A fronte delle tolleranze sempre più stringenti, la raddrizzatura dell'acciaio sta acquisendo una rilevanza sempre maggiore. È paragonabile alla piegatura. La condizione di partenza del pezzo non è ripristinabile mediante raddrizzatura. È possibile scegliere tra diversi processi.

 

Ormai sono disponibili banchi di raddrizzatura computerizzati, ad azionamento elettromeccanico o idraulico, che offrono vantaggi soprattutto nella lavorazione in serie. In Härtha utilizziamo una pressa a raddrizzare manuale.

 

Requisiti

Lo scopo della raddrizzatura dell'acciaio è il rispetto di un intervallo di tolleranza predefinito per la deformazione. La geometria del componente e gli scostamenti vengono misurati prima, durante e dopo la raddrizzatura manualmente o mediante comando a controllo numerico. Se la deviazione di forma è sempre uguale per le parti in serie, è possibile impostare una deformazione fissa e rinunciare alle misurazioni.
 

 

Raddrizzatura su cilindrici

Per raddrizzatura su cilindrici si intendono diversi processi per la raddrizzatura di componenti cilindrici. Gli scostamenti vengono misurati mediante sensori durante la rotazione. È importante che questi poggino sul componente durante l’intera misurazione. La raddrizzatura su cilindrici si suddivide in raddrizzatura a rullo e mediante piegatura.

Raddrizzatura a rullo

La raddrizzatura a rullo è solitamente usata all’inizio del processo di creazione dei componenti, ad esempio per i pezzi grezzi dopo la fucinatura. L'obiettivo è quello di a ottenere una planarità del materiale ed eliminare le tensioni. Di norma questo tipo di raddrizzatura su cilindrici influisce sull’intero componente.

Raddrizzatura mediante piegatura

Nella raddrizzatura mediante piegatura si mira a correggere gli scostamenti presenti. Ciò richiede la misurazione della geometria del pezzo e delle oscillazioni radiali. Solo in questo modo, infatti, è possibile posizionare il pezzo correttamente nella pressa a raddrizzare. Segue quindi la corsa di piegatura della pressa, che può avvenire manualmente o mediante comando a controllo numerico.

Martellatura ad alta frequenza

La martellatura ad alta frequenza è adatta, ad esempio, per giunti saldati o per allungare la durata utile dei componenti in uso. Con questo processo di raddrizzatura è possibile trattare deformazioni e tensioni interne in determinate zone del componente. Si riesce a ottenere una precisione dimensionale particolarmente elevata.

Raddrizzatura di pezzi temprati

La raddrizzatura di pezzi temprati è adatta per componenti a rotazione asimmetrica, come ad esempio pezzi fusi in alluminio. In questo caso il dispositivo di misura deve essere tarato su un valore nominale. La raddrizzatura avviene mediante piegatura.
 
INFORMAZIONI: Raddrizzatura di tubi
Nella fabbricazione di tubi si verificano spesso scostamenti della rettilineità che richiedono una raddrizzatura. In passato la rettilineità dei tubi veniva determinata a occhio. Oggi vigono specifiche spesso molto precise. Ad esempio, un metro di tubo può presentare uno scostamento della rettilineità di massimo 0,2 mm. Nel caso di lunghezze di riferimento maggiori, gli scostamenti possono essere ancora più elevati. Questi requisiti rendono necessario l’uso di raddrizzatrici moderne.

 

In tutti quei casi in cui si crea deformazione nelle parti in acciaio è possibile far ricorso alla raddrizzatura – quale lavorazione dei metalli sia termica che meccanica. Le deformazioni possono insorgere anche durante l'uso. La raddrizzatura è adatta per tutti i tipi di acciaio, da quello da costruzione non legato fino all’acciaio speciale bonificato.

 

 

A seconda del processo, la raddrizzatura offre i seguenti vantaggi:

 

• Grande precisione dimensionale
• Planarità ottimale
• Adatta per diverse geometrie dei componenti
• Idonea per diversi tipi di acciaio

 

 

Volete commissionarci la raddrizzatura di pezzi in acciaio, acciaio inox o alluminio? Allora ci servono innanzitutto le seguenti indicazioni riguardanti i vostri pezzi:

 

• Denominazione del materiale
• Durezza
• Trattamenti termici
• Peso e pezzatura
• Misure

 

 

Nella nostra mappa delle sedi potete vedere gli stabilimenti Härtha che offrono la raddrizzatura dell'acciaio ed eventuali altri trattamenti.

