Come Misurare la Durezza di un Metallo

Come Misurare la Durezza di un Metallo

Su questo argomento si apre un mondo, la misurazione della durezza di un materiale metallico è uno dei CND (controlli non distruttivi) più diffusi in assoluto, si tratta di è un parametro fondamentale per definire vari aspetti, tra cui l’usura, la resistenza e la portata di qualsiasi prodotto o struttura. I materiali metallici che oggi abbiamo a disposizione sono molteplici con caratteristiche differenti a seconda della composizione della lega o del trattamento a cui vengono sottoposti (Tempra, cementazione, nitrurazione e altro ancora) e di conseguenza la misura della durezza, insieme ad altre tipologie di test, è essenziale, per definire alcuni aspetti delle loro caratteristiche meccaniche.

 

Cosa possiamo utilizzare per misurare la durezza di un metallo?

 

Esistono due categorie di apparecchi, il Durometro da banco , utilizzato su una postazione fissa e il Durometro Portatile, decisamente più flessibile e attualmente molto più diffuso grazie all’evoluzione subita negli ultimi anni. In questo articolo prenderemo in considerazione proprio quest’ultimo e andremo a valutare le principali tipologie di Durometro portatile per metalli in commercio analizzando le loro caratteristiche, i vantaggi e gli svantaggi ad esse retribuiti.

 

Le tre categorie di Durometri portatili più diffuse

 

1- Durometro a rimbalzo, chiamato anche in altri modi come ad esempio Leeb test (nome da cui nasce il principio di funzionamento), strumento di battuta oppure Durometro ad impatto. Questo particolare strumento è decisamente il più diffuso per 2 particolari motivi, il primo dettato dalla semplicità di utilizzo e il secondo per il prezzo, si trovano queste tipologie di durometro a costi molto contenuti.

 

 

Quali sono i vantaggi del Durometro a Rimbalzo “Leeb Test”

 

  • La semplicità e velocità di impiego, è sufficiente caricare il dardo contenuto nella sonda (strumento di battuta) e appoggiarlo sulla superficie testata. Con la lieve pressione del tasto posizionato nella parte superiore, il dardo viene rilasciato e andrà ad impattare sul materiale rimbalzando e determinando il valore di Durezza visualizzato a display nelle varie scale di durezza corrispondenti

 

 

  • La flessibilità, grazie alla dotazione di differenti strumenti di battuta che consentono di coprire gran parte delle applicazioni. Le sonde più utilizzate sono la tipo D (standard), la tipo “C” a basso impatto per spessori più sottili e la tipo “G” per Ghisa. Anche la versione “DL” è interessante per la dimensione molto ridotta che consente di entrare all’interno di cave o appoggiarsi su superfici ridotte come la dentatura di un ingranaggio.

 

 

  • Misure sull’alluminio, Nel rispetto degli spessori minimi, il Durometro a rimbalzo consente di operare su quasi tutte le tipologie di materiale metallico, come ad esempio anche l’alluminio e le leghe leggere, Difficili da misurare con le altre due tipologie di Durometri citate; ecco perché il principio “Leeb Test” e anche il più diffuso tra i durometri portatili
  • I costo, decisamente interessante, oggi si trovano questa tipologia di Durometri a prezzi molto inferiori ai mille euro con caratteristiche e dotazioni molto complete come la versione ARW-220

 

Difficoltà di utilizzo del Durometro a Rimbalzo “Leeb Test”

 

  • Gli spessori sottili, possono rappresentare uno scoglio nell’utilizzo del Durometro a rimbalzo, il principio di funzionamento “Leeb Test” ha la necessità di avere delle superficie solide con degli spessori di almeno 30/40mm, trattandosi di un dardo che va ad impattare con la superficie, le vibrazioni generate da spessori sottili sono chiaramente un elemento di disturbo che va ad inquinare la misurazione rendendola imprecisa. Nelle varie sonde opzionali esiste uno strumento di battuta tipo “C” con una forza di impatto minore e rispettivamente del 25% rispetto alla versione standard tipo “D”, pari ad ¼. Questo fattore può decisamente aiutare riducendo l’effetto e consentendo di operare anche con spessori minori come 10/12mm, purchè si abbia una struttura solida agganciata e non superfici a sbalzo o pezzi di dimensioni piccole. Nel caso della misura di durezza di lamiere può essere utile anche la sovrapposizione per raggiungere uno spessore minimo, importante creare un accoppiamento tra gli strati utilizzando una pasta o altro prodotto per smorzare le vibrazioni; questo non è possibile nella rilevazione della durezza su tubazioni che perciò risultano molto difficili da testare con questa tipologia di Durometri.
  • Gli indurimenti superficiali, Tempra, nitrurazione, cementazione, cromatura superficiale e altro ancora, in tutti questi casi, dove è stato eseguito un trattamento superficiale, risulta complesso effettuare una misurazione attendibile con il Durometro a rimbalzo, nella maggior parte dei casi il valore misurato non rispecchia la realtà e risulta inferiore rispetto al valore reale. Inoltre, in alcuni trattamenti, utilizzando gli strumenti di battuta in dotazione, si avrà una usura frequente del dardo a causa del raggiungimento di un elevato grado di durezza del materiale e di conseguenza si dovrà sostituire frequentemente con i relativi costi. Questo non accade per le altre due tipologie di Durometri che utilizzano un penetratore in diamante.
  • Il grado di finitura, come per tutte le tipologie di durometri portatili, un po’ meno per la versione a penetratore classica, la pulizia e la preparazione della superficie deve essere tenuta in considerazione onde evitare letture non attendibili.

