Scala di durezza Rockwell

Scala Rockwell: Misura della durezza, una caratteristica di un materiale

La durezza è una caratteristica di un materiale, non una proprietà fisica fondamentale. È definita come la resistenza all'impronta e viene determinata misurando la profondità permanente dell'impronta. In parole povere, utilizzando una forza fissa (carico) e un determinato penetratore , minore è la rientranza, più duro è il materiale.

Il valore di durezza della rientranza si ottiene misurando la profondità o l'area della rientranza utilizzando uno dei 12 diversi metodi di prova. Per saperne di più sulle basi del test di durezza, fare clic qui.

Il metodo di prova della durezza Rockwell, come definito in ASTM E-18, è il metodo di prova della durezza più comunemente utilizzato. È necessario ottenere una copia di questo standard, leggerlo e comprenderlo completamente prima di tentare un test Rockwell .

Il test Rockwell è generalmente più facile da eseguire e più accurato rispetto ad altri tipi di metodi di test di durezza. Il metodo di prova Rockwell viene utilizzato su tutti i metalli , tranne nei casi in cui la struttura del metallo sottoposto a test o le condizioni della superficie introducano variazioni eccessive, dove le rientranze sarebbero troppo grandi per l'applicazione o dove le dimensioni o la forma del campione lo impediscono il suo utilizzo.

Il metodo Rockwell misura la profondità permanente della rientranza prodotta da una forza/carico su un penetratore . In primo luogo, una forza di prova preliminare (comunemente indicata come precarico o carico minore ) viene applicata a un provino utilizzando un penetratore a forma di diamante oa forma di sfera . Questo precarico passa attraverso la superficie per ridurre gli effetti della finitura superficiale. Dopo aver mantenuto la forza di prova preliminare per un tempo specificato, viene misurata la profondità della base della rientranza.

Dopo il precarico, viene aggiunto un carico aggiuntivo, chiamato carico principale , per raggiungere il carico di prova totale richiesto . Tale forza viene mantenuta per un tempo prestabilito (tempo di arresto) per consentire il recupero elastico. Questo carico principale viene quindi rilasciato, per tornare al carico preliminare. Dopo aver mantenuto la forza di prova preliminare per un tempo di sosta specificato, viene misurata la profondità di indentazione finale. Il valore di durezza Rockwell è derivato dalla differenza tra le misure di base e la profondità finale . Questa distanza viene convertita in un indice di durezza . La forza di prova preliminare viene rimossa e il penetratore viene rimosso dal campione di prova.

I carichi di prova preliminari (precarichi) vanno da 3 kgf (utilizzati nella scala Rockwell "Surface") a 10 kgf (utilizzati nella scala Rockwell "Regular"). Le forze di prova totali vanno da 15 kgf a 150 kgf (poco profondo e regolare) a 500 a 3000 kgf (macrodurezza).

Come calcolare l'indice Rockwell? Illustrazione del metodo di prova

• A = Profondità raggiunta dal penetratore dopo l'applicazione del precarico (carico minore)
• B = Posizione del penetratore a pieno carico, carichi minori e maggiori
• C = Posizione finale raggiunta dal penetratore dopo il recupero elastico del materiale campione
• D = Misura della distanza presa che rappresenta la differenza tra il precarico e la posizione di carico principale. Questa distanza viene utilizzata per calcolare l'indice di durezza Rockwell.

Si possono utilizzare diversi tipi di penetratori: diamantati a punta tonda conica per metalli più duri, o penetratori a sfera con diametro che va da 1/16" a ½" per materiali più teneri.

Quando si seleziona una scala Rockwell, una guida generale è quella di scegliere la scala che specifica il massimo carico e il più grande penetratore possibile senza superare le condizioni operative definite e tenendo conto delle condizioni che possono influenzare il risultato del test. Queste condizioni includono provini che sono al di sotto dello spessore minimo per la profondità della rientranza, una rientranza di prova che cade troppo vicino al bordo del provino o un'altra rientranza o test su provini cilindrici .