 

 

Il trattamento criogenico ha senso solamente per i materiali con austenite residua a temperatura ambiente. È usato principalmente per acciai da utensili ledeburitici altolegati, ma anche per acciai da utensili eutettoidi. Negli acciai non legati e bassolegati l’austenite residua si forma solamente a partire da un contenuto di carbonio di almeno lo 0,5 %.

 

Il trattamento criogenico avviene solitamente subito dopo la tempra. Per ridurre l’alto rischio di cricche, il trattamento criogenico viene usato sempre più spesso dopo il primo rinvenimento. La riuscita del processo è garantita dall'escrezione di η-carburi con distribuzione dispersa. Tuttavia questa correlazione non è stata ancora chiarita in maniera definitiva.

 

Se il contenuto di austenite residua possa essere stabilizzato al meglio mediante rinvenimento multiplo o trattamento criogenico dipende dal materiale.

 

 

Con il trattamento criogenico gli acciai sono ulteriormente temprati dopo un trattamento termico e ottengono così stabilità dimensionale. Ciò avviene mediante raffreddamento ad una temperatura da -90 °C a -196 °C. A queste temperature l’austenite residua presente nel materiale si trasforma in martensite.

 

Se l'austenite residua non si riduce, il componente potrebbe subire trasformazioni della struttura e del volume durante l'uso. Il motivo è che l’austenite residua morbida si trasforma nel corso di settimane in martensite, più dura. Il trattamento criogenico dell'acciaio permette di evitare questo cambiamento strisciante della stabilità dimensionale. Ciò è importante soprattutto per componenti di precisione e utensili estremamente precisi.

 

INFORMAZIONI: metodi criogenici
Grazie a metodi diversi, nel trattamento criogenico sono possibili temperature sempre più basse. L'aria viene raffreddata fino a -60 °C in congelatori a pozzetto e ad armadio. Mediante miscele di alcol, ghiaccio secco e gas liquido vengono raggiunte temperature ben inferiori a -60 °C. Il trattamento criogenico con azoto liquido raggiunge i -196 °C, mentre l’elio liquido consente trattamenti criogenici fino a -269 °C.

 

 

Cosa succede nel trattamento criogenico?

Nel trattamento criogenico il processo di raffreddamento successivo alla tempra vieneprolungato in modo da aumentare il tasso di trasformazione da austenite in martensite. Per ottenere questo risultato, il componente è solitamente raffreddato a -90 °C. Per conseguire un tasso di trasformazione ancora più alto è possibile anche il raffreddamento fino a –196 °C per un periodo più lungo. Segue poi almeno un processo di rinvenimento.

 

Mediante questo procedimento la microstruttura, che prima era eterogenea, viene trasformata in una struttura reticolare omogenea. In questo modo si riducono le tensioni interne alla struttura. Inoltre, grazie al maggior contenuto di martensite, aumentano sia la durezza che la resistenza all’usura.

 

 

 

Il trattamento criogenico serve principalmente a evitare cambiamenti striscianti nella stabilità dimensionale e offre i seguenti vantaggi:

 

• Consolidamento della stabilità dimensionale
• Eliminazione delle tensioni interne
• Minor usura grazie alla maggior resistenza all’usura
• Automatizzabile e riproducibile
• Ottimale per utensili di precisione

 

 

Premesse fondamentali per il trattamento criogenico sono un contenuto di carbonio pari ad almeno lo 0,5 % e un sufficiente tenore di elementi della lega con temperatura di fine trasformazione della martensite (Mf) inferiore a 30 °C. Tutti gli acciai che soddisfano queste premesse sono idonei per il trattamento criogenico.
Ecco alcuni esempi:

 

• Acciai cromatici ledeburitici (ad es. 1.2080, 1.2379, 1.2436)
• Acciai rapidi
• Acciai da utensili eutettoidi (ad es. 1.2842)

 

 

I nostri impianti per il trattamento criogenico offrono le seguenti dimensioni:
1.150 x 750 x 600 mm / 500 kg

 

 

Nella nostra mappa delle sedi interattiva potete vedere dove Härtha offre il trattamento criogenico dell’acciaio.

 

 

Volete affidarci la tempra e il trattamento criogenico dei vostri componenti? Saremo lieti di sottoporvi un’offerta. Per poterlo fare dovete indicarci la denominazione del materiale, le dimensioni, il peso e la pezzatura dei pezzi da trattare.

 

 

Nell’incrinoscopia magnetica il pezzo viene innanzitutto magnetizzato. Si generano così delle linee del campo magnetico parallele alla superficie del pezzo. Le incrinature presenti sulla superficie fanno sì che le linee del campo magnetico escano e rientrino a valle del punto in cui è presente il difetto. In questo modo sull’incrinatura si formano dei poli magnetici che causano un campo di dispersione magnetico .

