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PROVA DI DUREZZA VICKERS

tecnologia meccanica




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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.


La prova Vickers estende e per 828d33i feziona il metodo Brinell il quanto:

Ha un campo d'applicazione illimitato sia per la durezza che per lo spessore del pezzo;

Non serve cambiare il penetratore;



Le prove si possono svolgere su oggetti privi di alcuna lavorazione;

Il risultato ha un grado di precisione superiore a quello della prova Brinell.


La macchina utilizzata per svolgere la prova Vickers fu progettata da Amsler e viene costruita utilizzando ghise a grafite sferoidale.

Questa prova consiste nel nell'applicare un carico prestabilito "F" (30 KgF)  per un determinato tempo (nel nostro caso 8 sec) per mezzo di un penetratore contro la superficie del pezzo o della provetta in esame. Scopo di tutto ciò misurare la diagonale media dell'impronta lasciata sul pezzo dal penetratore allo scopo di calcolare infine la durezza relativa.


Il penetratore è costituito da una piramide retta a base quadrata, di diamante, con angolo al vertice fra le due facce opposte di 136°.   


Lo spessore minimo della provetta deve essere 1,5 volte la diagonale dell'impronta e non deve presentare deformazioni dalla parte opposta.

La superficie per la prova non deve presentare tracce di ossido (che in caso vengono tolte con carta abrasiva) e/o di unto (che possono essere eliminate con acetone) così che l'impronta risulti nitida e leggibile.


Si definisce durezza Vickers HV il rapporto fra il valore del carico (o forza) e l'area della superficie laterale "S" cioè la diagonale dell'impronta al quadrato.

HV= F/S              


Essendo "S" l'area della superficie laterale di una piramide retta a base quadrata con diagonale "d", possiamo riscrivere così la formula:


HV = (F/d2)*0,1891



DESCRIZIONE DELLO STRUMENTO:


Lo strumento utilizzato per la prova è chiamato Durometro e, come gia detto, è costruito con ghise a grafite sferoidale, le qui parti principali sono:

  1. Un basamento ben fissato al pavimento;
  2. Una vite senza fine alla quale e collegata la tavola porta oggetti;
  3. Una tavola porta pezzi regolabile con un volantino;
  4. Un albero filettato con in punta il penetratore al diamante;
  5. Una leva collegata ad un pistone e ad una molla immersa in olio idraulico;
  6. Una vaschetta con olio idraulico.
  7. Un microscopio, munito di appositi reticoli, per rilevare la misura della diagonale.


DESCRIZIONE E SVILUPPO DELLA PROVA:


  1. Si prende la provetta e si mette sulla tavola porta pezzi della macchina;
  2. Per mezzo dell'apposito volantino avviciniamo il penetratore al diamante al pezzo fino a farli venire a contatto;
  3. Azioniamo poi la leva sulla destra della macchina che essendo a sua volta collegata ad un pistone e ad una molla immersa in olio idraulico agisce da sola per il tempo prestabilito di 8 secondi.
  4. In seguito, risolleviamo il penetratore e leggiamo la misura della diagonale con il microscopio.
  5. Riportare i dati sul foglio e svolgere i calcoli relativi.


CALCOLI: 


Abbiamo svolto la prova di durezza su entrambi i lati del pezzo di prova ricavando i seguenti risultati:


LATO "A"

Abbiamo ottenuto le seguenti misure:

11,19 mm

13,73 mm

e ci siamo calcolati la diagonale media



13,73-11,19= 2,54 mm


abbiamo poi diviso il numero per 10 (fattore di scala del microscopio)

2,54/10= 0,254


Una volta ottenuta la diagonale media dell'impronta siamo in grado di impostare e svolgere i seguenti calcoli (per la formula vedi riferimenti teorici).


F = 30 KgF (forza applicata)

d = 0,254 (diagonale dell'impronta)


d2 = 0,2542 = 0,064


HV =  30 * 0,1891 = 88,64

0,064


Il risultato appena ricavato è in KgF se lo vogliamo convertire in Newton ci basta moltiplicarlo per 9,81:

HV = 88,64* 9,81= 869,56



LATO "B"

Abbiamo ottenuto le seguenti misure:

11,40 mm

13,92 mm


e ci siamo calcolati la diagonale media

13,92-11,40= 2,52 mm


abbiamo poi diviso il numero per 10 (fattore di scala del microscopio)

2,52/10=0,252


Una volta ottenuta la diagonale media dell'impronta siamo in grado di impostare e svolgere i seguenti calcoli (per la formula vedi riferimenti teorici).


F = 30 KgF (forza applicata)

d = 0,252 (diagonale dell'impronta)


d2 = 0,2522 = 0,063


HV =    30 * 0,1891 = 90,04

0,063

Il risultato appena ricavato è in KgF se lo vogliamo convertire in Newton ci basta moltiplicarlo per 9,81:

HV = 90,04 * 9,81 = 883,29



DUREZZA MEDIA (HVM)


HVM = (88,64 + 90,04)/2 = 89,34

HVM = (869,56 + 883,29)/ 2 = 876,42


CONCLUSIONI:

Precedentemente alla prova riportata con i relativi calcoli ne avevamo svolta un'altra che però non poteva essere considerata valida a causa dello scarto di quasi il 50% tra i due valori delle durezze. Tutto questo a causa della diversa struttura fisica del materiale di prova. In questi casi si dice di essere davanti al caso di un materiale anisotropo.


Nella seconda prova abbiamo ottenuto una durezza media della provetta pari a 876,42 HV, i parametri fondamentali della prova sono stati rispettati quindi la prova può essere ritenuta valida.














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