Fren Balatalarının Tasarımında Kullanılan Malzemeler ve Balata Performansı Üzerindeki Etkileri

Yıl 2025, Cilt: 11 Sayı: 1, 298 - 316, 30.06.2025

Zülal Arca Batı , Noman Gündüz , Yahya Hışman Çelik

https://doi.org/10.29132/ijpas.1650638

Öz

Fren sistemi araçlar için oldukça büyük bir öneme sahiptir. Araçların kontrolü ve güvenliği bu sistemler sayesinde sağlanmaktadır. Fren sitemlerinin en önemli bileşenleri fren balatalarıdır. Bir fren balatasının optimum şartlarda sürtünme performansı ve aşınma direncini karşılaması ve ekonomik olması beklenirken, insan sağlığı üzerinde toksik etkisinin de olmaması gerekmektedir. Fren balataları içeriğinde farklı birçok malzeme bulunmaktadır. Bu malzemelerden özellikle asbestin yasaklanması ve bakırın çevre üzerindeki olumsuz etkileri dikkate alındığında, fren balatalarının performansı üzerine alternatif malzemeler büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada hem araç güvenliği hem de çevresel sürdürülebilirlik açısından kritik olan fren balatalarının daha iyi performans sergileyen ve çevreye daha az zarar veren malzemelerle üretilmesine katkıda bulunmak amacıyla araştırma yapılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Fren Balatası , Sürtünme Malzemeleri , Çevresel Etkiler.

Materials Used in the Design of Brake Pads and Their Effects on Pad Performance

Öz

The braking system is crucial for automobiles. The control and safety of vehicles are ensured through these systems. One of the most critical components of braking systems is the brake pads. A brake pad is expected to meet the requirements of optimal friction performance, wear resistance, and cost-effectiveness while also being non-toxic to human health. Brake pads contain a variety of materials and given the ban on asbestos and the negative environmental impact of copper, alternative materials for brake pads are of great importance for their performance. This study aims to contribute to the production of brake pads with better performance and less environmental damage, which are critical for both vehicle safety and environmental sustainability.

Anahtar Kelimeler

Brake Pads , Friction Materials , Environmental Effects.

