Ensayos de dureza
Explora el mundo de los ensayos de dureza, donde podrás conocer los principios de los ensayos de dureza para metales y materiales, incluidos los estándares de la industria, el contexto teórico, los principales métodos de ensayo de dureza y consejos prácticos para su aplicación.
Tanto si es un profesional de los ensayos de dureza como si está empezando, encontrará recursos útiles, incluidas descargas gratuitas de pósteres y notas de aplicación, así como acceso a cursos on-line, para respaldar sus necesidades de ensayos y análisis de materiales.
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¿Cuál es la definición de "ensayo de dureza"?
La aplicación del ensayo de dureza le permite evaluar las propiedades de un material, tales como su fuerza, ductilidad y resistencia al desgaste. También le ayuda a determinar si un material o el tratamiento de un material es adecuado para el propósito deseado. El ensayo de dureza se define como "una evaluación que permite determinar la resistencia de un material a la deformación permanente mediante la penetración de otro material más duro".
No obstante, la dureza no es una propiedad fundamental de un material. Sin embargo, cuando se extraen conclusiones de un ensayo de dureza, siempre se debe evaluar el valor cuantitativo en relación con:
- La carga aplicada en el penetrador
- Un perfil de tiempo de carga específico y una duración de carga específica
- Una geometría de penetrador específica
¿Cómo se realizan los ensayos de dureza?
Por lo general, un ensayo de dureza consiste en presionar un objeto (penetrador) con unas medidas y una carga concretos sobre la superficie del material a evaluar. La dureza se determina al medir la profundidad de penetración del penetrador o bien midiendo el tamaño de la impresión dejada por el penetrador.
- Los ensayos de dureza que miden la profundidad de penetración de dicho objeto son: Rockwell, ensayo de penetración instrumentado, y dureza de penetración de bola
- Los ensayos de dureza que miden el tamaño de la impresión dejada por el penetrador son: Vickers, Knoop y Brinell
Comprendemos los retos de sus ensayos de dureza
La verificación del material con el proceso de ensayo de dureza adecuado es esencial para garantizar una calidad uniforme del producto y mantenerse dentro de los valores normativos. Esta es la razón por la cual deberá estar seguro de obtener un resultado perfecto con una solución que se adapte siempre a sus requisitos de producción.
Es importante comprender sus retos y qué desea conseguir con sus ensayos de dureza para encontrar la mejor solución para su caso:
Los cuatro ensayos de dureza por penetración más comunes
El ensayo de dureza Rockwell
Rockwell es un ensayo de dureza rápido desarrollado para el control de producción, que cuenta con una lectura directa de los resultados y se utiliza principalmente con materiales metálicos. La dureza Rockwell (HR) se calcula midiendo la profundidad de la penetración después de haber forzado un penetrador en un material de muestra conforme a una carga concreta.
- Por lo general, se usa en geometrías de muestras de mayor tamaño
- Un "ensayo rápido" utilizado principalmente con materiales metálicos
- Se suele utilizar en ensayos avanzados, como el ensayo Jominy (extremo templado) (HRC)
El ensayo de dureza Vickers
Vickers es un ensayo de dureza para todos los materiales sólidos, incluyendo los materiales metálicos. La dureza Vickers (HV) se calcula midiendo las longitudes diagonales causadas por una penetración realizada al introducir un penetrador piramidal de diamante con una carga concreta en un material de muestra. El tamaño de las diagonales de la penetración se lee ópticamente a fin de determinar la dureza usando una tabla o fórmula.
- Este ensayo de dureza se utiliza para evaluar todos los materiales sólidos, incluyendo los metálicos
- Es adecuado para un amplio rango de aplicaciones
- Incluye un subgrupo de ensayos de dureza de soldaduras
El ensayo de dureza Knoop
La dureza Knoop (HK) es una alternativa a los ensayos Vickers dentro del rango de evaluación de microdureza. Se utiliza básicamente para superar las fracturas en los materiales quebradizos, y para facilitar los ensayos de dureza en las capas finas. El penetrador es un diamante piramidal asimétrico, y la indentación se calcula midiendo ópticamente la longitud de la diagonal larga.
- Se usa para materiales duros y quebradizos, como la cerámica
- Está especialmente indicado para áreas pequeñas y alargadas, como los recubrimientos
El ensayo de dureza Brinell
El ensayo de dureza Brinell se utiliza para muestras de mayor tamaño con una estructura de grano grande o irregular. La penetración del ensayo de dureza Brinell (HBW) deja una impresión relativamente grande al utilizar la bola de carburo de tungsteno. El tamaño de la penetración se lee ópticamente.
- Se utiliza para materiales con una estructura de grano grande o irregular
- Se utiliza para muestras de gran tamaño
- Es idóneo para forjados y fundidos cuyos elementos estructurales son de gran tamaño
Cómo garantizar la precisión y repetibilidad en el ensayo de dureza
La aplicación correcta del ensayo de dureza requiere una preparación y una ejecución exhaustivas. No obstante, una vez que se establecen los principios básicos, la mayoría de los ensayos de dureza ofrecen una precisión y una repetibilidad adecuadas.
