Fren balatalarında çeşitli oranlarda farklı malzemelerin birleşimi olmakla birlikte genel olarak %42.5 barit, %20 reçine, %15 bakır, %5 alümina %10 cashew, %5 grafit, %2.5 pirinç tozu gibi maddelerin birleşimi toz metalürjisi yöntemiyle gerçekleştirilir.

Modern araçlarda tüm tekerleklerde fren balataları bulunmaktadır. Sürücü fren pedalına basarak frenleme sistemini aktif hale getirdiğinde hidrolik sıvı basıncı tüm tekerleklere aynı anda iletilerek balataların disk ya da kampana yüzeylerine fiziksel teması ile sürtünmektedir.

Fren balatalarının yenilenme gerekliliği sürücünün kullanımıyla doğrudan ilişkilidir. Ayrıca aracın kullanıldığı yolların fiziksel şartları, trafik yoğunluğu, iklim özellikleri, kimyasal teması da diğer etken unsurlardır.

Agresif sürüş tarzıyla sürücünün frene çok sert basması balata ömrünü azaltmaktadır. Bu yüzden trafik akışı sezgisi ile daha yumuşak ve hıza göre sertliği yavaşça artan frenler yapılmalıdır. Balata malzemesi de balataların ömrünü etkilemektedir. Seramik balataların ömrü metal balatalara göre daha uzun olmaktadır.

Çok sık fren yapıldığında 3.000 km gibi düşük rakamlarda dahi balata kalınlıklarının azalmasıyla değişim gerekebilir. Genel kullanımda 25.000-90.000 km aralığında değişim gerektirmektedir. Araçların ağırlık merkezinin ön tarafa yakın olması ve frenleme esnasında ön tarafa daha fazla kayması nedeniyle araçlarda sıklıkla ön balatalar arka balatalara göre daha çok yıpranır ve daha erken değişim gerektirir.

Ağır işleyen bir trafikte sürekli kalkış yapıp frene basıldığından balatalar daha hızlı tükenmektedir. Eğim aşağı inişlerde aracın hızının kontrol edilmesi için motor freni yeterli kalmadığında frenlerin kullanılması daha fazla sürtünmeye neden olacağından balataların hızla azalmasına neden olacaktır.

Fren balataları bittiğini bazı işaretlerle bildirir. Araçta balata seviyelerini gösteren dijital bir uyarı varsa gerektiğinde bildirim verecektir. Fren pedalının normal seviyesinden daha aşağıda kalması, frene basarken direksiyon simidinde titreme, gıcırdama sesleri veya bir yöne aracın çekmesi balata seviyelerinin azaldığının belirtisidir.

Fren balataları, trafikte hem kendinizin hem de çevrenizdekilerin güvenliğini etkilediğinden gerektiğinde acilen değişimi gerekmektedir.

Park freninin çalışma prensibi oldukça basittir ve bu nedenle bakımı da oldukça kolay bir şekilde yapılabilir. Sistem içerisinde bir adet fren kolu veya yeni araçlarda düğme, arka fren balatalarına kol çekildiğinde veya butona basıldığında hareketi ileten bir el freni teli ve bu telin gerginliğini ayarlayan, ayar vidası bulunur. Bu vida el freni telini sisteme sabitler ve tel değişimi yapılacağı zaman bu vida gevşetilerek tel değiştirilebilir. Ayrıca butonlu araçlar için manuel çekmeli araçlardan farklı olarak, çekme hareketi sağlayan bir motor sistemi bulunur. Arka fren sistemi disk fren olan araçlarda balataların azalması çekme mesafesi olarak çok fazla fark yaratmayacağından dolayı genellikle tükenmez ancak araç hareket halindeyken el frenini sıka kullanıyorsanız bu sefer tükenme durumu yaşanabilir. Arka frenleri kampana olan araçlarda ise fren balataları bittikçe veya kampana sistemi gevşedikçe eğer otomatik gerdirme sistemi yoksa ara sıra gerdirerek ayar yapılması gerekir. Aksi halde el freni sonuna kadar çekilmiş olsa bile araç durmayabilir.

El freni ayarı konusunda sanayide bir takım servisler kolaya kaçabilirler ve balata ayarı yapmak yerine hemen el freni kolu yanında yer alan ayar vidasından telin gerginliğini arttırırlar. Bu durum ilk etapta sorunu çözecek olsa da telin gerdirilebileceği maksimum gerginlik ayarı bulunmaktadır ve bu nedenle balatalar değiştiğinde veya balatalar iyice aşındığında tekrar ayar yapılması gerekebilir. Bu durum da telin dayanımını azaltabilir. Bu nedenle ilk etapta balataların ayarlanması gerekir.

