Fren balatası her kapanışta bir miktar aşınır ve bu aşınma sessizce ilerler. Belirtiler ortaya çıktığında fren çoğunlukla açılma sınırına yaklaşmıştır.
Aşınmanın mekanizması
Fren kapandığında hareket enerjisi, balata ile disk arasındaki sürtünmede ısıya döner. Yüzeyden kopan ince tanecikler balata tozunu oluşturur. Her kapanışta balatanın kalınlığı mikron düzeyinde azalır. Aşınma hızı, kapanış sayısına, tutulan yükün momentine ve kapanış anındaki devre bağlıdır. Dönen bir mili durduran fren, duran bir mili tutan frenden çok aşınır.
Hava aralığının büyümesi
Balata inceldikçe hareketli disk daha ileri gider ve bobinden uzaklaşır. Aradaki hava aralığı kademeli olarak büyür. Manyetik çekim kuvveti aralığın büyümesiyle hızla düşer. Üst sınıra ulaşıldığında bobin, yayların kuvvetini yenemez ve fren açılamaz. Aralık bu yüzden aşınmanın en doğrudan ölçüsüdür.
İlk belirti: kalkışın gecikmesi
Aralık büyüdüğünde bobin diski geri çekmekte zorlanır ve fren geç açılır. Motor enerjilendiğinde birkaç yüz milisaniye boyunca freni sürükler. Bu gecikme, konumlandırmalı tahriklerde konum hatasına dönüşür. Sürüklenen fren, motorun boşta çektiği akımı da yükseltir. Akımın kalkış anındaki tepesi uzar.
İkinci belirti: ses ve koku
Sürüklenen bir balata, fren bölgesinden sürekli bir sürtünme sesi çıkarır. Isınan reçine, belirgin bir yanık kokusu bırakır. Ses ve koku birlikte görüldüğünde fren, açılma sınırının ötesine geçmiş demektir. Bu noktada motor durdurulur ve tahrik enerjiden ayrılır. Sürüklenerek çalışan bir fren, balatayı saatler içinde tüketir.
Üçüncü belirti: balata tozu
Fren kapağının çevresinde ve gövdenin altında biriken koyu renkli toz, aşınmanın hızlandığını gösterir. Toz miktarındaki artış, kapanış sayısındaki artışla ya da fren torkunun yükselmesiyle açıklanabilir. Toz, motorun soğutma fanı tarafından emilip kanatçık aralıklarına da taşınabilir. Birikmiş toz ısı transferini zayıflatır. Tozun düzenli temizlenmesi hem ölçümü hem soğutmayı korur.
Kalınlığın doğrudan ölçülmesi
Balata kalınlığı, fren kapağı sökülüp bir kumpasla ölçülür. Üretici, yeni kalınlığı ve değişim gerektiren alt sınırı katalogda verir. Ölçüm, diskin çevresi boyunca birkaç noktadan alınır. Noktalar arasındaki belirgin fark, diskin eğik oturduğunu ya da yayların eşit basmadığını gösterir. Düzensiz aşınma, tek başına bir arıza belirtisidir.
Aralık ölçümüyle dolaylı izleme
Kapağı sökmeden yapılabilen izleme, hava aralığının sentil çakısıyla ölçülmesidir. Aralığın anma değerinden üst sınıra doğru büyümesi, balatanın inceldiğini gösterir. Ölçüm, bobini tutan cıvataların yanından üç ayrı noktadan alınır. Ölçüm prosedürünın ayrıntısı konusundaki ayrıntılar frenli motorda hava aralığı ayarı çerçevesinde toplanmıştır. Aralık ile balata kalınlığı arasındaki bağ, ilk ölçümlerde kurulur.
Aşınma mikro anahtarı
Kimi frenlerde, belirli bir aşınma düzeyine ulaşıldığında konum değiştiren bir mikro anahtar bulunur. Anahtar, hareketli diskin konumunu izler ve aralık üst sınıra yaklaştığında sinyal verir. Sinyal, kumanda panosunda bir uyarı lambası ya da izleme sistemine bir alarm olarak taşınır. Aynı anahtar, frenin gerçekten açıldığını doğrulayan bir geri besleme kontağı işlevi de görür. Kaldırma tahriklerinde bu geri besleme güvenlik işlevinin parçasıdır.