Inoltre, l'asse di prova deve trovarsi entro 2 gradi di perpendicolare per garantire un caricamento accurato; non ci dovrebbe essere alcuna flessione del provino o dell'apparato di prova durante l'applicazione del carico a causa di condizioni come sporcizia sotto il provino o sulla vite di sollevamento. È importante mantenere pulita la finitura superficiale e deve essere eliminata la decarburazione dovuta al trattamento termico .

Perché utilizzare il test Rockwell per misurare la durezza dei coltelli?

Il test Rockwell aiuta i produttori di coltelli a bilanciare i tre fattori più importanti che possono influenzare la qualità del loro prodotto finito: durezza, flessibilità e tenacità. Il giusto equilibrio di questi tre fattori consente loro di produrre un coltello che prenderà un filo e lo manterrà in varie condizioni senza danneggiarlo.

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Molte abbreviazioni, ma una sola scala

Esistono diverse abbreviazioni che un coltellinaio può usare per riferirsi alla scala: HR, HRc, HR C, RC, Rc, C su Rockwell Scale, Rockwell C Hardness Scale, Rockwell C Scale... Qualunque sia il modo in cui si scrive sugli acciai per coltelli , si riferiscono tutti alla stessa scala (c). Questo può creare confusione, ma tieni presente che le valutazioni sono le stesse indipendentemente da come il produttore di coltelli abbrevia la scala!

Storia della Scala Rockwell

Stanley P. Rockwell era un metallurgista in una fabbrica di cuscinetti a sfera nel New England nel 1919. Ha sviluppato la sua scala di durezza per misurare la durezza degli anelli dei cuscinetti in modo rapido , accurato e ripetibile .

I produttori di qualsiasi cosa, dalle molle degli orologi alle ruote dei treni, avevano da tempo bisogno di un simile test e presto applicarono la scala Rockwell a tutti i tipi di parti in acciaio, così come ad altre parti metalliche. Alla fine il test è stato adattato per testare materiali non metallici, anche la plastica.

Come si misura la durezza Rockwell?

La scala Rockwell misura la durezza relativa di un metallo . Si basa sulla profondità della rientranza risultante quando un oggetto pesante la colpisce. Quindi, come si fa a testare i metalli?

Innanzitutto il metallo deve essere trattato termicamente e perfettamente planare. In caso contrario, i risultati del test non saranno accurati.

Un metodo consiste nell'usare un cono a punta di diamante per colpire con forza il metallo. I tester misurano quindi quanto in profondità è penetrato il cono da una data forza. Infine, questa misurazione viene convertita in una scala che mostra i diversi metalli testati e le loro relazioni reciproche.

Uno dei piccoli inconvenienti del testare una lama di coltello è che lascia una piccola rientranza sulla superficie della lama, che alcuni potrebbero pensare sia un difetto o un difetto. Il marchio del test Rockwell può essere nascosto se il test viene eseguito in un'area nascosta dall'impugnatura.

Aggiungi numeri a questa scala

Il test Rockwell consiste in realtà di due test. Nel primo test viene applicata solo una leggera pressione, usando una punta di diamante su qualcosa che sembra una matita in un trapano. Ciò garantisce che l'area di prova sia completamente piatta e sia un obiettivo per il test di pressione principale. Dopo questa prima misurazione, il test viene ripetuto esattamente nello stesso punto. La pressione è aumentata considerevolmente per questo secondo test con circa 300 libbre di pressione esercitate su questa punta diamantata.

La differenza tra la quantità di pressione utilizzata per il primo test e il secondo test è l'indice di durezza Rockwell. Due (o più) test sullo stesso pezzo di metallo produrranno una media per quel particolare pezzo.

Perché una gamma di numeri RC?

Poiché il test Rockwell viene eseguito solo su una piccola area del metallo, è possibile che un'area vicina fornisca valori leggermente diversi. Inoltre, il test Rockwell testa solo la superficie del materiale. È possibile che la durezza dell'interno sia diversa da quella della superficie.

Questo è il motivo per cui i produttori solitamente indicano una serie di numeri per i loro coltelli. Avere una serie di numeri consente un margine di errore nei risultati dei test. I risultati effettivi per l'intero oggetto rientreranno da qualche parte in questo intervallo.