Foundry Hardness Testing

Durometria e Analisi finale in fonderia

Nel dinamico settore del controllo qualità all'interno delle fonderie, la garanzia di qualità e la rapidità dei risultati nella durometria e analisi finale, sono fondamentali. Tuttavia, l'analisi finale dei campioni presenta spesso delle sfide, richiedendo tempo prezioso. Questo articolo descrive un approccio semplificato per eseguire un'analisi finale in 30 secondi, assicurando uniformità su tutti i campioni. Approfondite selezionando il metodo del test di durezza più adatto alle vostre specifiche esigenze.

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Come produrre un'analisi finale in 30 secondi?

I materiali utilizzati oggi nelle applicazioni pratiche sono una miscela di diversi elementi chimici, spesso indicati come "leghe". L'acciaio e la ghisa, ad esempio, sono essenzialmente leghe a base di aggiunte di ferro (Fe) e carbonio (C), che determinano la durezza del materiale ferroso. L'analisi microstrutturale ci permette di trarre conclusioni sulle proprietà della lega, tra cui la sua resistenza, durezza e duttilità.

Il campione è pronto per l'analisi finale; questo processo non dovrebbe richiedere più di 30 secondi. StructureExpert offre una soluzione completa ed è stato progettato per essere utilizzato sia in produzione che in laboratorio. Elimina le operazioni di posizionamento e regolazione dei campioni sull'apparecchiatura. L'analisi automatica permette di evitare soggettività ed errori che possono essere causati dall'analisi manuale. Per iniziare è sufficiente posizionare il campione a faccia in giù sull'apparecchiatura e analizzarlo secondo le tolleranze richieste:
  • Dimensione e numero di grani per area
  • Forma, distribuzione e dimensione delle particelle di grafite
  • Contenuto di ferrite/pearlite nel nodulo e proporzione di carburo
  • Fase per la misurazione della frazione volumetrica e della percentuale di fase
Guarda "Come verificare la struttura interna per l'analisi metallografica dei difetti":

Indicazioni sulla Durometria per le fonderie

Visita alla Fonderia
1400 gradi - temperatura della fonderia MAT Dania durante la visita di Sara Christensen di Struers.

Le fonderie, in particolare, fanno molto affidamento su metodologie di test rigorose per accertare la qualità e la durata dei componenti metallici. Tra le tecniche impiegate vi sono due importanti metodi di test di durezza, Rockwell e Brinell. Questi sono considerati gli strumenti principali per valutare la ghisa o l'alluminio nella misurazione di capacità del materiale di resistere alla forza applicata senza causare deformazioni o danni significativi. Mentre le valutazioni Rockwell offrono risultati rapidi per la ghisa, generalmente entro 10 secondi, i test Brinell sono preferiti per la loro capacità di misurare con precisione la durezza di campioni di alluminio/lega di alluminio più grandi, in particolare quando il materiale è caratterizzato da una struttura a grossolana o eterogenea.

Rockwell è un metodo rapido e relativamente economico per la ghisa, che fornisce un'immagine istantanea pronta per l'analisi e non richiede misure ottiche. La durezza Rockwell viene calcolata misurando la profondità di un'impronta, dopo che il penetratore è stato forzato nel materiale del campione a un determinato carico.

Ispezione del campione
Campione non inglobato prima di essere sottoposto a test di durezza Rockwell.

Il materiale del penetratore può essere un diamante conico o una sfera di carburo sinterizzato, a seconda della scala utilizzata. In genere, il materiale testato non dovrebbe essere inglobato nella resina poiché il test Rockwell utilizza il movimento del penetratore per misurare la durezza, e non l'area dell'impronta. I test Rockwell non sono suscettibili alla preparazione della superficie come altri metodi di test, poiché viene misurata la profondità di penetrazione e non la misurazione ottica della geometria dell'impronta. Tuttavia, è importante che il campione sia pulito e liscio seguendo i metodi sopra descritti. Se la superficie è troppo ruvida, con graffi o sporca, può causare una lettura errata delle dimensioni dell'impronta; la soluzione consiste nell'assicurarsi che i campioni siano puliti correttamente.

