Grzegorz Kinal

EVALUATION OF THE HOMOGENEITY OF THE WORKINGSURFACE OF CAST IRON BRAKE DISCS

This article deals with the one of the most important elements of modern braking systems, which is a brake disc. A brake disc is the one of more stressed parts of the braking system, and its quality and design largely determine the braking performance of the vehicle. The article describes the technology of manufacturing disc brake pads that is important from the point of view of the wear processes occurring between two friction surfaces: the brake disc and the brake pad lining. The research of the cast iron ventilated brake disc surface measured the values of the selected roughness parameters at this site. In the context of measurements, it was also determined to be able to maintain a certain value of selected geometric parameters at a given location for the group of brake discs tested of a specific type and manufactured by a particular manufacturer. The work was carried out in the aspect of the research to create a surface layer to protect the brake discs from the effects of corrosive wear. Słowa kluczowe: chropowatość, żeliwo, tarcze hamulcowe. Streszczenie Artykuł dotyczy jednego z ważniejszych elementów współczesnych układów hamulcowych, którym jest tarcza hamulcowa. Tarcze hamulcowe są jednym z bardziej obciążonych elementów układu hamulcowego, a ich jakość i konstrukcja decydują w dużym stopniu o skuteczności hamulców w pojeździe. W części artykułu opisano technologię wytwarzania powierzchni roboczych tarcz hamulcowych ważną z punktu widzenia procesów zużyciowych zachodzących na styku powierzchni ciernej tarczy hamulcowej z powierzchnią cierną okładziny klocka hamulcowego. Wykonane pomiary powierzchni roboczej żeliwnych wentylowanych tarcz hamulcowych pozwoliły ustalić wartości wybranych parametrów chropowatości w tym miejscu. W kontekście pomiarów ustalono także zdolność do utrzymania określonej wartości wybranych parametrów struktury geometrycznej w danym miejscu dla grupy badanych tarcz hamulcowych określonego rodzaju i wyprodukowanych przez określonego producenta. Prace prowadzono w kontekście badań zmierzających do wytworzenia warstwy powierzchniowej zabezpieczającej tarcze hamulcowe przed skutkami zużywania korozyjnego.

Analysis of the hardness of a selected group of cast iron brake rotors

The paper discusses the problems related to cast iron brake rotors in the context of their hardness, which is one of the fundamental mechanical properties of these components. This property fundamentally determines the resistance to the wear processes occurring at the contact of the working surface of the rotor with the brake pad. In order to ensure a proper braking process, the manufacturer must appropriately select the friction pair in terms of the hardness of the mating components and guarantee the constant hardness of each and every manufactured brake rotor. The research presented in the paper was conducted on a selected group of brake rotors. The average hardness of the investigated group of a given type and given manufacturer was ascertained by calculating the spread of the hardness results and checking whether the differences (and what type of differences) occur for newly manufactured and retailed rotors. Słowa kluczowe: twardość, żeliwo, tarcze hamulcowe. Streszczenie W artykule poruszono problematykę związaną z żeliwnymi tarczami hamulcowymi w kontekście jednej z podstawowych właściwości mechanicznych tych elementów, tj. twardości. Właściwością ta w sposób zasadniczy determinuje odporność na procesy zużyciowe zachodzące na styku powierzchnia robocza tarczy hamulcowej a powierzchnia okładziny klocka hamulcowego. Biorąc pod uwagę właściwy przebieg procesu hamowania, ważny jest odpowiedni dobór pary ciernej w kontekście twardości, ale także utrzymanie stałej twardości każdej z wyprodukowanych przez producenta tarcz. Przedstawione w artykule badania prowadzono na wybranej grupie tarcz hamulcowych, ustalając średnią twardość badanej grupy tarcz hamulcowych określonego rodzaju i producenta, obliczając rozrzut wyników twardości oraz sprawdzając, czy i jakie różnice w twardości tarcz hamulcowych występują dla tarcz bezpośrednio po wyprodukowaniu i przekazaniu do sprzedaży.

Influence of operation on tram wheels and rails surface layer condition

Trams have become a constant in the landscape of many European metropolises in recent decades. The aim of presented research was to evaluate material changes in the surface layer of Siemens Combino, Konstal 105Na, Moderus Beta and Duewag GT tram wheels and rails as a consequence of wheel and rail exploitation in Poznan agglomeration. Microscopic study and hardness measurement were performed. The surface layer of tram wheel was highly deformed, particularly on the top of the wheel flange and under the rolling surface. In the tram wheel so-called overhangs on the top of the wheel flange and on the outer part of the rolling surface were found. Plastic deformation caused an increase of hardness in comparison to the core material. Hardness increase in case of the top of the wheel flange (even 60%) was bigger than in case of the rolling surface (up to 30%). It was also found that the longer approximate total mileage of the wheel was, the higher hardness increase of the surface layer was. ‘White layer’ as a result of presence of higher temperature during exploitation caused by friction was observed. Hard (even 2.5-times harder than the core material) and brittle layer can cause cracks. In case of Moderus Beta and Konstal 105Na wheels in the part from their frontal side decarbonization was noticed. It was stated that decarbonization is also present in the new wheel. It means that it is a defect of PST type wheel production. An area with so low hardness (below 100 HV0.1) could cause faster deformation and wear of whole wheel. A deformation in the surface layer were also revealed in rails. It was observed even in the coating area generated by welding — slip lines in austenite and martensite phase presence. Some recommendations for better wheel exploitation for Poznan Public Transport Company were also determined.