Che cos'è Brinell?
La prova di durezza Brinell è un metodo in cui la durezza viene determinata premendo una sfera di metallo duro di un diametro specifico sulla superficie del provino sotto un carico definito e misurando il diametro della rientranza risultante. Il risultato è espresso in HBW.
Scopo di Brinell
Lo scopo è verificare le condizioni del trattamento termico, controllare la coerenza tra lotti e valutare la conformità alle specifiche misurando la durezza superficiale del materiale.
A quali prodotti si applica Brinell?
- Fusioni e forgiati
- Semilavorati in acciaio di grosso spessore
- Metalli non ferrosi
- Parti trattate termicamente
In quali settori si utilizza Brinell?
Norme relative a Brinell
- ISO 6506-1
- ASTM E10
Condizioni di Brinell
- Penetratore
- Sfera di metallo duro; comunemente diametro 10 mm, 5 mm, 2,5 mm
- Carico
- Scelto in base al gruppo di materiali; comunemente 3000 kgf (29,42 kN) per l'acciaio
- Carica il tempo di permanenza
- Generalmente 10–15 secondi
- Superficie
- Abbastanza liscio da non ostacolare la misurazione dell'impronta, privo di bave
Apparecchiatura per Brinell
- Macchina per prove di durezza Brinell
- Microscopio per la misurazione dell'impronta o sistema ottico
- Blocchi di durezza di riferimento
Requisiti del campione per Brinell
- Lo spessore deve essere almeno otto volte la profondità della rientranza
- La superficie deve essere pulita, piana e priva di scaglie di ossido
- Le rientranze devono trovarsi alla distanza dal bordo e tra loro specificata nello standard
- Generalmente vengono effettuate almeno tre misurazioni
Durata di Brinell
La misurazione per campione richiede alcuni minuti; la durata si prolunga se è necessaria la preparazione della superficie.
Procedura di Brinell
- 1La macchina viene verificata con blocchi di riferimento.
- 2Vengono selezionati il diametro della sfera e il carico adeguati al gruppo di materiali.
- 3Il campione è saldamente sostenuto.
- 4Il carico viene applicato per la durata definita e rimosso.
- 5Il diametro dell'impronta viene misurato in due direzioni perpendicolari e viene calcolata la media.
- 6Il valore di durezza viene calcolato e riportato insieme alle informazioni sul carico/sfera.
Criteri di accettazione di Brinell
L'intervallo di accettabilità è indicato nella norma del prodotto o del materiale. Il risultato Brinell viene sempre indicato insieme al carico applicato e al diametro della sfera (es. 200 HBW 10/3000).
Valutazione dei risultati
Vengono valutate la media e la dispersione delle misurazioni. Le rientranze troppo vicine al bordo della superficie o tra loro non sono valide; se l'impronta è deformata la misurazione viene ripetuta.
Rapporto di Brinell
- Norma applicata
- Diametro e carico della sfera
- Numero di misurazioni e valori individuali
- Durezza media e formato di notazione
Accreditamento
EUROLAB detiene un accreditamento riconosciuto a livello internazionale ottenuto da organismi di accreditamento parte degli accordi di riconoscimento multilaterale IAF e ILAC, secondo ISO / IEC 17025 per prove di laboratorio, ISO / IEC 17020 per ispezione e sorveglianza e ISO / IEC 17021-1 e ISO / IEC 17065 per certificazione di sistema e prodotto. Questa catena garantisce che i rapporti e i certificati emessi siano accettati in tutto il mondo.
Se questo test può essere offerto nell'ambito accreditato dipende dal prodotto e dallo standard applicato; poiché l'accreditamento è basato sul metodo, l'ambito viene confermato per iscritto in fase di offerta.
Ambito e autorizzazioniRegolamenti correlati
- Standard di prodotto materiale
- Specifiche del trattamento termico
Mekanik Testler — Cosa copre questo ambito di prova?
La sezione seguente descrive l'ambito a cui appartiene la prova Brinell; le condizioni e i criteri di accettazione di questa prova specifica sono riportati nelle sezioni precedenti. L'ambito specifico del vostro prodotto viene confermato per iscritto in fase di offerta.
Le prove meccaniche misurano come si comporta un materiale o un componente sotto forza. La famiglia va dal carico statico (trazione, compressione, flessione) al comportamento dipendente dal tempo (fatica, scorrimento viscoso), dalla durezza e usura fino alla tenacità a frattura.
Ciò che accomuna queste prove è che il risultato è riportato come una PROPRIETÀ DEL MATERIALE. Il carico di snervamento o la durezza non sono una decisione di conformità; sono dati numerici con cui verranno confrontati il progetto e la norma di prodotto. I rapporti di prova meccanica sono quindi solitamente un input per una decisione ingegneristica piuttosto che per un'approvazione di prodotto — scelta del materiale, coefficiente di sicurezza, previsione della vita.
