Probadores de dureza: conozca sus opciones para obtener mejores resultados

Sep 11, 2023

Este probador de dureza automático tiene un eje Z automatizado. El usuario simplemente presiona la tecla INICIO y todo el proceso de prueba se completa automáticamente.

Comprender los diferentes tipos y sistemas de pruebas de dureza puede resultar útil para determinar una solución óptima. La funcionalidad de las pruebas de dureza ha evolucionado y ahora los usuarios pueden acceder a instrumentación de clase mundial que se alinea más estrechamente con sus aplicaciones en cuestión.

Una de las pruebas de dureza por indentación más comunes que se utilizan en la actualidad es la prueba de dureza Rockwell y, aunque menos extendida, también se utilizan las pruebas de dureza Brinell y Vickers. La mayoría de las pruebas de dureza por indentación miden la deformación que se produce cuando se penetra el material que se está probando con un penetrador. Se aplican dos niveles de fuerza al penetrador a velocidades y tiempos de permanencia específicos cuando se realiza una prueba de dureza Rockwell. Esto es diferente a las pruebas de Brinell y Vickers, donde el tamaño de la indentación se mide después del proceso de indentación. La dureza Rockwell del material se basa en la diferencia en la profundidad del penetrador en dos momentos específicos durante el ciclo de prueba. El valor de la dureza se calcula utilizando una fórmula que se derivó para producir un número que se encuentra dentro de un rango de números definido arbitrariamente conocido como escala de dureza de Rockwell.

Independientemente de la escala Rockwell o del penetrador que se utilice, el procedimiento general de prueba Rockwell es el mismo. El penetrador se pone en contacto con el material que se va a probar y se le aplica una fuerza preliminar (también conocida como carga menor). La fuerza preliminar generalmente se mantiene constante durante un período de tiempo determinado (tiempo de permanencia), después del cual se mide la profundidad de la indentación. Después de realizar la medición, se aplica una cantidad adicional de fuerza a una velocidad determinada para aumentar la fuerza aplicada hasta el nivel de fuerza total (también conocido como carga principal). La fuerza total se mantiene constante durante un período de tiempo determinado, después del cual se elimina la fuerza adicional, volviendo al nivel de fuerza preliminar. Después de mantener constante la fuerza preliminar durante un período de tiempo determinado, se mide la profundidad de la indentación una segunda vez, seguido de la retirada del indentador del material de prueba. Para calcular el número de dureza Rockwell, se utiliza la diferencia medida entre la primera y la segunda medición de profundidad de indentación, "h".

Si utiliza un sistema de dureza Rockwell antiguo, es posible que el operador tenga que controlar manualmente la mayoría o todos los pasos del procedimiento de prueba. La mayoría de las máquinas más nuevas de hoy realizan automáticamente toda la prueba. Además, cuando dejar una marca o hendidura no es una opción, se puede utilizar tecnología ultrasónica no destructiva.

Al probar la dureza del acero al carbono, acero aleado, hierro fundido, metales no ferrosos y plásticos de ingeniería, los durómetros digitales de mesa Rockwell se pueden utilizar para medir directamente las escalas de dureza Rockwell regulares más populares y pueden convertir rápidamente ese valor de dureza en HB. HV, HK y muchas otras básculas. Las características deseables del durómetro incluyen la capacidad de obtener resultados ultraprecisos, un amplio rango de medición y capacidades de escala/fuerza de prueba seleccionables. Además, la carga/descarga automática de la fuerza de prueba principal, una pantalla digital de alta resolución y el almacenamiento de datos USB son todas muy ventajosas.

Una interfaz de pantalla táctil fácil de usar puede acelerar las operaciones y la capacidad de utilizar la salida USB a una unidad flash es excelente para la movilidad de datos. Hay opciones para aplicar la carga de peso, como en los sistemas digitales que usan pesas para aplicar la carga o usan una celda de carga de circuito cerrado para aplicar la carga de peso. Este último ofrece mayor precisión y repetibilidad. Con un sistema de carga de pesas, el nivel de la máquina es de gran importancia, para que las pesas bajen correctamente. Este es un asunto menos crítico cuando se utiliza un sistema de celda de carga.

