MOTORLU ARAÇLARDAKİ İKİ PARÇALI FREN DİSKLERİ

Ağır veya daha güçlü araçlar için daha büyük bir fren sistemi gerekir. Bu nedenle, fren diskleri çap olarak daha büyük hale getirilmekte ve fren diski çanağının malzeme kalınlıkları daha fazla olacak şekilde tasarlanmaktadır. Bu tür fren diskleri, yüksek termik yük altında kalınlık farkları, eksenel kayıklık ve şemsiye şeklini alma gibi sapmalara yatkındır. Burada, farklı malzemelerin ve özel bağlanma yöntemlerinin kullanılmasının tekerlek poyrasına giden ısı akışının ayrılmasını sağladığı kompozit fren diskleri olarak da adlandırılan iki parçalı fren diskleri, avantajlar sunmaktadır.

Aracın tipine ve uygulama alanına bağlı olarak, lamel grafitten yapılmış fren diskleri (örneğin gri dökme demir GG 15) seri üretimde büyük ölçüde standart olarak tanımlanmaktadır. Gri dökme demirin özellikleri çok çeşitli malzemeler eklenerek geliştirilebilir. Molibden ve krom, alaşımın ısıl çatlama davranışını ve aşınma direncini iyileştirir. Karbon içeriği arttırılarak, ısı emme kapasitesi geliştirilir. İki parçalı HELLA fren diskleri, alüminyumdan yapılmış bir fren diski çanağı ve gri dökme demirden yapılmış yüksek karbonlu bir sürtünme halkasından oluşur. Nispeten yüksek torkların transfer edilebilirliğini sağlamak ve sürtünme halkasının ısındığı zaman disk çanağından bağımsız şekilde eksenel olarak genişleyebilmesi için, her iki yapı parçası da bağlantı yerine paslanmaz çelik perçinlerle sabitlenir. Bu sayede termik stresler en aza indirgenir ve sürtünme halkasından disk çanağına geçişte ısı çatlakları azaltılır.

Fren diski çanağında alüminyum kullanılması sayesinde, ek olarak fren diskinin ağırlığı %20’ye kadar azaltılır.

Frenleme işlemi sırasında kinetik enerji sürtünme ile termal enerjiye dönüştürülür. Dönüştürülen bu enerjinin %90’a kadar olan kısmı fren diski tarafından emilir ve ortam havasına bırakılır. Sonuç olarak, aşırı koşullar altında tekerlek frenlerinde 700 °C’ye kadar sıcaklıklar oluşabilir.

Fiziksel yüklerin yanında, fren diskleri ek olarak çevresel etkilere, kire, suya ve tuza maruz kalır. Tüm bu faktörler, fren diski üreticileri tarafından tasarımda dikkate alınmalıdır.

İki parçalı fren diskleri içten havalandırmalıdır ve bu nedenle daha büyük kütleleri nedeniyle daha iyi bir ısı depolama kapasitesine sahiptir ve hava akış kanalları sayesinde daha çabuk soğutulur. Bu radyal kanallar iki sürtünme halkası arasında yer alır. Fren diskinin dönüşü, fren diskinde sabit bir hava akışına neden olan bir fan etkisi yaratır. Buna ek olarak, iki parçalı fren diskleri oluklarla veya yivlerle donatılabilir veya eksenel olarak delinebilir. Frenin sürtünme aşınmasından dolayı ortaya çıkan toz, su ve kir, oluklarda veya yivlerde toplanır ve dönme hareketiyle dışarı çıkarılır. Eksenel delikler ısının dağılmasını artırır, ancak fren tozu deliklerde birikebileceğinden, sadece düşük bir kendi kendini temizleme etkisine sahiptir.

Araç üreticisine bağlı olarak, iki parçalı fren diskleri tasarım, malzeme kompozisyonu ve bağlanma yöntemi açısından farklı tasarlanabilir. Alüminyum disk çanağı ile gri dökme demir sürtünme halkası arasındaki bağlantı, üreticiye bağlı olarak değişebilir. Burada özel döküm, yapıştırma veya presleme yöntemleri ve perçinli mekanik bağlantılar, kelepçeler, pimler veya vidalar kullanılabilir.

Mercedes-Benz, bazı araç modellerinde çelik sacdan yapılma disk çanağına ve gri dökme demir (pik dölüm) sürtünme halkasına sahip kompozit fren diskleri kullanmaktadır. Özel bir konstrüksiyon veya dişli tertibatı vasıtasıyla, iki bileşen birbirine presleme ile bağlanır. Fren diski çanağının dış yarım kabuğunun diş profili, tork aktarımı için sürtünme halkasındaki tamamlayıcı bir diş profili ile birleşir. Çelik sacdan yapılmış fren diski çanağı sadece 2,5 milimetre kalınlığındadır. Klasik bir fren diski çanağı genellikle 7,5 ila 9 milimetrelik bir çeper kalınlığına sahiptir.

Yüksek mekanik ve termik yükler nedeniyle, kompozit fren diskinin durumu, üretici tarafından belirtilen kontrolün bir parçası olarak geleneksel tek parçalı fren disklerinde olduğu gibi düzenli olarak kontrol edilmelidir. Fren diskinin aşınma limiti de burada üretici tarafından sürtünme halkasının minimum kalınlığına göre belirlenir. Milimetre cinsinden bu değer, fren diskinin dış kenarına ya da disk çanağının üzerine damgalanır.

8Burada ayrıca, konsantrikliğin 8eş merkezliliğinin)kontrol edilmesi (disk salgısı) ve kalınlık farkı (farklı disk kalınlığı) gibi fren diskleri için genel olarak geçerli kontrol yöntemleri de uygulanabilir. Karşılık gelen tolerans değerleri, ilgili araç üreticileri tarafından belirtilir ve mutlaka uyulmalıdır.

Fren sisteminin düzgün bir şekilde çalışmasını sağlamak için, aşağıdaki talimatlar önerilir:

• Fren diskleri daima çiftler halinde değiştirilmelidir
• Yeni fren disklerini her zaman yeni fren balataları ile birlikte takılmalıdır
• Tekerlek poyrasının temas yüzeyi düz, çapaksız, temiz, passız ve hasarsız olmalıdır
• İçten havalandırmalı fren disklerinde duruma göre dönüş yönüne de dikkat edilmelidir
• Belirlenen sıkma torklarını dikkate alın
• Fren diskleri ve fren balatalarının ilk önce uyum sağlaması gerektiğinden, fren sisteminin ölçülü bir şekilde rodajı yapılmalıdır. Araç üreticilerinin rodaj talimatlarını dikkate alın
• Araç üreticisinin ürüne özgü prospektüsü ile onarım ve güvenlik talimatları dikkate alınmalıdır
• Fren sistemi üzerindeki onarım çalışmaları, sadece eğitimli personel tarafından yapılmalıdır