La prova di durezza Rockwell è un metodo ampiamente utilizzato per valutare la durezza dei materiali nell'industria moderna. Fornisce risultati immediati misurando la profondità di indentazione sotto un carico standard, eliminando la necessità di misurazioni ottiche. Questa semplicità riduce gli errori dell'operatore, velocizza la produzione e supporta i test automatizzati. Grazie alla sua velocità, coerenza e facilità d'uso, Rockwell è un metodo preferito in test di durezza.
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Che cos'è il test di durezza Rockwell?
Il test di durezza Rockwell fu inventato da due persone, Hugh Rockwell e Stanley P. Rockwell. Entrambi non erano imparentati, ma lavoravano per la New Departure Company di Bristol. L'idea era di creare un test più efficiente e meno dipendente dall'operatore, come altri metodi. Presentarono la prima domanda di brevetto per la loro invenzione il 1914 luglio del 15, ma l'approvazione arrivò finalmente l'11 febbraio 1919, cinque anni dopo.
La prova di durezza Rockwell misura la durezza di un materiale misurando la profondità di penetrazione del penetratore con un carico applicato. Rockwell, a differenza di Brinell o Vickers, non misura la dimensione dell'indentazione tramite osservazione visiva; piuttosto, la macchina fornisce una lettura diretta.
Procedura di prova di durezza Rockwell
Il principio del metodo di prova della durezza Rockwell prevede l'uso di un carico minore e di uno maggiore per verificare la durezza del materiale In base alla misurazione della profondità differenziale, applica inoltre carichi diversi utilizzando penetratori diversi, noti come scale. Le scale sono contrassegnate da lettere finali diverse come HRA, HRB, HRC e così via, che indicano il diverso valore di durezza Rockwell (HR) ottenuto applicando carichi diversi.
Preparazione del campione
Per evitare che il campione di prova si deformi sotto il carico applicato, assicurarsi che la superficie sia liscia, piana, pulita e spessa.
Selezione della scala corretta
Selezionare la scala in base al tipo di materiale testato. Ad esempio, scegliere HRB per rame o ottone dolce e HRC per acciaio temprato.
Passaggi di prova
Applicare un carico minore di 10 kgf per impostare un punto di riferimento zero utilizzando il penetratore, quindi misurare la profondità dell'indentazione utilizzando il quadrante o lo schermo digitale.
Applicare il carico maggiore (60/100/150 kgf a seconda della bilancia) nello stesso punto in cui è stato applicato il carico minore.
La cosa successiva da fare è praticare un'incisione più profonda; per fare ciò, si applica il carico principale per un tempo di permanenza di circa 2-6 secondi, in modo da poter effettuare la misurazione.
Per misurare l'ammaccatura finale, si rimuove il carico principale, lasciando quello minore.
Leggere le misurazioni e il valore della durezza direttamente dalla macchina.
Macchina per prove di durezza Rockwell
La macchina per prove di durezza Rockwell è composta da un sistema di penetratori, un meccanismo di applicazione del carico e un'interfaccia di lettura diretta (un quadrante analogico o uno schermo digitale). I due tipi principali di penetratori sono i penetratori a sfera d'acciaio per testare materiali più morbidi (ad esempio, scala HRB) e i penetratori a cono di diamante (Brale) per materiali più duri (ad esempio, scala HRC).
Applicazioni del test di durezza Rockwell
Il test di durezza Rockwell è noto per essere semplice e adattabile; per questo motivo, è comunemente utilizzato in numerose applicazioni in diversi settori:
- Utilizzato in metalli e leghe per valutare la durezza di acciai, leghe di rame, alluminio e altro ancora.
- Applicato nei settori manifatturiero e ingegneristico per realizzare linee per rapidi controlli di qualità.
- Nei settori automobilistico e aerospaziale per garantire che i componenti strutturali siano durevoli e resistenti.
- Utilizzato per la verifica del trattamento termico per confermare l'efficacia di processi quali ricottura e tempra.
Vantaggi e svantaggi del test di durezza Rockwell
Vantaggi
- Rispetto ad altri metodi di prova, la prova di durezza Rockwell è più rapida e fa risparmiare tempo perché i valori vengono letti immediatamente sullo schermo.
- Questo metodo difficilmente presenta errori perché le misurazioni vengono eseguite principalmente in modo automatico e non da operatori umani
- Le misurazioni vengono osservate a occhio nudo; in questo caso non è necessario l'uso di uno strumento ottico come un microscopio per le procedure.
- Può essere utilizzato per testare un'ampia gamma di materiali e livelli di durezza, il che lo rende un metodo di prova molto versatile e scalabile.
- Il test di durezza Rockwell è molto conveniente.
Svantaggi
Uno dei principali svantaggi di questo test è la sua sensibilità alla natura della superficie del materiale in esame, alla sua contaminazione da olio, alla sua ruvidità o curvatura. Queste condizioni possono produrre risultati non uniformi. Un altro limite è che questo metodo di prova è più indicato per campioni con superficie piana; presenta invece difficoltà con forme complesse.
Differenza tra i test di durezza Brinell, Rockwell e Vickers
La tabella seguente fornisce un confronto tra Brinell, Rockwell e Prove di durezza Vickers.
| caratteristica | Rockwell | Brinell | Vickers |
|---|---|---|---|
| Tipo di penetratore | Sfera d'acciaio / Diamante | Palla d'acciaio | Piramide di diamanti |
| Base di misurazione | Profondità | Diametro della rientranza | Rientro diagonale |
| Intervallo di carico | 60–150 kgf | 500–3000 kgf | 1–100 kgf |
| Ideale per | Tutti i metalli | Materiali grezzi | Materiali sottili e duri |
| Precisione | Adeguata | Basso | Alta |
| Facilità d'uso | Molto alto | Adeguata | Richiede microscopio |
| Velocità di applicazione | Connessione | Più lentamente | Adeguata |
| Preparazione della superficie | Minima | Più critico | Altamente critico |
Ogni test di durezza dei materiali ha la sua nicchia: il metodo Rockwell è preferito per velocità e automazione, il metodo Brinell per superfici irregolari e il metodo Vickers per microdurezza e materiali sottili.
FAQ
1. Quante scale per la prova di durezza Rockwell esistono?
Esistono in totale 30 scale di durezza Rockwell, che dipendono dal tipo di materiale e sono ciascuna contrassegnata da lettere come A, B, C, ecc. Sono raggruppate in due categorie: le scale Rockwell regolari e le scale Rockwell superficiali.
2. Qual è la differenza tra le scale Rockwell regolari e quelle superficiali?
Le scale Rockwell Regular vengono utilizzate per testare materiali più spessi applicando carichi maggiori: ad esempio, viene applicato un carico minore di circa 10 kgf, con carichi maggiori compresi tra 50 e 150 kgf. Le scale Rockwell Superficial, invece, vengono utilizzate per testare materiali più sottili, dove il carico minore applicato è di circa 3 kgf, con carichi maggiori compresi tra 15 e 45 kgf.