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Controllo Qualità e Durezza: Prova di Brinell

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In questo articolo definiamo che cos'è la durezza, come viene misurata e in cosa consiste la prova di Brinell. Approfondiamo poi quali sono le criticità e le condizioni di buona riuscita di questa prova facendo un paragone con le altre prove di durezza.

Che cosa è la durezza e come viene misurata?

La durezza, per definizione, è la resistenza dell’acciaio ad un indentatore, sotto l’azione di un carico statico, senza variazioni di intensità e posizionamento. In parole più semplici, la durezza di un materiale è la resistenza mostrata a un carico che punge il materiale, senza variare né di intensità né di posizione nel tempo.

In alcuni articoli cercheremo di spiegare e approfondire i diversi modi per misurare la durezza.

Le prove di Durezza

Quando vogliamo misurare la durezza di un materiale, lo sottoponiamo ad una cosiddetta prova di durezza. Entrando nel dettaglio, possiamo affermare che non esista una sola prova di durezza, ma più prove che cambiano fondamentalmente in base a tre parametri:

  • Il materiale che voglio testare
  • Il materiale dell’indentatore
  • La forma dell’indentatore

La prova di Brinell (Hb)

La prova di Brinell consiste nel far penetrare nel materiale in esame una sfera di acciaio molto duro di un certo diametro (Db), mediante l’applicazione di un carico (F) sull’indentatore. Si procede poi a misurare il diametro (Di) dell’impronta lasciata dall’indentatore sulla superficie del pezzo.

È ragionevole pensare che la durezza di Brinell mostrata da un certo materiale, diminuisca all’aumentare del diametro (Di). Infatti, più l’impronta lasciata dall’indentatore è grande, più il materiale si è lasciato facilmente deformare e quindi è meno duro.

Le criticità di questa prova

Questa prova, così come le altre prove di durezza, presenta alcune condizioni limite:

  • L’indentatore deve essere di dimensioni adeguate, in modo da ridurre il danneggiamento della sfera contro la superficie.
  • La difficoltà di comparare i risultati di più prove svolte sullo stesso materiale. Affinché i risultati di diverse prove siano comparabili, infatti, è necessario che l’affondamento della sfera nel materiale sia sempre il medesimo. Questo, tuttavia, è reso difficile dalle reazioni vincolari. Quando l’indentatore affonda per la prima volta nel materiale, gli strati di materiale vicini a quelli direttamente coinvolti nella deformazione reagiscono allo stato di tensione incrudendosi. Se quindi poi effettuo una seconda prova su uno strato di materiale vicino, il materiale, che si è precedentemente incrudito, non si troverà nelle normali condizioni di svolgimento della prova.

Condizioni di buona riuscita della prova

Come in tutte le prove di durezza, ci sono delle condizioni di buona riuscita della prova:

  • L’indentatore deve agire su una superficie liscia e piana, esente da ossidi e impurezze superficiali, al fine di misurare con facilità l’impronta lasciata dall’indentatore.
  • Lo spessore minimo del pezzo deve essere almeno 8 volte maggiore rispetto alla profondità dell’impronta, in quanto la prova viene svolta sul prodotto finito e non deve in alcun modo compromettere la qualità o la prestazione del pezzo, ma solamente creare una “microfrattura”.
  • Non applicare la prova su materiali aventi durezza superiore a 450 Hb, per evitare di danneggiare l’indentatore a causa dell’eccessiva durezza del materiale
  • Prove successive non devono essere svolte troppo vicine, a causa del fenomeno di incrudimento descritto nel paragrafo precedente.

Le altre prove di durezza

Rispetto alla prova Brinell, esistono altre due prove che seguono la stessa filosofia ma cambiano essenzialmente per l’indentatore:

  • La prova Vickers utilizza come indentatore una piramide retta a base quadrata e angolo al vertice di 136° in diamante e riesce quindi a testare materiali sensibilmente più duri.
  • La prova di Knoop, in cui l’indentatore è una piramide con un rapporto lunghezza / larghezza di circa 7:1, è chiamata prova di micro-durezza perché i carichi applicati sono molto leggeri.

Esiste poi una terza prova, la prova Rockwell, di cui parleremo nel prossimo articolo analizzandola nel dettaglio ed evidenziando similarità e differenze rispetto alle prove sopra citate.

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