Durante la magnetizzazione, sul componente viene sparsa o applicata mediante sospensione acquosa una polvere di ossido di ferro addizionata con particelle colorate fluorescenti. La polvere di ferro si accumula quindi sui poli magnetici dei punti difettosi. In una camera buia è così possibile identificare, alla luce UV, incrinature anche minime.

 

Il processo è indicato per irregolarità sulla superficie e in prossimità della stessa – possono essere rilevate incrinature non visibili fino a una profondità di circa 1 mm. Vengono riconosciute solamente le incrinature che scorrono trasversalmente alle linee del campo magnetico. I difetti paralleli alle linee del campo magnetico non interferiscono con le stesse e quindi non creano un campo di dispersione.

 

Attraverso diversi processi di magnetizzazione è possibile generare linee del campo magnetico sia longitudinali che trasversali alla superficie del componente, in modo da rilevare incrinature sia longitudinali che trasversali. Questi processi sono l’applicazione di campo magnetico e di corrente e la magnetizzazione combinata. I componenti molto grandi possono essere magnetizzati per aree parziali. Sugli impianti di magnetizzazione non devono lavorare persone portatrici di pace-maker.

 

Applicazione di corrente

Nell'applicazione di corrente, attraverso il componente viene fatto passare un flusso di corrente che genera un campo magnetico ad anello attorno alla superficie. Le linee del campo magnetico sono trasversali rispetto alla superficie del componente. In questo modo tramite la polvere di ferro è possibile riconoscere le incrinature longitudinali.

 

Applicazione di campo magnetico

Nell’applicazione di campo magnetico, la corrente non passa attraverso il componente; questo viene invece serrato in un giogo a U sui cui vertici sono presenti degli avvolgimenti elettrici a bobina. In questo modo si crea un campo magnetico longitudinale rispetto alla superficie del componente e le incrinature trasversali diventano visibili grazie alla polvere di ferro.

Magnetizzazione combinata

Se l’orientamento dell’incrinatura non è prevedibile, è possibile applicare parallelamente sia la corrente che il campo magnetico, sia in successione che in combinazione. A questo scopo il provino viene contemporaneamente serrato in un giogo di ferro con bobine e in aggiunta viene fatta passare corrente attraverso il pezzo. Questo metodo è particolarmente indicato per grandi pezzature.

 

In linea generale il controllo magnetoscopico è adatto per tutti i materiali magnetizzabili. È usata, ad esempio, per le parti di sicurezza nel settore automobilistico o per i giunti saldati di tubature.

 

Il controllo magnetoscopico viene usato per il controllo automatizzato di pezzi semplici prodotti in grandi quantità, come ad esempio barre o bulloni. L’incrinoscopia magnetica riesce a gestire anche componenti complessi con geometria irregolare, come ad esempio alberi a gomiti, molle o dischi di freni. Lo stesso vale, in una certa misura, anche per le superfici ruvide.

 

Background

Le incrinature si formano in fase di fabbricazione, lavorazione e uso dell'acciaio. I processi che tipicamente inducono la formazione di incrinature sono, ad esempio, la fusione, la laminazione, la saldatura e la piegatura. Se l’incrinatura non viene trattata migra dalla superficie all’interno del componente e può anche causarne la rottura. Con l’incrinoscopia magnetica il componente può essere verificato dopo ogni fase di lavorazione.

 

 

L’incrinoscopia magnetica serve per l'assicurazione qualità dei pezzi e offre i seguenti vantaggi:

 

• Processo veloce ed economico
• Riproducibile
• Affidabile secondo le norme DIN
• Vengono evidenziate bene sia le incrinature fini che quelle nascoste (sotto la superficie)
• Non sono necessari trattamenti superficiali
• Utilizzabile anche per componenti di forma complessa e di grandi dimensioni
• Uso fisso e mobile

 

 

DIN EN ISO 9934-1 Prove non distruttive - Controlli magnetoscopici - Parte 1: Principi generali

 

DIN EN ISO 17638 Controllo non distruttivo delle saldature - Controllo magnetoscopico delle saldature

 

DIN EN ISO 1369 Fonderia - Controllo magnetoscopico

 

DIN EN ISO10228-1 Prove non distruttive dei fucinati di acciaio - Parte 1: Controllo magnetoscopico

 

