Metoda mehaničkog ispitivanja kočionih papuča od lijevanog željeza koje se koriste u željezničkim vozilima (Izbor instrumenta za ispitivanje tvrdoće kočionih papuča)

Izbor opreme za mehaničko ispitivanje kočionih papuča od lijevanog željeza mora biti u skladu sa standardom: ICS 45.060.20. Ovaj standard specificira da je ispitivanje mehaničkih svojstava podijeljeno u dva dijela:

1. Ispitivanje zatezanja

Ispitivanje se mora provesti u skladu s odredbama standarda ISO 6892-1:2019. Dimenzije i kvalitet obrade uzoraka za zatezanje moraju ispunjavati zahtjeve standarda ISO 185:2005.

2. Metoda ispitivanja tvrdoće

Mora se primijeniti u skladu sa standardom ISO 6506-1:2014. Uzorci za tvrdoću moraju se izrezati iz donje polovine zasebno lijevane ispitne šipke; ako nema ispitne šipke, treba uzeti jednu kočionu papuču, sa njene strane se odreže komad od 6 mm do 10 mm, a tvrdoća se mjeri na 4 ispitne tačke, pri čemu se prosječna vrijednost smatra rezultatom ispitivanja.

Osnova metode ispitivanja tvrdoće

Standard ISO 6506-1:2014 „Metalni materijali – Ispitivanje tvrdoće po Brinellu – Dio 1: Metoda ispitivanja“ specificira princip, simbole i objašnjenja, opremu za ispitivanje, uzorke, postupke ispitivanja, nesigurnost rezultata i izvještaj o ispitivanju za ispitivanje tvrdoće metalnih materijala po Brinellu.

2.1 Izbor ispitne opreme: Brinell tester tvrdoće (preporučuje se prvi)

Prednosti: Površina udubljenja je velika, što može odražavati ukupnu tvrdoću materijala od lijevanog željeza (liveno željezo može imati neujednačenu strukturu), a rezultati su reprezentativniji.

Pogodan je za liveno gvožđe srednje i niske tvrdoće (HB 80 – 450), što u potpunosti pokriva raspon tvrdoće kočionih papuča od livenog gvožđa.

Operacija je relativno jednostavna, a zahtjevi za završnu obradu površine uzorka su relativno niski (obično je dovoljno Ra 1,6 – 6,3 μm).

2.2 Princip ispitivanja tvrdoće po Brinellu

Princip se može sažeti na sljedeći način: Kuglica od tvrde legure (ili kuglica od kaljenog čelika) promjera 10 mm utiskuje se u površinu uzorka pod određenom ispitnom silom (npr. 3000 kgf). Nakon mjerenja promjera udubljenja, izračunava se vrijednost tvrdoće (HBW) kako bi se okarakterizirala sposobnost materijala da se odupre plastičnoj deformaciji. Njena glavna prednost leži u visokoj reprezentativnosti rezultata, koja može odražavati makroskopske karakteristike tvrdoće materijala. To je klasična metoda koja se široko koristi u ispitivanju performansi metalnih materijala.

2.3 Simboli i objašnjenja vrijednosti tvrdoće po Brinellu

Osnovna definicija vrijednosti tvrdoće po Brinellu (HBW) je: odnos ispitne sile (F) i površine udubljenja (A), sa jedinicom MPa (ali obično jedinica nije označena, već se koristi samo numerička vrijednost). Formula za izračunavanje je sljedeća: HBW=πD(D−D2−d2​)2×0.102×F
Gdje:

F je sila ispitivanja (jedinica: N);

D je prečnik utiskivača (jedinica: mm);

d je prosječni prečnik udubljenja (jedinica: mm);

Koeficijent "0,102" je faktor konverzije koji se koristi za pretvaranje jedinice ispitne sile iz kgf u N (ako se izračunava direktno u N, formula se može pojednostaviti).

Iz formule se može vidjeti da pod istom ispitnom silom i promjerom utiskivača, što je manji promjer udubljenja, to je veća otpornost materijala na plastičnu deformaciju i veća je vrijednost tvrdoće po Brinellu; obrnuto, to je niža vrijednost tvrdoće.

Prema materijalnim karakteristikama kočionih papuča od lijevanog željeza (sivi liv), parametri ispitivanja tvrdoće po Brinellu su obično sljedeći:

Ispitna sila (F): Općenito se koristi 3000 kgf (29,42 kN), a odgovarajući simbol tvrdoće je „HBW 10/3000“.

Napomena: Ako je uzorak tanak ili je materijal mekan, sila ispitivanja se može podesiti (npr. 1500 kgf ili 500 kgf) u skladu sa ISO 6506-1:2014, ali to mora biti naznačeno u izvještaju o ispitivanju.