La escala de Rockwell es una escala de dureza basada en la dureza de indentación de un material. La prueba de Rockwell mide la profundidad de penetración de un penetrador bajo una gran carga (carga mayor) en comparación con la penetración realizada por una precarga (carga menor). [1] Existen diferentes escalas, denotadas por una sola letra, que utilizan diferentes cargas o indentadores. El resultado es un número adimensional anotado como HRA, HRB, HRC, etc., donde la última letra es la escala de Rockwell respectiva (ver más abajo). Al probar metales, la dureza de la indentación se correlaciona linealmente con la resistencia a la tracción . [2]
Historia
La medición diferencial de la dureza en profundidad fue concebida en 1908 por un profesor vienés Paul Ludwik en su libro Die Kegelprobe (crudamente, "la prueba del cono"). [3] El método de profundidad diferencial restó los errores asociados con las imperfecciones mecánicas del sistema, como el juego y las imperfecciones de la superficie. La prueba de dureza Brinell , inventada en Suecia, se desarrolló antes, en 1900, pero era lenta, no era útil en acero totalmente endurecido y dejaba una impresión demasiado grande para ser considerada no destructiva .
Hugh M. Rockwell (1890-1957) y Stanley P. Rockwell (1886-1940) de Connecticut en los Estados Unidos co-inventaron el "probador de dureza Rockwell", una máquina de profundidad diferencial. Solicitaron una patente el 15 de julio de 1914. [4] El requisito para este probador era determinar rápidamente los efectos del tratamiento térmico en las pistas de los rodamientos de acero. La solicitud fue aprobada posteriormente el 11 de febrero de 1919 y cuenta con la patente estadounidense 1.294.171 . En el momento de la invención, tanto Hugh como Stanley Rockwell trabajaban para New Departure Manufacturing Co. de Bristol, CT . [5] New Departure fue un importante fabricante de rodamientos de bolas que en 1916 pasó a formar parte de United Motors y, poco después, General Motors Corp.
Después de dejar la compañía de Connecticut, Stanley Rockwell, entonces en Syracuse, NY, solicitó una mejora a la invención original el 11 de septiembre de 1919, que fue aprobada el 18 de noviembre de 1924. El nuevo probador tiene la patente de los Estados Unidos 1.516.207 . [6] [7] Rockwell se mudó a West Hartford, CT, e hizo una mejora adicional en 1921. [7] Stanley colaboró con el fabricante de instrumentos Charles H. Wilson de Wilson-Mauelen Company en 1920 para comercializar su invención y desarrollar pruebas estandarizadas. máquinas. [8] Stanley fundó una empresa de tratamiento térmico alrededor de 1923, Stanley P. Rockwell Company, que todavía existe en Hartford, CT. Wilson Mechanical Instrument Company, posteriormente denominada, ha cambiado de propietario a lo largo de los años y fue adquirida por Instron Corp. en 1993. [9]
Clasificaciones del probador de dureza Rockwell basadas en escalas Rockwell
Probador de dureza Rockwell: HRA, HRB, HRC [10]
Durómetro superficial Rockwell: 15N, 30N, 45N, 15T, 30T, 45T, 15W, 30W, 45W, 15X, 30X, 45X, 15Y, 30Y, 45Y
Durómetro de plástico Rockwell: HRE, HRL, HRM
Probador de dureza Twin Rockwell (también denominado probador de dureza Rockwell y superficial Rockwell): HRA, HRB, HRC, 15N, 15T, 15W, 15X, 15Y, 30N, 30T, 30W, 30X, 30Y, 45N, 45T, 45W, 45X, 45 AÑOS [11]
Operación
La determinación de la dureza Rockwell de un material implica la aplicación de una carga menor seguida de una carga mayor. La carga menor establece la posición cero. Se aplica la carga principal y luego se retira mientras se mantiene la carga menor. La profundidad de penetración desde el punto de referencia cero se mide con un cuadrante, en el que un material más duro da una medida más baja. Es decir, la profundidad de penetración y la dureza son inversamente proporcionales. La principal ventaja de la dureza Rockwell es su capacidad para mostrar los valores de dureza directamente, evitando así los tediosos cálculos involucrados en otras técnicas de medición de dureza.
La ecuación para la dureza Rockwell es , donde d es la profundidad (desde el punto de carga cero), y Nys son factores de escala que dependen de la escala de la prueba que se está utilizando (consulte la siguiente sección).