DIN EN ISO 10839-5 Prove non distruttive di tubi in acciaio - Parte 5: Controllo magnetoscopico di tubi in acciaio ferromagnetici senza giunti e saldati per il rilevamento di imperfezioni superficiali

 

ASME Section V Article 7 & 25 Magnetic Particle Examination

 

ASME Section VIII

 

DIN 25435-2, Prove ripetute dei componenti del circuito primario di reattori ad acqua leggera – Parte 2: Controllo magnetoscopico e prova di penetrazione

 

DIN EN 1330-7, Prove non distruttive – Terminologia – Parte 7: Termini usati nel controllo magnetoscopico

 

DIN EN 1369, Fonderia - Controllo magnetoscopico

 

DIN EN 10228-1, Prove non distruttive dei fucinati di acciaio - Parte 1: Controllo magnetoscopico

 

DIN EN 10246-12, Prove non distruttive di tubi in acciaio - Parte 12: Controllo magnetoscopico di tubi in acciaio ferromagnetici senza giunti e saldati per il rilevamento di difetti superficiali

 

DIN EN 10246-18, Prove non distruttive di tubi in acciaio - Parte 18: Controllo magnetoscopico delle estremità di tubi in acciaio ferromagnetici senza giunti e saldati per il rilevamento di doppiature

 

DIN EN ISO 3059, Prove non distruttive – Prova di penetrazione e controllo magnetoscopico – Condizioni di osservazione

 

DIN EN ISO 9934-1, Prove non distruttive - Controllo magnetoscopico - Parte 1: Principi generali

 

DIN EN ISO 9934-2, Prove non distruttive - Controllo magnetoscopico - Parte 2: Mezzi di rilevazione

 

DIN EN ISO 9934-3, Prove non distruttive - Controllo magnetoscopico - Parte 3: Apparecchiatura

 

DIN EN ISO 17638, Controllo non distruttivo delle saldature – Controllo magnetoscopico

 

DIN EN ISO 23278, Controllo non distruttivo delle saldature - Controllo magnetoscopico delle saldature – Livelli di accettabilità

 

DIN CEN/TR 16638, Prove non distruttive – Prova di penetrazione e controllo magnetoscopico con uso di luce blu

 

 

La nostra mappa delle sedi interattiva indica quali sono i metodi di prova e le lavorazioni dei metalli disponibili nella vostra zona.

 

 

Siete interessati all’incrinoscopia magnetica? I nostri specialisti saranno lieti di fornirvi una consulenza sui processi di prova più adatti per i vostri componenti. Per poterlo fare dovete indicarci la denominazione del materiale, le dimensioni, il peso e la pezzatura dei pezzi da testare.

 

 

La sabbiatura-granigliatura di pulizia è adatta per diversi requisiti di finitura superficiale dei pezzi metallici, in quanto le dimensioni della grana e i mezzi abrasivi possono essere adattati al risultato desiderato. Anche la pressione può essere regolata individualmente. Generalmente rientra nell’intervallo di bassa pressione compreso tra 0,5 bar e 5 bar.

 

Il mezzo abrasivo viene scagliato contro la superficie del pezzo in un’apposita camera. Data l’alta velocità, il forte impatto rimuove tutto lo sporco e i residui dei trattamenti precedenti presenti sul metallo.

 

La microsabbiatura-microgranigliatura è spesso un processo manuale. Nelle applicazioni industriali, invece, si utilizzano solitamente impianti di sabbiatura CNC in modo da poter trattare in maniera automatizzata grandi pezzature con parametri sempre costanti.

 

INFORMAZIONI:
La sabbiatura-granigliatura di pulizia è un’evoluzione della sabbiatura che risponde ai crescenti requisiti posti ai componenti industriali. È stata affinata sempre più e ora è perfettamente adatta per ripulire i pezzi da ruggine, vernice e vecchi strati nonché per levigare superfici metalliche.

 

La sabbiatura-granigliatura di pulizia offre diversi vantaggi:

 

• Finitura di acciai che hanno perso la loro capacità anticorrosiva a causa del trattamento termico o di processi di fabbricazione
• Più ecologica rispetto al decapaggio
• Adatta per i materiali più disparati
• Raffinata finitura satinata
• Maggiore durata di utensili e stampi per pressofusione

 

 

Il mezzo abrasivo per la sabbiatura-granigliatura di pulizia dipende dal campo d’impiego e dalle caratteristiche del componente. Ad esempio per l’acciaio inossidabile è adatto il corindone, piuttosto morbido e privo di ferrite. Per pezzi con pareti spesse può invece essere utile un abrasivo grosso.