Bu işlem için kriko veya lift yardımıyla araç kaldırılır ve arka lastikler sökülür. Kampana fren sistem için kampana sistemini dış etkilerden koruyan kapak sökülerek fren sisteminin içi görülür hale getirilir. Bu kısımda kampana ayar vidası bulunur ve vida çevrilerek balataların fren sistemine yakınlığı ayarlanır. Bunun için el freni 2 diş çekilir ve vida sıkılmaya başlanır. Bir süre sonra vida zor dönmeye başlayacaktır ve sıkışıklık belirli bir değere geldiğinde işlem tamamlanır. Bu işlemi kuvvet değeri gösteren bir anahtar ile her iki kampana için aynı değerde olacak şekilde yapmak gerekir. Aksi halde el freni çekildiğinde sağ ve sol frenler eşit güçte fren yapmayabilir.

Disk fren sisteminde ise işlem daha kolaydır. Lastik söküldükten sonra ekstra bir parçayı sökmek gerekmez ve hemen disk üzerinde yer alan kampana ayar vidası kullanarak yine el freni 1 veya 2 diş çekildikten sonra sıkıştırma işlemi yapılır. Ayar vidası belli bir değere ulaştığında işlem tamamlanır ve aynı işlem diğer disk için de yapılır.

Balatalar aşınmaya karşı oldukça dayanıklı olarak tasarlanmış olup fren konforu ve dayanıklılık arasında en iyi seçim yapılarak üretilmiştir. Her ne kadar dayanıklı da olsa, frenleme esnasında incelir. Belirli bir kritik sınıra ulaştığında ise değiştirilmesi gerekir. Değiştirilmezse, balata yerine metal gövde disk yüzeyine sürtünmeye başlar ve bu nedenle hem frenleme performansında bir azalma meydana gelir, hem de fren diskleri daha fazla aşınarak hem balata hem de disklerin değişmesi gerekebilir.

Bu nedenle hem sürüş güvenliği hem de daha fazla masrafa yol açmamak için balataların belirli aralıklarla kontrol edilmesi ve bitmişse değiştirilmesi gerekir. Günümüzde balata yüzeyi kanallı olarak üretilir ve aşınmanın durumu bu kanallar vasıtasıyla kolaylıkta tespit edilebilir. Bunun için jant arasından bakarak veya jant geometrisi müsait değil ise lastik değişimi esnasında kontroller sağlanabilir.

Balataların bittiğini anlamanın bir diğer yolu da fren esnasında çıkan sesi dinlemektir. Eğer tok ve kalın bir ses duyuluyorsa balatalar yeterli olarak düşünülebilir. Ancak tiz ve yüksek sesli sürtünme sesi geliyorsa balataların değişme zamanı gelmiş olabilir. Bu durumda birmiş balataların daha fazla tahribata yol açmaması için bir an önce değiştirilmesi önerilmektedir.

Bazı durumlarda balata sertleşerek fren performans kaybı veya frenleme esnasında ses şikayeti meydana getirebilir. Bu durumda da balataları değiştirmek gerekebilir. Balatalar çevresel şartların etkisiyle, üretim yılına bağlı olarak veya kimyasal teması neticesinde sertleşebilirler. Sık sık balata spreyi kullanarak temizlik yapmak ve yapılan temizlikten sonra yeterince iyi durulama yapmamak balataların özelliğinin daha erken kaybedilmesine yol açabilir.

Fren pedalına basıldığında oluşan hidrolik basıncı, fren kaliperlerini iter. Kaliperler üzerinde yer alan fren balatalarının tekerleklerdeki disklere sürtünmesiyle hareket halindeki aracın durdurulması sağlanır.

İlk patentli otomobil olan Motorwagen’in mucidi Carl Benz’in eşi Bertha Benz 1888 yılında Motorwagen’i deneyimleyerek fren balatasını icat etmiştir. Heybert Frood tarafından 1908 yılında asbest mineralli fren balataları geliştirilmiştir. Asbestli fren balataları, kanserojen etkileri nedeniyle 1950 yılından beri birçok ülkede yasaklanarak elyaf, seramik gibi alternatif malzemelerle üretilmeye başlanmıştır.

Ülkemizde 71/320/AT Frenleme düzenekleri ile ilgili yönetmelik gereği 01.06.2005 tarihinden itibaren üretilen veya ithal edilen tüm araçlarda ve değiştirilen fren balatalarında asbest kullanımı yasaklanmıştır.

Fren balataları kullanım sonucunda aşınmışsa veya yapısal olarak bozulmuşsa değişimi gerekmektedir. Fren balataları zamanında değiştirilmezse, disk, rotor ve kaliperler aşınarak hasar görmelerine sebep olacağından masrafların daha da artmasına neden olacaktır.

