Per determinar la duresa d'un material, la invenció de l'enginyer suec Brinell s'utilitza més sovint, un mètode que mesura les propietats de la superfície i proporciona característiques addicionals dels metalls polimèrics.
Avaluació del material
És gràcies a aquest descobriment que ara s'està avaluant l'ús més eficaç dels plàstics. Els plàstics no massa durs són provats per a l'elasticitat i la suavitat per utilitzar-los com a material de segellat, segellat i amortiment. El desenvolupament de Brinell és un mètode per determinar la resistència i la duresa d'un material que servirà en aplicacions importants: engranatges i llandes, coixinets amb càrrega pesada, accessoris roscats, etc.
Aquest mètode ofereix l'avaluació més precisa de la força. El valor del paràmetre, que es denota per P1B, és difícil de sobreestimar. El més utilitzat per a aquest propòsit és el desenvolupament de Brinell, un mètode en el qual es pressiona una bola d'acer de cinc mil·límetres al material. Segons la profunditat de sagnat de la pilota, es determina el GOST.
Història
L'any 1900, un enginyer de Suècia Johan August Brinell, el mètode que va proposar al mónciència dels materials, feta famosa. No només va rebre el nom de l'inventor, sinó que es va convertir en el més utilitzat i estandarditzat.
Què és la duresa? Aquesta és una propietat especial d'un material que no experimenta deformació plàstica per l'acció de contacte local, que sovint es redueix a la introducció d'un indexador (cos més dur) al material.
Duresa recuperada i no recuperada
El mètode Brinell ajuda a mesurar la duresa restaurada, que ve determinada per la relació entre la magnitud de la càrrega i el volum de la impressió, l'àrea de projecció o la superfície. Així, la duresa pot ser volumètrica, de projecció i de superfície. Aquest últim ve determinat per la relació: càrrega a l'àrea de l'empremta. La duresa a granel es mesura per la relació entre la càrrega i el seu volum, i la duresa de projecció és la càrrega a l'àrea de projecció que ha deixat l'empremta.
La duresa no restaurada pel mètode Brinell està determinada pels mateixos paràmetres, només la força de resistència es converteix en el valor mesurat principal, la relació entre la superfície, el volum o la projecció es mostra per l'índex incrustat al material. La duresa volumètrica, de projecció i de superfície es calcula de la mateixa manera: per la relació de la força de resistència a la superfície de la part incrustada de l'índex, o a la seva àrea de projecció o al volum.
Determinació de la duresa
La capacitat de resistir la deformació plàstica i elàstica quan s'exposa a un material més durL'índex és una determinació de la duresa, és a dir, de fet, es tracta d'una prova de sagnat del material. El mètode de duresa Brinell és una mesura de fins a quina profunditat ha penetrat un inductor en un material. Per conèixer el valor exacte de la duresa d'un material determinat, cal mesurar la profunditat de penetració. Per fer-ho, existeix el mètode Brinell i Rockwell, el mètode Vickers és menys utilitzat.
Si el mètode Rockwell determina directament la profunditat de penetració de la pilota en el material, llavors Vickers i Brinell mesuren l'empremta per la seva superfície. Resulta que com més profund sigui l'índex del material, més gran serà l'àrea d'impressió. Es pot provar la duresa de qualsevol material: minerals, metalls, plàstics i similars, però la duresa de cadascun d'ells es determina pel seu propi mètode.
Com trobar una manera
El mètode de duresa Brinell és molt bo per a materials no homogenis, per aliatges no massa durs. No només el tipus de material determina el mètode de mesura, sinó també els propis paràmetres que cal determinar. La duresa dels aliatges es mesura com a mitjana, ja que hi conviuen materials amb característiques diferents. Per exemple, ferro colat. Té una estructura molt heterogènia, hi ha cementita, grafit, perlita, ferrita i, per tant, la duresa mesurada de la fosa és un valor mitjà, format per la duresa de tots els components.
La mesura de la duresa dels metalls pel mètode Brinell es realitza mitjançant un gran indexador, de manera que l'empremta s'obté en una àrea més gran de la mostra. Així, en aquestes condicions, també és possible obtenir un valor de ferro colat, que és una mitjana per a moltes i diferents fases. Aquest mètode és molt bo quan es mesura la duresa dels aliatges: ferro colat, metalls no fèrrics, coure, alumini i similars. Aquest mètode indica amb precisió el valor de duresa dels plàstics.
Comparació de Rockwell
És bo per a metalls durs i súper durs, i també es fa una mitjana del valor de duresa resultant. La mateixa bola o con d'acer serveix com a indicador, però a més d'ells, també s'utilitza una piràmide de diamants. L'empremta del material quan es mesura amb el mètode Rockwell també resulta ser gran i el nombre de duresa de les diferents fases es fa una mitjana.
Els mètodes Brinell i Rockwell difereixen en principi: el primer presenta el resultat com un quocient després de dividir la força de sagnat per la superfície de l'àrea d'empremta, mentre que Rockwell calcula la relació entre la profunditat de penetració i la unitat d'escala de l'instrument que mesura la profunditat. És per això que la duresa Rockwell és pràcticament adimensional i, segons Brinell, es mesura clarament en quilograms per mil·límetre quadrat.
