Metoda mehaničkog ispitivanja kočionih papuča od lijevanog željeza koje se koriste u željezničkim vozilima (Odabir tvrdoće kočionih papuča uređajem za mjerenje tvrdoće)

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

1. Ispitivanje vlačne čvrstoće

Mora se provesti u skladu s odredbama norme ISO 6892-1:2019. Dimenzije i kvaliteta obrade uzoraka za vlačnu otpornost moraju ispunjavati zahtjeve norme ISO 185:2005.

2. Metoda ispitivanja tvrdoće

Mora se provesti u skladu s normom ISO 6506-1:2014. Uzorci tvrdoće izrezuju se iz donje polovice zasebno lijevane ispitne šipke; ako nema ispitne šipke, uzima se jedna kočna papuča, s njezine strane se blanja 6 mm – 10 mm, a tvrdoća se mjeri na 4 ispitne točke, pri čemu se prosječna vrijednost smatra rezultatom ispitivanja.

Osnova metode ispitivanja tvrdoće

Norma ISO 6506-1:2014 „Metalni materijali – Ispitivanje tvrdoće Brinellom – 1. dio: Metoda ispitivanja“ specificira načelo, simbole i objašnjenja, ispitnu opremu, uzorke, postupke ispitivanja, nesigurnost rezultata i izvještaj o ispitivanju za ispitivanje tvrdoće metalnih materijala Brinellom.

2.1 Odabir ispitne opreme: Brinell mjerač tvrdoće (preporučuje se prvi)

Prednosti: Područje udubljenja je veliko, što može odražavati ukupnu tvrdoću lijevanog željeza (lijevano željezo može imati neravnomjernu strukturu), a rezultati su reprezentativniji.

Pogodan je za lijevano željezo srednje i niske tvrdoće (HB 80 – 450), što u potpunosti pokriva raspon tvrdoće kočionih papučica od lijevanog željeza.

Postupak je relativno jednostavan, a zahtjevi za površinsku obradu uzorka su relativno niski (općenito 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. Njegova glavna prednost leži u snažnoj 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: omjer ispitne sile (F) i površine udubljenja (A), s jedinicom MPa (ali obično jedinica nije označena, već se koristi samo numerička vrijednost). Formula za izračun je sljedeća: HBW=πD(D−D2−d2​)2×0,102×F
Gdje:

F je ispitna sila (jedinica: N);

D je promjer utiskivača (jedinica: mm);

d je prosječni promjer udubljenja (jedinica: mm);

Koeficijent „0,102“ je faktor pretvorbe koji se koristi za pretvaranje jedinice ispitne sile iz kgf u N (ako se izračunava izravno u N, formula se može pojednostaviti).

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

Prema materijalnim karakteristikama kočionih papučica od lijevanog željeza (sivi ljev), parametri ispitivanja tvrdoće po Brinellu obično su 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, ispitna sila može se podesiti (npr. 1500 kgf ili 500 kgf) u skladu s normom ISO 6506-1:2014, ali to mora biti naznačeno u izvješću o ispitivanju.