Le choix des équipements d'essais mécaniques pour les garnitures de freins en fonte doit être conforme à la norme ICS 45.060.20. Cette norme précise que les essais des propriétés mécaniques sont divisés en deux parties :
1. Essai de traction
L'opération doit être réalisée conformément aux dispositions de la norme ISO 6892-1:2019. Les dimensions et la qualité d'usinage des éprouvettes de traction doivent satisfaire aux exigences de la norme ISO 185:2005.
2. Méthode d'essai de dureté
Elle doit être mise en œuvre conformément à la norme ISO 6506-1:2014. Les échantillons de dureté doivent être découpés dans la moitié inférieure de la barre d'essai coulée séparément ; s'il n'y a pas de barre d'essai, un patin de frein doit être prélevé, 6 à 10 mm doivent être rabotés sur son côté, et la dureté doit être mesurée en 4 points de test, la valeur moyenne constituant le résultat du test.
Principes de base de la méthode d'essai de dureté
La norme ISO 6506-1:2014 « Matériaux métalliques – Essai de dureté Brinell – Partie 1 : Méthode d’essai » spécifie le principe, les symboles et les explications, l’équipement d’essai, les échantillons, les procédures d’essai, l’incertitude des résultats et le rapport d’essai pour l’essai de dureté Brinell des matériaux métalliques.
2.1 Sélection de l'équipement de test : testeur de dureté Brinell (recommandé en premier lieu)
Avantages : La zone d'indentation est large, ce qui permet de refléter la dureté globale du matériau en fonte (la fonte peut avoir une structure irrégulière), et les résultats sont plus représentatifs.
Il convient à la fonte de dureté moyenne et faible (HB 80 – 450), ce qui couvre entièrement la gamme de dureté des mâchoires de frein en fonte.
L'opération est relativement simple et les exigences concernant la finition de surface de l'échantillon sont relativement faibles (généralement Ra 1,6 – 6,3 μm est suffisant).
2.2 Principe de l'essai de dureté Brinell
Le principe peut se résumer ainsi : une bille en alliage dur (ou en acier trempé) de 10 mm de diamètre est pressée contre la surface de l’éprouvette sous une force d’essai donnée (par exemple, 3 000 kgf). Après mesure du diamètre de l’empreinte, la dureté (HBW) est calculée afin de caractériser la résistance du matériau à la déformation plastique. Son principal avantage réside dans la grande représentativité des résultats, qui reflètent les caractéristiques de dureté macroscopiques du matériau. Il s’agit d’une méthode classique largement utilisée pour les essais de performance des matériaux métalliques.
2.3 Symboles et explications de la valeur de dureté Brinell
La définition de base de la dureté Brinell (HBW) est : le rapport entre la force d’essai (F) et la surface de l’empreinte (A), exprimée en MPa (mais généralement, l’unité n’est pas indiquée et seule la valeur numérique est utilisée). La formule de calcul est la suivante : HBW = πD(D−D²−d²)² × 0,10² × F
Où:
F est la force d'essai (unité : N) ;
D est le diamètre de l'indenteur (unité : mm) ;
d est le diamètre moyen de l'indentation (unité : mm) ;
Le coefficient « 0,102 » est un facteur de conversion utilisé pour convertir l’unité de force d’essai de kgf en N (si elle est calculée directement en N, la formule peut être simplifiée).
La formule montre que, pour une même force d'essai et un même diamètre d'indenteur, plus le diamètre d'indentation est petit, plus la capacité du matériau à résister à la déformation plastique est forte et plus la valeur de dureté Brinell est élevée ; inversement, plus la valeur de dureté est faible.
En fonction des caractéristiques des matériaux des garnitures de freins en fonte (fonte grise), les paramètres du test de dureté Brinell sont généralement les suivants :
Force d'essai (F) : Généralement, 3000 kgf (29,42 kN) est utilisé, et le symbole de dureté correspondant est « HBW 10/3000 ».
Remarque : Si l'échantillon est mince ou si le matériau est mou, la force d'essai peut être ajustée (par exemple 1500 kgf ou 500 kgf) conformément à la norme ISO 6506-1:2014, mais cela doit être indiqué dans le rapport d'essai.
Date de publication : 26 août 2025
