La selecció d'equips d'assaig mecànic per a sabates de fre de ferro colat ha de complir amb la norma: ICS 45.060.20. Aquesta norma especifica que els assajos de propietats mecàniques es divideixen en dues parts:
1. Prova de tracció
S'ha de dur a terme d'acord amb les disposicions de la norma ISO 6892-1:2019. Les dimensions i la qualitat de processament de les provetes de tracció han de complir els requisits de la norma ISO 185:2005.
2. Mètode de prova de duresa
S'ha d'implementar d'acord amb la norma ISO 6506-1:2014. Les mostres de duresa s'han de tallar de la meitat inferior de la barra d'assaig fosa per separat; si no hi ha cap barra d'assaig, s'ha d'agafar una sabata de fre, s'han de planejar de 6 mm a 10 mm des del seu costat i s'ha de mesurar la duresa en 4 punts d'assaig, sent el valor mitjà el resultat de l'assaig.
Base del mètode de prova de duresa
La norma ISO 6506-1:2014 "Materials metàl·lics - Assaig de duresa Brinell - Part 1: Mètode d'assaig" especifica el principi, els símbols i les explicacions, l'equip d'assaig, les mostres, els procediments d'assaig, la incertesa dels resultats i l'informe d'assaig per a l'assaig de duresa Brinell de materials metàl·lics.
2.1 Selecció d'equips de prova: Duròmetre Brinell (recomanat en primer lloc)
Avantatges: l'àrea d'indentació és gran, cosa que pot reflectir la duresa general del material de ferro colat (el ferro colat pot tenir una estructura desigual) i els resultats són més representatius.
És adequat per a ferro colat de duresa mitjana i baixa (HB 80-450), que cobreix completament el rang de duresa de les sabates de fre de ferro colat.
L'operació és relativament senzilla i el requisit d'acabat superficial de la mostra és relativament baix (generalment, n'hi ha prou amb un Ra d'1,6 a 6,3 μm).
2.2 Principi de la prova de duresa Brinell
El principi es pot resumir de la següent manera: una bola d'aliatge dur (o bola d'acer tremp) amb un diàmetre de 10 mm es prem a la superfície de la mostra sota una força de prova determinada (com ara 3000 kgf). Després de mesurar el diàmetre d'indentació, es calcula el valor de duresa (HBW) per caracteritzar la capacitat del material per resistir la deformació plàstica. El seu principal avantatge rau en la forta representativitat dels resultats, que poden reflectir les característiques de duresa macroscòpiques del material. És un mètode clàssic àmpliament utilitzat en les proves de rendiment de materials metàl·lics.
2.3 Símbols i explicacions del valor de duresa Brinell
La definició bàsica del valor de duresa Brinell (HBW) és: la relació entre la força de prova (F) i la superfície d'indentació (A), amb la unitat de MPa (però normalment la unitat no està marcada i només s'utilitza el valor numèric). La fórmula de càlcul és la següent: HBW = πD (D − D² − d²)² × 0,10² × F
On:
F és la força de prova (unitat: N);
D és el diàmetre del penetrador (unitat: mm);
d és el diàmetre mitjà de la indentació (unitat: mm);
El coeficient "0,102" és un factor de conversió que s'utilitza per convertir la unitat de força de prova de kgf a N (si es calcula directament en N, la fórmula es pot simplificar).
Es pot veure a partir de la fórmula que sota la mateixa força de prova i diàmetre de l'indentador, com més petit sigui el diàmetre d'indentació, més forta serà la capacitat del material per resistir la deformació plàstica i com més alt serà el valor de duresa Brinell; per contra, com més baix serà el valor de duresa.
Segons les característiques del material de les sabates de fre de ferro colat (ferro colat gris), els paràmetres de la prova de duresa Brinell solen ser els següents:
Força de prova (F): Generalment s'utilitza 3000 kgf (29,42 kN) i el símbol de duresa corresponent és "HBW 10/3000".
Nota: Si la mostra és prima o el material és tou, la força de prova es pot ajustar (com ara 1500 kgf o 500 kgf) d'acord amb la norma ISO 6506-1:2014, però això s'ha d'indicar a l'informe de la prova.
Data de publicació: 26 d'agost de 2025
