Test di durezza Brinell: la guida definitiva

Introduzione: che cos'è il test di durezza Brinell?

Il metodo Brinell è una delle tecniche più popolari e ampiamente utilizzate per misurare la durezza di un'ampia varietà di campioni.

Il metodo prende il nome da JA Brinell, che ne fu l'inventore nel 1900. Quindi, il test Brinell è il metodo più antico di prova di durezza.

I carichi di prova applicati con questo metodo sono variabili, il che si aggiunge alla sua versatilità e lo rende ideale per diversi tipi di provini.

Può essere facilmente utilizzato per misurare i valori di durezza di quasi tutti i tipi di metalli e anche di altri tipi di materiali.

Con questo metodo, come penetratore viene utilizzata una forza di carico di prova di 3000Kgf e una sfera sferica in metallo duro di 10 mm di diametro.

In caso di misurazione della durezza per metalli e leghe più teneri, la forza del carico di prova può essere ridotta a 500Kgf e la sfera del penetratore può avere un diametro compreso tra 5 mm e 10 mm.

In Europa, il test Brinell viene spesso utilizzato per piccole applicazioni in cui viene utilizzata una forza di carico di prova di 1 kgf e un penetratore sferico di 1 mm.

Il test utilizza piccoli parametri in Europa ed è spesso chiamato anche test Baby Brinell lì.

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Perché utilizzare il test di durezza Brinell?

Il test di durezza è una parte importante di qualsiasi azienda di ingegneria.

Aiuta a determinare l'integrità strutturale e l'idoneità del provino da utilizzare per applicazioni specifiche.

Consente alle aziende di utilizzare le materie prime della migliore qualità dopo aver eseguito i test di durezza ed essere sicuri della sua idoneità per tale applicazione.

Aiuta a soddisfare le conformità di sicurezza emesse da un governo diverso o da autorità competenti garantendo la migliore qualità dei prodotti.

Il test di durezza fornisce anche una buona idea del grado in cui un particolare materiale può essere sottoposto a trattamento per essere utilizzato per particolari applicazioni.

 

La procedura del Brinell Test

Il metodo Brinell di prova di durezza viene utilizzato per misurare la durezza del provino che è generalmente troppo ruvido o grezzo per essere misurato con altri metodi.

Questo metodo utilizza generalmente un carico di prova più elevato di 3000Kgf e un diametro del penetratore di 10 mm.

La rientranza realizzata utilizzando questo metodo uniforma la superficie del provino ed eventuali altre incongruenze sub-superficiali.

Il carico di prova predeterminato viene applicato a un penetratore sferico che viene trattenuto sulla superficie del provino per un tempo fisso (generalmente 10 secondi) e quindi spostato.

La profondità della rientranza realizzata sulla superficie del provino mediante questo processo viene quindi misurata con strumenti ottici avanzati su almeno due diametri.

Viene quindi utilizzata una tabella guida per convertire il diametro medio nel corrispondente valore di durezza Brinell.

I carichi di prova più comuni utilizzati sono fino a 3000Kgf per leghe ferrose e acciaio.

Per i metalli più teneri, viene utilizzata una forza di carico di prova di 500Kgf.

A volte vengono utilizzati anche carichi di prova fino a 1Kgf, ma è una cosa rara nei test di durezza Brinell.

Durante la prova di durezza con il metodo Brinell, la profondità della rientranza sul provino deve essere misurata con molta attenzione.

Le incongruenze nella misurazione sono la principale fonte di errore durante la misurazione della durezza utilizzando il metodo Brinell.

Possono esserci disparità da parte dell'operatore nella misurazione della rientranza che possono portare a errori nei valori di durezza.

Per affrontare questo problema, sono stati sviluppati cannocchiali ottici Brinell automatici che utilizzano sistemi ottici avanzati per misurare l'indentazione.

Ciò aiuta a rimuovere l'errore umano e la soggettività dovuti alle misurazioni dell'operatore e standardizza la misurazione della rientranza.

Ciò fornisce valori di prova di durezza più accurati e affidabili.

Tuttavia, l'utilizzo di tali sistemi ottici aumenta anche le complessità e i costi associati alle prove di durezza utilizzando il metodo Brinell.

Se la superficie di prova non è piana o è ricoperta di scaglie spesse, i valori di durezza saranno inaffidabili.

Altri casi in cui il metodo di prova Brinell fornisce misurazioni errate e inaffidabili sono se la superficie del provino è troppo sottile e inferiore a 9,6 mm.

