmesi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Elazığ, 2009.
5. 5. Domaç, G.S., Disk Frenlerin Tasarım ve Tribolojik Açıdan İncelenmesi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, İstanbul, 2006.
6. 6. Kuş, H., Bronz Esaslı Seramik Takviyeli Fren Balatalarının Performansının Geliştirilmesi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Ankara, 2014.
7. 7. Boz, M., Seramik Takviyeli Bronz Esaslı Toz Metal Fren Balata Üretimi ve Sürtünme-Aşınma Özelliklerinin Araştırılması, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Ankara, 2003.
8. 8. Üstün, N.S., Otomotiv Endüstrisi İçin Bir Disk Fren Balatasi Üretimi ve Performansinin İncelenmesi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Isparta, 2011.

9. 9. Makinemuh.com [2018 July 18]; Avalilable from: http://mesnet.makinemuh.com/otomobillerde-mekanik-fren-sistemi-nasil-calisir
10. 10. Kumar, M., B.K. Satapathy, A. Patnaik, D.K. Kolluri and B.S. Tomar, Hybrid composite friction materials reinforced with combination of potassium titanate whiskers and aramid fibre: Assessment of fade and recovery performance, Tribology International, 2011, 44(4): p. 359–367.
11. 11. Öztürk, B., F. Arslan and S. Öztürk, Hot wear properties of ceramic and basalt fiber reinforced hybrid friction materials, Tribology International, 2007, 40: p. 37 – 48.
12. 12. Kumar, M., X. Boidin, Y. Desplanques and J. Bijwe, Influence of various metallic fillers in friction materials on hot-spot appearance during stop braking, Wear, 2011, 270(5-6), p. 371–381.
13. 13. Satapathy, B.K. and J. Bijwe, Performance of friction materials based on variation in nature of organic fibres Part I. Fade and recovery behaviour, Wear, 2004, 257(5-6), p. 573–584.
14. 14. Albayrak, B., Bronz Balataların Üretimi ve Performans Testleri, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya, 2009.
15. 15. Stadler, Z., K. Krnel and T. Kosmac, Friction and wear of sintered metallic brake linings on a C/C-SiC composite brake disc, Wear, 2008, 265(3-4), p. 278–285.
16. 16. Dante, R.C., F. Vannucci, P. Durando, E. Galetto and C.K. Kajdas, Relationship between wear of friction materials and dissipated power density, Tribology International, 2009, 42(6), p. 958–963.
17. 17. Akagündüz, E., Kompozit sürtünmeli fren balatalarinda yerli uçucu kül katkisinin raylı taşıt balata özelliklerine etkisininin incelenmesi ve kullanilabilirliğinin saptanması, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, İstanbul, 2014.
18. 18. Adıgüzel, A.A., Katı Yağlayıcı ve Aşındırıcı Bileşenlerinin Fenolik Reçine Esaslı Fren Balatalarının Mekanik ve Tribolojik Özelliklerine Etkileri, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Trabzon, 2015.
19. 19. Sugözü, İ., İ. Yavuz and İ. Mutlu, Polimerik Kompozit Sürtünme Malzemelerinde Üretim Basıncının Performansa Etkisinin Araştırılması, in IATS’09, Karabük, p. 1140-1143.
20. 20. Demirhan, Y. Z., Yüksek Performanslı Para-Aramid Elyaf Takviyeli Fren Balatalarının Mekanik Özelliklerinin Araştırılması, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Konya, 2017.
21. 21. Unaldi, M. and R. Kus, Effect of Pressing Pressure on Density and Hardness of Powder Miscanthus Reinforced Brake Pads, Applied Mechanics and Materials, 2014, 680, p. 237-240.
22. 22. Baritmaden [2018 July 18 ]; Avalilable from: http://www.baritmaden.com/endustriyelmineraller/belgeler/TDS.11072017.pdf
23. 23. Sisecam [2018 July 18 ]; Avalilable from: http://www.sisecamkimyasallar.com/sites/catalogs/en/Documents/buss-seg/Cam-Elyaf/kirpma/sisecam-PH2.pdf
24. 24. Aras S. and N. Tarakçıoğlu, The Usage of Some Organic Materials in Brake Pad Composition and Researching the Results, in ICNASE’16: Kilis. p.1099-1105.
25. 25. Unaldi M. and R. Kus, The effect of the brake pad components to the some physical properties of the ecological brake pad samples, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2017, 191(1), p. 012032.
26. 26. TS 9076, Karayolu Taşıtları Fren Sistemleri Fren Balataları Malzeme Sürtünme Özelliklerinin Küçük Deney Parçaları İle Değerlendirilmesi, Ankara, 1991.
27. 27. TS 555, Karayolu Taşıtları Fren Sistemleri Balatalar Sürtünmeli Frenler İçin, Ankara, 1992.