วิธีทดสอบเชิงกลสำหรับผ้าเบรกเหล็กหล่อที่ใช้ในโรงงานลูกกลิ้ง (การเลือกผ้าเบรกและเครื่องทดสอบความแข็ง)

การเลือกอุปกรณ์ทดสอบคุณสมบัติเชิงกลสำหรับผ้าเบรกเหล็กหล่อต้องเป็นไปตามมาตรฐาน ICS 45.060.20 ซึ่งมาตรฐานนี้ระบุว่าการทดสอบคุณสมบัติเชิงกลแบ่งออกเป็นสองส่วน:

1.การทดสอบแรงดึง

ต้องดำเนินการตามข้อกำหนดของ ISO 6892-1:2019 ขนาดและคุณภาพการประมวลผลของชิ้นงานดึงต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของ ISO 185:2005

2.วิธีการทดสอบความแข็ง

จะต้องปฏิบัติตามมาตรฐาน ISO 6506-1:2014 โดยตัดตัวอย่างความแข็งจากครึ่งล่างของแท่งทดสอบที่หล่อแยกกัน หากไม่มีแท่งทดสอบ ให้ใช้ผ้าเบรก 1 ผืน ไสด้านข้างออก 6-10 มม. และวัดความแข็งที่จุดทดสอบ 4 จุด โดยค่าเฉลี่ยคือผลการทดสอบ

พื้นฐานสำหรับวิธีการทดสอบความแข็ง

มาตรฐาน ISO 6506-1:2014 “วัสดุโลหะ – การทดสอบความแข็งบริเนลล์ – ส่วนที่ 1: วิธีการทดสอบ” ระบุหลักการ สัญลักษณ์และคำอธิบาย อุปกรณ์ทดสอบ ตัวอย่าง ขั้นตอนการทดสอบ ความไม่แน่นอนของผลลัพธ์ และรายงานการทดสอบสำหรับการทดสอบความแข็งบริเนลล์ของวัสดุโลหะ

2.1 การเลือกอุปกรณ์ทดสอบ: เครื่องทดสอบความแข็ง Brinell (แนะนำอันดับแรก)

ข้อดี: พื้นที่รอยบุ๋มมีขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถสะท้อนถึงความแข็งโดยรวมของวัสดุเหล็กหล่อได้ (เหล็กหล่ออาจมีโครงสร้างที่ไม่เรียบ) และผลลัพธ์ก็เป็นตัวแทนได้ดีกว่า

เหมาะสำหรับเหล็กหล่อที่มีความแข็งปานกลางและต่ำ (HB 80 – 450) ซึ่งครอบคลุมช่วงความแข็งของผ้าเบรกเหล็กหล่อได้อย่างครบถ้วน

การดำเนินการค่อนข้างง่าย และข้อกำหนดสำหรับการตกแต่งพื้นผิวของตัวอย่างค่อนข้างต่ำ (โดยทั่วไป Ra 1.6 – 6.3μm ก็เพียงพอ)

2.2 หลักการทดสอบความแข็งบริเนล

หลักการสรุปได้ดังนี้: ลูกบอลโลหะผสมแข็ง (หรือลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มิลลิเมตร ถูกกดลงบนพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบภายใต้แรงทดสอบที่กำหนด (เช่น 3000 กิโลกรัม) หลังจากวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยบุ๋มแล้ว ค่าความแข็ง (HBW) จะถูกคำนวณเพื่อระบุถึงความสามารถของวัสดุในการต้านทานการเสียรูปถาวร ข้อได้เปรียบหลักของวิธีนี้คือความเป็นตัวแทนที่แข็งแกร่งของผลลัพธ์ ซึ่งสามารถสะท้อนถึงลักษณะความแข็งในระดับมหภาคของวัสดุได้ วิธีนี้เป็นวิธีคลาสสิกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการทดสอบประสิทธิภาพของวัสดุโลหะ

2.3 สัญลักษณ์และคำอธิบายค่าความแข็งบริเนลล์

นิยามหลักของค่าความแข็งบริเนลล์ (Brinell hardness value: HBW) คือ อัตราส่วนของแรงทดสอบ (F) ต่อพื้นที่ผิวรอยบุ๋ม (A) โดยมีหน่วยเป็น MPa (แต่โดยปกติแล้วหน่วยนี้จะไม่ระบุ และใช้เฉพาะค่าตัวเลขเท่านั้น) สูตรการคำนวณมีดังนี้: HBW=πD(D−D2−d2​)2×0.102×F
ที่ไหน:

F คือแรงทดสอบ (หน่วย: N);

D คือเส้นผ่านศูนย์กลางของหัวเจาะ (หน่วย: มม.)

d คือเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของรอยบุ๋ม (หน่วย: มม.)

ค่าสัมประสิทธิ์ “0.102” เป็นตัวประกอบการแปลงที่ใช้ในการแปลงหน่วยแรงทดสอบจาก kgf เป็น N (หากคำนวณโดยตรงเป็น N สามารถลดสูตรลงได้)

จะเห็นได้จากสูตรว่าภายใต้แรงทดสอบและเส้นผ่านศูนย์กลางของหัวเจาะเท่ากัน ยิ่งเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยบุ๋มเล็กลง ความสามารถของวัสดุในการต้านทานการเสียรูปถาวรก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น และค่าความแข็ง Brinell ก็จะสูงขึ้น ในทางกลับกัน ค่าความแข็งก็จะยิ่งต่ำลง

ตามคุณลักษณะของวัสดุของผ้าเบรกเหล็กหล่อ (เหล็กหล่อสีเทา) พารามิเตอร์ของการทดสอบความแข็ง Brinell โดยทั่วไปจะเป็นดังนี้:

แรงทดสอบ (F): โดยทั่วไปใช้ 3000kgf (29.42kN) และสัญลักษณ์ความแข็งที่สอดคล้องกันคือ “HBW 10/3000”

หมายเหตุ: หากตัวอย่างมีความบางหรือวัสดุอ่อน สามารถปรับแรงทดสอบได้ (เช่น 1500kgf หรือ 500kgf) ตามมาตรฐาน ISO 6506-1:2014 แต่จะต้องระบุไว้ในรายงานการทดสอบ