Se utiliza normalmente en ingeniería y metalurgia . Su popularidad comercial se debe a su velocidad, confiabilidad, robustez, resolución y área pequeña de sangría.
Pasos de funcionamiento de los probadores de dureza Legacy Rockwell:
- Cargue una fuerza inicial: la fuerza de prueba inicial de la prueba de dureza Rockwell es de 10 kgf (98 N; 22 lbf); La fuerza de prueba inicial de la prueba de dureza de Rockwell superficial es de 3 kgf (29 N; 6,6 lbf).
- Carga de la carga principal: consulte debajo del formulario / tabla 'Escalas y valores'.
- Deje la carga principal durante un "tiempo de espera" suficiente para que se detenga la hendidura.
- Libere la carga; el valor de Rockwell normalmente se mostrará en un dial o pantalla automáticamente. [12]
Para obtener una lectura confiable, el grosor de la probeta debe ser al menos 10 veces la profundidad de la muesca. [13] Además, las lecturas deben tomarse desde una superficie plana perpendicular, porque las superficies convexas dan lecturas más bajas. Se puede utilizar un factor de corrección si se va a medir la dureza de una superficie convexa. [14]
Escalas y valores
Hay varias escalas alternativas, siendo las más utilizadas las escalas "B" y "C". Ambos expresan la dureza como un número adimensional arbitrario .
Escala | Abreviatura | Carga | Indentador | Usar | norte | s |
---|---|---|---|---|---|---|
A | HRA | 60 kgf | Esferocónico de diamante de 120 ° † | Carburo de tungsteno | 100 | 0,002 mm |
B | HRB | 100 kgf | Esfera de acero de 1 ⁄ 16 pulgadas de diámetro (1.588 mm) | Aluminio, latón y aceros blandos | 130 | 0,002 mm |
C | HRC | 150 kgf | Esferocónico de diamante de 120 ° | Aceros más duros> B100 | 100 | 0,002 mm |
D | HRD | 100 kgf | Esferocónico de diamante de 120 ° | 100 | 0,002 mm | |
mi | HRE | 100 kgf | Esfera de acero de 1 ⁄ 8 pulgadas de diámetro (3.175 mm) | 130 | 0,002 mm | |
F | HRF | 60 kgf | Esfera de acero de 1 ⁄ 16 pulgadas de diámetro (1.588 mm) | 130 | 0,002 mm | |
GRAMO | HRG | 150 kgf | Esfera de acero de 1 ⁄ 16 pulgadas de diámetro (1.588 mm) | 130 | 0,002 mm | |
H | HRH | 60 kgf | Esfera de acero de 1 ⁄ 8 pulgadas de diámetro (3.175 mm) | Aluminio, zinc, plomo [16] | ||
K | HRK | 150 kgf | Esfera de acero de 1 ⁄ 8 pulgadas de diámetro (3.175 mm) | Aleaciones para rodamientos, estaño, materiales plásticos duros [16] | ||
† También llamado penetrador brale |
- Excepto para probar materiales delgados de acuerdo con A623, las bolas de penetración de acero han sido reemplazadas por bolas de carburo de tungsteno de diferentes diámetros. Cuando se usa un penetrador de bola, la letra "W" se usa para indicar que se usó una bola de carburo de tungsteno, y la letra "S" indica el uso de una bola de acero. Por ejemplo: 70 HRBW indica que la lectura fue 70 en la escala Rockwell B usando un penetrador de carburo de tungsteno. [17]
Las escalas superficiales de Rockwell utilizan cargas más bajas e impresiones menos profundas en materiales frágiles y muy delgados. La escala 45N emplea una carga de 45 kgf en un penetrador Brale en forma de cono de diamante y se puede utilizar en cerámicas densas . La báscula 15T emplea una carga de 15 kgf en un Bola de acero endurecido de 1 ⁄ 16 pulgadas de diámetro (1.588 mm) y se puede usar en láminas de metal .
Las escalas B y C se superponen, de modo que las lecturas por debajo de HRC 20 y aquellas por encima de HRB 100, generalmente consideradas poco confiables, no necesitan tomarse ni especificarse.
