La prueba de dureza Brinell es uno de los métodos más antiguos y utilizados para analizar materiales metálicos en la ciencia de los materiales, la ingeniería y otras aplicaciones. Sigue siendo una opción fiable para determinar dureza de los materialesAunque se han introducido métodos más nuevos, la prueba de dureza Brinell es especialmente útil para materiales con granos grandes y gruesos.
Contenido
¿Qué es la prueba de dureza Brinell?
Esta prueba se convirtió en el primer estándar para los métodos utilizados para evaluar la dureza del metal en 1900, cuando fue introducida por el ingeniero sueco Johan August Brinell. Actualmente, sigue desempeñando un papel importante en el control de calidad, la fabricación y la metalurgia a nivel mundial. La prueba de dureza Brinell es una prueba mecánica comúnmente utilizada para evaluar la dureza de materiales como metales y aleaciones. Este proceso se realiza mediante una indentación en el material de prueba con un indentador, mientras se aplica una carga conocida. La prueba de dureza Brinell, BHT, sigue una serie de procedimientos que verá a medida que avancemos, y es eficiente para materiales gruesos y heterogéneos como piezas fundidas y forjadas.
Principio de la prueba Brinell
El principio fundamental de la prueba Brinell consiste en el uso de un penetrador esférico duro que se introduce en el material de prueba mediante una carga estandarizada durante un tiempo determinado. El penetrador suele ser una bola de acero endurecido o carburo de tungsteno con un diámetro de 10 mm. La carga estandarizada aplicada oscila entre 500 y 3000 kgf, con referencia al material de prueba. Esto se realiza durante un tiempo de permanencia de entre 10 y 15 segundos, conocido como tiempo de permanencia, antes de realizar las mediciones.
Procedimiento de prueba de dureza Brinell
A continuación se muestra un procedimiento paso a paso sobre cómo realizar la prueba de dureza Brinell:
Preparación de la muestra de prueba
La superficie de la muestra de prueba se prepara adecuadamente limpiándola o puliéndola con abrasivos para asegurar que quede lisa y libre de contaminantes. Esto garantiza una indentación precisa y evita errores en las mediciones.
Selección del tamaño de la pelota
El tamaño de bola estándar de 10 mm se utiliza para pruebas estándar, aunque puede ser más pequeño, de aproximadamente 2.5 a 5 mm para materiales más blandos o más delgados.
Elección de la carga
Elija un rango de carga de 500 a 3000 kgf, según la naturaleza del material de prueba. Elija 500 kgf para materiales más blandos como aleaciones de aluminio, plomo, etc. 1500 kgf son adecuados para bronce y latón, mientras que 3000 kgf son ideales para aceros y fundiciones.
Tiempo de carga y duración
Aplique la carga seleccionada durante un tiempo de permanencia de entre 10 y 15 segundos, utilizando un sistema que permita la consistencia para evitar errores durante la prueba. El tiempo de permanencia seleccionado también dependerá del tipo de material que se esté probando.
Medición de la sangría
Mida el diámetro de dos ejes que son perpendiculares entre sí (900) y tomar la media o el promedio. Se deben tomar al menos dos lecturas para evitar errores y promover la precisión.
Cálculo de la prueba de dureza Brinell
Si utiliza un sistema manual, introduzca los valores medidos en la fórmula para calcular el índice de dureza Brinell. Sin embargo, un sistema automatizado puede proporcionar resultados instantáneos.
Aplicaciones de la prueba de dureza Brinell
Debido a que la prueba de dureza Brinell produce una sangría relativamente grande, es más apropiada para probar muestras grandes con estructuras de grano grueso o desigual, como piezas forjadas y componentes fundidos.
Prueba de metales blandos a semiduros
La prueba Brinell funciona bien en hierro fundido, aleaciones de aluminio, latón y acero dulce. Estos materiales permiten hendiduras claras sin dañar la superficie.
