Kafes yapıda etkin soğutmalı fren diskinin eklemeli imalat için tasarımı, analizi ve üretimi

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Abdülcelil BAYAR

Danışman: Abdullah Duran

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Otomotiv, havacılık ve raylı sistemlerde şüphesiz en önemli parçalardan biri de fren diskleridir. İlk olarak 1950’li yıllarda kullanılmaya başlanılan diskli fren sistemleri günümüz teknolojisine gelene kadar birçok gelişme gösterse de hala geliştirilmesi devam eden sistemlerdir. Sürtünmeli fren sistemlerinde ısı açığa çıkar. Bu sıcaklık belli bir düzeyin üzerine çıktığında sürtünme elemanı olan balataların özellikleri sebebi ile sürtünme katsayıları azalır. Bu durum uzun frenlemeli yerlerde (ağır tonajlı araçlarda yokuş aşağı ya da spor araçlarında zorlu parkurlarda) taşıtın durma mesafesini artırmakta, fren ve teker grubu ekipmanların kullanım ömürlerinin azaltmasına sebep olmaktadır. Bu sebepten hem sürüş emniyeti hem de taşıt güvenliği açısından fren soğutma yapısı önem arz etmektedir. Bu çalışmada, spor araçlar ile ağır tonajlı taşıtların uzun süreli fren kullanımında fren diskindeki ısınmanın azaltılması ve bunun sonucunda da fren performansı artırılarak daha kısa durma mesafesinin temini ile sürüş ve taşıt güvenliğinin sağlanması amaçlanmıştır. Bu çalışmada, bir spor arabada kullanılmak üzere geleneksel imalat metotlarına göre tasarlanmış örnek bir fren diskinin soğutma performansının arttırılması ve ağırlık olarak hafifletilmesi için kafes yapı modelleme yaklaşımı uygulanmıştır. Tüm tasarım yaklaşımları, eklemeli imalat teknolojilerinin sunduğu yenilikçi imkân ve kabiliyetler göz önünde bulundurularak ele alınmıştır. İterasyonlar sonucu elde edilen model eklemeli imalat metotlarından seçici lazer ergitme yöntemi ile imal edilecek şekilde ele alındığında kütlece %20 daha hafif, Von-mises gerilmeleri bakımından da %35 daha düşük gerilmeye sahip bir model ortaya çıkmıştır. Ele alınan standart ve kafes yapıda disklere eşit ısı yüklemesinde standart disk yüzeyinde 440oC sıcaklık bulunurken yapılan optimum tasarımda 213 oC sıcaklık belirlenmiştir. Çalışma sonunda modelin boyutlarının ve üretilebilirliğinin daha iyi değerlendirilmesi amacı ile polimer eklemeli imalat yöntemi ile maket model üretilmiştir.

Anahtar Kelimeler : Eklemeli imalat, kafes yapılar, fren diski, etkin soğutma, fren mesafesi