طريقة الاختبار الميكانيكي لأحذية الفرامل المصنوعة من الحديد الزهر المستخدمة في المركبات المتحركة (اختيار حذاء الفرامل أو جهاز اختبار الصلابة)

يجب أن يتوافق اختيار معدات الاختبار الميكانيكية لأحذية فرامل الحديد الزهر مع المعيار الدولي ICS 45.060.20. ينص هذا المعيار على أن اختبار الخواص الميكانيكية ينقسم إلى قسمين:

1. اختبار الشد

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

2. طريقة اختبار الصلابة

يجب تنفيذه وفقًا للمعيار ISO 6506-1:2014. تُقطع عينات الصلابة من النصف السفلي لقضيب الاختبار المصبوب بشكل منفصل؛ في حال عدم وجود قضيب اختبار، يُؤخذ حذاء فرامل واحد، ويُسوى من جانبه بمقدار 6 مم إلى 10 مم، وتُقاس الصلابة عند 4 نقاط اختبار، وتكون القيمة المتوسطة هي نتيجة الاختبار.

أساس طريقة اختبار الصلابة

تحدد المواصفة القياسية ISO 6506-1:2014 "المواد المعدنية - اختبار صلابة برينيل - الجزء 1: طريقة الاختبار" المبدأ والرموز والشروحات ومعدات الاختبار والعينات وإجراءات الاختبار وعدم اليقين في النتائج وتقرير الاختبار لاختبار صلابة برينيل للمواد المعدنية.

2.1 اختيار معدات الاختبار: جهاز اختبار صلابة برينيل (الموصى به أولاً)

المزايا: مساحة المسافة البادئة كبيرة، مما يمكن أن يعكس الصلابة الشاملة لمادة الحديد الزهر (قد يكون للحديد الزهر بنية غير متساوية)، والنتائج أكثر تمثيلا.

فهو مناسب للحديد الزهر ذو الصلابة المتوسطة والمنخفضة (HB 80 – 450)، والذي يغطي بشكل كامل نطاق صلابة أحذية الفرامل المصنوعة من الحديد الزهر.

العملية بسيطة نسبيًا، ومتطلبات التشطيب السطحي للعينة منخفضة نسبيًا (عادةً ما تكون Ra 1.6 – 6.3 ميكرومتر كافية).

2.2 مبدأ اختبار صلابة برينيل

يمكن تلخيص المبدأ كما يلي: تُضغط كرة من سبيكة صلبة (أو كرة فولاذية مُخمّدة) قطرها 10 مم على سطح العينة تحت قوة اختبار معينة (مثل 3000 كجم ثقلي). بعد قياس قطر الانبعاج، تُحسب قيمة الصلابة (HBW) لتحديد قدرة المادة على مقاومة التشوه البلاستيكي. تكمن ميزتها الأساسية في دقة تمثيل النتائج، مما يعكس خصائص الصلابة العيانية للمادة. تُعد هذه الطريقة كلاسيكية تُستخدم على نطاق واسع في اختبار أداء المواد المعدنية.

2.3 رموز وتفسيرات قيمة صلابة برينيل

التعريف الأساسي لقيمة صلابة برينيل (HBW) هو: نسبة قوة الاختبار (F) إلى مساحة سطح الانبعاج (A)، بوحدة الميجا باسكال (ولكن عادةً لا تُحدد الوحدة، وتُستخدم القيمة العددية فقط). صيغة الحساب هي كما يلي: HBW=πD(D−D−d−d−2​)×0.102×F
أين:

F هي قوة الاختبار (الوحدة: نيوتن)؛

D هو قطر المسنن (الوحدة: مم)؛

d هو متوسط ​​قطر المسافة البادئة (الوحدة: مم)؛

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

من الصيغة يمكن ملاحظة أنه تحت نفس قوة الاختبار وقطر المسنن، كلما كان قطر المسنن أصغر، زادت قدرة المادة على مقاومة التشوه البلاستيكي، وارتفعت قيمة صلابة برينيل؛ وعلى العكس من ذلك، انخفضت قيمة الصلابة.

وفقا لخصائص المواد لأحذية الفرامل المصنوعة من الحديد الزهر (الحديد الزهر الرمادي)، فإن معلمات اختبار صلابة برينيل تكون عادة كما يلي:

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

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