PROVE DI DUREZZA ROCKWELL E BRINELL - Relazione

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 è stata ideata nel 1920 dal fisico americano Rockwell da cui prende il nome. Viene utilizzata molto spesso per la sua velocità d'esecuzione. La prova consiste nel premere in due tempi e con carichi diversi la provetta in esame: carico preliminare 10 KgF per una durata di 10 secondi e in seguito applicare un ulteriore carico per 20 secondi, mediante l'uso di un penetratore.
Successivamente si misurano l'accrescimento e le dimensioni dell'impronta lasciata sul pezzo. I penetratori utilizzati per eseguire la prova possono essere di 2 tipi: In acciaio temprato da 1/16 di pollice per durezze fino a 850 HV; In diamante a forma di cono circolare retto con un angolo di 120° e una punta arrotondata con raggio 0,2 mm per durezze illimitate. Il carico addizionale si decide in relazione con il tipo di penetratore da utilizzare nella prova: con il penetratore da 1/16 di pollice si applica un carico di 90 KgF, mentre con il penetratore in diamante si utilizza il carico di 140 KgF.

La scelta del penetratore da utilizzare nella prova si basa sulla seguente scala . 20 - 100 HRB ; penetratore in acciaio temprato 20 - 70 HRC ; penetratore in diamante e = (130 - HRB) * 0,002 e = (100 - HRC) * 0,002 0,002 = 1/500 mm = 2 µm Lo spessore della provetta deve essere 8 volte l'accrescimento affinché la prova sia valida, inoltre la distanza tra bordo e centro deve essere 2,5 volte l'accrescimento. Infine la distanza fra il centro delle due impronte 4 volte l'accrescimento. La superficie della provetta non deve presentare tracce di ossido ne di unto, in caso contrario devono essere rimosse rispettivamente con carta abrasiva o acetone. Se la provetta in esame presenta un'alta rugosità si può diminuire con della carta abrasiva.
DESCRIZIONE DELLO STRUMENTO: Lo strumento utilizzato per la prova è chiamato Durometro ed è costruito con ghise a grafite sferoidale, le qui parti principali sono:

 Un basamento;

 Dispositivo che comanda la tavola porta pezzi;

 Montante;

 Forcelle;

 Quadrante sul quale, per mezzo di una scala graduata, si legge il valore della durezza;

 Fonte di luce;

 Frizione che comanda la leva del carico.

DESCRIZIONE E SVILUPPO DELLA PROVA:

Posizionare la provetta sulla tavola porta pezzi ed alzarla con un avanzamento di 1 mm/5sec verso il penetratore. Azionare il precarico di 10 KgF per una durata di 10 sec in seguito applicare il carico addizionale di n* KgF per i penetratori in acciaio e di N* KgF per quelli in diamante. Lasciare agire il carico per 20 secondi e poi andare a leggere sul quadrante il valore della durezza.

In base alle prove da noi eseguite abbiamo ottenuto:

PROVA DI DUREZZA BRINELL:

Il metodo di durezza Brinell viene usato in prevalenza per materiali teneri, quali acciai dolci, ottoni, leghe leggere. Questo è stato ideato dal metallurgico Brinell e consiste nel premere una sfera levigata d'acciaio temperato o di metallo duro di diametro “D”, per un prestabilito intervallo di tempo, con una prestabilita forza “F”(carico di prova), contro la superficie del pezzo o della provetta in esame e nel misurare il diametro medio “d” dell'impronta dopo la rimozione del carico di prova. La durezza risulta, per un certo carico, inversamente proporzionale alla superficie dell'impronta lasciata dalla sfera sul pezzo.

Si definisce durezza Brinell HB il rapporto fra il valore del carico F in newton e l'area della superficie S della calotta d'impronta rilevata a carico tolto (impronta elastica) espressa in millimetri quadrati.

Pertanto: HB=F/S

Essendo S l'area della superficie dell'impronta una calotta sferica di diametro d e di altezza h, il suo valore che inizialmente vale:

S =3,14 D h

Diventa, esprimendo h (profondità dell'impronta) in funzione del diametro d:

Il valore di durezza risulta perciò essere:

Accettabilità dell’equazione: l'equazione F/S ha un limite di accettabilità, in quanto i valori di durezza da lei dedotti, dipendono dalla relazione fra il carico F e il diametro D della sfera.

Teoricamente il valore normale di questa costante è stato ritenuto uguale a:

d/D = 0.34

Si definisce allora prova ideale quella eseguita in grado di soddisfare tale relazione. In pratica questo valore non è rigido, ma si tollerano delle piccole variazioni. L'esperienza ha insegnato che la possibilità di confronto è data da:

d/D = 0.25 0.5

In base alla prova da noi eseguita abbiamo ottenuto:

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