Boşta akım ölçümüyle izleme
Frenin sürüklenip sürüklenmediği, motorun boşta çektiği akımla anlaşılır. Serbest dönen bir motorun boşta akımı, katalogdaki değere yakın kalır. Fren balatası karşı yüzeye değiyorsa bu akım yükselir. Ölçüm, motor yükten ayrılıp boşta çalıştırılarak yapılır. Aynı ölçümün zaman içindeki artışı, sürüklenmenin başladığını haber verir.
Gövde sıcaklığının izlenmesi
Sürüklenen bir fren, gövde sıcaklığını sürekli yükseltir. Sıcaklık, fren bölgesinin dışından bir termal kamerayla ya da temaslı sensörle ölçülür. Ölçüm noktaları gövdede işaretlenir ve her seferinde aynı yerden okunur. Fren bölgesinin motor gövdesinden sıcak çıkması, sürtünmeyi işaret eder. Sıcaklık kaydı, aşınma hızının hesabına da girdi verir.
Aşınma hızını etkileyen etkenler
Fren torkunun gereğinden yüksek ayarlanması, kapanışı sertleştirir ve aşınmayı hızlandırır. Motorun freni sürüklediği her saniye, balatayı doğrudan tüketir. Nemli ortamda disk yüzeyinde oluşan pas, ilk kapanışlarda balatayı kazır. Aşındırıcı tozun bulunduğu ortamlarda toz, üçüncü cisim olarak balata yüzeyini zorlar. Frene koruma kapağı takılması bu etkiyi azaltır.
Düzensiz aşınmanın nedenleri
Balata çevre boyunca eşit aşınmıyorsa, altta yatan bir hizasızlık vardır. Bobin gövdesi eğik sıkılmışsa disk bir yandan daha çok bastırılır. Baskı yaylarından birinin yorulması ya da kırılması aynı sonucu doğurur. Fren diskinin göbekte sıkışması, diskin eğik durmasına yol açar. Kalınlık ölçümü bu yüzden tek noktadan değil, çevre boyunca birkaç noktadan alınır.
Kayıt tutmanın değeri
Tek bir ölçüm, balatanın ne kadar ömrü kaldığını söylemez. Aynı noktalardan alınan ölçümlerin zaman içindeki eğilimi, aşınma hızını verir. Bu hız bilindiğinde değişim tarihi önceden planlanabilir. Kayıt, kapanış sayısını ve gövde sıcaklığını da içerir. Değişim prosedürü için frenli motorda balata değişimi kapsamındaki adımlar izlenebilir.
Kapanış sayacının değeri
Balatanın ömrü, çalışma saatiyle değil kapanış sayısıyla ölçülür. Kumanda devresine eklenen bir sayaç, her kapanışı kaydeder. Sayaç değeri ile ölçülen aralık birlikte okunduğunda, kapanış başına aşınma bulunur. Bu değer bilindiğinde değişim tarihi önceden hesaplanır. Sayaç bulunmayan tahriklerde çevrim sayısı, üretim verisinden tahmin edilir.
Nemli ortamda pas etkisi
Uzun duruşlarda disk yüzeyinde ince bir pas tabakası oluşur. İlk kapanışlarda bu pas, balatayı zımpara gibi kazır ve hızlı bir aşınma yaratır. Nemli ortamlarda duruş sonrası ilk çevrimlerde tork da düşük kalabilir. Fren gövdesine koruma kapağı takılması nemi azaltır. Uzun duruş beklenen tahriklerde disk yüzeyi bakımda denetlenir.
Teşhisin frenin bütünüyle bağı
Aşınma, frenin tutma kuvvetini değil açılma yeteneğini önce etkiler. Tutma kuvveti, yay ön yüküyle belirlenir ve balata inceldikçe yay uzadığı için bir miktar düşer. Bu yüzden aşınmış bir frende hem açılma gecikir hem tork azalır. Ayarların bütünü konusunda elektromanyetik frenli motor ayarı yazısı ayrıntılı bilgi verir.
Balata aşınması, üç ayrı belirtiyle kendini gösterir: kalkışın gecikmesi, sürtünme sesi ve biriken toz. Aralık ölçümünün düzenli kaydı, bu belirtiler ortaya çıkmadan önce değişimin planlanmasını sağlar.
