2Yıldız Technical University, Department of Metallurgical and Materials Engineering, ISTANBUL
Abstract
Brake friction materials should satisfy a number of requirements such as stable friction coefficient, low wear rate, environmentally friendly, lightweight, long life, low noise, corrosion resistance and acceptable cost versus performance characteristics. Fly ash is an important side product, which accumulates in cyclone or electro filters through chimney gases occurring as a
result of the combustion of pulverized coal in thermal power plants. In Turkey, approximately 45 million tons of coal is combusted annually and an average of 15 million tons of fly ash is produced. World annual production of fly ash is about 600 million tons. Fly ash which results from the coal-operated power plants causes economic and environmental problems. Fly ash particles are suitable for using in the brake linings of railway as a filler material. Waste fly ashes which contain compositions of Al2O3, SiO2, Fe2O3 from thermal power plants are used as brake lining. Many studies have been undertaken to show that adding the environmentally harmful waste to lining material could be used in a cost reducing way. In this study, the fly ash obtained from coal-fired thermal power plant “Orhaneli and Kemerköy” was used. Our recent study
has focused on development and utilization of fly ash for railway frictional composites. Produced composites brake linings contain 40% fly ash in weight ratio from Kemerköy and Orhaneli. We compared the frictional and wear behavior of fly ash reinforced composite brake linings are compared on a commercial railway disk brake lining. The new developed brake linings have exhibited consistent properties; density of 1,79-2,18 g/cm3, hardness of 107-112 Hardness Rockwell L (HRL), modulus of elasticity in compression of 376-448 MPa, internal shear strength 15-46 MPa, and
coefficient of friction 0,353-0,417.
2
Demiryolu kompozit fren balatalarında korozyon direnci, hafiflik, uzun ömürlülük, düşük ses, kararlı sürtünme katsayısına sahip olma, düşük aşınma oranı ve ekonomik özellikleri aranır. Uçucu kül, termik santrallerde pulverize kömürün yanması sonucu meydana gelen baca gazları ile taşınarak siklon veya
elektro filtrelerde toplanan önemli bir yan üründür. Türkiye'de yaklaşık yıllık 45 milyon ton kömür yakılır ve ortalama 15 milyon ton uçucu kül üretilir. Uçucu külün Dünyada yıllık üretimi yaklaşık 600 milyon tondur. Kömürle çalışan santrallerden kaynaklanan uçucu kül ekonomik ve çevresel sorunlara neden olur. Uçucu kül parçacıkları trenler fren balatalarında dolgu malzemesi olarak kullanmak için uygundur. Termik santrallerdeki Al2O3 , SiO2 , Fe2O3 bileşikleri ihtiva eden uçucu küller, fren balatalarında kullanılır. Birçok çalışmada çevreye zararlı atık olan uçucu küller , maliyet azaltıcı bir şekilde kullanılabileceğini göstermektedir.
Bu çalışmada, kömür yakıtlı kullanan Orhaneli ve Kemerköy termik santrallerinden elde edilen uçucu küller kullanılmıştır. Bizim çalışmamız demiryolu balatalarında uçucu küllerin kullanımı üzerine odaklanmıştır. Geliştirilen kompozit balatalar ağırlıkça %40 oranında Orhaneli ve Kemerköy uçucu külleri içermektedir. Geliştirilen kompozit balatalar sürtünme ve aşınma performansı davranışları ticari demiryolu balatalarla karşılaştırılmıştır. Geliştirilen balataların yoğunluğu 1,79-2,18 g/cm3, sertliği 107-112 HRL, elatik basma modülü 376-448 MPa, iç kesme dayanımı 15-46 MPa, and sürtünme katsayısı 0,353-0,417 aralığında bulunmuştur.
