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Prove Durezza
Nov 15, 2018
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P R O C E D I M E N T O   D U R E Z Z A   R O C K W E L L

La prova di durezza Rockwell è sostanzialmente diversa dalle prove Brinell e Vickers. Questa prova consiste nel premere, sulla superficie della provetta presa in esame, un penetratore che può assumere forme differenti a seconda che si tratti di durezza HRB o HRC.
La differenza sta nell'applicazione del carico che avviene in TRE tempi.

1) Si porta il penetratore a contatto con la superficie da controllare e, applicandovi un carico iniziale F0 (denominato precarico) si determina una prima piccola penetrazione.
2) Si applica gradualmente senza urti un carico supplementare F1 ottenendo così un carico totale F=(F0+F1). Il penetratore sottoposto a questo carico penetrerà nel materiale più o meno a seconda della durezza di questo; si attende in questa posiziona fino a penetrazione completamente avvenuta (sui materiali duri è praticamente immediata mentre sui materiali meno duri occorrerà attendere qualche secondo perché ciò avvenga).
3) Si toglie il carico supplementare F1 e si ritorna alle condizioni di precarico; con ciò il penetratore rimarrà nell'impronta fatta sotto carico. Questo metodo fa si che si possano eliminare le deformazioni elastiche del penetratore e del corpo preso in esame, misurando la durezza soltanto in base alle deformazioni permanenti.
 

I penetratori, i precarichi, i carichi e le unità di misura sono nel procedimento Rockwell standardizzati in due gruppi: Rockwell normale e Rockwell superficiale.

ROCKWELL NORMALE

Il procedimento Rockwell normale prevede un solo penetratore diamante di forma conica di 120° con un arrotondamento in punta di 0,2 mm di raggio e vari penetratori a sfera d'acciaio duro il cui diametro (sempre espresso in pollici) può essere: 1/16" - 1/8" - 1/4" - 1/2".

 

Il precarico è costante: 10 Kp.
I carichi di prova (precarico F0 + carico supplementare F1) sono: 60 - 100 - 150 Kp.
L'unità di misura Rockwell normale corrisponde a 0,002 mm. Siccome il valore di durezza deve ovviamente essere crescente con la durezza, mentre la differenza di penetrazione tra precarico e carico diminuisce con l'aumentare della durezza stessa, il numero di durezza Rockwell si ricava sottraendo da 100 la differenza di penetrazione espressa in unità di 0,002 mm (100 con il penetratore diamante e 130 con uno qualsiasi dei penetratori a sfera).

 

ROCKWELL SUPERFICIALE

Il procedimento Rockwell superficiale prevede l'impiego dei medesimi penetratori di quello normale. Il penetratore a cono in diamante però, pur avendo geometricamente il medesimo profilo, richiede una maggior precisione di esecuzione sia sulla parte conica a 120°, sia sull'arrotondamento di 0,2 mm, poiché in questo procedimento i carichi bassi causano una penetrazione molto piccola ed una lieve imperfezione della punta falserebbe la regolarità del risultato.

Il precarico è costante: 3 Kp.

I carichi di prova (precarico F0 + carico supplementareF1) sono: 15 - 30 - 45 Kp.
L'unità di misura Rockwell superficiale corrisponde a 0,001 mm.

Le scale Rockwell superficiali, ottenibili con le varie combinazioni di penetratori e carichi, sono indicate da una lettera preceduta da una cifra specificante il carico di prova: HR15N carico 15 Kp, HR30N carico 45 Kp e HR45N carico 45 Kp

La scelta della scala Rockwell da utilizzare dipende dalla durezza del materiale, dallo spessore del pezzo o dello strato indurito, nel caso dei trattamenti superficiali (cementazione, nitrurazione ecc.).
La durezza del materiale determina la scelta del penetratore: cono diamante o sfera in acciaio duro. Il cono diamante viene infatti impiegato praticamente solo per gli acciai temprati o bonificati e per il metallo duro; il suo impiego non è consigliabile per gli acciai aventi una resistenza inferiore a 80 Kp/mm2.
I penetratori a sfera d'acciaio vengono invece impiegati per i materiali più teneri: meno duri saranno i materiali maggiore dovrà essere il diametro della sfera e minori i carichi.
Per quanto concerne il controllo di pezzi particolarmente sottili, come lamine, o pezzi induriti superficialmente occorre tenere presente che l'impronta creata dal penetratore sotto carico influisce sul materiale per una zona piuttosto estesa attorno all'impronta stessa e che se questo campo di deformazione raggiunge i limiti del pezzo stesso, la misura ne risulta falsata; ne consegue che per il controllo di un pezzo sottile bisogna impiegare un carico tale che la deformazione non arrivi a superare lo spessore del pezzo stesso rendendosi evidente sulla parte opposta. Questo vale in linea generale per tutti i procedimenti di misura della durezza.
Esiste pertanto uno spessore minimo misurabile per ogni tipo di prova di cui occorre tenere conto. A questo riguardo non esistono però regole precise, in quanto esse dipendono in gran parte dal tipo di materiale; comunque, convenzionalmente, si considera lo spessore minimo misurabile pari ad almeno 10 volte la profondità di penetrazione.

Particolare attenzione và posta anche nell'esecuzione della prova su superfici cilindriche anziché piane. Sui grandi diametri le differenze non sono sensibili, ma sui piccoli occorre tenerne di un fattore di correzione legato alle dimensioni del diametro del pezzo ed all'ordine di durezza.

 -Tabelle di Conversione Durezze

VANTAGGI DELLE PROVE ROCKWELL

  1. l procedimento Rockwell è l'unico che permette una lettura diretta del numero di durezza senza dover ricorrere a misurazioni ottiche, come Brinell e Vickers.
  2. Il tipo di prova è sicuramente il più rapido e l'unico che si presti ad essere completamente automatizzato.
  3. Essendo il meno soggetto alla valutazione personale si può dire che tra i vari strumenti per il controllo della durezza, quelli Rockwell siano i più diffusi.
  4. Anche se secondo le norme Rockwell la superficie da controllare deve essere liscia ed accuratamente levigata, fra i vari procedimenti questo è quello meno sensibile alla rugosità della superficie.

LIMITAZIONI DELLE PROVE ROCKWELL

  1. Fra il carico massimo (150 Kp) ed il carico minimo (15 Kp) vi è un rapporto di sole 10 volte, mentre nel controllo della durezza, tralasciando la ricerca di laboratorio deve si opera col grammo, in officina o in fonderia sono spesso necessari carichi di prova che vanno da 3000 Kp fino a 1 Kp. Per esempio non esiste una scala Rockwell adatta al controllo della ghisa né una adatta per un lamierino d'acciaio per molle al di sotto di 0,15 mm.
  2. Benché le scale siano numerose, per una gamma di materiali molto importanti come gli acciai non trattati, non esiste una scala Rockwell normalmente usata e si preferisce in questi casi utilizzare lo strumento Rockwell con penetratori e carichi Brinell.

 

 

 

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