 

È possibile la seguente classificazione:

 

• Perle di vetro per levigare e temprare le superfici e per eliminare le tensioni di trazione nei giunti saldati
• Ghisa bianca per rimuovere vernici
• Graniglia d’acciaio per togliere la ruggine
• Pallini d’acciaio per l'asportazione di strati
• Corindone per la disincrostazione di superfici molto sporche

 

 

Possibilità d’impiego

La sabbiatura-granigliatura di pulizia è usata tra l’altro per la disincrostazione, la rimozione di strati e di ruggine nonché per la levigatura. Queste fasi sono parte integrante di processi importanti nella lavorazione dei metalli. Inoltre è possibile sottoporre a sabbiatura-granigliatura di pulizia anche materiali molto diversi, tra cui alluminio, titanio, acciaio inossidabile e metalli non ferrosi.

 

La sabbiatura-granigliatura di pulizia viene quindi utilizzata in svariati settori, ad esempio nella tecnologia medicale e l’elettronica, nell’automotive e nell’industria dei mobili.

 

Poiché la microsabbiatura-microgranigliatura può essere eseguita in modo molto filigranato e preciso, viene usata anche per incisioni.

 

 

Misure massime dei pezzi: 1.350 x 900 x 600 mm / 200 kg

 

 

Volete commissionarci la sabbiatura-granigliatura di pulizia dei vostri componenti? Saremo lieti di sottoporvi un’offerta. Per poterlo fare ci servono le seguenti indicazioni:

 

• Denominazione del materiale
• Peso
• Misure
• Pezzatura

 

 

Gli stabilimenti per trattamenti termici e finiture superficiali dei metalli Härtha sono presenti in diverse località in Germania, Italia e Olanda. Nella nostra mappa delle sedi interattiva potete vedere gli stabilimenti che offrono la sabbiatura-granigliatura di pulizia.

 

 

Mediante l'analisi dei materiali è possibile esaminare vari materiali utilizzando diversi metodi. In Härtha usiamo la spettroscopia a emissione ottica per analizzare i materiali a base di ferro.

 

L'analisi dei metalli può svolgere le seguenti funzioni:

• Identificazione di tipi di materiale sconosciuti
• Controllo della qualità di consegna di un materiale
• Prova di un materiale conforme alle specifiche DIN
• Identificazione delle cause di eccessiva usura
• Determinazione della qualità del materiale
• Identificazione univoca dei materiali per evitare confusione

 

Spettroscopia a emissione ottica (OES)

La spettroscopia a emissione ottica è nota anche come spettroscopia a scintilla o spettroscopia spark. È utilizzata per identificare le tipologie di acciaio e viene effettuata mediante spettrometro OES, detto anche spettrometro spark. L’apparecchio rappresenta lo spettro di emissione delle sostanze chimiche.

 

Quando sul materiale o sul componente viene applicata una scintilla si crea una scarica che vaporizza il materiale campione. Gli atomi e ioni rilasciati vengono eccitati emettendo una radiazione. La radiazione emessa viene inviata a un sistema ottico, dove viene scomposta nelle singole componenti spettrali.

 

In questo modo si creano onde luminose di diversa lunghezza, tipiche dei singoli elementi. Misurando queste diverse lunghezze d'onda è possibile identificare in maniera univoca e quantificare gli elementi contenuti e i componenti.

 

Apparecchi fissi e mobili

Per l'analisi dei materiali sono disponibili apparecchi sia fissi che mobili. In Härtha usiamo entrambi i tipi di apparecchiature. Ciò garantisce la massima flessibilità e un'analisi precisa di pezzi grandi e voluminosi.

 

Costi dell'analisi dei materiali

Il costo di un'analisi del materiale dipende dal tipo di analisi e dal pezzo da testare. Nelle analisi dei metalli mediante spettrometro OES, determinante ai fini del costo è il numero di punti di misurazione.

 

 

Un vantaggio importante dell'analisi dei materiali è la velocità del processo. In quanto metodo di prova non distruttivo l'analisi dei materiali non altera le caratteristiche del pezzo.

 

La conoscenza esatta delle caratteristiche dei materiali consente di rispettare i requisiti di prova e di sicurezza legali e di utilizzare le risorse in modo efficiente riparando i componenti invece di riacquistarli, con conseguenti risparmi di costi.

 

 

L'analisi dei materiali può essere utilizzata in vari processi di lavorazione dei metalli. La mappa delle sedi indica i processi offerti dai vari stabilimenti.

