I durometri misurano la durezza dei metalli, parametro fondamentale che misura la resistenza alla penetrazione del metallo in questione.
Oggigiorno, tra le più importanti caratteristiche che un metallo deve possedere per poter essere utilizzato in un ampio ventaglio di settori industriali vi è la durezza.
Tuttavia, esattamente come per la maggior parte delle grandezze fisiche presenti in natura, anche per misurare la durezza di un metallo è necessario uno strumento specifico.
Che permetta di effettuare delle rilevazioni altamente precise e senza margini di errore.
Stiamo parlando dei durometri, oggi usato per un grande varietà di impieghi.
Qual è il principio di funzionamento che si cela dietro questo dispositivo?
Che dire delle metodologie e delle scale usate per misurare la durezza di un metallo?
Analizziamo la risposta a ciascun quesito in questa breve ma interessante guida, la quale fornirà una panoramica piuttosto dettagliata in merito a tale argomento!
Durezza di un metallo: cos’è e come si misura
Per capire in che modo è possibile utilizzare al meglio un durometro, è opportuno esaminare brevemente la definizione di durezza di un metallo.
Essa non è altro che la resistenza a qualsivoglia tipologia di penetrazione che un metallo possiede in modo innato.
Il durometro, ossia il dispositivo che misura tale grandezza, effettua sul metallo un test non distruttivo incentrato sull’effettuazione di una piccola penetrazione che lascia un’impronta sul pezzo necessitante di una prova, altresì noto come testimone.
L’area del metallo che circonda il preciso punto oggetto della penetrazione test subisce una modifica geometrica, la quale consente al durometro di valutare effettivamente la resistenza del metallo.
Tuttavia, dato che si tratta di una prova incentrata sulla penetrazione vera e propria di una zona del metallo oggetto della sperimentazione, è chiaro che non può essere effettuata due volte nello stesso punto.
Il funzionamento e la struttura di un durometro
Il durometro, oggi, è disponibile sul mercato in svariate tipologie, a seconda del preciso utilizzo o dell’impiego al quale verrà destinato.
Indipendentemente dal modello, il principio di funzionamento rimane pressoché identico.
Esso si basa sulla presenza di una punta, altresì nota come penetratore, che può essere di varie forme e dimensioni e che è in grado di esercitare una pressione particolare sul metallo da testare in base alla sua durezza.
Ovviamente, la forza impressa dovrà essere direttamente proporzionale alla resistenza del metallo per far sì che la punta possa penetrare ad una certa profondità.
Effettuata una volta questa procedura, si procede con la vera e propria misurazione della durezza.
La quale risulterà evidente dalla profondità che la punta ha raggiunto o, in alternativa, dalla dimensione dell’impronta che essa ha lasciato sulla porzione che circonda il punto di penetrazione.
La struttura di un durometro moderno varia in base alla metodologia di misurazione che si utilizza.
In linea generale, però, tale dispositivo possiede una forma riconducibile a quella di una pressetta manuale, dalla caratteristica conformazione a C.
Su questa il materiale viene appoggiato grazie ad un supporto piano a V mentre la punta, o penetratore, cala dall’alto mediante l’azione di una leva o di un motore.
Alcuni modelli di durometri prevedono la pinzatura del metallo da testare nella struttura a C la quale necessiterà della regolazione, tramite una semplice vite, dell’altezza del piatto di carico.
La pressione che la punta dovrà esercitare viene resa possibile da un sistema meccanico o idraulico che va a moltiplicare la forza totale impressa alla leva.
Le rilevazioni, infine, possono essere trascritte grazie a degli indicatori di spostamento o di forza.
In alcuni modelli specifici o tecnologicamente più avanzati, potrebbe anche essere presente un ulteriore indicatore che permette di visualizzare direttamente la durezza del metallo testato.
Metodologie di misurazione e scale usate
A causa dello sviluppo sempre più crescente dell’industria metallurgica, la necessità di creare dei dispositivi che andassero a testare le capacità e la resistenza delle leghe si rese indispensabile.
Alcuni ingegneri misero a punto diversi sistemi e metodologie per la misurazione della durezza ma, anche se si dimostravano realmente efficienti e affidabili, esse non subirono mai una standardizzazione.
Solo recentemente, gli organismi internazionali hanno contribuito all’ideazione di un rapporto tra le scale di durezza e il Sistema Internazionale delle Misure.
Ciò nonostante, oggi si utilizzano una grande moltitudine di scale, ognuna delle quali si riferisce ad una metodologia specifica.
Tra le più comuni si annoverano la scala di Vickers, di Shore, di Knoop, di Brinell e di Rockwell, oggi ancora largamente utilizzate in settori specifici.
Ad esempio, si usa la scala Shore per misurare la durezza di materiali come la gomma o la plastica.
Grazie all’utilizzo di una punta conica, mediante la forza prodotta da una molla, riesce a rilevare la deformazione elastica del materiale misurando la profondità di penetrazione.
La misurazione viene espressa tramite una scala che va da 0 a 100, la quale valuta rispettivamente la durezza minima o massima dei materiali oggetto dei test.
Per le rilevazioni di questo tipo, il durometro maggiormente utilizzato è quello manuale a quadranti, una speciale tipologia di dispositivo dove il penetratore sporge da uno speciale piano di riferimento creato per leggere le misurazioni.
Invece, si utilizza la scala Brinell per testare metalli non troppo duri.
Che avrà il compito di misurare il rapporto tra la superficie dell’impronta generata sulla porzione di metallo e la forza impressa dal penetratore.
Una scala di misura largamente utilizzata a causa della sua enorme versatilità è la Vickers, ideale per misurare tutti i tipi di metalli, da quelli meno duri a quelli più duri.
In questo caso, il penetratore non è una punta ma un diamante a forma di piramide squadrata che possiede un’apertura angolare di circa 140°.
Esattamente come per la scala Brinell, anche nella Vickers è necessario un microscopio o un proiettore di immagini per riuscire a misurare la lunghezza delle diagonali dell’impronta lasciata dal diamante dopo la penetrazione.
Insomma, il durometro è un dispositivo di misurazione altamente professionale.
Sapere com’è strutturato e qual è il principio di funzionamento che sfrutta permetterà di scegliere un modello che si confaccia maggiormente alle proprie esigenze, per delle misurazioni affidabili e precise!
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