Este durómetro con procedimientos de carga/descarga totalmente automatizados ofrece lecturas altamente sensibles y precisas.

De conformidad con los estándares ASTM E-18 de dureza superficial Rockwell, los durómetros de esta categoría ofrecen una excelente repetibilidad en todas las escalas de dureza superficial Rockwell. La prueba de dureza superficial Rockwell está diseñada para piezas de trabajo muy delgadas y blandas. Los sistemas son ideales para una amplia gama de entornos, incluidos laboratorios de inspección, instalaciones de tratamiento térmico, salas de herramientas, talleres y laboratorios. Para mayor versatilidad, los durómetros gemelos son capaces de realizar pruebas en todas las escalas de dureza Rockwell normales y superficiales.

Los sistemas de punta de delfín permiten realizar pruebas de dureza tanto en diámetros interiores como exteriores. Los sistemas son generalmente de mayor tamaño que otros sistemas de banco Rockwell y ofrecen mayores alturas y profundidades de prueba. Los modelos Dolphin nose ofrecen un mango manual que activa el sistema de precarga o un sistema avanzado de precarga automática del eje Z. Usando el sistema de precarga automática del eje Z, después de colocar la pieza de trabajo en la posición de prueba, el operador solo necesita presionar el botón de inicio para que la máquina complete el proceso de prueba.

La prueba de dureza Brinell se usa comúnmente para pruebas porosas y de gran tamaño de metales menos duros, como las piezas fundidas. Los sistemas de mesa disponibles hoy en día pueden manejar las aplicaciones de dureza Brinell más populares e incorporar la última tecnología innovadora de circuito cerrado. Se aplica una carga de prueba a través de una unidad de control de circuito cerrado con una celda de carga para aplicar cargas de peso de hasta 3000 kg, un motor de CC y una unidad electrónica de medición y control. El resultado son mediciones de dureza Brinell de alta precisión en todas las cargas de prueba hasta 0,5%. Se elimina un sistema común de exceso o insuficiencia de carga, también conocido como sistema de peso muerto tradicional o de circuito abierto. La ausencia de pesos mecánicos no sólo elimina los problemas de fricción sino que también hace que el equipo sea menos sensible a los desalineamientos provocados por las vibraciones. Los sistemas son ideales para laboratorios, talleres, salas de herramientas y laboratorios de inspección.

Los sistemas ópticos digitales controlados por software ofrecen ventajas sobre los microscopios manuales que se suministran con varias máquinas de prueba de dureza. Conectado a una PC, computadora portátil o tableta, el operador puede presionar un solo botón para tomar mediciones automáticas e instantáneas. Todos los gráficos se pueden guardar, junto con los resultados de las pruebas, en formato Word o Excel.

Los probadores de dureza de mesa Micro Vickers/Knoop son opciones rentables en aplicaciones de dureza Vickers que son ideales para quienes no realizan pruebas de gran volumen todos los días. Las pruebas se realizan en piezas de trabajo extremadamente delgadas o pequeñas y, a menudo, se utilizan para comprobar la dureza de las capas o los revestimientos y revestimientos de piezas pequeñas en un entorno de laboratorio. Se necesita un alto nivel de preparación para dichas pruebas, incluido, entre otros, un alto grado de pulido.

Hay tres tipos de control de torreta, incluida una torreta manual básica para cambiar de óptica a indentación y nuevamente a óptica para medir. Un segundo tipo incorpora una torreta automática, lo que brinda a los operadores mayor libertad para cambiar la posición de la torreta mediante un botón en el teclado del probador. Los probadores de dureza Vickers/Knoop más populares tienen una opción de control de torreta que utiliza software para controlar toda la prueba con un proceso de un solo clic mediante detección automática de bordes calibrada. El software de medición y video de precisión también permite hacer clic en los bordes de sangría en el software y luego obtener una lectura de dureza en la pantalla.

