Метод механічних випробувань чавунних гальмівних колодок, що використовуються в рухомому складі (вибір твердомера гальмівних колодок)

Вибір обладнання для механічних випробувань чавунних гальмівних колодок повинен відповідати стандарту: ICS 45.060.20. Цей стандарт визначає, що випробування механічних властивостей поділяється на дві частини:

1. Випробування на розтяг

Його слід проводити відповідно до положень ISO 6892-1:2019. Розміри та якість обробки зразків на розтяг повинні відповідати вимогам ISO 185:2005.

2. Метод випробування твердості

Його слід виконувати відповідно до ISO 6506-1:2014. Зразки для твердості вирізають з нижньої половини окремо відлитого випробувального бруска; якщо випробувальний брусок відсутній, береться один гальмівний наконечник, з його бокової сторони зрізається заготовка на 6–10 мм, а твердість вимірюється у 4 точках випробування, при цьому результатом випробування є середнє значення.

Основа методу випробування твердості

Стандарт ISO 6506-1:2014 «Металеві матеріали – Випробування на твердість за Брінеллем – Частина 1: Метод випробування» визначає принцип, символи та пояснення, випробувальне обладнання, зразки, процедури випробувань, невизначеність результатів та звіт про випробування для випробування на твердість за Брінеллем металевих матеріалів.

2.1 Вибір випробувального обладнання: твердомір за Брінеллем (рекомендовано в першу чергу)

Переваги: ​​Площа вдавлення велика, що може відображати загальну твердість чавунного матеріалу (чавун може мати нерівномірну структуру), а результати є більш репрезентативними.

Підходить для чавуну середньої та низької твердості (HB 80 – 450), що повністю покриває діапазон твердості чавунних гальмівних колодок.

Операція відносно проста, а вимоги до обробки поверхні зразка відносно низькі (зазвичай достатньо Ra 1,6 – 6,3 мкм).

2.2 Принцип визначення твердості за Брінеллем

Принцип можна підсумувати наступним чином: кульку з твердого сплаву (або загартовану сталеву кульку) діаметром 10 мм вдавлюють у поверхню зразка під певним випробувальним зусиллям (наприклад, 3000 кгс). Після вимірювання діаметра вдавлення розраховується значення твердості (HBW), яке характеризує здатність матеріалу чинити опір пластичній деформації. Його основна перевага полягає у високій репрезентативності результатів, яка може відображати макроскопічні характеристики твердості матеріалу. Це класичний метод, який широко використовується в експлуатаційних випробуваннях металевих матеріалів.

2.3 Символи та пояснення значення твердості за Брінеллем

Основне визначення твердості за Брінеллем (HBW) таке: відношення випробувального зусилля (F) до площі поверхні вдавлювання (A) в одиниці вимірювання МПа (але зазвичай одиниця не позначена, і використовується лише числове значення). Формула розрахунку така: HBW=πD(D−D2−d2​)2×0.102×F
Де:

F – випробувальна сила (одиниця вимірювання: Н);

D – діаметр індентора (одиниця вимірювання: мм);

d – середній діаметр відбитка (одиниця вимірювання: мм);

Коефіцієнт «0,102» – це коефіцієнт перетворення, який використовується для перетворення одиниці випробувальної сили з кгс у Н (якщо розраховувати безпосередньо в Н, формулу можна спростити).

З формули видно, що за однакової випробувальної сили та діаметра індентора, чим менший діаметр вдавлення, тим сильніша здатність матеріалу чинити опір пластичній деформації, і тим вище значення твердості за Брінеллем; і навпаки, чим нижче значення твердості.

Відповідно до матеріальних характеристик чавунних гальмівних колодок (сірого чавуну), параметри випробування на твердість за Брінеллем зазвичай такі:

Випробувальна сила (F): Зазвичай використовується 3000 кгс (29,42 кН), а відповідний символ твердості - «HBW 10/3000».

Примітка: Якщо зразок тонкий або матеріал м’який, випробувальне зусилля можна регулювати (наприклад, 1500 кгс або 500 кгс) відповідно до ISO 6506-1:2014, але це має бути зазначено у звіті про випробування.