Tribological Properties of Brake Shoes with Increased Phosphorus Content

Propiedades tribológicas de zapatas de freno con mayor contenido de fósforo

La investigación se ha llevado a cabo aplicando el método de fricción en seco utilizando troncos hechos de zapatas de freno, deslizándolos sobre discos giratorios del mismo material que las ruedas del tren. La composición química, la estructura y la dureza de las zapatas de freno y su influencia en el desgaste de las zapatas se ensayaron en condiciones simuladas de laboratorio: rueda - zapata de freno. Se ha descubierto que la resistencia al desgaste de las zapatas de freno depende principalmente del contenido de fósforo y de la estructura, mucho más que de los valores de dureza.

INTRODUCCIÓN

La resistencia al desgaste y el desgaste relacionado con el material de las zapatas de los frenos del tren siempre han sido un problema de seguridad real, que siempre atrajo una atención adicional, especialmente en el momento de la introducción de los trenes de alta velocidad, porque un viejo adagio dice "un tren no tiene que arrancar, pero debe hacerlo". detener". En el viaje se producen cambios en el sistema de tribología: rieles, rueda, zapata de freno. Los materiales se desgastan, especialmente aquellos que tienen un precio más bajo y que requieren simples sustituciones, se producen cambios en la estructura debido a las altas presiones de contacto y al aumento de la temperatura, y conducen a la alteración de las propiedades mecánicas y la dureza de las capas superficiales.

La producción de zapatas de freno y sus propiedades se basan en los requisitos definidos con la norma UIC 832-V [1] y las normas nacionales [2], que determinan la composición química y la estructura de la fundición gris fósforo utilizada para la fabricación de zapatas de freno de tren, sus valores de dureza, así como pruebas de impacto y propiedades de la “armadura”. De acuerdo con estas regulaciones, el contenido de fósforo puede variar desde el valor inferior de 0,8 % hasta el límite superior permitido de 1,1 %, mientras que el valor de dureza Brinell varía (diámetro de la bola 10 mm y fuerza 29 400 N) desde un mínimo de 197 hasta un máximo de 100 N. 255 HB.

Con respecto a la composición de entrada de fusión y la tecnología de fundición, el control de calidad del proceso de largo plazo introducido en el proceso de producción aseguró que las zapatas de freno del tren se produjeran en gran medida dentro del rango de los parámetros reconocidos de valor de dureza y composición química. A veces, los valores de dureza medidos se acercaban a los valores límite, pero rara vez excedían las tolerancias establecidas. Lo mismo se aplica a los valores de contenido de fósforo.

En la perspectiva de los fenómenos previamente especificados, como la aparición de alta temperatura durante el frenado del tren, la disipación observada del contenido de fósforo y los valores de dureza medidos, y la necesidad de mantener un alto nivel de seguridad en el viaje, se llevaron a cabo pruebas de resistencia al desgaste en muestras de laboratorio, en condiciones de funcionamiento simulado de la rueda y la zapata de freno.