Balataların değişiminin gerekliliğine karar verirken balata kalınlığı kontrol edilir. Aracın kullanım şartlarına bağlı olarak değişmekle birlikte ortalama 60.000 km’de fren balatalarının değişimi uygun görülmektedir. Eğer araç performanslı şekilde aşırı frenli kullanılıyorsa 30.000 km’de değişim gerekebilirken sakin kullanımda daha az fren kullanılarak 90.000 km’ye kadar balataların ömrü uzatılabilir.

Fren balatası seçimi aracın nasıl kullanıldığıyla doğrudan ilgilidir. Eğer performanslı bir sürüş yapılıyorsa metal balata tavsiye edilirken, uzun mesafeler kat ediliyorsa veya sıkışık trafikte sürüş yapılıyorsa seramik balata, kısa mesafe sürüşler yapılıyorsa organik balatalar en uygun tercih olmaktadır.

Fren balatalarının karşılaması gereken yeterliliklere göre yapılan testler neticesinde Audi, BMW, Mercedes-Benz gibi bazı araç üreticilerinin orijinal ekipman olarak kullandığı en iyi performansa sahip fren balataları, ATE, Brembo, Otto-Zimmermann, Ferodo markaları olarak sıralanmaktadır. Performans-fiyat önceliğine göre yapılan seçimlerde ise Bosch, TRW, Akebono, Sangsin, Kale ve Beşer balatalarının kullanımı öne çıkmaktadır.

Fren balatası sürtünme katsayısı, frenleme boyunca ne kadar az seviyede değişiyorsa o derece performanslıdır. Organik, seramik ve metal olarak üç çeşit fren balatası vardır. Seramik ve metal fren balataları organik olanlara göre daha yüksek frenleme performansına sahiptir.

Frenleme yapıldığında oluşan gürültü ve frenleme sistemindeki aşınmaların, zorlanmaların en az olduğu balata ise seramik fren balatalarıdır. Metal fren balataları en yüksek performanslı balatalar olmalarına rağmen aşırı derecede gürültülüdürler.

Sürücünün fren balatalarının bittiğini anlayabilmesi için balatanın bitme yüzeyine yakın küçük metal kıl şeklinde malzemeler eklemiştir. Balata bu seviyedeyken balatalar diske temas ettiğinde gıcırtı şeklinde ses çıkarmaya başlar. Frenlerde titreme varsa veya performansı kötüleşmişse balata kontrolü yapılmalı ve gerekliyse değiştirilmelidir.

Rejeneratif fren enerjisi geri kazanımı sistemi olan hibrit ya da elektrikli araçlarda, hareket halindeki aracın kinetik enerjisi, fren yapıldığında tekerleklerde yer alan jeneratörler ile elektrik enerjisine dönüştürülüp depolanır. Bu sayede aracın durdurulması için fren balatalarına düşen iş azalacağından bu sistemin olduğu araçlarda fren balataları daha uzun süre kullanılabilmektedir.

Hızla giden bir aracın fren pedalına bastığınızda aracın tepki vermemesi çok ürkütücü bir durum olacağından fren hidrolik sıvısının bakımı çok önemlidir.

Fren hidroliği sıkıştırılamaz, yani uygulanan basıncı aynen aktarır. Sürücü fren yapmak istediğinde ayağıyla fren pedalına basar. Uyguladığı bu fiziksel etki ile silindir içerisindeki piston, fren hidroliği sıvısını harekete geçirecek ve fren servosuna giden akışkanın hidrolik basıncıyla fren kaliperleri itilecektir. Kaliperlerde yer alan balataların disk yüzeyine temas etmesi sağlanarak balatalar ve disk arasındaki mekanik sürtünme ile araç yavaşlayacaktır.

Birçok araç kullanıcısı, fren diski, kaliperi ve balatarının bakımlarını yaptırırken fren hidroliği bakımını es geçmektedir. Fren hidroliği sisteminin hava alarak sıvı içerisinin toz, nem gibi oksidasyon ve sıvının yapısını bozacak etkilere maruz kalması fren sisteminin tamamı için olumsuzluk oluşturacaktır.

Fren hidroliği sıvısının değişimi, araç üreticilerine göre değişmekle birlikte ortalama olarak 2 yılda bir değiştirilmesi tavsiye edilmektedir. Örnek olarak Mercedes-Benz 2 yıl veya 30.000 km, Honda 3 yıl, Chevrolet 70.000 km, Volkswagen 3 yılda bir fren hidroliği sıvısının değişimini tavsiye etmektedir. Özellikle nemli bölgelerde kullanılan araçlarda daha erken değişim yapılmalıdır.

