Production of Composite Based Friction Materials Using Waste Gg25 Casting Material for Safety Clutches in Aviation Applications

Abstract

Havacılık sektöründe uçak motorları ile diğer bileşenler arasındaki gücün verimli ve güvenli bir şekilde aktarılmasını sağlayan kavrama balataları, sürdürülebilir malzemeler kullanılarak üretildiğinde hem performans hem de çevresel açıdan kritik öneme sahiptir. Bu çalışmanın amacı, uçak debriyaj sistemlerinde kullanılmak üzere GG25 atık metal lifleri içeren kompozit debriyaj balatası malzemeleri geliştirmektir. Sürdürülebilir bir üretim yaklaşımı ile geliştirilen bu balatalar hem malzeme geri dönüşümünü destekler hem de aşınma direnci gibi önemli avantajlar sunar. Bu çalışmada, ticari kompozit esaslı karama balatalarında kullanılan hammaddeler hakkında detaylı bir bakış açısı edinebilmek amacıyla mikroyapı analizleri, mineral faz analizi ve termal analiz gerçekleştirilmiştir. Havacılık uygulamalarına uygun kompozit sürtünme malzemesini oluşturan bileşenler, elde edilen karakterizasyon çalışmaları ve firma AR-GE çalışmalarından sağlanan bilgi birikimi doğrultusunda belirlenmiştir. Toz metalurjisi yöntemi ile üretim yapılan numuneler ball-on tipi aşınma test cihazı ile aşındırılmış ve sürtünme katsayısı ve aşınma direnci belirlenmiştir. Aşınan yüzeylerden alınan optik mikroskop ve SEM-EDS analiz görüntüleri değerlendirilmiştir. Değerlendirmelerin sonucunda, GG25 döküm atığı kullanılan numuneler, sürtünme katsayısı ve yoğunluğu açısından çeliğe benzer özellikler sunsa da sertlik ve aşınma direnci bakımından daha geridedir. Bu sonuçlar, pahalı çelik liflerin yerine geri dönüştürülebilir döküm atıklarının başarılı bir şekilde değerlendirilebileceğini ortaya koymaktadır. Atık durumdaki metal liflerinin, sürtünme, aşınma ve maliyet dengesini etkin bir şekilde sağlayabileceği ve standart uygulamalarda yeterli performansı karşılayabileceği öngörülmektedir.

In the aviation sector, clutch linings, which provide efficient and safe transmission of power between aircraft engines and other components, have critical importance in terms of both performance and environment when produced using sustainable materials. The aim of this study is to develop composite clutch lining materials incorporating GG25 waste metal fibers, for use in aircraft clutch systems. Developed with a sustainable production approach, these linings support both material recycling and offer important advantages such as wear resistance. In this study, microstructure analyses, mineral phase analyses and thermal analyses were performed in order to obtain a detailed perspective on the raw materials used in commercial composite-based clutch linings. The components that constitute the composite friction material suitable for aviation applications were determined in line with the obtained characterization studies and the knowledge gained from the company R&D studies. Samples produced by powder metallurgy method were abraded with ball-on type abrasion tester and friction coefficient and abrasion resistance were determined. Optical microscope and SEM-EDS analysis images taken from the worn surfaces were evaluated. As a result of the evaluations, the samples using GG25 casting waste offer similar properties to steel in terms of friction coefficient and density but are behind in terms of hardness and wear resistance. These results reveal that recyclable casting waste can be successfully evaluated instead of expensive steel fibers. It is anticipated that the idle metal fibers can effectively provide the balance of friction, wear and cost and meet sufficient performance in standard applications.