Relazione di laboratorio di tecnologia meccanica

Si possono avere diversi metodi di prova di durezza : metodo Brinell, metodo Vickers, metodo Knoop, metodo Shore e metodo Rockwell. Noi eseguiremo la prova Brinell.

La prova Brinell : consiste nel premere una sfera levigata di acciaio temperato o di metallo duro di diametro "D", per un prestabilito intervallo di tempo, con una prestabilita forza "F" ,che è il carico di prova, contro la superficie del pezzo o della provetta in esame, e nel misurare il diametro medio "d" dell'impronta dopo la rimozione del carico di prova. La durezza Brinell è proporzionale al rapporto tra il carico di prova "F" e l'area della superficie "S" sarà espresso i 626h74g n 2 mm dell'impronta, che si suppone sferica e di diametro uguale a quello della sfera.

Essendo "S" l'area della superficie dell'impronta assimilata ad una calotta sferica di diametro medio "d" e di altezza "h", S sarà uguale a:

siccome h è l' altezza dell'impronta sarà uguale a :

Sostituendo i valori la durezza Brinell risulterà uguale a

Affinché due prove siano comparabili tra loro, occorre che il rapporto tra il diametro medio dell'impronta d e il diametro del penetratore D sia uguale a 0.375

La prova eseguita in condizioni tali da soddisfare tale rapporto si definisce prova ideale.

I vantaggi della prova sono:

Non richiedono provette, potendo eseguire la prova direttamente sul pezzo preso in esame, anche se talvolta montato.

non distruggono o alterano l'organo sottoposto alla prova .

forniscono indici di confronto per un giudizio sulla qualità dei materiali.

consentono di stabilire il grado di lavorabilità alle macchine utensili di un pezzo.

consentono di valutare, con buona approssimazione la resistenza a trazione degli acciai.

Si eseguono con rapidità e con mezzi che possono essere di estrema semplicità.

Gli svantaggi, invece, sono:

L'inefficacia del solo valore della durezza nel giudizio dello stato del materiale;

La dipendenza del valore della durezza dalle condizioni di prova

Inoltre si può stabilire anche un legame fra carico, diametro del penetratore e materiale in prova:

Il carico di prova si sceglie in relazione al tipo di materiale da testare utilizzando la seguente formula: F = n * D² * 9,81

n = costante in base al materiale;

D = diametro del penetratore.

La macchina è composta dalle seguenti caratteristiche ,qui vengono riportate solo quelle indispensabili per l'esecuzione della prova, le altre caratteristiche non possono influire sulla prova :

3- Colonnina che esprime in Kg i vari carichi

4- Display che indica il carico utilizzato

5- Commutatore dei punti che serve per la prova Rockwell,in caso di questo prova metteremo su 100.

6- Base di appoggio

7-Capsula che contiene il penetratore

8- Manovella che serve per bloccare la macchina

10-Volantino regolatore della macchina

11- Manopola con cui si applica il carico manualmente

12- Spia luminosa dello stop

13- Indicatore luminoso e può essere rosso (quando il carico è a pressione ) , verde ( quando il carico ha terminato l'arco di tempo sulla provetta).

16- Tempo di applicazione

22- Basamento

23- Regolatore del carico di prova

Inoltre bisogna fare una scelta del diametro delle sfere,lo spessore minimo del pezzo, la posizione delle impronte e l'applicazione del carico di prova :

- Diametro delle sfere

La prova normale richiede la sfera del diametro di Ø 2,5.  Per prove particolari possono essere usate sfere di diametro inferiore: vengono raccomandate quelle di 5 e 2,5 mm, comunque non inferiori ad 1 mm. Sono preferibili di diametro maggiore per la probabilità di un minor errore relativo di misura e per la possibilità di un valore di durezza più prossimo a quello medio, essendo interessato nella prova un maggior volume di materiale.

- Spessore minimo del pezzo

Lo spessore minimo s del pezzo da provare deve essere tale che, dopo la prova, nessuna deformazione deve essere visibile sulla faccia opposta a quella sulla quale è stato applicato il penetratore. Delle apposite norme stabiliscono che lo spessore del pezzo in esame deve essere 8 volte la profondità dell'impronta.

- Posizione delle impronte

La distanza del centro dell'impronta dai bordi del pezzo in prova non deve essere minore di 2,5 d e la distanza tra i centri di due impronte vicine non minore di 3 d. Questo perché si vuole evitare il cedimento del materiale attorno all'impronta e il reciproco disturbo delle altre impronte.

- Applicazioni del carico di prova

Secondo le norme UNI il carico di prova è applicato gradualmente in modo che raggiunga il valore massimo tra i 2 e gli 8 secondi; anche la durata di permanenza del carico massimo è precisato tra i 10 e i 15 secondi.

Per l'esecuzione della prova, la prima cosa da fare è la scelta del penetratore in questo caso  noi prenderemo un Ø da 2,5, in secondo luogo prenderemo due provini in acciai al carbonio e uno di super rapido HSS, eseguiremo i vari calcoli per la taratura dell'apparecchiatura tramite un provino campione, poi eseguiremo la prova e eseguiremo le varie letture sia dell'impronta e sia della posizione in seguito eseguito gli riporteremo in tabella:

Calcoli:

F = K*D²  

La prova è stata svolta correttamente seguendo le normative e il valore che è risultato è accettabile, quindi possiamo dire che la prova è valida.