Bakır esaslı kompozit elektrik motor fırçası üretimi ve özelliklerinin incelenmesi

Bu çalışma, elektrik motorlarında hareketli kısım (rotor) ile direkt olarak temas halinde bulunan, elektriksel olarak iletken ve aşınma elemanı olan elektrik motor fırçalarının üretimi ve özelliklerinin incelenmesi üzerine yürütülmüştür. Çalışma kapsamında, bakır matrisli ve değişen oranlarda grafen (Gr), hegzagonal bor nitrür (h-BN), alümina (Al2O3), bor karbür (B4C) ve silisyum karbür (SiC) takviyeleri içeren, ikili ve üçlü (hibrit) kompozitlerden oluşan elektrik motor fırçaları üretilmiş ve özellikleri incelenmiştir. Kompozit tozları, 8 saatlik mekanik alaşımlama süresine müteakip 500 MPa (±5 MPa) basınç altında, soğuk ve tek tesirli hidrolik pres ile kompakt hale getirildi. Kalıplanan numuneler 900 oC'de indirgeyici gaz atmosferinde 1 saat süre ile sinterlendi. Her numune 100 kPa yay basıncı; 8, 16, 24, 32 m/s'lik dönme hızları ve 4, 8, 12, 16 A/cm2'lik akım yoğunluklarında deneye tabi tutulmuştur. Her numunenin elektriksel iletkenlikleri, poroziteleri, sertlikleri, aşınma kayıpları, yüzey pürüzlülükleri ve çalışma esnasındaki oluşan sıcaklık değişimleri incelenmiştir. Numunelerin elektriksel iletkenlikleri incelendiğinde, artan takviye oranı ile elektrik iletkenliklerinin düştüğü tespit edilmiştir. Elektriksel iletkenlik açısından en olumsuz takviye malzemesinin SiC olduğu tespit edilmiştir. Elektro-mekanik aşınma deneyleri incelendiğinde ağırlıkça %5 grafene ek %1 Al2O3 içeren fırçada 0.083 N ile en düşük sürtünme kuvveti ölçülmüştür. Üretilen fırça numunelerinin ağırlık kayıpları değerlendirildiğinde ise en fazla ağırlık kaybının ağırlıkça %20 h-BN bakır esaslı fırçada, 32 m/s'lik dönme hızı ve 16 A/cm2'lik akım yoğunluğu koşullarında gerçekleştiği tespit edilmiştir. Ayrıca verilen numune için toplam ağırlık kaybının ortalamada 152.4 mg olduğu görülmüştür. Üretilen numunelerin porozite değerleri incelendiğinde ise genel olarak artan takviye oranı ile porozite oranının arttığı tespit edilmiştir. Ayrıca en yüksek porozite oranının ağırlıkça %15 grafen takviyesine ek %1 B4C içeren numunede % 22.4 olarak gerçekleştiği tespit edilmiştir. Sertlik değerleri incelendiğinde genel eğilimin artan takviye oranı ile sertliğin azalması yönünde olduğu görülmüştür. En yüksek sertlik değerinin ise ağırlıkça %5 Gr içeren bakır esaslı kompozit fırçada (20 BSD) olduğu tespit edilmiştir.