Componentes grandes y no uniformes
Es ideal para piezas grandes como fundiciones, forjados y placas de acero. El penetrador de bola de 10 mm proporciona resultados estables en superficies rugosas o irregulares.
Monitoreo del tratamiento térmico
La prueba ayuda a comparar la dureza antes y después de tratamientos térmicos como el recocido o el revenido, confirmando si se logra el efecto deseado.
Evaluación de la zona de soldadura
Las pruebas Brinell promedian las variaciones de dureza en las costuras de soldadura y las zonas afectadas por el calor, ofreciendo lecturas generales confiables.
Ventajas y desventajas de la prueba Brinell
Ventajas:
- Simple y económico: configuración sencilla con preparación mínima de muestra.
- Ideal para superficies rugosas: se puede realizar en superficies no mecanizadas o irregulares.
- Eficaz para piezas grandes: puede manejar componentes demasiado grandes para otros métodos de prueba
- Confiable para materiales blandos y semiduros: proporciona resultados promedio que reflejan la dureza aparente real.
Desventajas:
- No apto para muestras delgadas: las hendiduras grandes pueden dañar materiales delicados.
- Tamaño de sangría grande: puede no ser deseable para piezas de precisión o superficies cosméticas.
- Menor precisión: precisión limitada para materiales pequeños o con acabado fino en comparación con Vickers
- No apto para recubrimientos: la prueba penetra más allá de las capas superficiales, lo que la hace ineficaz para recubrimientos superficiales o películas delgadas.
Brinell frente a otras pruebas de dureza
Para comprender mejor el lugar del método Brinell entre otras pruebas de dureza populares, comparémoslo con el Dureza Vickers y Pruebas de dureza Rockwell.
| Característica | Dureza Brinell | Dureza Rockwell | Dureza Vickers |
|---|---|---|---|
| Indentador | Bola de acero/carburo | Bola o cono de acero | Pirámide de diamantes |
| Rango de carga | 500–3000 kgf | 15–150 kgf | 10 g – 100 kgf |
| Tamaño de sangría | Ancha | Media | Pequeña |
| Idoneidad de los materiales | Metales blandos y medios | Amplio rango | Recubrimientos delgados |
| Exactitud | Media | Alta | Muy Alta |
| Preparación de superficie | Baja | Baja | Alta |
| Uso común | Piezas fundidas, forjadas | Control de calidad en la producción en masa | I+D, análisis de microestructura |
Cada prueba tiene sus ventajas. Brinell es la mejor opción para piezas rugosas, blandas o grandes. Rockwell ofrece eficiencia industrial, mientras que Vickers destaca por su precisión y versatilidad.
Preguntas Frecuentes
¿Es la prueba de dureza Brinell adecuada para medir la dureza de piezas metálicas sinterizadas?
La prueba de dureza Brinell generalmente no es adecuada para piezas de metal sinterizadoSu gran indentador puede penetrar los poros de la superficie, lo que produce resultados inexactos o inconsistentes. Este método es más adecuado para materiales densos y homogéneos. Para componentes de pulvimetalurgia, se suele preferir la prueba Vickers o de microdureza debido a sus indentaciones más pequeñas y mayor precisión.
¿La temperatura afecta el éxito de la prueba Brinell?
Sí, la temperatura tanto de la muestra como del probador puede afectar los resultados. Por lo tanto, es más seguro realizar esta prueba a una temperatura ambiente de entre 10 y 35 °C. 0C (50 a 95 0F).
¿Existe alguna diferencia entre probar superficies planas y superficies curvas?
Sí, hay algunas diferencias:
- La forma de la sangría en una superficie plana es circular, mientras que la de una superficie curva no es circular sino elíptica.
- Para superficies planas, la diferencia entre las dos medidas de diámetro (mayor y menor) de la misma sangría no debe ser mayor que un porcentaje del diámetro de la bola del penetrador.
- Para superficies curvas, el radio mínimo de la curvatura de la superficie debe ser dos veces y media el diámetro de la bola.