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PROVA DI DUREZZA: Brinell, Vickers, Rockwell

meccanica




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PROVA DI DUREZZA


Le prove di durezza convenzionali sono particolarmente divulgate per i seguenti vantaggi:


non richiedono provette, potendo eseguire la prova direttamente sul pezzo.

non distruggono e di norma non alterano il pezzo o la parte di questo sottoposta alla prova

si eseguono con rapidità e con mezzi che possono essere di un'estrema semplicità


La durezza si può testare con le seguenti prove: Brinell; Vickers; Rockwell.


La prova di durezza Brinell prevede l'uso di un penetratore a sfera d'acciaio temprato o di carburo di tungsteno (dimensioni 1; 2.5; 5 o 10mm), da comprimere ortogonalmente contro la superficie da provare con una forza idonea al metallo.Il carico F viene impostato manualmente sulla macchina inserendo dei dischi in metallo.   Prima della prova si devono effettuare alcune prove di assestamento (non c'è precarico).La discesa del carico deve essere compresa tra i due e otto secondi, mentre la sua permanenza deve rientrare tra i dieci e quindici secondi.




Tolto il carico, si devono prendere le dimensioni del diametro dell'impronta con un apposito microscopio con almeno 20 ingrandimenti.Il valore della durezza Brinell (HB) sarà dato dal rapporto tra il carico applicato e l'area della calotta dell'impronta lasciata sul saggio.La commissione ISO nel 1975 ha abolito l'unità di misura dimensionale della durezza Brinell e Vickers, i cui valori sono oggi numeri adimensionale.

L'angolo formato dalle due tangenti alla sfera nei punti d'intersezione con la linea ideale della superficie, deve essere di 136°, cioè proprio quello scelto per il vertice del penetratore Vickers.Questa prova ha un limite d'affidabilità, perché oltre un certo valore il penetratore si può deformare (450-500 per la sfera d'acciaio temprato; 600 per la sfera in carburo di tungsteno). Il valore di durezza non è valido se il diametro dell'impronta risulta minore di 0.25 o superiore di 0.50 di quello della sfera e lo spessore del pezzo deve essere almeno otto volte la profondità dell'impronta.


La prova di durezza Vickers si basa sullo stesso principio, ma usa un penetratore di diamante piramidale a base quadrata, con angolo al vertice di 136°.Il valore della durezza Vickers è un numero adimensionale, esso si ottiene come il rapporto tra il carico applicato (N) e l'area

totale delle quattro superfici dell'impronta (mm²).

Il numero di durezza Vickers è indipendente dal carico di prova applicato sul penetratore.

Il carico applicato deve essere compreso fra i 49N e i 980N (±1%) secondo le norme UNI, euronorm ed ISO.

Il tempo d'applicazione del carico deve rientrare fra 10 e 15 sec, anche la sua permanenza deve durare 10-15 sec.

Lo spessore del pezzo da provare non deve essere minore di 1.5 volte la diagonale dell'impronta.




La prova di durezza Rockwell consiste nel fare penetrare, in due tempi, sulla superficie del pezzo da provare, un penetratore di tipo unificato e nel misurare, nelle condizioni convenzionali, l'accrescimento rimanente e la profondità dell'impronta prodotta.

Il penetratore può essere a cono o a sfera, nel primo caso esso è costituito da un diamante a forma di cono circolare retto con un angolo al vertice di 120° (±0.5°) a punta arrotondata con raggio della calotta sferica terminale di 0.2mm (±0.1), mentre nel secondo caso esso è costituito da una sfera di diametro 1/8″ oppure 1/16", secondo la scala prescelta, sottoposto all'azione di un carico dopo un precarico

definito per ogni scala.Il penetratore è portato in posizione perpendicolare alla superficie da provare, ed a contatto con questa: si applica il carico iniziale, e si sposta sul quadrante dello strumento l'indicatore della profondità sino a portare l'indice sullo zero (Alt) della scala.

Apparecchio per la prova schematizzato nella figura a fianco. Il penetratore è a contatto con una leva, fulcrata e collegata ad un display su cui è possibile leggere, grazie a scale tarate, il valore dei carichi applicati al cono, e dell'accrescimento dell'impronta. Il carico F viene applicato agendo su una maniglia che libera la leva fulcrata, svincolando così il carico F, la cui applicazione graduale è assicurata da un freno ad olio. L'accrescimento si legge direttamente sul display in unità Rockwell

Il numero di durezza Rockwell si ottiene per differenza tra100 ed il doppio dell'incremento della profondità della penetrazione espressa in micrometri ed ottenuta in condizioni standard sotto un carico adeguato.Per esempio la misura HRC è ottenuta con penetratore a cono di diamante, caricato con 150 Kgf, dopo assestamento dello strumento sotto precarico di 10 Kgf (98.1N) L'entità della penetrazione in micrometri moltiplicata per 2 e sottratta a 100 dà il numero di durezza HRC.











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