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I metodi di prova della durezza in sintesi

Classificazione, processo, differenziazione e raccomandazioni pratiche.

Qui troverete informazioni utili sulle basi delle prove di durezza, sui metodi di prova standardizzati più comuni Rockwell, Brinell, Vickers e Knoop, nonché su altri metodi di prova come le prove al carbonio, alla plastica e Leeb.

Rockwell

Rockwell

Si tratta di un metodo di differenza di profondità.

Rockwell
Vickers

Vickers

È uno dei processi ottici.

Vickers
Knoop

Knoop

Sviluppato come alternativa al metodo Vickers.

Knoop
Brinell

Brinell

Ha un range di carico di prova da 1 a 3000 kgf.

Brinell

Il metodo di prova della durezza Rockwell

Il metodo Rockwell è un metodo di prova di durezza statica conforme alle norme ISO 6508 e ASTM E18 e viene utilizzato nella gamma macro con una forza di prova da 29,42 a 1471 N. Questo metodo di prova della durezza misura la profondità di indentazione permanente di un penetratore, a seconda del metodo Rockwell, un cono di diamante o una sfera di metallo duro.

La procedura inizia con la misurazione della profondità di penetrazione sotto una forza di prova definita. Più il penetratore penetra in profondità, più il materiale è morbido. Da questa profondità di penetrazione si calcola la durezza Rockwell (HR). A differenza di Brinell, Vickers e Knoop, che misurano l'indentazione otticamente, questo metodo di prova di durezza offre una lettura diretta del valore di durezza.

Esistono vari metodi Rockwell che si differenziano per il penetratore, la forza di prova e la divisione della scala. Questa varietà consente di utilizzare il metodo di prova della durezza in diversi settori di applicazione. Non richiede la preparazione del campione ed è veloce ed economico, in quanto non richiede ottiche complesse. Il test non è distruttivo, il che rende il pezzo da testare riutilizzabile.

Gli svantaggi del metodo di prova della durezza sono le possibili imprecisioni dovute a errori di misurazione e allo sporco. Anche i penetratori usurati possono falsare i risultati. Ciononostante, il metodo Rockwell rimane ampiamente utilizzato in molte applicazioni industriali grazie alla sua velocità e semplicità. La versatilità dei metodi Rockwell ne sottolinea l'importanza e l'adattabilità a diversi materiali e requisiti di prova.

Alla prova di durezza Rockwell

Il metodo di durezza Vickers

Il metodo Vickers è un metodo di prova di durezza statica versatile, sempre più utilizzato nella pratica. È standardizzato in conformità alle norme ISO 6507 e ASTM E92/E384 ed è adatto a tutti gli intervalli di carico (micro, piccolo carico e macro). Il penetratore, una piramide di diamante con un angolo diedro di 136°, lascia un'impronta la cui dimensione viene misurata otticamente. Più grande è l'impronta, più morbido è il materiale.

È necessaria una preparazione superficiale di alta qualità: il campione deve essere lucidato o finemente rettificato. Il campione deve essere fissato saldamente per evitare movimenti durante il test e devono essere escluse le vibrazioni.

Il metodo Vickers è suddiviso in diversi intervalli di carico a seconda del carico di prova (ad esempio, HV 0,01; HV 1; HV 10), il che consente un'ampia gamma di applicazioni. Un valore di durezza Vickers è composto dal valore numerico di durezza, dalle lettere HV, dal carico di prova in kgf e, se applicabile, dal tempo di esposizione.

Il metodo Vickers offre numerosi vantaggi, tra cui l'applicabilità universale a tutti i materiali e a tutti gli intervalli di durezza e l'uso di un unico penetratore per tutti i metodi. Inoltre, consente di eseguire test non distruttivi, permettendo il riutilizzo del campione. Tuttavia, il metodo richiede una preparazione della superficie di alta qualità ed è più lento nella procedura di prova rispetto a Rockwell. L'acquisto delle ottiche necessarie lo rende inoltre più costoso. Nonostante questi svantaggi, il metodo Vickers rimane un metodo ampiamente utilizzato e collaudato nel settore grazie alla sua precisione, versatilità e accuratezza.