Se la superficie del provino è troppo dura, superiore a 450 HBS per penetratore a sfera in acciaio e 650 HBW per penetratore a sfera in carburo di tungsteno, anche i valori di durezza saranno inaffidabili.

HBS rappresenta la durezza Brinell con una sfera in acciaio e HBW rappresenta la durezza Brinell con una sfera in tungsteno.

La lettura della durezza deve essere completata anche fornendo i dettagli del carico applicato e il diametro del penetratore.

Quindi, se un carico di prova di 3000Kgf è stato applicato a una sfera del penetratore di 10 mm di diametro, la lettura completa della durezza dovrebbe essere 450 HBS _10/3000.

Vantaggi del test di durezza Brinell

Il metodo Brinell per il test di durezza è una delle tecniche più comunemente utilizzate per il test di durezza di diversi tipi di materiali.

Alcuni dei principali vantaggi dell'utilizzo del metodo di prova di durezza Brinell sono discussi di seguito:

Può essere utilizzato per tutti i metalli

Il metodo Brinell di prova di durezza è più versatile del metodo Rockwell.

Il metodo di prova di durezza Brinell utilizza generalmente un penetratore a sfera d'acciaio con un diametro specifico per fare segni di indentazione sulla superficie del provino.

Per questo motivo, il metodo di prova di durezza Brinell è ideale per testare la durezza di una più ampia varietà di materiali.

Può essere utilizzato per misurare la durezza di quasi tutti i tipi di metalli.

Poiché altri metodi utilizzano un carico di prova fisso e una dimensione del penetratore, non sono adatti per testare la durezza di materiali del campione più morbidi o più fragili.

Tuttavia, il vantaggio del metodo Brinell di prova di durezza è che sia la dimensione del carico che la dimensione della sfera del penetratore possono essere variate, il che lo rende ideale per testare anche altri campioni più delicati e fragili.

il metodo Brinell offre uno spazio di prova più ampio che aiuta a calcolare la media delle misurazioni della durezza.

Questo è un modo più accurato per misurare la durezza dei campioni e fornisce anche una stima più affidabile di come il campione può reagire alle deformità nel mondo reale.

 

Accurato rispetto al metodo Rockwell

I risultati del metodo di prova di durezza Brinell sono più accurati e affidabili rispetto al metodo Rockwell.

Il metodo Rockwell misura la profondità di indentazione effettuata sulla superficie del campione senza l'uso di apparecchiature ottiche avanzate, il che lo rende soggetto a errori.

L'influenza dell'operatore può portare a risultati di test molto variabili.

Il metodo Brinell di prova di durezza misura anche la profondità di indentazione fatta sulla superficie del provino dal penetratore sferico, ma fornisce una buona precisione e rappresentazione rispetto al metodo Rockwell.

La profondità di indentazione viene studiata e analizzata utilizzando apparecchiature ottiche avanzate che forniscono un valore di durezza migliore e accurato rispetto al metodo Rockwell.

Questo metodo non è influenzato da punti deboli sulla superficie del campione.

Anche se la superficie del provino è ruvida, il metodo Brinell di test di durezza può comunque fornire una misurazione della durezza più accurata e affidabile rispetto ad altri metodi.

I risultati sono indipendenti dalla forza

I risultati del metodo di prova di durezza Brinell sono indipendenti dalla forza applicata poiché la forza può essere regolata per diversi tipi di provini e ciò non influirà sulle letture della durezza.

Ciò è dovuto al fatto che il metodo Brinell utilizza un penetratore sferico per testare la durezza dei provini.

La sfera distribuisce la pressione in modo uniforme lungo la sua superficie, il che non avviene quando si utilizzano punte e penetratori conici in altri metodi.

Poiché i risultati sono indipendenti dalla forza, il metodo di prova di durezza Brinell è un metodo più accurato e affidabile di prova di durezza di vari tipi di provini.

Con il metodo Brinell, finché il rapporto tra la forza applicata e la dimensione della sfera sferica del penetratore rimane costante, i risultati dei valori di durezza generati da questo metodo rimarranno indipendenti dalla forza applicata.

 

 Limitazioni del test di durezza Brinell

Nonostante abbia molti vantaggi, il metodo Brinell di prova di durezza presenta anche alcune limitazioni.

La profondità di indentazione fatta sulla superficie del provino deve essere misurata con precisione con questo metodo.

Anche una piccola deviazione nella misurazione può portare a un errore significativo nella misurazione del valore di durezza di un provino.

