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PROVA DI DUREZZA BRINELL

tecnologia meccanica




RIFERIMENTI TEORICI:


Le prove di durezza sono eseguite per ottenere un indice convenzionale dal quale trarre informazioni sulla qualità e sulle proprietà del materiale. La prova di durezza è una delle più importanti e delle più utilizzate che si eseguono in laboratorio.

Per durezza intendiamo la capacità di un corpo di resistere alla penetrazione di un corpo più duro.


Il metodo ideato dal metallurgico svedese J. A. Brinell verso il 1900 consiste nel 434g62e premere una sfera di acciaio ad alto tenero di carbonio o widia di diametro "D" per un tempo prestabilito (nel nostro caso 15 sec.) con una carico di forza prestabilito "F" (3000 KgF) contro la superficie del pezzo o della provetta in esame. Scopo di tutto ciò misurare il diametro medio dell'impronta lasciata sul pezzo dal puntatore.


Il diametro delle sfere per la prova varia in diverse misure tra cui:

  • 10 mm
  • 5 mm
  • 2,5 mm
  • 1 mm

La prova normale richiede l'utilizzo di una sfera del diametro di 10 mm, in altri casi si possono usare altre misure. Si preferisce comunque utilizzare sfere con diametro maggiore per avere un errore percentuale minore.




Lo spessore della provetta deve essere 8 volte il diametro medio dell'impronta e non devo presentare deformazioni dalla parte opposta.

La distanza tra il centro dell'impronta ed il bordo del pezzo di prova deve essere di 2,5 volte il diametro dell'impronta.

La distanza tra il centro delle due impronte è uguale a 4 volte il diametro medio dell'impronta.

La superficie per la prova non deve essere ossidata e presentare aloni di grasso così che l'impronta risulti nitida e leggibile.


Si definisce durezza Brinell HB il rapporto fra il valore del carico (o forza) e l'area della superficie "S" dell'impronta rilevata dopo aver tolto il carico.


HB= F/S  


Essendo "S" l'area della superficie dell'impronta di una calotta sferica di diametro "d" e di altezza "h" il suo valore diventa, esprimendo "h" (profondità dell'impronta) in funzione del diametro "d":


HB = 2F/π D (D -   D2 - d2 )


DESCRIZIONE DELLO STRUMENTO:

(vedi anche scheda allegata)


Lo strumento utilizzato per la prova è chiamato Durometro è costruito con ghise a grafite sferoidale ed è composto di diverse parti, le principali  sono:

  1. Un basamento ben fissato al pavimento;
  2. Una piastra oscillante porta pezzi;
  3. Un albero filettato con in punta il penetratore;
  4. Un quadrante all'interno del quale leggiamo il valore della forza prefissata;
  5. Una vaschetta con olio idraulico.

DESCRIZIONE E SVILUPPO DELLA PROVA:


  1. Si prende la provetta e si mette sulla piastra oscillante porta pezzi della macchina;
  2. Avvitare il filetto dell'albero penetratore fino a farlo toccare con la provetta;
  3. Chiudere in seguito l'olio idraulico tramite l'apposita valvola;
  4. Girare la manovella per dare la pressione voluta al penetratore, regolare ciò tramite lo stabilizzatore d'olio;
  5. Lasciare il durometro in azione per svolgere la prova della durata di 15 secondi;
  6. Scaricare l'olio tramite la valvola per far terminare l'applicazione del durometro sulla provetta;
  7. Svitare il penetratore, togliere la provetta e recarsi al microscopio;
  8. Rilevare per mezzo di esso il diametro dell'impronta, riportare i dati sul foglio e svolgere i calcoli.

CALCOLI: 


Abbiamo ottenuto le seguenti misure 11,20 mm e 15,52 mm.


15,52-11,20= 4,32 mm


Per vedere se il dato ricavato rientra nei limiti d'accettabilità dividiamo il numero appena calcolato per 10 e vediamo se è compreso tra 0,24 e 0,6.


0,24 < 0,432 < 0,6  ACCETTABILE


Una volta ottenuto il diametro dell'impronta siamo in grado di impostare e svolgere i calcoli (per la formula vedi riferimenti teorici).


F = 3000 KgF (forza applicata)

D = 10 mm (diametro penetratore)

d = 4,32 (diametro dell'impronta)


d2 = 4,322 = 18,66

D2 = 102 = 100


HB = 2*3000 = 195/10/15

100-18,66)


CONCLUSIONI:

Abbiamo ottenuto una durezza della provetta pari a 195 HB, i parametri fondamentali della prova sono stati rispettati quindi la prova può essere ritenuta valida.












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