 

Applicazione Durometro per metalli ARW 220

 

Pulizia sonda strumento di battuta durometro per metalli arw 220

 

2- Durometro ad ultrasuoni “UCI” (Ultrasonic Contact Impedance), Un articolo innovativo e abbastanza recente. Si tratta di uno strumento che sfrutta il principio degli ultrasuoni per la rilevazione della durezza, Ma! bisogna tener conto di alcune riflessioni importanti:

  1. Questa tipologia di Durometro è poco adatta alla misurazione di durezza su materiali teneri, leghe leggere come ad esempio l’alluminio, ferro e altro ancora. Trova particolare applicazione sulla misura di materiali duri o sottoposti ad indurimenti superficiali, in questo caso risulta il più efficace ed affidabile.
  2. Altro aspetto importante legato alla delicatezza della misurazione che necessità di condizioni ambientale e di appoggio più accurate rispetto alle altre tipologie di Strumenti, perciò necessita di maggiore esperienza e manualità limitando l’utilizzo a poche persone e non a qualsiasi utente, anche se all’interno della spessa organizzazione.
  3. La superficie di misura, con questo Durometro è possibile misurare anche su superficie molto ridotte, purchè ci sia un appoggio stabile e un finitura adeguata
  4. Il costo, spesso questa tipologia di Durometro ha dei costi decisamente superiori alla versione a rimbalzo e di conseguenza diventa una scelta più combattuta.

 

 

3- Durometro a penetrazione, l’ultima delle tre versioni e di certo la più completa e versatile. Funziona con lo stesso principio del durometro da banco ma utilizzando dei carichi molto inferiori, generalmente da 1 a 5 kg.

Perché scegliere il durometro portatile a penetrazione?

 

Sostanzialmente la motivazione principale è dettata dalla flessibilità e completezza dello strumento che consente di operare praticamente a 360° coprendo tutte le applicazioni, inoltre non ha bisogno di sonde opzionali o aggiuntive, nella maggior parte dei casi si tratta di un’unica sonda abbinata allo strumento che eventualmente può avere differenti basi di appoggio per agevolare l’utilizzo in differenti condizioni superficiali. La preparazione e la finitura della superficie sono importanti anche per questo tipo di Durometro portatile, ma, a differenza della versione ad ultrasuoni, consente di sbilanciarsi un po’ di più anche nel caso di finiture più grossolane.

Il costo! Non è decisamente l suo punto forte, questa tipologia di durometri portatili a penetrazione hanno dei prezzi decisamente importanti, ma in alcune situazione ne vale veramente la pena perché riescono a risolvere problematiche che in altro modo sarebbero impossibili.

Esistono anche delle versioni economiche che sfruttano dei sistemi analogici o digitali abbastanza empirici che offrono un rimedio poco efficace.

 

 

NOTA! Una categoria di Durometri portatili, fuori dalle tre principali versioni descritte precedentemente, è rappresentata dai durometri a percussione, chiamati anche durometri a martello o durometri a spina tarata. Si tratta di versione molto datate con un principio di misurazione semplice e ancora molto diffuso, il “Sistema a spina tarata”; consiste nell’imprimere una forza nota sul penetratore attraverso la rottura di una spina tarata causata da una martellata o dalla pressione esercitata da un morsetto. In questo modo il penetratore crea una impronta sulla superficie metallica testata ed è sufficiente rilevare il diametro dell’impronta e confrontarlo su una tabella specifica legata al lotto di spine tarate per ricavarne il grado di durezza. Come possiamo immaginare, si tratta di un metodo empirico non in grado di raggiungere livelli di precisione elevata, ma resta pur sempre un metodo valido e attendibile che consente di misurare la durezza su svariate tipologie di metalli con un costo molto accessibile.

 

 

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