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15 - Nov - 2018
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P R O C E D I M E N T O   D U R E Z Z A   B R I N E L L

Metodo ideato dal metallurgico svedese Brinell che consiste fondamentalmente nel premere una sfera di acciaio duro (di vari diametri espressi sempre in mm) sulla superficie da controllare, con un carico prestabilito per un tempo definito. La durezza Brinell (HB) è data dal rapporto tra il carico appli­cato e la superficie della calotta sferica secondo la formula:

 

F rappresenta il carico in Kp, D il diametro della sfera in mm e d il diametro dell'impronta in mm

Nella pratica, ovviamente, ci si avvale di tabelle con le quali, dato il carico, il diametro della sfera e il diametro dell'impronta, si ricava direttamente il numero di durezza Brinell.

Le sfere normalmente usate con il procedimento Brinell sono quelle di diametro: 10 - 5 - 2,5 mm mentre i carichi di prova: 3000 - 1000 - 750 - 500 - 250 - 187,5 - 125 ­62,5 - 31,25 Kg.

 

CONDIZIONI DI ESECUZIONE

Affinché due prove siano comparabili tra loro, occorre che il rapporto tra il diametro medio dell'impronta d e il diametro del penetratore D sia uguale a 0.375. La prova eseguita in condizioni tali da soddisfare tale rapporto si definisce prova ideale.

Le norme UNI tuttavia stabiliscono che la possibilità di confronto sussiste se il rapporto d/D è compreso tra 0,24 e 0,6. Perché questa condizione sia soddi­sfatta è necessario che vi sia un certo rapporto tra il diametro della sfera ed il carico, adatto al tipo di materiale da control­lare. Risulta chiaro che se si impiega una sfera di piccolo diametro con un carico alto su di un materiale morbido, questa penetrerà troppo; al contrario con una sfera di grande dia­metro con un basso carico su di un pezzo molto duro si avrà un'impronta più piccola di 0,25 del diametro della sfera e perciò praticamente illeggibile.

 

DENOMINAZIONE DELLE PROVE BRINELL

La denominazione « HB " significa « durezza Brinell " in quanto H = durezza in genere e B = Brinell (in passato veniva anche usata la sigla Hd).

Quando la sigla HB è seguita solo dal numero di durezza si intende la prova Brinell con sfera 10 mm e carico 3000 Kp (rapporto 30) in quanto è la più universalmente conosciuta; negli altri casi sarà seguita dall'indicazione del diametro 'della sfera, del carico e del tempo di permanenza sotto carico. Esempio: HB 2,5/187,5/15 significa sfera 2,5 mm, carico 187,5, tempo 15".

Per ottenere risultati corretti occorre osservare opportune norme:

  1. Effettuare l’impronta lontano dai bordi del pezzo e in maniera che la retta di applicazione del carico sia normale alla superficie in prova , la quale dovrà risultare piana, sufficientemente liscia e preparata meccanicamente in modo da non alterare le caratteristiche del materiale , evitando in particolare riscaldamenti ed incrudimenti
  2. Curare che la profondità dell’impronta sia £ 1/8 dello spessore del pezzo in esame
  3. Limitare l’uso di questo metodo a materiali di durezza notevolmente minore di quella del penetratore (che è in generale di acciaio temprato o di agglomerato di carburi ovvero diamante per HB > 450 Kg/mm2

VANTAGGI DELLE PROVE BRINELL

  1. Non richiedono provette, potendo eseguire la prova direttamente sul pezzo preso in esame, anche se talvolta montato.
  2. Non distruggono o alterano l'organo sottoposto alla prova .
  3. Poter impiegare carichi particolarmente alti con strumenti con­cettualmente semplici e strutturalmente robusti
  4. Forniscono indici di confronto per un giudizio sulla qualità dei materiali.
  5. Consentono di stabilire il grado di lavorabilità alle macchine utensili di un pezzo.
  6. I numeri di durezza Brinell, hanno di per sé un significato evidente esprimendo un carico unitario in Kp/mm2
  7. Consentono di valutare, con buona approssimazione la resistenza a trazione degli acciai.
  8. Si eseguono con rapidità e con mezzi che possono essere di estrema semplicità.

LIMITAZIONI DELLE PROVE BRINELL

  1. L'inefficacia del solo valore della durezza nel giudizio dello stato del materiale;
  2. La misurazione del diametro dell'impronta deve essere fatta otticamente e perciò soggetta agli errori di valutazione che può fare l'ope­ratore
  3. La dipendenza del valore della durezza dalle condizioni di prova.
  4. Il controllo di superfici cilindriche non è possibile e perciò è indispensabile ricavare un tratto di superficie piana su cui ef­fettuare l'impronta. 

 

 

Brinell Johan August

L’ inventore della durezza Brinell è Johan August ed era un ingegnere svedese nato il 21/6/1849 a Bringetofia e morto 17/11/1925 a Stoccolma, era uno studioso di metallurgia, metallografia e ingegnere dei metalli. Diplomato alla scuola tecnica di Boras (1871), lavorò per quasi 50 anni nell’industria svedese del ferro. Tra il 1882 e il 1903 fu in geniere capo delle ferriere Fagersta e presidente del relativo consiglio direttivo dal 1915 al 1923. Membro dell’ accademia svedese delle scienze e del British Iron and Steel Institute, ricevette la medaglia “Polhem“ (1900) e la medaglia “Bessmer” (1907). I primi studi di Brinell condotti presso la Fagersta, riguardano i mutamenti nella struttura interna degli acciai per riscaldamento e raffreddamento e lo studio delle superfici di frattura dell’acciaio in varie condizioni sperimentali. Il suo primo lavoro (1885), pubblicato nello stesso anno (anche in Tedesco sulla rivista “Stahl un Eisen“, 1885), e che conobbe anche una pubblicazione in estratto in lingua Inglese (Chenges in the Texture of Steel on Heating and Cooling, “Journal of the Iron and Steel Insitute” , 1885), venne considerato da tutti un punto fermo dello studio tecnologico degli acciai: a esso risale la dimostrazione operativa della necessità dello studio della microstruttura degli acciai per una comprensione del loro comportamento sotto differenti condizioni fisiche. Sfortunatamente, il lavoro di F. Osmond, pubblicato nello stesso anno sullo stesso tema di ricerca, oscurò alquanto i meriti del lavoro di Brinell. D’altra parte, l’immediata accettazione dei risultati di Osmond da parte dell’industria siderurgica fu in gran parte merito del lavoro di Brinell, che esponeva i risultati stessi nei termini e secondo le modalità operative caratteristiche dell’ industria, piuttosto che della ricerca di laboratorio. A Brinell si deve l’invezione di un metodo di misura della durezza dei materiali basata sulla resistenza alla compressione che , in sostanza, è lo stesso che viene utilizzato anche oggi e che fu presentato da Brinell per la prima volta nel corso dell’Expo di Parigi del 1900.

 

 

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