Come scegliere un durometro

Il durometro è uno strumento di misura utilizzato per valutare la rigidità e la resistenza di un materiale.
Nelle prove di durezza, più precisamente, questo dispositivo misura per mezzo di un utensile più rigido, detto penetratore, la resistenza di un materiale alla deformazione. Il penetratore, che nella maggior parte dei modelli è costituito da un cono di diamante o da una sfera d’acciaio, penetra la superficie del materiale da testare. La profondità dell’impronta lasciata dal penetratore permette di determinare la durezza del campione.

In questa guida tratteremo i vari metodi utilizzati per realizzare le prove di durezza nonché i vantaggi e svantaggi di ciascun metodo.

Durometro: quale scegliere?

  • Durometri: quale scegliere?

    I principali aspetti da tenere in considerazione nella scelta di un durometro sono il carico di prova, la gamma di durezza dei materiali da testare, il livello di precisione e la versatilità del dispositivo.

    Carico di prova: è il carico, o la forza, da applicare sul materiale da testare e dipende dalla durezza dello stesso. Sulle leghe e determinati metalli, come l’acciaio, è necessario applicare carichi di prova che possono raggiungere 3.000 kgf, mentre sui metalli dolci si applicheranno carichi inferiori a 500 kgf. Tenuto conto di ciò, è opportuno ricordare che ad un carico di prova maggiore corrispondere una maggiore precisione e che l’impronta non deve superare 1/10 dello spessore del campione.

    Gamma di durezza: in base ad esse viene scelto il materiale del penetratore. Qualora la durezza del materiale da testare superi i 650 HB/30, sarà necessario optare per un penetratore in diamante. Al di sotto di questo livello di durezza, invece, sarà sufficiente ricorrere a un penetratore in acciaio o in un altro metallo duro.

    Livello di precisione: dipende dalle caratteristiche della superficie da misurare (livello di pulizia, superficie piana, sistema statico o dinamico, ecc.)

    Versatilità del dispositivo: la sua importanza varia a seconda della forma e delle dimensioni dei campioni da testare.

    Criteri di scelta:

    • Carico di prova
    • Gamma di durezza
    • Livello di precisione
    • Versatilità del dispositivo
  • Quali sono i diversi tipi di durometri?

    I durometri sono classificati in base al metodo di prova che utilizzano:

    • Metodo Brinell
    • Metodo Rockwell
    • Metodo Vickers
    • Metodo Knoop
    • Ultrasuoni
  • Quando scegliere un durometro Brinell?

    Durometro Brinell della marca INNOVATEST

    Il metodo Brinell è il più utilizzato nel settore industriale per misurare la durezza dei materiali. Questo metodo consiste nell’applicare il carico di forza sulla superficie del campione usando un penetratore sferico in acciaio. Per quanto riguarda le sue dimensioni, il penetratore verrà scelto in base alle dimensione del campione. La misurazione viene poi effettuata con l’ausilio di un microscopio o di una lente di ingrandimento

    Questo metodo presenta diversi vantaggi:

    • È il metodo più adatto per misurare la durezza dei campioni grezzi, in particolare per la facilità di manipolazione che offre rispetto ad altri metodi.
    • I carichi applicati sono elevati (3.000 Kg).
    • È possibile usare numerosi carichi così come penetratori di varie dimensioni: il campo di misura è di conseguenza molto ampio.
    • Può essere utilizzato per testare qualsiasi tipo di metallo.
    • Poiché il penetratore sferico distribuisce la pressione in modo uniforme, i risultati del metodo Brinell sono più precisi e affidabili di quelli ottenuti con il metodo Rockwell.

    Il metodo Brinell, tuttavia, ha anche alcuni limiti:

    • Si possono verificare degli errori di misurazione qualora l’impronta venga misurata con uno strumento ottico.
    • Sebbene il carico applicato sia superiore a quello di altri metodi di prova, la superficie del campione deve essere piana e accuratamente preparata e pulita per evitare che eventuali imperfezioni interferiscano sulla precisione e l’affidabilità delle misurazioni.
    • Le prove di durezza Brinell sono piuttosto lunghe (fino a 60 secondi, senza contare il tempo di preparazione del campione). Questo metodo, di conseguenza, non è adatto per i test di routine.
    • Non consente di testare le superfici cilindriche, in quanto è preciso e affidabile solo su superfici piane.
    • Il prezzo dei durometri Brinell è relativamente alto a causa delle apparecchiature ottiche.
  • Quando scegliere un durometro Rockwell?

    Durometro Rockwell della marca Tinius Olsen

    Il metodo Rockwell è più versatile perché può ricorrere a due penetratori diversi, ossia a un cono di diamante o a una sfera d’acciaio.

    • Il cono di diamante viene utilizzato solo su acciaio temprato e metalli duri. Non è raccomandato per materiali di durezza inferiore a 785 N/mm².
    • La sfera in acciaio viene utilizzata su materiali meno duri. Va notato che minore è la durezza del materiale, minore sarà il carico applicato e maggiore il diametro della sfera.
    • Le sfere di grande diametro sono utilizzate per i test di durezza dei materiali plastici.