 

La prova di durezza è un metodo che misura la differenza di profondità di penetrazione, durante il quale la resistenza del materiale viene misurata in base a una deformazione permanente. Per eseguire la prova, un penetratore viene spinto nel materiale con una determinata forza di prova. Successivamente viene misurata la profondità di penetrazione creatasi ovvero l’impronta permanente nel provino e viene calcolato il valore di durezza del metallo.

I diversi tipi di prova di durezza si distinguono, da un lato, per la forma e, dall’altro, per il materiale del penetratore. Quest’ultimo è solitamente realizzato in acciaio, carburo di tungsteno o diamante e ha forma piramidale, conica o sferica. Inoltre si distinguono per entità e tipo di carico: vi sono le prove statiche, con carico costante e quelle dinamiche, con carico applicato quale urto.

I metodi per la prova di durezza più diffusi sono quelli statici normalizzati Rockwell, Vickers e Brinell. L’uso di questi metodi normalizzati consente di ottenere valori di misura uniformi e confrontabili a livello internazionale.

Prova di durezza Rockwell

Il Rockwell è un metodo rapido per la prova di durezza dei metalli, in cui i valori possono essere letti direttamente. È adatto principalmente quale test rapido e per campioni di materiali di grandi dimensioni, ma è usato anche per test più accurati come la prova di temprabilità di Jominy. Nella prova di durezza Rockwell un cono diamantato viene premuto contro il materiale quale penetratore - inizialmente con una pre-forza di prova, in modo da evitare errori dovuti a superfici non pulite, e successivamente con la forza di prova.

La durezza Rockwell si calcola quindi dalla profondità di penetrazione risultante.

Le unità di misura solita mente usate sono HR e HRC. HR sta per Hardness (durezza) Rockwell e C per Cone (cono) – con HRC vengono quindi indicati, oltre al metodo, anche il penetratore e la scala di durezza.

 

Prova di durezza Vickers

La prova di durezza Vickers è adatta in generale per tutti i materiali solidi e viene utilizzata anche nell’industria metallurgica, ad esempio per il controllo di giunti saldati e di strati superficiali. Può essere impiegata sia nel range macro che in quello micro, purché la superficie sia levigata in modo da essere piana.

Nella prova di durezza Vickers viene utilizzato un penetratore piramidale diamantato simmetrico che lascia un'impronta nel materiale quando viene applicata la forza di prova.

Le diagonali di tale impronta vengono misurate otticamente e servono a determinare la durezza Vickers (HV).

Prova di durezza Knoop

La prova di durezza Knoop è usata principalmente per materiali fragili, come ceramica e rivestimenti. Si utilizza un penetratore piramidale diamantato asimmetrico, che preme sul materiale con una forza ridotta, in modo da evitare criccature e da rendere possibile la penetrazione in strati sottili. La durezza Knoop (HK) si ricava dalla misura ottica delle diagonali lunghe.

Prova di durezza Brinell

Il più antico metodo usato per la prova di durezza è il Brinell. Fu inventato già nel 1900 da Johan August Brinell. Visto che con questo metodo si crea un'impronta piuttosto grande, la prova di durezza Brinell è adatta per materiali con distribuzione della grana disomogenea o grossolana e per campioni di grandi dimensioni. Come penetratore si usa una sfera in carburo di tungsteno. In questo caso l’unità di misura usata è HBW.

Quale dei quattro metodi di prova usare dipende soprattutto dal tipo di materiale, dalla durezza, dai trattamenti del pezzo e dall’uniformità della struttura, ma anche dalle dimensioni del componente.

È importante che il ritaglio di materiale da esaminare sia rappresentativo dell’intero pezzo. Se la struttura è molto eterogenea l’area di prova deve avere dimensioni sufficientemente grandi.

Inoltre anche le norme possono influenzare la scelta della prova di durezza, il numero di campioni e la precisione del risultato della prova richiesta.

L’indicazione della durezza si basa su diversi parametri che, a loro volta, dipendono dalla prova di durezza. Oltre alla distinzione tra prove di durezza statiche e dinamiche, i metodi statici si suddividono ulteriormente in metodi di misura della profondità e metodi ottici.

Prova di durezza dinamica

Nelle prove di durezza dinamiche la forza è applicata sotto forma di urto. Ad esempio nel metodo a rimbalzo secondo Leeb (ISO 16589) una sfera viene sparata sul materiale da testare e successivamente viene misurata l'altezza del rimbalzo.

Un ulteriore esempio è il metodo UCI (DIN 50159-1), quale acronimo di Ultrasonic Contact Impedance. In questo caso si misura il cambiamento di risonanza di un’asta oscillante a ultrasuoni che si determina al contatto del diamante piramidale montato sull’estremità dell’asta con la superficie del materiale.