Kaynakça

• Borawski, A. (2020). Conventional and unconventional materials used in the production of brake pads-review. Science and Engineering of Composite Materials, 27(1), 374-396.
• Gawande, S. H., Banait, A. S., & Balashowry, K. (2023). Study on wear analysis of substitute automotive brake pad materials. Australian Journal of Mechanical Engineering, 21(1), 144-153.
• Saindane, U. V., Soni, S., & Menghani, J. V. (2021). Dry sliding behavior of carbon-based brake pad materials. International Journal of Engineering, 34(11), 2517-2524.
• Eriksson, M., & Jacobson, S. (2000). Tribological surfaces of organic brake pads. Tribology international, 33(12), 817-827.
• Marin, E., Daimon, E., Boschetto, F., Rondinella, A., Inada, K., Zhu, W., & Pezzotti, G. (2019). Diagnostic spectroscopic tools for worn brake pad materials: A case study. Wear, 432, Article 202969.
• Sugozu, I., Mutlu, I., & Sugozu, K. B. (2018). The effect of ulexite to the tribological properties of brake lining materials. Polymer Composites, 39(1), 55-62.
• Hendre, K. N., & Bachchhav, B. D. (2019). Friction and wear characteristics of rubber resin-bonded metallic brake pad materials. International Journal of Engineering and Advanced Technology, 8(6), 1312-1316.
• Österle, W., Prietzel, C., Kloß, H., & Dmitriev, A. I. (2010). On the role of copper in brake friction materials. Tribology International, 43(12), 2317-2326.
• Tavangar, R., Moghadam, H. A., Khavandi, A., & Banaeifar, S. (2020). Comparison of dry sliding behavior and wear mechanism of low metallic and copper-free brake pads. Tribology International, 151, Article 106416.
• Zhang, P., Zhang, L., Ren, S., Fu, K., Wu, P., Cao, J., Shijia, C., & Qu, X. (2019). Effect of matrix alloying of Fe on friction and wear properties of Cu-based brake pad materials. Tribology Transactions, 62(4), 701-711.
• Krishnan, G. S., Kumar, S., Suresh, G., Akash, N., Kumar, V. S., & David, J. P. (2021). Role of metal composite alloys in non-asbestos brake friction materials-A solution for copper replacement. Materials Today: Proceedings, 45, 926-929.
• Lyu, Y., Leonardi, M., Wahlström, J., Gialanella, S., & Olofsson, U. (2020). Friction, wear and airborne particle emission from Cu-free brake materials. Tribology International, 141, Article 105959.
• Yanar, H., Purcek, G., & Ayar, H. H. (2020). Effect of steel fiber addition on the mechanical and tribological behavior of the composite brake pad materials. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (pp. Article 012018). IOP Publishing.
• Blau, P. J. (2001). Compositions, functions, and testing of friction brake materials and their additives (No. ORNL/TM-2001/64). Oak Ridge National Lab.(ORNL), Oak Ridge, TN (United States).
• Liew, K. W., & Nirmal, U. (2013). Frictional performance evaluation of newly designed brake pad materials. Materials & Design, 48, 25-33.
• Mulani, S. M., Kumar, A., Shaikh, H. N. E. A., Saurabh, A., Singh, P. K., & Verma, P. C. (2022). A review on recent development and challenges in automotive brake pad-disc system. Materials Today: Proceedings, 56, 447-454.
• Zagurskiy, A. (2024). Technical overview of the main types, designs, and materials of brake pads for mobile agricultural machinery. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 4(20), 119-130.
• Akpınar, G. (2008). Modifiye edilmiş karaçam kozalaklarının otomotiv fren balatalarında kullanımının araştırılması. [Yayınlanmış yüksek lisans tezi]. Afyon Kocatepe Üniversitesi.
• Toros, M. (2011). Fren balatalarında nano malzemelerin kullanımının frenleme performansına etkilerinin deneysel araştırılması. [Yayınlanmış yüksek lisans tezi]. Selçuk Üniversitesi.
• Kara, F. (2011). Karbon elyaf takviyeli otomotiv fren balata özelliklerinin araştırılması. [Yayınlanmış yüksek lisans tezi]. Afyon Kocatepe Üniversitesi.
• Sugözü, I., & Mutlu, I. (2008). Fren balata malzemelerinin sürtünme ve aşınmaya etkisinin incelenmesi. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 5(4), 33-40.
• Raghunathan, V., Sathyamoorthy, G., Ayyappan, V., Srisuk, R., Singaravelu, D. L., Rangappa, S. M., & Siengchin, S. (2024). Advances in brake friction materials: A comprehensive review of ingredients, processing methods, and performance characteristics. Journal of Vinyl and Additive Technology, 30(6), 1396-1431.
• Bashir, M., Qayoum, A., & Saleem, S. S. (2021). Experimental investigation of thermal and tribological characteristics of brake pad developed from eco-friendly materials. Journal of Bio- and Tribo-Corrosion, 7, 1-13.
• Pujari, S., & Srikiran, S. (2019). Experimental investigations on wear properties of Palm kernel reinforced composites for brake pad applications. Defence Technology, 15(3), 295-299.
• Boz, M., & Kurt, A. (2006). Antimon trisülfit’in bronz esaslı fren balata malzemelerinin sürtünme-aşınma özelliklerine etkisi. Teknoloji, 9(2), 79-90.
• Sugözü, B., & Dağhan, B. (2017). Fren sürtünme malzemelerinde aşındırıcıların (alümina, silika, zirkon) tribolojik özellikleri. Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi, 7(1), 14-23.
• Üstün, N. S. (2011). Otomotiv endüstrisi için bir disk fren balatası üretimi ve performansının incelenmesi. [Yayınlanmış yüksek lisans tezi]. Süleyman Demirel Üniversitesi.
• Ertan, R. (2008). Fren balata malzemelerinin optimizasyonu ve üretim parametrelerinin analizi. [Yayınlanmış doktora tezi]. Bursa Uludağ Üniversitesi.