I valori di durezza vengono misurati utilizzando apparecchiature ottiche per valutare la profondità di indentazione praticata sulla superficie del provino.

Per questo motivo, la superficie del provino deve essere preparata con largo anticipo prima di eseguire il test Brinell.

Qualsiasi forma di imperfezione sulla superficie del campione come sporco, rugosità, ecc.

fornirà valori di prova di durezza errati e inaffidabili.

Poiché con questo metodo sono necessarie apparecchiature ottiche più avanzate e sofisticate per misurare i valori di durezza, il metodo Brinell è più costoso rispetto al metodo Rockwell.

La superficie del provino deve essere preparata prima di eseguire il test Brinell, quindi il metodo Brinell di test di durezza richiede molto tempo e non è l'ideale per i test di massa.

Ci vogliono più di 30-60 secondi per misurare la durezza del provino e questo esclude il tempo necessario per la preparazione del provino.

Il test Brinell è adatto solo per prove di durezza su superfici piane.

Se la superficie non è piatta, è molto difficile utilizzare questo metodo.

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Precauzioni generali durante il test di durezza Brinell

Ci dovrebbero essere alcune precauzioni che dovrebbero essere seguite attentamente per garantire che il valore di durezza derivato dal test Brinell sia accurato e affidabile.

La prima precauzione che dovrebbe essere assicurata è che il provino dovrebbe essere almeno 8-10 volte la profondità prevista di indentazione da fare sulla sua superficie.

Ciò eviterà che eventuali deformità si estendano alla superficie opposta del provino.

Dopo che il test è stato condotto, non dovrebbe esserci alcuna deformazione sulla superficie opposta a dove è stata originariamente fatta la rientranza.

La superficie del campione deve essere liscia e priva di qualsiasi tipo di imperfezione.

La superficie del campione deve essere priva di qualsiasi tipo di sporco, contaminazione, corpi estranei, particolato, ecc. per fornire valori di durezza affidabili e accettabili.

Durante il test, si dovrebbe anche fare attenzione che la rientranza non sia fatta sul bordo della superficie del campione.

La distanza della rientranza deve essere almeno 2,5 volte maggiore del diametro della rientranza.

Questo aiuta ad evitare un'inutile concentrazione di stress.

La distanza tra le due rientranze dovrebbe essere almeno 3 volte il diametro della rientranza.

Se si effettuano indentazioni successive sulla superficie del provino che è troppo strettamente raggruppata, può fornire letture di durezza superiori a quelle effettive a causa dell'incrudimento della superficie del provino.

Il carico di prova non deve essere applicato rapidamente nel test Brinell in quanto può ridurre il flusso plastico di un materiale che produce un effetto sulla dimensione della rientranza.

La superficie del campione deve essere sempre perpendicolare al penetratore.

Ciò garantisce rientranze corrette e visibili sulla superficie del campione.

Se il penetratore non è perpendicolare alla superficie del provino e c'è una deflessione del provino, i valori di durezza derivati saranno inaffidabili e soggetti a errori.

È possibile utilizzare le incudini per mantenere la superficie del campione al sicuro e saldamente in posizione mentre il penetratore scende su di essa perpendicolarmente.

L'ambiente di prova e la superficie del campione devono essere privi di qualsiasi tipo di sporco e contaminazione.

Il personale addetto alla prova deve seguire attentamente le procedure operative per misurare la durezza del provino.

Se un durometro non è stato utilizzato a sufficienza in passato, dovrebbe essere testato molte volte prima di utilizzarlo per il test.

Il durometro deve essere tenuto pulito e in buone condizioni di lavoro per fornire letture di durezza accurate.

Il penetratore può anche essere rivestito con olio o lubrificante antiruggine per evitare che si arrugginisca e si corroda.

Il valore di durezza Brinell dipende dall'area superficiale della rientranza praticata sulla superficie del provino.

La rientranza nel metodo Brinell può fornire caratteristiche diverse che devono essere studiate e analizzate attentamente per ottenere risultati accurati.

Quando il penetratore è sotto la forza del carico di prova e preme sul provino, farà un gran numero di deformazioni sotto il penetratore.

La superficie vicino alla rientranza si gonfia leggermente a causa del volume di metallo spostato dal penetratore.

In caso di impronte di tipo a rigonfiamento, il diametro dell'impronta sarà maggiore del valore effettivo dell'impronta e nelle impronte di tipo affondante, il diametro dell'impronta sarà inferiore al valore effettivo dell'impronta.