Existen varios factores que afectan a los resultados de los ensayos de dureza. En términos generales, cuanto menor sea la carga utilizada en el ensayo de dureza, mayor será el número de factores que deberá controlarse para garantizar una conclusión precisa del ensayo de dureza.
A continuación se citan algunos de los factores más importantes a considerar para obtener una conclusión precisa del ensayo de dureza.
- Deberán controlarse factores externos como: luz, suciedad, vibraciones, temperatura y humedad.
- También se dispondrá de una mesa horizontal sólida para el durómetro, así como un soporte o sujeción de la muestra apropiado mediante un portamuestras o un yunque
- El penetrador deberá estar en posición perpendicular respecto a la superficie sometida al ensayo
- La configuración de la iluminación deberá ser constante durante los ensayos de dureza Vickers, Knoop o Brinell.
- Será necesario recalibrar/verificar el durómetro cada vez que se cambie el penetrador o la lente de objetivo
Definición de las cargas de los ensayos de dureza
Oficialmente, las cargas aplicadas deberán expresarse en Newton (N). No obstante, históricamente las cargas se expresan en kilogramo-fuerza (kgf), gramo-fuerza (gf) o libra (p). La correlación entre kgf, kp y N es: 1,0 kgf = 1.000 gf = 1,0 kp = 9,81 N.
- El término "ensayo de microdureza" suele usarse cuando las cargas de penetración son inferiores o iguales a 1 kgf
- El término "ensayo de macrodureza" se usa cuando las cargas son superiores a 1 kgf
Si las normativas lo permiten, use la máxima carga/fuerza posible para el penetrador más grande a fin de obtener la precisión más alta.
Las cargas que se usan en cada uno de los cuatro métodos para materiales metálicos* cumplen con las diferentes normas ISO y ASTM.
| MÉTODO DE ENSAYO DE DUREZA | NORMATIVA | RANGO DE CARGA | |
| VICKERS |
ISO 6507 |
1 gf - > 100 kgf |
(0,00981 - > 980,7 N) |
| KNOOP |
ISO 4545 |
1 gf - 1 kgf |
(0,0098 - ≤ 9,807 N) |
| BRINELL |
ISO 6506 |
1 kgf - 3000 kgf |
(9,807 - 29420 N) |
| ROCKWELL |
ISO 6508 |
15 kgf - 150 kgf |
(147,1 - 1471 N) |
El durómetro aumenta la eficiencia
MAN Energy Solutions, uno de los principales proveedores mundiales de motores para la industria marítima, buscaba mejorar la eficiencia del ensayo de dureza en piezas de hierro fundido con recubrimiento térmico. La solución fue automatizar el ensayo con un durómetro Struers.
El resultado fue un proceso más rápido y eficiente realizado con una sola máquina.
Producto: Durómetro Duramin-40
Empresa: MAN Energy Solutions
Desafío: Ensayar de forma eficiente la dureza de piezas de hierro fundido con recubrimiento térmico.
Resultados: Un proceso más rápido y eficiente realizado con una sola máquina.
Posters de ensayos de dureza
Actualmente contamos con tres pósteres diferentes sobre ensayo de dureza – todos adecuados para cualquier laboratorio. Descargue todos los pósteres ahora.
Conversión de dureza
Comparación de dureza
Materiales metálicos
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Inspección visual, análisis y mantenimiento
Requisitos de calibración y certificación
Preparación de muestras y parámetros que influyen en los resultados
Resolución de problemas en ensayos de dureza
Selección del mejor método de ensayo de dureza
Cómo seleccionar el método del ensayo
El ensayo de dureza elegido debería basarse en la microestructura –p. ej.: la homogeneidad– del material que evalúe, así como el tipo de material, el tamaño de la pieza y su estado. En todos los ensayos de dureza, el material bajo la penetración debería ser representativo de la totalidad de la microestructura (salvo que la tarea sea estudiar los diferentes componentes presentes en la microestructura).
Por consiguiente, si una microestructura es muy tosca y heterogénea, se necesitará una impresión mayor que para un material homogéneo. Existen cuatro ensayos de dureza a destacar, cada uno con sus respectivas ventajas y requisitos.
Existen diferentes estándares para estos ensayos, que explican los procedimientos y la aplicación del ensayo de dureza en detalle. Al seleccionar un método de ensayo de dureza, es importante considerar lo siguiente:
- El tipo de material que se someterá al ensayo
- Si es necesario cumplir alguna normativa concreta
- La dureza aproximada del material
- La homogeneidad/heterogeneidad del material
- El tamaño de la pieza
- La cantidad de muestras que se someterá a un ensayo