    Il metodo Rockwell ha altri vantaggi:

    • È l’unico metodo che permette di effettuare le misurazioni senza l’uso di apparecchiature ottiche, il che rende questa soluzione automatizzata e più veloce.
    • È meno sensibile alle possibili imperfezioni del campione.
    • Può essere utilizzato su campioni cilindrici, sferici o conici.
    • È veloce perché si basa su cicli di misura brevi.

    Tuttavia, ha anche dei limiti:

    • Gli intervalli di carico sono limitati.
    • Per alcuni materiali, come l’acciaio non trattato, questo metodo da solo non è sufficiente, ma può essere associato all’uso di un penetratore Brinell con un carico di prova più elevato.
    • La precisione della misurazione dipende dal contatto tra il penetratore e la superficie del campione. Se, ad esempio, ci sono impurità sulla superficie, l’applicazione del carico può generare una deformazione dalla quale, a sua volta, può risultare un errore di misurazione.
    • È un metodo meno preciso sui materiali ad alta durezza.
  • Quando scegliere un durometro Vickers?

    Durometro Vickers della marca MITUTOYO

    Il metodo Vickers è una tecnica di prova della microdurezza. È adatto a tutti i materiali solidi e metallici di una durezza compresa tra 10 gf e 100 kgf. È simile al metodo Brinell, con la differenza che utilizza un penetratore piramidale a base quadrata con carico fisso.

    Il diametro dell’impronta viene misurato con l’ausilio di uno strumento ottico. Questa tecnica consente di esercitare sul campione sia carichi di prova leggeri che macro-carichi (fino a 30 kg).

    Il metodo Vickers offre i seguenti vantaggi:

    • Il campo di misura è piuttosto ampio. Il metodo Vickers può essere utilizzato per testare tutti i tipi di materiali, da quelli meno duri a quelli più duri.
    • Il test è facile da eseguire.
    • Le dimensioni della piramide di diamante non incidono sulla misurazione.
    • Lo stesso penetratore può essere utilizzato su materiali di diversa durezza.
    • È ideale per i test di laboratorio.

    Tuttavia, ha anche degli svantaggi:

    • La misurazione ottica dell’impronta (realizzata, ad esempio, con un microscopio) rende il processo dispendioso in termini di tempo e può portare ad errori.
    • La superficie del campione deve essere adeguatamente preparata, come nelle prove di durezza realizzate con il metodo Brinell,.
    • Su alcuni materiali l’impronta è meno chiara e quindi più difficile da misurare a causa della distribuzione irregolare del carico applicato.
  • Quando scegliere un durometro Knoop?

    Durometro Knoop/Vickers della marca AFFRI

    Il metodo Knoop è una tecnica di prova della microdurezza alternativo al metodo Vickers. Questo metodo si avvale di un penetratore con sfaccettatura piramidale la cui base è, rispetto a quella del penetratore Vickers, più stretta e romboidale. Permette l’applicazione di forze di prova minime, addirittura di pochi grammi.

    Viene utilizzato principalmente per valutare il rischio di fessurazione in materiali fragili, come la ceramica, e per testare la durezza di strati sottili, in particolare dei rivestimenti.

    Viene spesso utilizzato in combinazione con il metodo Vickers.

  • Quando scegliere un durometro a ultrasuoni?

    Durometro a ultrasuoni della marca INNOVATEST

    Il durometro ad ultrasuoni permette di effettuare prove di durezza non distruttive. Questa tecnica di ispezione utilizza delle onde sonore per valutare la qualità dei materiali solidi (metalli, calcestruzzo, mattoni), per determinare il loro spessore e per rilevare eventuali difetti interni.

    I test ad ultrasuoni possono essere eseguiti tramite contatto o per immersione. L’apparecchiatura, costituita da una sonda, è portatile.

    • L’ispezione a contatto consente di esaminare i pezzi ingombranti che non possono essere trasportati.
    • L’ispezione per immersione, invece, prevede che il campione venga immerso in un liquido che faciliti il movimento delle onde sonore e, di conseguenza, l’individuazione di piccoli difetti. Questo metodo permette di identificare meglio difetti anche lievi.
  • Durometro portatile o da banco? Quale scegliere?

    • I durometri da banco sono quelli che trovano più ampio impiego. Possono sfruttare, a seconda del modello, il metodo Brinell, Rockwell o Vickers. Sono attrezzature pesanti e ingombranti e verranno installati su un banco o direttamente a terra. Il loro vantaggio principale è che permettono di misurare la durezza con i metodi classici.
    • I durometri portatili sono molto più piccoli, leggeri e compatti. Il loro principale vantaggio è che l’utilizzatore non ha bisogno di prelevare un campione del materiale per eseguire il test. Per questa ragione, nella maggior parte dei casi, risultano essere più pratici.
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