Metodo di misura della profondità

Il Rockwell (HR) è un metodo di misura della profondità normalizzato in ISO 6508. Anche Brinell (HBT) e Vickers (HVT) possono essere misurati in base alla profondità. Tuttavia questi procedimenti non sono normalizzati. La caratteristica comune di tutti i metodi è che viene misurata la profondità di penetrazione nel provino.

Metodi di misura ottici

Brinell (ISO 6506), Knoop (ISO 4545) e Vickers (ISO 6507) misurano in maniera standardizzata e normalizzata con l'ausilio di metodi ottici. Sono misurate le dimensioni dell’impronta lasciata nel provino del materiale. La durezza viene quindi calcolata mediante un’apposita formula.

Nell'ambito delle prove di durezza, la forza di prova indica la forza con cui il penetratore agisce sul materiale da testare. Vale la regola per cui quanto più grande è l’impronta che rimane nel materiale, tanto maggiore è la precisione di misura. Per il test si dovrebbe usare quindi sempre la massima forza di prova ammessa.

Le forze di prova sono ufficialmente indicate in Newton (N), internamente spesso e volentieri anche in grammo-forza (gf), chilogrammo-forza (kgf) o pond (p). 1 kgf corrisponde a 1.000 p o 9,81 N. Sopra a 1 kgf si parla di prova di macrodurezza, al di sotto di prova di microdurezza.

Un procedimento corretto è indispensabile per garantire la precisione e riproducibilità delle prove di durezza. In linea di principio vale la regola per cui, per ottenere un risultato esatto, quanto minore è la forza di prova tanti più parametri devono essere rispettati. Vanno tenuti in considerazione i seguenti fattori:

• Ambiente controllato (temperatura, umidità, vibrazioni ecc.)
• Taratura dell'apparecchio di prova
• Assenza di sporco sul materiale o sull’apparecchio di prova
• L’apparecchio di prova deve essere posizionato in orizzontale e il penetratore deve essere orientato verticalmente rispetto alla superficie del materiale
• Il campione di materiale deve essere fissato in modo da risultare stabile
• Per i metodi di misura ottici sono importanti condizioni di luce costanti

 

Per poter eseguire una prova di durezza, in molti casi è necessario procedere a una preparazione della superficie, che può avvenire con metodi chimici, elettrochimici o meccanici. È importante che le proprietà della superficie del materiale da testare rimangano invariate.

La qualità della preparazione della superficie influenza direttamente la precisione del risultato della prova. Quale sia il processo adatto dipende dalle condizioni della superficie del materiale e dal tipo di prova di durezza, dal penetratore e ancora dalla forza di prova impiegati.

Nella prova di macrodurezza (forza di prova superiore a 1 kgf) non è per forza necessaria una preparazione. In questo caso basta solitamente una levigatura fine. Nella prova di microdurezza (forza di prova inferiore a 1 kgf) la superficie deve invece essere lucidata meccanicamente o mediante elettrolisi. L’obiettivo è quello di ottenere un bordo nettamente visibile per la misurazione ottica dell’impronta.

Deformazioni nella preparazione

Durante il prelievo del campione possono crearsi delle deformazioni che devono essere lucidate – a seconda della forza di prova prevista, con una precisione di 6, 3 µm fino a 1 µm. Quanto più bassa è la forza di prova, tanto minori devono essere le deformazioni. Sotto a 300 gf la superficie deve essere priva di deformazioni o danneggiamenti.

A seconda della prova di durezza prevista per la preparazione della superficie sono necessari i seguenti passaggi:

Metodo di prova della durezza	Preparazione della superficie
Rockwell (prova di macrodurezza)	Nessuna preparazione, superficiale Levigatura
Brinell (prova di macrodurezza)	Levigatura, Lucidatura o lappatura
Vickers (prova di macrodurezza)	Levigatura
Vickers (prova di microdurezza)	Meccanica, Lucidatura Elettrolucidatura
Knoop (prova di microdurezza)	Lucidatura a specchio, Elettrolucidatura

 

La prova di durezza ha un ruolo fondamentale nell’assicurazione qualità in diversi settori, anche perché spesso può essere eseguita in maniera sostanzialmente non distruttiva.

È usata spesso, in particolare nell’industria metallurgica, ad esempio per controllare giunti saldati o per verificare la buona riuscita di trattamenti termici e finiture superficiali. Inoltre la prova di durezza è importante per la prova di identificazione Positive Material Identification (PMI) dei materiali.