Per il test di durezza Vickers

Il metodo di durezza Knoop

Il metodo Knoop è un metodo di prova di durezza statica, particolarmente adatto per strati sottili e materiali fragili. È standardizzato in conformità alle norme ISO 4545 e ASTM E92/E384 e funziona con carichi di prova da 1 gf a 2 kgf. Come metodo ottico, misura la dimensione dell'impronta lasciata dal penetratore, una piramide di diamante con base rombica.

Il metodo Knoop misura la dimensione dell'impronta lasciata dal penetratore sul campione con una forza di prova definita. Più grande è l'impronta, più morbido è il materiale.

Il campione deve essere lucidato o finemente rettificato e fissato saldamente per evitare movimenti durante la prova. Per garantire risultati precisi, è necessario evitare urti o vibrazioni.

L'indentazione Knoop, stretta e allungata, è particolarmente adatta per strati sottili e materiali fragili come vetro e ceramica. È molto utilizzata negli Stati Uniti, ma è meno comune in Europa.

Il valore di durezza Knoop è composto dal valore numerico di durezza, dalle lettere HK e dal carico di prova in kgf.

Il metodo Knoop è universalmente applicabile, richiede un solo penetratore e offre una valutazione precisa. È particolarmente adatto per materiali fragili e strati sottili. Gli svantaggi sono la preparazione della superficie richiesta, la lentezza della procedura di prova e i costi di acquisizione più elevati. È meno diffusa in Europa.

Alla prova di durezza Knoop

Il metodo di prova della durezza Brinell

Il metodo Brinell è un metodo di prova di durezza statica standardizzato secondo le norme ISO 6506 e ASTM E10. È utilizzato principalmente nella gamma dei carichi bassi e macro, con un intervallo di carico di prova compreso tra 1 e 3000 kgf. Il metodo utilizza un penetratore sferico in carburo di tungsteno con diametro di 1, 2,5, 5 o 10 mm. Si tratta di un processo ottico in cui viene misurata la dimensione dell'indentazione del penetratore.

Il metodo Brinell misura la dimensione dell'impronta che il penetratore sferico lascia sulla superficie del campione. Più grande è l'impronta, più morbido è il materiale. Questo metodo si differenzia dal metodo Vickers, che utilizza un penetratore a forma di piramide.

Il metodo Brinell offre diversi vantaggi. Può anche testare materiali disomogenei come le fusioni, poiché la grande sfera colpisce molti cristalli e forma un valore medio meccanico. Esiste un'ampia gamma di forze di prova e di diametri delle sfere per le diverse applicazioni. Le indentature di prova relativamente grandi sono più facili da misurare e la superficie del campione può essere ruvida.

Tuttavia, ci sono anche degli svantaggi. È necessaria una buona qualità della superficie del campione, poiché l'indentazione viene misurata otticamente. Carichi di prova elevati nella gamma macro possono deformare il materiale e causare errori di misura. È importante una buona illuminazione dell'indentazione di prova. Il metodo è anche più lento del metodo Rockwell, con una sequenza di prova di 30-60 secondi senza tenere conto della preparazione del campione. Inoltre, è meno adatto ai materiali molto duri e ai campioni sottili.

Per la prova di durezza Brinell

Ulteriori metodi di prova

Prova Leeb

Prova Leeb

La determinazione della durezza dei materiali metallici secondo Leeb è specificata nelle norme ISO 16859 e ASTM A956. In questo metodo di prova dinamico, per determinare la durezza si utilizza il rapporto tra la velocità di rimbalzo e la velocità di impatto di un corpo d'urto in movimento.

Legenda:

A            valore di cresta fase di avviamento
B            valore di cresta fase di rimbalzo
t             tempo
U            tensione

Prova Shore

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Panoramica sulla conoscenza della durezza

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