¿Qué es un Durómetro?
Los durómetros son aparatos de ensayo utilizados para evaluar la dureza de diversos materiales y productos.
Los métodos de ensayo de la dureza pueden dividirse a grandes rasgos en métodos de indentación y métodos de ensayo dinámicos de acuerdo con sus principios básicos. El método de ensayo de indentación consiste en presionar un indentador duro en la superficie de una muestra y medir el tamaño del área de la superficie de la indentación producida, o la profundidad de la indentación. Cuanto menor sea el área de indentación y menor la profundidad de la indentación, más duro se considera el material.
El método de ensayo dinámico consiste en dejar caer un martillo desde cierta altura y medir la altura de rebote. Este método de ensayo se denomina ensayo de dureza Shore, ya que comprueba la fuerza de repulsión de la muestra y utiliza la propiedad de que cuanto más dura sea la muestra, más alto rebotará.
Para realizar los métodos de ensayo anteriores se utilizan varios tipos de durómetros, en función del penetrador, la carga aplicada al penetrador y la forma de medir la penetración. Al evaluar la dureza, es importante seleccionar el método de ensayo y la máquina de ensayo adecuados de común acuerdo entre el destinatario y la parte que realiza el ensayo, en función del tamaño, la forma y la finalidad de la probeta.
Usos de los Durómetros
1. Método de Ensayo para Medir la Superficie de una Indentación
Los ensayos de dureza Vickers y Brinell se utilizan para medir la superficie de las indentaciones.
Durómetros Vickers
Los Durómetros Vickers miden una amplia gama de materiales, incluidos los metálicos. Se caracteriza por un rango muy estrecho de evaluación de la dureza debido a la baja carga de ensayo. También se utiliza para evaluar la profundidad de la capa endurecida de diversos tratamientos superficiales, como el endurecimiento por carburación, el endurecimiento por inducción y las capas de nitruración, así como la distribución de la dureza de las soldaduras.
Durómetros Brinell
Los Durómetros Brinell ensayan materiales metálicos con superficie rugosa y estructura de grano heterogénea, como fundiciones, piezas moldeadas y forjadas. Se caracteriza por una gran carga de ensayo y una gran indentación, lo que permite una evaluación de la dureza media en un rango relativamente amplio.
2. Método de Ensayo para Medir la Profundidad de la Indentación
Un método de ensayo para medir la profundidad de indentación es el ensayo de dureza Rockwell. Los durómetros Rockwell se utilizan principalmente para materiales metálicos endurecidos. Al evaluar la dureza de la capa endurecida en materiales metálicos endurecidos, es necesario seleccionar las condiciones de ensayo adecuadas (establecidas como escala) en función de la dureza y la profundidad de la capa endurecida.
El ensayo de dureza Shore, un método de ensayo dinámico, se utiliza para comprobar la dureza de piezas grandes y rodillos de laminación, y es un método de ensayo común utilizado in situ en talleres mecánicos. Las ventajas son que las indentaciones son menos visibles y, por tanto, pueden utilizarse para la inspección del producto, y que el Durómetros Shore es pequeño y portátil.
Principio de los Durómetros
El principio de los Durómetros difiere según el tipo.
1. Durómetros Vickers
En los durómetros Vickers, un penetrador de diamante con un ángulo de cara cuadrado de 136° se presiona en la probeta bajo una carga de ensayo. La longitud diagonal de la hendidura cuadrada creada por esta carga se mide con un microscopio metalográfico acoplado al durómetro.
JIS especifica cargas de ensayo de 10 gf a 100 kgf. Los ensayos realizados a 1 kgf o menos se denominan ensayos de dureza micro-Vickers. Los durómetros son los mismos para los ensayos de dureza Vickers y Micro-Vickers. Ambos ensayos pueden realizarse cambiando la carga de ensayo. Básicamente, el cambio de la carga de ensayo no cambia el valor de dureza siempre que el material sea consistente.
Para el ensayo de dureza Vickers, la probeta no debe ser mayor que el tamaño de la palma de la mano. Además, la superficie a ensayar debe estar pulida a espejo, por lo que casi siempre es necesario recortar la pieza cuya dureza se va a determinar.
2. Durómetros Brinell
El durómetros Brinell utiliza un indentador de bola, una bola de acero o carburo cementado con un diámetro de 10 mm. Se suele utilizar una carga de ensayo de 3.000 kgf. La carga se calcula dividiendo la carga de una indentación esférica en la superficie de ensayo por la superficie de la indentación permanente.
3. Durómetros Rockwell
El durómetros Rockwell aplica la carga en tres etapas. En primer lugar, se aplica una carga de referencia, a continuación se aplica una carga de ensayo mayor y, por último, se vuelve a la carga de referencia. La evaluación de la dureza se basa en la diferencia de profundidad de indentación entre las dos cargas de referencia aplicadas antes y después.
En el ensayo de dureza Rockwell, la escala viene determinada por la combinación de varias cargas de ensayo y tipos de penetrador. Por ejemplo, si se utiliza un cono de diamante con un radio de punta de 0,2 mm y un ángulo de punta de 120° y la carga de base es de 10 kgf, se utiliza la escala A si la carga de ensayo es de 60 kgf, la escala D si es de 100 kgf y la escala C si es de 150 kgf.
Un ensayo realizado con una bola de acero de 1/16 pulgadas (1,5875 mm) con una carga básica de 10 kgf y una carga de ensayo de 100 kgf corresponde a la escala B. Los ensayos realizados con una carga básica de 3 kgf y cargas de ensayo de 15, 30 y 45 kgf se denominan ensayos de dureza superficial Rockwell. Se utiliza para ensayos de dureza, especialmente en chapas finas de acero.
En los durómetros Rockwell modernos, el penetrador es intercambiable y se pueden ajustar las respectivas cargas básicas y de ensayo. La ventaja es que las series de cargas y las mediciones de profundidad se realizan automáticamente.
4. Durómetros Shore
El ensayo de dureza Shore consiste en dejar caer un martillo de diamante de una forma y masa determinadas sobre una probeta desde una altura determinada y medir la altura del rebote. Los durómetros Shore se diferencian de otras máquinas de ensayo en que son muy pequeños y no consumen energía eléctrica.
Más Información sobre Durómetros
Calibración de Durómetros
Para garantizar un ensayo de dureza correcto, los durómetros deben calibrarse a intervalos El fabricante del durómetro suele encargarse de ello.
Además, en el funcionamiento diario, es importante comprobar la precisión utilizando probetas de ensayo. Se preparan probetas estándar con dureza garantizada y, antes de realizar el ensayo real, se comprueba si las probetas estándar dan resultados correctos. Esta comprobación preliminar también puede ayudar a detectar errores en la elección de la carga de ensayo o del penetrador.