Diseñados para pruebas de dureza precisas de piezas pequeñas de precisión, materiales delgados, capas cementadas y todo tipo de componentes de acero, los durómetros macro Vickers utilizan cargas de peso más grandes, de hasta 50 kg. Este tipo de prueba cierra la brecha entre las máquinas Rockwell superficiales y las micro Vickers. Estos sistemas tienen una torreta manual.

Los durómetros portátiles Shore están destinados a probar materiales como caucho, plásticos blandos y cuero, y también hay versiones disponibles para probar plásticos duros como bolas de bolos y cascos. Los durómetros electrónicos para medir los valores Shore A y Shore D están diseñados para adaptarse cómodamente y firmemente a la mano del usuario.

Comprender los diferentes tipos y sistemas de pruebas de dureza puede resultar útil para determinar una solución óptima.

Existen dos métodos digitales populares de pruebas de dureza portátiles. El primero es el “impacto dinámico”, basado en el principio de dureza de Leeb, desarrollado por Dietmar Leeb en la década de 1970. Un cuerpo de impacto accionado por un resorte es empujado hacia la superficie de prueba, lo que afecta el rebote. La velocidad inicial de empuje y rebote se mide en modo sin contacto y se calcula como un valor de dureza Leeb y luego se convierte automáticamente a valores Rockwell C, B, Brinell, Vickers y Shore. Además, la ventaja de ser portátil significa que el probador se puede acercar a la pieza de trabajo, lo que resulta especialmente útil cuando se prueban piezas grandes y/o engorrosas. Este método ha dado como resultado resultados de pruebas de dureza portátiles eficientes, rápidos y precisos.

Sin embargo, cuando se debe evitar una marca o hendidura en la pieza de trabajo, las pruebas ultrasónicas son una gran solución. Los durómetros portátiles no destructivos avanzados utilizan ultrasonidos con tecnología de impedancia de contacto ultrasónica (UCI), lo que permite que un durómetro portátil pruebe superficies especiales en piezas de trabajo pequeñas y delgadas sin marcar la superficie. Estas unidades pueden probar metales de hasta 2 mm de espesor en todas las escalas, duros o blandos. La tecnología UCI está disponible tanto en sistemas manuales como motorizados. Los sistemas de sonda motorizados se utilizan para pruebas muy finas de revestimientos y enchapados, o superficies con un acabado de muy alto brillo.

UCI se basa en un diamante de 136 grados en el extremo de una varilla vibratoria que se presiona contra la superficie de prueba con una carga fija. Luego, la diferencia en la frecuencia de vibración ultrasónica se calcula en un valor de dureza. El procedimiento de prueba UCI es más lento que el estilo de impacto dinámico; sin embargo, el método UCI tiene la ventaja de no ser destructivo y tener la capacidad de probar piezas de trabajo pequeñas y delgadas.

Hasta ahora, las destrucciones hechas en estas piezas de muestra significaban un montón de basura para los examinados. Con los ultrasonidos, este ya no es el resultado. Estos sistemas tienen una arquitectura abierta y pueden calibrarse para leer cualquier metal, en cualquier escala de dureza, con muestras de referencia para realizar la calibración inicial. Las pruebas portátiles ultrasónicas son ideales para aplicaciones como rodamientos, pistones y válvulas, entre muchas otras. Las industrias clave para este tipo de pruebas incluyen piezas aeroespaciales, automotrices y médicas, así como la fabricación de hojas de cuchillo, por nombrar solo algunas.

John Richardson es coordinador de productos en The LS Starrett Company. Para obtener más información, visite www.starrett.com.