Demiryolu Araçlarında Kullanılan Dökme Demir Fren Balatalarının Mekanik Test Yöntemi (Sertlik Ölçer Kullanılarak Fren Balatası Seçimi)

Dökme demir fren balataları için mekanik test ekipmanının seçimi, ICS 45.060.20 standardına uygun olmalıdır. Bu standart, mekanik özellik testinin iki bölüme ayrıldığını belirtir:

1. Çekme Testi

Bu işlem, ISO 6892-1:2019 standardının hükümlerine uygun olarak gerçekleştirilecektir. Çekme numunelerinin boyutları ve işleme kalitesi, ISO 185:2005 standardının gerekliliklerini karşılamalıdır.

2. Sertlik Test Yöntemi

Bu işlem ISO 6506-1:2014 standardına uygun olarak gerçekleştirilecektir. Sertlik numuneleri, ayrı olarak dökülmüş test çubuğunun alt yarısından kesilecektir; test çubuğu yoksa, bir fren pabucu alınacak, yanından 6 mm – 10 mm tıraşlanacak ve sertlik 4 test noktasında ölçülecek, ortalama değer test sonucu olacaktır.

Sertlik Test Yönteminin Temeli

ISO 6506-1:2014 standardı “Metalik Malzemeler – Brinell Sertlik Testi – Bölüm 1: Test Yöntemi”, metalik malzemelerin Brinell sertlik testi için prensip, semboller ve açıklamalar, test ekipmanı, numuneler, test prosedürleri, sonuçların belirsizliği ve test raporunu belirtir.

2.1 Test Cihazının Seçimi: Brinell Sertlik Ölçer (Öncelikle Önerilir)

Avantajları: Çukur alanı geniştir, bu da dökme demir malzemenin genel sertliğini yansıtır (dökme demir düzensiz bir yapıya sahip olabilir) ve sonuçlar daha temsilidir.

Bu ürün, dökme demir fren balatalarının sertlik aralığının tamamını kapsayan, orta ve düşük sertlikteki dökme demir (HB 80 – 450) için uygundur.

İşlem nispeten basittir ve numunenin yüzey kalitesi gereksinimi nispeten düşüktür (genellikle Ra 1,6 – 6,3 μm yeterlidir).

2.2 Brinell Sertlik Testinin Prensibi

Prensip şu şekilde özetlenebilir: Çapı 10 mm olan sert alaşımlı bir bilye (veya sertleştirilmiş çelik bilye), belirli bir test kuvveti (örneğin 3000 kgf) altında numunenin yüzeyine bastırılır. Girinti çapı ölçüldükten sonra, malzemenin plastik deformasyona direnme yeteneğini karakterize etmek için sertlik değeri (HBW) hesaplanır. Temel avantajı, sonuçların güçlü temsil yeteneğinde yatmaktadır; bu da malzemenin makroskopik sertlik özelliklerini yansıtabilir. Metalik malzemelerin performans testinde yaygın olarak kullanılan klasik bir yöntemdir.

2.3 Brinell Sertlik Değerinin Sembolleri ve Açıklamaları

Brinell sertlik değerinin (HBW) temel tanımı şöyledir: test kuvvetinin (F) girinti yüzey alanına (A) oranı, birimi MPa'dır (ancak genellikle birim belirtilmez ve yalnızca sayısal değer kullanılır). Hesaplama formülü şu şekildedir: HBW=πD(D−D2−d2​)2×0.102×F
Nerede:

F, test kuvvetidir (birim: N);

D, girinti çapıdır (birim: mm);

d, girintinin ortalama çapıdır (birim: mm);

“0.102” katsayısı, test kuvveti birimini kgf'den N'ye dönüştürmek için kullanılan bir dönüştürme faktörüdür (doğrudan N cinsinden hesaplanırsa, formül basitleştirilebilir).

Formülden de görülebileceği gibi, aynı test kuvveti ve girinti çapı altında, girinti çapı ne kadar küçükse, malzemenin plastik deformasyona direnme yeteneği o kadar güçlü ve Brinell sertlik değeri o kadar yüksek olur; bunun tersi de geçerlidir, çünkü sertlik değeri o kadar düşük olur.

Dökme demir fren balatalarının (gri dökme demir) malzeme özelliklerine göre, Brinell sertlik testinin parametreleri genellikle aşağıdaki gibidir:

Test kuvveti (F): Genellikle 3000 kgf (29,42 kN) kullanılır ve karşılık gelen sertlik sembolü “HBW 10/3000”dir.

Not: Numune inceyse veya malzeme yumuşaksa, test kuvveti ISO 6506-1:2014 standardına uygun olarak ayarlanabilir (örneğin 1500 kgf veya 500 kgf), ancak bu durum test raporunda belirtilmelidir.