Railway vehicle brake systems provides safely stopping, slowing and its movement at the appropriate
speed. Mechanical braking is commonly performed by the effect of friction, and the use of brake discs is
the only reliable option when railway vehicle is designed for high speed. The dimensions and weight of the
brake discs, the area under the chassis, the service speed of the train, etc. varies as it is designed according
to the parameters. The weight can be reduced by up to half, when different materials are used. During
braking, mechanical energy is converted into heat. The air flowing between the ventilation vanes, which
can be designed in various shapes and sizes, provides effective convective cooling in the disc. Locally
overheated areas cause structural changes in the brake disc material, thermal crack formation and other
damage. If these damages are not controlled and progress and turn into deep cracks, the disc becomes
unusable over time. Lamellar, vermicular or spheroidal graphite cast iron is commonly and traditionally
used in the manufacture of railway vehicle brake discs. Also cast irons with special compositions, as well
as casting and forging steel. Various alloying elements can be added to the composition to increase the
fracture toughness and wear resistance of steels to be used as brake disc material. There is also the use of
composite materials especially aluminium or ceramic matrix composites thus, a train brake disc desired
property and very light can be produced. In this study, information is given about brake disc structure and
cooling vanes, heat generation and transfer in braking, heat gradients and problems in hot regions, thermal
cracks, materials used and can be used in brake discs.
Demiryolu taşıtı frenleme sistemleri, emniyetli şekilde durdurma, yavaşlatma ve uygun hızla hareketi sağlar.
Yaygın olarak sürtünme etkisiyle mekanik frenleme gerçekleştirilir ve demiryolu taşıtları yüksek hıza
uygun tasarlandığında fren disklerinin kullanımı, tek güvenli seçenektir. Fren diski boyutları ve ağırlığı,
şasi altındaki alan, servis hızı gibi parametrelere göre çeşitlilik gösterir. Farklı malzemeler kullanıldığında
ağırlık yarı yarıya varacak kadar azaltılabilmektedir. Frenleme esnasında mekanik enerji ısıya dönüşür.
Çeşitli şekillerde ve boyutlarda tasarlanabilen soğutma kanatçıkları arasından akan hava, diskte konveksiyonla
etkili soğutma sağlar. Diskte yerel olarak aşırı ısınan alanlar, fren diski malzemesinde yapısal değişikliğe,
termal çatlak oluşumuna ve diğer hasarlara yol açar. Bu hasarlar, kontrol edilmediği ve ilerlediği,
derin çatlaklar haline dönüştüğü takdirde zamanla disk kullanılamaz hale gelir. Demiryolu taşıtı fren diski
imalinde yaygın ve geleneksel olarak dökme demir (lamelli, vermiküler, küresel grafitli) kullanılır; ayrıca
yüksek alaşımlı dökme demirler, dökme ve dövme çelik. Fren diski çeliklerinin kırılma tokluğunu artırmak
ve aşınma dirençlerini yükseltmek için bileşene çeşitli alaşım elementleri eklenebilir. Ayrıca özellikle alüminyum
ve seramik matrisli kompozit malzemelerin kullanımı da söz konusudur, böylelikle istenilen özelliklerde
ve oldukça hafif tren fren diski üretilebilir. Bu çalışmada fren disk yapısı ve soğutma kanatçıkları,
frenlemede ısı oluşumu, transferi, sıcaklık gradyanları ve sıcak bölgelerde oluşan sorunlar, termik çatlaklar,
fren disklerinde kullanılan ve kullanılabilecek malzemeler hakkında bilgi verilmiştir.