Evaluation of Polymeric Composite Material Alternatives for Metal Fulcrum Ring Part Used in Dry Friction Clutches

As same as in other industries, the automotive industry is one of the industries that expects continuous improvements. In this context, it is very important to integrate new technologies into the industry and to use new, alternative materials for industrial products. With the increase of these studies, cost and weight reduction are improved while serious advantages are obtained by maintaining the product's performance. The suitability of production with additive manufacturing of the fulcrum ring, which is a sub-component of the clutch cover assembly in the dry friction clutch system, acts as a support point. It has a very important role in system performance. Additionally, the system was simulated using finite element methodology in a working environment, and it was discovered that the compressive loads are the main loads operating on the system. The behavior of the materials against these loads was tested respectively. According to test data, %20 fiber addition makes the material closer to the metal replacement. It was observed that the strain rates dropped by %59,61 in PA6-%20CF, making this material suitable for prototyping. In order to examine the behavior of the materials under compressive load, their compatibility with the nine different macro scale material models. Finally, the fulcrum rings were produced with the FFF method and tested in the clutch cover assembly performance test device. It was seen that the composite alternative worked adequately. Even if the clamp load dropped %2, this load can work properly due to its tolerance limits. It is aimed this study will help studies such as increasing the industrial applications of alternative materials, studying new production methods and advancing material modeling studies.

Otomotiv endüstrisinde, diğer endüstrilerde olduğu gibi sürekli iyileştirme hedefleri
bulunmaktadır. Bu kapsamda yeni teknolojilerin endüstriye entegre edilmesi, yeni,
alternatif malzemelerin farklı ürünlerde kullanılması oldukça önemlidir. Bu
çalışmaların artması ile birlikte maliyet, ağırlık gibi konular iyileştirilirken,
mukavemet ve ürün performansı korunarak ciddi avantajlar elde edilmektedir. Kuru
sürtünmeli debriyaj sisteminde bulunan debriyaj baskı komplesinin bir alt komponenti
olan, mesnet noktası görevi gören ve sistem performansı için oldukça önemli bir role
sahip olan fulcrum ringlerin alternatif malzeme ve eklemeli imalat tekniği ile
üretilebilirliği araştırılmıştır. Bu kapsamda, sistem çalışma koşulları sonlu elemanlar
analizi ile simüle edilmiş ve bası yüklerinin en etkin yük olduğu görülmüştür.
Altenratif malzemelerin bası yüküne karşı gösterdiği davranış test edilmiş, metal ile
karşılaştırılarak uygunlukları değerlendirilmiştir. Test verileri incelendiğinde, %20
elyaf oranının malzemeyi metal ikamesine daha da yaklaştırdığı görülmüştür. Tüm
alternatif malzemeler arasında PA6-%20CF malzemesinde %59,61 oranında gerinim
düşüşü gözlemlenmiş ve bası yükü altında metal davranışına en yakın davranış olması
sebebiyle prototip malzemesi olarak seçilmiştir. Bununla birlikte, malzemelerin bası
yüküne karşı gösterdiği davranışın incelenmesi için dokuz farklı makro malzeme
modelleri ile uyumu çalışılmıştır. Son olarak gerçek ölçekli ürün eklemeli imalat
yöntemi ile üretilmiş ve performans ölçümleri alınmıştır. Baskı kuvveti metal parçaya
göre %2 düşmüş ancak tolerans limitlerinde olduğu saptanmıştır. Yapılan bu
çalışmanın alternatif malzemelerin endüstriyel uygulamalarının arttırılması, yeni
üretim yöntemlerinin çalışılması ve malzeme modelleme çalışmalarının ilerletilmesi
gibi çalışmalara yardımcı olması hedeflenmiştir.