La distinzione tra comportamento statico e dinamico è la chiave per comprendere il settore. Un componente può apparire del tutto non sollecitato sotto carico statico eppure rompersi sotto carico ripetuto; la rottura a fatica si verifica a tensioni ben inferiori al carico di snervamento e non dà preavviso. Per componenti rotanti, vibranti o soggetti a carico ciclico, una prova di trazione da sola non è quindi una prova sufficiente.
Le condizioni di prova determinano il risultato, ed è fondamentale per la leggibilità del rapporto: geometria del provino, velocità di carico, temperatura, condizionamento e disposizione di serraggio. Lo stesso materiale fornisce valori diversi in condizioni diverse. Nelle materie plastiche l'effetto della velocità è molto marcato, nei metalli l'effetto della temperatura; nei compositi l'orientamento del provino cambia completamente il risultato.
La durezza è la misura più utilizzata in modo scorretto nel settore. Essendo rapida, quasi non distruttiva ed economica, viene spesso usata al posto della resistenza. Esistono tabelle di conversione da durezza a resistenza, ma sono APPROSSIMATIVE e dipendono dal gruppo di materiali; usarle come unica evidenza nell'accettazione del materiale è sbagliato.
Il lato della meccanica della frattura richiede una competenza specifica. Le misurazioni della tenacità a frattura e della velocità di propagazione della cricca da fatica consentono di calcolare quanto durerà una struttura fessurata; sono la base della progettazione tollerante al danno in settori come attrezzature a pressione, strutture aeronautiche e condotte.
Gruppi di metodi in questo ambito
Prove statiche
Trazione, compressione, flessione, taglio e torsione. Si ottengono carico di snervamento e resistenza a trazione, allungamento e modulo di elasticità.
Prove d'urto
Urto con intaglio Charpy e Izod; si determina il comportamento di transizione duttile-fragile del materiale in funzione della temperatura.
Durezza
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore e microdurezza. Prezioso per la profondità del trattamento superficiale e le differenze locali di resistenza.
Fatica
Fatica assiale controllata in forza e deformazione, fatica a flessione; curve S-N e limite di fatica.
Scorrimento viscoso e rilassamento delle tensioni
Comportamento sotto carico a lungo termine ad alta temperatura; determinante per i materiali di caldaie, turbine e attrezzature a pressione.
Meccanica della frattura
Tenacità a frattura in deformazione piana, integrale J, CTOD e velocità di propagazione della cricca da fatica.
Usura e attrito
Abrasione Taber e tamburo rotante, misurazioni del coefficiente di attrito.
Confusioni frequenti in questo ambito
- Calcolare la resistenza dalla durezza è approssimativo; non può essere usato come unica evidenza nell'accettazione del materiale.
- Una resistenza statica adeguata non dimostra la resistenza a fatica; un componente soggetto a carico ciclico richiede una prova separata.
- Se la velocità e la temperatura di prova non sono riportate, il risultato non è confrontabile, in particolare per polimeri e compositi.
- Un provino di prova e il pezzo reale potrebbero non dare lo stesso valore; l'orientamento di stampaggio, le linee di giunzione e le differenze nel trattamento superficiale hanno tutti un effetto.
- Un valore di resistenza fornito per un composito senza indicare l'orientamento del provino è privo di significato.
- Gli equivalenti ASTM e ISO misurano la stessa grandezza ma usano geometrie del provino diverse; i risultati non sono considerati direttamente equivalenti.
Quali decisioni supportano questi risultati
- Verifica della progettazione e selezione dei materiali
- Controllo dei materiali in ingresso e approvazione del fornitore
- Soddisfacimento dei requisiti meccanici della norma di prodotto
- Analisi dei guasti, previsione della vita utile e calcolo della tolleranza al danno
- Verifica dei processi di trattamento termico e superficiale
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Domande frequenti su Brinell
Come si fa la scelta tra Brinell, Rockwell e Vickers?
Poiché lascia una grande rientranza, Brinell è preferito per materiali a sezione spessa ed eterogenei. Rockwell è veloce e adatto al controllo della produzione in serie. Poiché Vickers lascia una piccola rientranza, viene utilizzato per sezioni sottili, rivestimenti e misurazioni della microstruttura. Le tabelle di conversione sono approssimative; lo stesso metodo dovrebbe essere utilizzato per un confronto esatto.
Perché il risultato viene scritto insieme al carico e alla palla?
Il valore Brinell dipende dal carico applicato e dal diametro della sfera. Poiché diverse combinazioni carico/palla possono dare valori diversi, la notazione deve includere queste informazioni.