Valores típicos
- Aceros muy duros (p. Ej., Cinceles, cuchillas de calidad ): HRC 55-66 ( acero al carbono endurecido de alta velocidad y aceros para herramientas como M2, W2, O1, CPM-M4 y D2, así como muchos de los nuevos aceros inoxidables pulvimetalúrgicos como CPM-S30V, CPM-154, ZDP-189. Hay aleaciones que tienen un HRC superior a 68-70, como el HAP72 desarrollado por Hitachi. Estos son extremadamente duros, pero también algo quebradizos.) [18]
- Ejes : aproximadamente HRC 45–55
- Latón: HRB 55 (Latón bajo, UNS C24000, Temple H01) a HRB 93 (Latón de cartucho, UNS C26000 (Latón 260), Temple H10) [19]
Varias otras escalas, incluida la escala A extensa, se utilizan para aplicaciones especializadas. Hay escalas especiales para medir muestras cementadas .
Estándares
- Internacional ( ISO )
- ISO 6508-1: Materiales metálicos — Ensayo de dureza Rockwell — Parte 1: Método de ensayo (escalas A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T)
- ISO 6508-2: Materiales metálicos — Ensayo de dureza Rockwell — Parte 2: Verificación y calibración de máquinas de ensayo e indentadores
- ISO 6508-3: Materiales metálicos. Ensayo de dureza Rockwell. Parte 3: Calibración de bloques de referencia.
- ISO 2039-2: Plásticos. Determinación de la dureza. Parte 2: Dureza Rockwell.
- Estándar de EE. UU. ( ASTM International )
- ASTM E18: métodos estándar para dureza Rockwell y dureza superficial Rockwell de materiales metálicos
Ver también
- Ensayo de dureza Brinell
- Comparación de dureza
- Holger F. Struer
- Prueba de dureza Knoop
- Prueba de dureza de rebote de Leeb
- Prueba de dureza Meyer
- Durómetro de orilla
- Prueba de dureza Vickers
Referencias
- ^ EL Tobolski & A. Fee, "Ensayos de dureza por macroindentación", Manual de ASM, Volumen 8: Ensayos y evaluación mecánicos , ASM International, 2000, pp. 203-211, ISBN 0-87170-389-0 .
- ^ " Correlación de límite elástico y resistencia a la tracción con dureza para aceros ", EJ Pavlina y CJ Van Tyne, Journal of Materials Engineering and Performance , volumen 17, número 6 / diciembre de 2008
- ^ GL Kehl, Los principios de la práctica de laboratorio metalográfica , 3ª Ed., McGraw-Hill Book Co., 1949, p. 229.
- ^ HM Rockwell & SP Rockwell, "Probador de dureza", Patente de Estados Unidos 1.294.171 , febrero de 1919.
- ^ SW Kallee: Stanley Pickett Rockwell, uno de los inventores de la máquina de prueba de dureza Rockwell . Consultado el 21 de noviembre de 2018.
- ^ SP Rockwell, "Las pruebas de los metales para determinar la dureza, transacciones de la Sociedad Estadounidense para el tratamiento del acero , vol. II, n. ° 11, agosto de 1922, págs. 1013-1033".
- ^ a b S. P. Rockwell, "Máquina de prueba de dureza", Patente de Estados Unidos 1.516.207 , noviembre de 1924.
- ^ VE Lysaght, Ensayos de dureza por indentación , Reinhold Publishing Corp., 1949, págs. 57–62.
- ^ RE Chinn, " Dureza, cojinetes y Rockwells ", Materiales y procesos avanzados , Vol 167 # 10, octubre de 2009, p 29-31.
- ^ Probador de dureza digital Rockwell EBP R-150T http://www.hiebp.com
- ^ EBP RSR-45 / 150D Probador de dureza digital Rockwell y superficial Rockwell http://www.hiebp.com
- ^ http://www.hiebp.com
- ^ Fundamentals of Rockwell Hardness Testing , archivado desde el original el 29 de enero de 2010 , consultado el 10 de septiembre de 2010
- ^ Guía para desarrolladores de PMPA: Tratamiento térmico , Archivado desde el original en 2009-07-14 , recuperada 2009-06-19.
- ^ Smith, William F .; Hashemi, Javad (2001), Fundamentos de la ciencia y la ingeniería de los materiales (4ª ed.), McGraw-Hill, p. 229, ISBN 0-07-295358-6
- ^ a b Libro manual del probador de dureza R-150T Rockwell de la empresa EBP.
- ^ E18-08b Sección 5.1.2.1 y 5.2.3
- ^ Materiales de la hoja del cuchillo
- ↑ matweb.com , consultado el 23 de junio de 2010
enlaces externos
- Video sobre la prueba de dureza Rockwell
- Tabla de conversión de dureza
- Tabla de conversión de Rockwell a Brinell
- Tabla de conversión de dureza
- Prueba de dureza Rockwell