Demir yolu taşıtları için asbest içermeyen organik esaslı kompozit balata bileşimlerinin geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, demiryolu taşıtlarına yönelik hegzagonal bor nitrür (h-BN) katkılı ve katkısız K-tipi kompozit balata bileşimlerinin tabandan tavana bir yaklaşımla geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu geliştirme sürecinde iki aşamalı tribolojik testler uygulanmıştır. İlk aşamada bileşimler pin-on-disk tipi bir balata malzemesi test sisteminde NF F 11-291 standardına göre aralıklı ve sürekli frenleme testlerine tabi tutulmuştur. Bu kapsamda belirlenen başlangıç bileşimi üzerinden sırasıyla; fiber (taş yünü), sürtünme düzenleyici (CNSL), reçine ve çelik fiberi oranı optimizasyonu yapılarak optimum özellik çıktıları açısından h-BN içermeyen optimum bir balata bileşimi geliştirilmiştir. Bu bileşim üzerine farklı oranlardaki h-BN katkısı yine aynı yaklaşımla incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, taş yünü fiberi miktarının artırılması bileşimin sürtünme katsayısını düşürmüş ve daha stabil bir değişim karakteri kazandırmıştır. Devamında katılan kaju meyvesi kabuk sıvısı (cashew nut shell liquid (CNSL)) bileşimin aşınma direncini artırırken, sürtünme katsayısını düşürmüştür. Yapıdaki fenolik reçine oranının azaltılması bileşimin mekanik özelliklerini olumsuz etkilerken, sürtünme katsayısını artırmıştır. Yapıya eklenen çelik fiberi ise bileşimin ısıl iletkenliğini ve sürtünme katsayısını artırırken, sertlik ve basma dayanımını düşürmüştür. Bu çıktılar üzerinden optimize edilen bu temel bileşim (SF-3) üzerine ilave edilen %1,5 oranındaki h-BN katkısı (BN-2) optimum özellik çıktısı açısından en iyi bileşim olarak belirlenmiştir. Daha sonra h-BN içermeyen ve içeren optimize bileşimlerden gerçek boyutlu demir yolu araç balataları üretildi ve bunlardan çıkarılan numuneler düşük ölçekli (1/10) dinamometre testlerine tabi tutuldu. Bu testlerden elde edilen sonuçlarla küçük numune bazlı pin-on-disk esaslı çalışmalardan elde edilen sonuçların uyumu ortaya konularak nihai bileşimler geliştirilmiş oldu.