DOT3, DOT4, DOT5, DOT5.1 olmak üzere dört çeşit fren hidroliği sıvısı bulunmaktadır. Bu sıvılar higroskopiktir yani havadaki nemi emen sıvılardır. Kuru ve nemli durumlarına göre farklı sıcaklıklarda kaynama noktalarına sahiptirler. Hidrolik sıvısı nemlendikçe kaynama noktası düşer, böylece frenlerdeki hidrolik basıncı azalacağından fren performansı azalacaktır.

Karşılaştırmalı kaynama dereceleri Tablo 1’deki gibidir.

Tablo 1. Hidrolik sıvıları kuru ve ıslak kaynama noktaları

Yanlış yapılan uygulamalar fren sisteminin istenildiği gibi çalışmamasına neden olacağından hangi hidrolik sıvısının kullanılacağına aracın el kitapçığına bakılarak karar verilmelidir.

DOT3, DOT4 ve DOT5.1 glikol eter içermektedir. Bu yüzden aracın boyasına zarar verebilir. Uygulama yapılırken dikkat edilmelidir.

DOT5 silikon bazlıdır. Aracın boyasına zarar vermez. ABS gibi kilitlenmeyi önleyici sistemlerin olmadığı araçlarda kullanılmalıdır. ABS sistemi devreye girdiğinde hidrolik sıvısını milisaniyeler içerisinde kalipere uygulayıp bırakır. Bu sistemde çalkalanmaya neden olur. Silikon bazlı sıvı çalkalanma sonucu aşırı köpüreceğinden dolayı hidrolik sıvı kanalında hava varmış gibi bir durum oluşacaktır. Bu yüzden ABS olan araçlarda kullanılmamalıdır.

Araçta daha önce kullanılan hidrolik sıvısı ne ise yine aynısıyla değişimi tavsiye edilmektedir.

Aracınızın hidrolik sıvısının kendiniz değiştirmek isterseniz sırasıyla aşağıdaki adımları uygulamanız yeterli olacaktır;

• İş güvenliği ve kişisel koruyucu güvenlik önlemleri alınarak işe başlanılmalıdır.
• Aracın kaputu açılarak hidrolik sıvısının konulduğu kabın etrafı sıvıyı geçirmeyen bir malzemeyle örtülerek kapağı açılır ve bir el pompası, şırınga veya elektrikli pompa ile vakumlanarak kap içerisindeki sıvı çıkarılabildiği kadar çıkarılır. Yeni hidrolik sıvısı buradan kaba doldurulur ve kapağı kapatılır. Sıvının aracın boyasına temas etmemesine özen gösterilmelidir.
• Araç, düzgün bir zemin üzerinde bir lift ile veya kriko kullanılarak kriko sehpalarına alınıp dört tekeri de kaldırılarak hareket etmemesi için takozlarla sabitlenmelidir.
• Tekerlekler, bijonları sökülerek çıkarılır.
• Sırasıyla sağ arka, sol arka, sağ ön ve sol ön tekerleklerin kaliperlerinde yer alan tahliye cıvatası gevşetilerek eski hidrolik sıvısının bir hortum üzerinden bir kaba doldurulması gerekmektedir. Cıvatalar gevşetildiğinde cıvata üzerinden akış gerçekleşmezse cıvata sökülüp cıvata üzerindeki deliği tıkayan tortular temizlenir ve tekrar yerine takılır. Akış yeterli düzeyde değilse cıvata gevşetildiğinde frene basılır. Cıvata tekrar sıkılır ve ayak frenden çekilir. Bu şekilde işlem tekrarlanır.
• Eski sıvının tahliye işlemi devam ederken sistemin hava almaması için hidrolik sıvısı kabında yeterli hidrolik olmasına dikkat edilmelidir. Ekleme yapılarak tahliye işlemine devam edilmelidir.
• Tüm tekerlerde yer alan hidrolik tahliye cıvatalarından tahliye yapılırken yeni hidrolik sıvısının gelişi gözlemlendiğinde ilgili teker için işleme son verilmelidir.
• Tüm tekerleklerdeki hidrolik tahliye işlemi tamamlandığında hidrolik kabı seviyesine uygun tamamlama yapılarak kabın kapağı kapatılır.
• Tekerleklerin bijonları sıkılarak araç liftten indirilir ve frene birkaç kere pompalama yapılarak tahliye cıvatalarından kaçak olup olmadığı kontrol edilip test sürüşüne çıkılır.

Motor yağı gibi hidrolik sıvısı da geri dönüşüm amacıyla uygun kaplarda depolanarak ilgili birimlere teslim edilmelidir.