طريقة الاختبار الميكانيكي لأحذية الفرامل المصنوعة من الحديد الزهر المستخدمة في عربات السكك الحديدية (اختيار جهاز اختبار صلابة أحذية الفرامل)

يجب أن يتوافق اختيار معدات الاختبار الميكانيكي لأحذية الفرامل المصنوعة من الحديد الزهر مع المعيار: ICS 45.060.20. وينص هذا المعيار على أن اختبار الخواص الميكانيكية ينقسم إلى جزأين:

1. اختبار الشد

يجب أن يتم ذلك وفقًا لأحكام المواصفة القياسية ISO 6892-1:2019. يجب أن تتوافق أبعاد وجودة معالجة عينات الشد مع متطلبات المواصفة القياسية ISO 185:2005.

2. طريقة اختبار الصلابة

يتم تنفيذ ذلك وفقًا للمعيار ISO 6506-1:2014. يتم قطع عينات الصلابة من النصف السفلي لقضيب الاختبار المصبوب بشكل منفصل؛ إذا لم يكن هناك قضيب اختبار، فيتم أخذ حذاء فرامل واحد، ويتم تسوية 6 مم - 10 مم من جانبه، ويتم قياس الصلابة عند 4 نقاط اختبار، ويكون متوسط ​​القيمة هو نتيجة الاختبار.

أساس طريقة اختبار الصلابة

يحدد المعيار ISO 6506-1:2014 "المواد المعدنية - اختبار صلابة برينل - الجزء 1: طريقة الاختبار" المبدأ والرموز والتفسيرات ومعدات الاختبار والعينات وإجراءات الاختبار وعدم اليقين في النتائج وتقرير الاختبار لاختبار صلابة برينل للمواد المعدنية.

2.1 اختيار معدات الاختبار: جهاز اختبار صلابة برينل (يوصى به أولاً)

المزايا: منطقة الانبعاج كبيرة، مما يمكن أن يعكس الصلابة الإجمالية لمادة الحديد الزهر (قد يكون للحديد الزهر بنية غير متساوية)، والنتائج أكثر تمثيلاً.

وهو مناسب للحديد الزهر متوسط ​​ومنخفض الصلابة (HB 80 – 450)، والذي يغطي نطاق صلابة أحذية الفرامل المصنوعة من الحديد الزهر بشكل كامل.

العملية بسيطة نسبياً، ومتطلبات تشطيب سطح العينة منخفضة نسبياً (عادةً ما يكون Ra 1.6 - 6.3 ميكرومتر كافياً).

2.2 مبدأ اختبار صلابة برينل

يمكن تلخيص المبدأ كما يلي: تُضغط كرة من سبيكة صلبة (أو كرة فولاذية مُقسّاة) قطرها 10 مم على سطح العينة تحت قوة اختبار محددة (مثل 3000 كجم). بعد قياس قطر الانبعاج، تُحسب قيمة الصلابة (HBW) لتحديد قدرة المادة على مقاومة التشوه اللدن. تكمن ميزتها الأساسية في دقة النتائج، التي تعكس خصائص الصلابة الكلية للمادة. وهي طريقة كلاسيكية شائعة الاستخدام في اختبار أداء المواد المعدنية.

2.3 رموز وتفسيرات قيمة صلابة برينل

التعريف الأساسي لقيمة صلابة برينل (HBW) هو: نسبة قوة الاختبار (F) إلى مساحة سطح الانبعاج (A)، بوحدة ميجا باسكال (MPa) (ولكن عادةً لا تُذكر الوحدة، ويُستخدم فقط القيمة العددية). صيغة الحساب هي كالتالي: HBW = πD(D−D²−d²)² × 0.10² × F
أين:

F هي قوة الاختبار (الوحدة: نيوتن)؛

D هو قطر أداة الضغط (الوحدة: مم)؛

d هو متوسط ​​قطر الانبعاج (الوحدة: مم)؛

المعامل "0.102" هو عامل تحويل يستخدم لتحويل وحدة قوة الاختبار من kgf إلى N (إذا تم حسابها مباشرة بالنيوتن، فيمكن تبسيط الصيغة).

يتضح من الصيغة أنه في ظل نفس قوة الاختبار وقطر أداة الضغط، كلما كان قطر الضغط أصغر، زادت قدرة المادة على مقاومة التشوه اللدن، وارتفعت قيمة صلابة برينل؛ وعلى العكس من ذلك، انخفضت قيمة الصلابة.

وفقًا لخصائص مادة أحذية الفرامل المصنوعة من الحديد الزهر (الحديد الزهر الرمادي)، فإن معايير اختبار صلابة برينل عادة ما تكون كما يلي:

قوة الاختبار (F): بشكل عام، يتم استخدام 3000 كجم (29.42 كيلو نيوتن)، ورمز الصلابة المقابل هو "HBW 10/3000".

ملاحظة: إذا كانت العينة رقيقة أو كانت المادة لينة، فيمكن تعديل قوة الاختبار (مثل 1500 كجم أو 500 كجم) وفقًا للمعيار ISO 6506-1:2014، ولكن يجب الإشارة إلى ذلك في تقرير الاختبار.