Mètode Vickers
Si la mostra és massa petita o cal mesurar un objecte més petit que la mida de l'empremta del sagnador, que mesura la duresa Rockwell o Brinell, s'han d'utilitzar mètodes de microduresa, entre els quals el mètode Vickers és el més popular.. L'índex és una piràmide de diamants, i l'empremta s'examina i mesura amb un sistema òptic similar a un microscopi. També es coneixerà el valor mitjà, però la duresa es calcula a partiràrea molt més petita.
Si l'escala de l'objecte mesurat és molt petita, s'utilitza un comprovador de microduresa, que pot fer una empremta en un gra, una fase, una capa i es pot seleccionar independentment la càrrega de sagnat. La ciència dels metalls permet utilitzar aquests mètodes per determinar tant la duresa com la microduresa dels metalls, i la ciència dels materials de la mateixa manera determina la microduresa i la duresa dels materials no metàl·lics.
Rang
Hi ha tres rangs per mesurar la duresa. En el rang macro, la càrrega es regula de 2 N a 30 kN. El microrang limita no només la càrrega de l'indexador, sinó també la profunditat de penetració. El primer valor no supera els 2 N i el segon, més de 0,2 μm. En el nanorange, només es regula la profunditat d'incorporació de l'índex, inferior a 0,2 µm. El resultat dóna la nanoduresa del material.
Els paràmetres de mesura depenen principalment de la càrrega aplicada a l'índex. Aquesta dependència fins i tot va rebre un nom especial: efecte de mida, en anglès, efecte de mida de sagnat. La naturalesa de l'efecte de mida es pot determinar per la forma de l'índex. Esfèric: la duresa augmenta amb l'augment de la càrrega, per tant, aquest efecte de mida s'inverteix. La piràmide de Vickers o Berkovich redueix la duresa amb l'augment de la càrrega (aquí, l'efecte de mida habitual o directe). El con-esfera, que s'utilitza per al mètode Rockwell, mostra que augmentar la càrrega primer comporta un augment de la duresa, i després, quan s'introdueix la part esfèrica,decreixent.
Materials i mètodes de mesura
Els materials més durs que existeixen actualment són dues modificacions del carboni: la lonsdaleita, que és la meitat de dura que el diamant, i la fullerita, que és dues vegades més dura que el diamant. L'aplicació pràctica d'aquests materials tot just comença, però de moment, el diamant és el més dur dels comuns. És amb la seva ajuda que s'estableix la duresa de tots els metalls.
Els mètodes de determinació (els més populars) es van enumerar anteriorment, però per entendre les seves característiques i entendre l'essència, cal tenir en compte d' altres que es poden dividir condicionalment en dinàmics, és a dir, percussió i estàtics, que ja s'han considerat. El mètode de mesura s'anomena també escala. Cal recordar que la més popular segueix sent l'escala Brinell, on la duresa es mesura pel diàmetre de l'empremta, que deixa una bola d'acer pressionada a la superfície del material.
Determinació del nombre de duresa
El mètode Brinell (GOST 9012-59) us permet escriure el nombre de duresa sense unitats de mesura, indicant-lo HB, on H és la duresa (duresa) i B és el propi Brinell. L'àrea d'una empremta es mesura com a part d'una esfera, no l'àrea d'un cercle, com ho fa l'escala de Meyer, per exemple. El mètode Rockwell es distingeix pel fet que en determinar la profunditat d'una bola o un con de diamant que ha entrat al material, la duresa és adimensional. Es designa HRA, HRC, HRB o HR. La fórmula de duresa calculada és així: HR=100 (130) - kd. Aquí d és la profunditat de sagnat i k és el coeficient.
La duresa de Vickers pot serdeterminat per l'empremta que deixa una piràmide tetraèdrica pressionada a la superfície del material, en relació a la càrrega que s'aplicava a la piràmide. L'àrea de l'empremta no és un rombe, sinó que forma part de l'àrea de la piràmide. Les unitats Vickers s'han de considerar com a kgf per mm2, indicades per la unitat HV. També hi ha un mètode de mesura segons Shore (sagnia), utilitzat més sovint per als polímers i té dotze escales de mesura. Les escales Asker corresponents a la costa (modificació japonesa per a materials tous i elàstics) són en molts aspectes similars al mètode anterior, només els paràmetres del dispositiu de mesura són diferents i s'utilitzen índexs diferents. Un altre mètode segons Shore -amb rebot- per a materials d' alt mòdul, és a dir, molt durs. D'això podem concloure que tots els mètodes que mesuren la duresa d'un material es divideixen en dues categories: dinàmics i estàtics.
Eines i aparells
Els dispositius per determinar la duresa s'anomenen provadors de duresa, són mesures instrumentals. Les proves afecten un objecte de diferents maneres, de manera que els mètodes poden ser destructius o no destructius. No hi ha cap relació directa entre totes aquestes escales, ja que cap dels mètodes reflecteix les propietats fonamentals del material en conjunt.
No obstant això, s'han construït taules prou aproximades, on es connecten escales i diferents mètodes per categories de materials i els seus grups individuals. La creació d'aquestes taules va ser possible després d'una sèrie d'experiments i proves. No obstant això, les teories quePermès que un dels mètodes de càlcul passi d'un mètode a un altre encara no existeix. El mètode específic pel qual es determina la duresa s'escull normalment en funció de l'equip disponible, tasques de mesura, condicions de mesura i, per descomptat, de les propietats del propi material.
