철도 차량에 사용되는 주철 브레이크 슈의 기계적 시험 방법 (브레이크 슈 경도 시험기 선정 기준)

주철 브레이크 슈의 기계적 시험 장비 선정은 ICS 45.060.20 표준을 준수해야 합니다. 이 표준은 기계적 특성 시험을 두 부분으로 나누어 규정하고 있습니다.

1. 인장 시험

본 시험은 ISO 6892-1:2019의 규정에 따라 수행되어야 합니다. 인장 시험편의 치수 및 가공 품질은 ISO 185:2005의 요구사항을 충족해야 합니다.

2. 경도 시험 방법

본 시험은 ISO 6506-1:2014 규격에 따라 시행되어야 한다. 경도 시험편은 별도로 주조된 시험봉의 하단부에서 절단한다. 시험봉이 없는 경우에는 브레이크 슈 하나를 사용하여 측면에서 6mm~10mm를 깎아낸 후, 4개 지점에서 경도를 측정하고 평균값을 시험 결과로 사용한다.

경도 시험 방법의 기초

ISO 6506-1:2014 "금속 재료 - 브리넬 경도 시험 - 제1부: 시험 방법" 표준은 금속 재료의 브리넬 경도 시험에 대한 원리, 기호 및 설명, 시험 장비, 시편, 시험 절차, 결과의 불확실성 및 시험 보고서를 규정합니다.

2.1 시험 장비 선정: 브리넬 경도계 (우선 추천)

장점: 압흔 영역이 넓어 주철 소재의 전체적인 경도를 반영할 수 있으며(주철은 구조가 고르지 않을 수 있음), 결과가 더욱 대표성을 갖습니다.

이 제품은 중경도 및 저경도 주철(HB 80~450)에 적합하며, 주철 브레이크 슈의 경도 범위를 완벽하게 커버합니다.

이 공정은 비교적 간단하며, 시편의 표면 조도에 대한 요구 조건도 비교적 낮습니다(일반적으로 Ra 1.6~6.3μm면 충분합니다).

2.2 브리넬 경도 시험의 원리

이 방법의 원리는 다음과 같이 요약할 수 있습니다. 직경 10mm의 경질 합금구(또는 담금질된 강구)를 특정 시험력(예: 3000kgf)으로 시편 표면에 압입합니다. 압입 직경을 측정한 후 경도값(HBW)을 계산하여 재료의 소성 변형 저항 능력을 특성화합니다. 이 방법의 핵심 장점은 결과의 대표성이 뛰어나 재료의 거시적인 경도 특성을 반영할 수 있다는 점입니다. 이는 금속 재료의 성능 시험에 널리 사용되는 고전적인 방법입니다.

2.3 브리넬 경도 값의 기호 및 설명

브리넬 경도(HBW)의 핵심 정의는 시험력(F)과 압흔 면적(A)의 비율이며, 단위는 MPa입니다(하지만 보통 단위는 표기하지 않고 수치만 사용합니다). 계산 공식은 다음과 같습니다: HBW=πD(D−D2−d2​)2×0.102×F
어디:

F는 시험력(단위: N)입니다.

D는 압입기 직경(단위: mm)입니다.

d는 함몰부의 평균 직경입니다(단위: mm).

계수 "0.102"는 시험력 단위를 kgf에서 N으로 변환하는 데 사용되는 변환 계수입니다(N으로 직접 계산할 경우 공식이 간소화될 수 있습니다).

위 공식에서 알 수 있듯이, 동일한 시험력과 압입기 직경 조건에서 압입 직경이 작을수록 재료의 소성 변형 저항력이 강해지고 브리넬 경도 값이 높아지며, 반대로 압입 직경이 클수록 경도 값이 낮아집니다.

주철 브레이크 슈(회주철)의 재질 특성에 따라 브리넬 경도 시험의 매개변수는 일반적으로 다음과 같습니다.

시험력(F): 일반적으로 3000kgf(29.42kN)가 사용되며, 이에 해당하는 경도 기호는 "HBW 10/3000"입니다.

참고: 시편이 얇거나 재질이 부드러운 경우, ISO 6506-1:2014에 따라 시험력을 조정할 수 있습니다(예: 1500kgf 또는 500kgf). 단, 이 사항은 시험 보고서에 명시해야 합니다.