 

 

In Härtha utilizziamo le prove di durezza per l’assicurazione qualità in tutti gli stabilimenti. La mappa delle sedi indica i processi di lavorazione dei metalli offerti dai vari stabilimenti.

 

La preparazione dei campioni è parte integrante della metallografia e costituisce il fondamento per l'esame microscopico dei materiali solidi. La preparazione dei campioni comprende diverse fasi, per le quali è possibile scegliere tra metodi differenti. Per evitare falsificazioni e preservare le proprietà iniziali è fondamentale adottare in ogni momento il giusto approccio.

 

Il processo metallografico idoneo

Per ogni fase di preparazione dei campioni devono essere selezionati processi chimici e fisici e materiali di consumo idonei. Solide conoscenze della fisica e della chimica costituiscono un requisito fondamentale per qualsiasi metallografo o tecnico verificatore di materiali.

 

La decisione riguardo al processo di preparazione corretto dipende dai dati caratteristici dei materiali. Questi comprendono sostanzialmente le caratteristiche del pezzo, il tipo di materiale e i trattamenti cui il pezzo è stato sottoposto.

 

Ad esempio, il taglio abrasivo a umido è adatto per pezzi in titanio, mentre l'infiltrazione sottovuoto è più idonea per materiali particolarmente porosi. La suddivisione in gruppi di materiali aiuta a scegliere il processo più idoneo.

 

Fasi di preparazione in sintesi

Fase di preparazione	Procedura possibile
Prelievo dei campioni	Taglio
	Segatura
	Taglio a umido
Fissaggio dei campioni	Inglobamento a caldo
	Inglobamento a freddo
	Infiltrazione sottovuoto
Levigatura	Manuale
	Semiautomatica
	Completamente automatica
Lucidatura	Manuale
	Semiautomatica
	Completamente automatica
	automatica Elettrolisi
Attacco chimico	Immersione
	Attacco colorato

 

Difetti possibili e controllo qualità

In ogni fase della preparazione dei campioni possono emergere dei difetti, che devono essere esclusi mediante un controllo qualità mirato. Il passaggio alla fase successiva può avvenire soltanto se non si riscontrano difetti. I difetti comprendono, tra l’altro:

• Deformazioni
• Criccature
• Scheggiature
• Modifiche della struttura
• Distacchi di strati
• Imbrattature
• Graffi e rigature
• Distacchi di fasi
• Attacchi chimici eccessivi

 

 

 

 

Una volta terminata la preparazione del campione, è possibile procedere con l’analisi vera e propria. Questa consiste nell’analisi strutturale al microscopio digitale. La struttura desiderata non deve necessariamente essere presente nella qualità ottimale. La qualità adeguata è data dall’utilizzo del pezzo.

 

 

La metallografia è usata per determinare la qualità in tutta l’industria metallurgica. I campi d’impiego comprendono ad esempio:

 

• determinazione degli spessori degli strati
• analisi strutturale
• prove dei processi (ad es. trattamenti termici)
• controllo della distribuzione della grana in caso di danni
• monitoraggio di pezzi in serie
• controllo di semilavorati e pezzi fusi
• valutazione di giunti saldati

 

 

Un pezzo deve essere sottoposto ad analisi metallografica dopo la cementazione. La specifica del disegno indica la profondità di cementazione e l'assenza di austenite residua. Sono questi i valori da verificare.

 

La temperatura corretta è essenziale durante l’intera fase di preparazione dei campioni. Inizialmente si preleva il campione. Il raffreddamento ad acqua durante il taglio evita che il campione venga danneggiato dal calore sviluppato.

 

Segue quindi l’inglobamento, a freddo o a caldo. Poiché nell’inglobamento a freddo vi è un maggior pericolo che si formino fessure, in questo esempio è eseguito un inglobamento a caldo con un prodotto utilizzabile già a 150°C. Nell’inglobamento a caldo la temperatura non deve mai superare i 180 °C altrimenti l’austenite residua eventualmente presente potrebbe trasformarsi in martensite. In questo caso il campione risulterebbe quindi regolare, pur non essendolo.

 

Se il controllo qualità dà esito positivo, seguono la levigatura e la lucidatura. La zona cementata viene quindi resa visibile mediante attacco . La profondità di cementazione viene infine controllata mediante una prova di microdurezza a norma DIN.

 

 

 

Nei suoi stabilimenti per trattamenti termici e finiture superficiali dei metalli Härtha offre la metallografia per garantire la qualità dei processi di lavorazione. La mappa delle sedi indica i processi offerti dai vari stabilimenti.