Prova della durezza Brinell

La durezza Brinell (HBW) risulta dal rapporto tra la forza di prova applicata e l'area di impronta proiettata lasciata sulla superficie del materiale da un penetratore Brinell. L'impronta è determinata dal valore medio di due diagonali perpendicolari tra loro, poiché la forma dell'impronta è spesso irregolare. In pratica, la durezza viene solitamente determinata utilizzando tabelle o software speciali per la prova di durezza. Per garantire che l'impronta rimanga significativa, il diametro della sfera e il carico di prova devono essere correttamente abbinati. Il carico viene applicato in conformità alla norma ISO 6506, compreso un tempo di esposizione di 10-15 secondi. La comparabilità dei risultati di misura è garantita dall'applicazione entro un livello di carico definito. Il metodo Brinell è particolarmente adatto per materiali da morbidi a mediamente duri e fornisce valori affidabili per la durezza del materiale.

La durezza Brinell è un parametro che indica la resistenza di un materiale alla deformazione plastica causata dalla penetrazione di un provino. Viene determinata con il metodo Brinell, in cui una sfera di metallo duro (penetratore Brinell) viene premuta nel materiale con una forza di prova definita. La superficie di indentazione risultante viene poi analizzata otticamente.

Questo metodo è particolarmente adatto per materiali a grana grossa, irregolari o ruvidi come fusioni, fucinati o leghe. La durezza Brinell HBW è calcolata dal rapporto tra la forza di prova e la superficie proiettata dell'indentazione permanente. L'abbreviazione HBW sta per “durezza Brinell”, utilizzando una sfera di carburo di tungsteno.

La prova di durezza Brinell fornisce risultati affidabili per materiali con strutture diverse - standardizzati, pratici e collaudati.

Normalmente, nella prova di durezza secondo Brinell, è necessario preparare la superficie del campione da misurare, perché la qualità superficiale deve essere sufficientemente buona da consentire di analizzare otticamente l'impronta in modo corretto.

Rispetto al metodo Vickers, con cui si misura anche la durezza micro, nel metodo Brinell i requisiti di qualità superficiale sono tuttavia inferiori, poiché normalmente si testa con carichi superiori (nel range macro) e un penetratore (sferico) più grande e la superficie può quindi essere ruvida.

Nel dettaglio il campione da misurare deve soddisfare i seguenti requisiti per la prova Brinell:

• Il campione deve essere pianparallelo (nella preparazione del campione è necessario che il taglio del campione dal pezzo sia pulito).
• Il campione da testare deve avere una superficie piana, metallica lucida e liscia (la superficie del campione deve essere rettificata e lucidata solo per prove con diametri piccoli della sfera).
• Il campione deve poggiare fisso su un sostegno di fissaggio rigido, in modo che non possa spostarsi durante l'esecuzione della prova (consiglio pratico: misurare con il campione bloccato o incorporato o fissato in un porta campione).

Il metodo Brinell è un metodo versatile per la prova di durezza ed è adatto a materiali con gradi di durezza molto diversi: da metalli teneri come alluminio, stagno o piombo a materiali più duri come acciaio o ghisa.

Per ottenere valori di durezza Brinell comparabili, la forza di prova e il diametro della sfera devono corrispondere entro lo stesso grado di sollecitazione. Ciò significa che la prova di durezza Brinell può essere eseguita in modo preciso e conforme agli standard, anche con materiali e parametri di prova diversi.

In pratica, il valore di durezza per il test Brinell non viene determinato mediante calcolo per ogni singola misura. Di solito, invece, viene determinato utilizzando tabelle o il corrispondente software di prova. Questi visualizzano il valore di durezza in funzione del diametro medio di indentazione d per tutti i diametri delle sfere e i carichi di prova standardizzati.

Il carico di prova deve essere selezionato in modo che il diametro medio di indentazione d sia compreso tra 0,24 e 0,6 D.

Per mantenere questo intervallo in modo affidabile, il carico di prova e il diametro della sfera devono corrispondere. Ciò comporta diversi gradi di sollecitazione, noti anche come gradi di carico o fattori di carico, nell'ambito del metodo Brinell. Il fattore di carico risulta dal quoziente della forza di prova e del quadrato del diametro della sfera (B = 0,102 × F / D²) e rimane costante all'interno di un fattore di carico. I gradi di sollecitazione più comuni sono 1, 2,5, 5, 10 e 30. Se un materiale viene testato con diametri delle sfere e forze diverse, ciò deve essere fatto con lo stesso grado di sollecitazione per garantire risultati comparabili.

Il diametro della sfera deve essere scelto in modo che l'indentazione di prova copra una zona il più possibile rappresentativa del materiale.

Secondo la norma ISO 6506, il carico di prova deve essere applicato da un minimo di due a un massimo di otto secondi. La durata dell'applicazione del carico di prova è generalmente compresa tra 10 e 15 secondi. Se la durata del carico è più lunga, occorre aggiungerla alla specifica di durezza, ad esempio: 210 HBW 5/250/30 (tempo di esposizione 30 s).

Un valore di durezza Brinell si compone dei seguenti elementi:

1. il valore di durezza numerico;
2. le tre lettere maiuscole HBW che stanno per "durezza secondo Brinell" (con sfera in metallo duro in carburo di tungsteno);
3. il diametro della sfera in mm;
4. il carico di prova applicato in kgf;
5. secondo la norma ISO 6506: il tempo di permanenza utilizzato del carico di prova, ma solo se non è compreso tra 10 e 15 secondi (piuttosto inusuale nella pratica);

Esempio di rappresentazione del valore di durezza Brinell:

210 HBW 5/250/30

• 210 ... valore di durezza
• HBW ... secondo Brinell con sfera in carburo di tungsteno
• 5 ...con diametro della sfera di 5 mm
• 250 ...con carico di prova 250 kgf (o forza di prova 2,452 kN)
• 30 ...durata dell'applicazione della forza di prova al di fuori della durata raccomandata, in questo caso: 30 secondi