Primo piano 3
Fig. 1. Figura 1. Test Rockwell, le aree vicine all'impronta mostrano il punto in cui il campione è deformato (spinto) dall'impronta stessa, ed è per questo che si dovrebbe fare sempre riferimento agli standard richiesti per distanziare le impronte.

Quando si esegue una prova Rockwell, si applica un precarico minore prima di aggiungere e togliere il carico principale. La lettura del valore di durezza viene eseguita mentre il precarico minore è ancora applicato. La prova di durezza Rockwell utilizza 1 dei 6 tipi di carichi principali da 15 kgf, 30 kgf, 45 kgf, 60 kgf, 100 kgf e 150 kgf. Si ottengono così 30 diverse scale Rockwell. Ognuna è caratterizzata da una diversa combinazione di penetratore e carico principale, e adatta a determinati materiali o applicazioni. A seconda dello standard a cui ci si attiene, esistono metodi ISO 15 o anche ASTM 30.

Disegno
Fig. 2. Vedere le misurazioni rilevate durante una prova di durezza Rockwell

Esistono due tipi di test Rockwell: Rockwell normale e Superficiale. I metodi regolari prevedono un carico minore di 10 kgf e un carico maggiore di 60, 100 o 150 kgf e sono classificati in base a un sistema di lettere che utilizza le lettere da A a H e K. Il Rockwell superficiale viene utilizzato per i campioni più sottili, dove il carico minore è di 3 kgf e il carico maggiore di 15, 30 o 45 kgf; la classificazione utilizza le lettere N, T, W, X e Y, che danno luogo a combinazioni come ad esempio: 15T, 30N e 45Y. In genere, il materiale testato non dovrebbe essere inglobato nella resina poiché il test Rockwell utilizza il movimento del penetratore per misurare la durezza, e non l'area dell'impronta.

Il Duramin-160 di Struers fornisce risultati Rockwell immediati. Grazie alla tecnologia a celle di carico ad alta precisione, Duramin-160 è in grado di offrirvi un livello di precisione molto superiore agli standard richiesti. È gestito da un touchscreen integrato e può essere dotato di un asse Z motorizzato. L'apparecchiatura è adatta per campioni di varie dimensioni e forme. Duramin-160 può essere utilizzato per test più avanzati, come ad esempio il test Jominy. Tutti i durometri Struers possono essere supportati dal nostro team di assistenza esperto, che garantisce l'ottimizzazione di utilizzo dell'apparecchiatura.

Consigli Struers sull'applicazione Rockwell

Test di durezza Brinell dell'alluminio

La prova di durezza Brinell è richiesta per i campioni di alluminio. L'impronta di una sfera di carburo di tungsteno è relativamente grande. La dimensione dell'impronta viene letta otticamente per determinare la durezza. Applicazioni tipiche sono i forgiati e le fusioni in cui gli elementi strutturali sono grandi e disomogenei, o le strutture troppo grossolane perché altri metodi possano dare un risultato rappresentativo. Il Duramin-40 è molto apprezzato dalle fonderie perché fornisce risultati Brinell immediati e affidabili, ma anche di test Vickers e Knoop. L'intero ciclo di test può essere completamente automatizzato, in modo che venga utilizzato sempre lo stesso metodo.

Nell'ultimo anno, MechTest ha compiuto notevoli passi avanti in termini di efficienza, grazie alla collaborazione con il nostro team, ottenendo una notevole riduzione di 20 ore di manodopera settimanali. Specializzata nell'ingegneria dei materiali e analisi dei guasti, MechTest ha cercato di migliorare la produttività delle prove di durezza, elevando al contempo standard di qualità, coerenza e documentazione. Chris Branton, Operations Manager e co-proprietario di MechTest, ha dichiarato: "Il nostro nuovo duramin-40 AC3 ci consente una mappatura della durezza completamente automatizzata".

In un'epoca in cui la precisione è fondamentale, Struers è l'azienda leader nella fornitura di tecnologie e metodologie all'avanguardia. Con una rete globale di esperti, Struers non è solo un fornitore di apparecchiature, ma un partner nella ricerca dell'eccellenza. Per una dimostrazione on-site dei metodi di preparazione, analisi finali o test di durezza Struers, contattate il nostro team.

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