LA DUREZZA: DEFINIZIONE E MISURAZIONE Anita …

1 LA DUREZZA: DEFINIZIONE E MISURAZIONE Anita Calcatelli, Alessandro Germak LA DUREZZA: DEFINIZIONE E MISURAZIONE 4. Quadro normativo 2 Contenuto 1. Considerazioni introduttive 2. Le scale di durezza Considerazioni generali Scala Brinell Scala Vickers Scala Rockwell Scala Knoop Scala Ludwick Scala Shore 3. Campioni per la MISURAZIONE di durezza Considerazioni generali Struttura delle norme di riferimento internazionali 5. Incertezza di misura dei campioni di durezza nazionali italiani Parametri che influenzano l incertezza delle misure di durezza Materiale Durometri Condizioni ambientali Operatore 6.

2 La taratura delle macchine per prove di durezza Metodo diretto Metodo indiretto 7. La disseminazione delle scale di durezza Normativa principale di riferimento per la disseminazione La disseminazione 8. Sviluppi futuri: l unificazione delle scale 9. Interconfronti LA DUREZZA: DEFINIZIONE E MISURAZIONE 31. Considerazioni introduttive La durezza una propriet dei materiali ed una grandezza meccanica non facile da definire, come invece capita per altre grandezze derivate per cui si possono realizzare campioni che costituiscono il riferimento nazionale (per esempio la forza, la pressione, la portata, ecc).

3 Esistono varie scale con diversi livelli, che, tuttavia, non corrispondono a campioni ben definiti e conservati presso gli istituti metrologici. Non dunque possibile stabilire la riferibilit al SI come avviene per la maggior parte delle grandezze con la conseguente realizzazione di campioni di vario livello, ma la riferibilit garantita a tutti i livelli della realizzazione della MISURAZIONE come verr evidenziato nel seguito, attraverso la taratura delle macchine con cui si eseguono le misurazioni.

4 Le misurazioni di durezza sono molto importanti dal punto di vista applicativo e quindi molti istituti metrologici sono impegnati non solo nella DEFINIZIONE dei metodi di MISURAZIONE e di taratura delle macchine impiegate ma anche nella opportuna DEFINIZIONE della grandezza stessa attraverso norme adeguate e in continuo adattamento alle esigenze emergenti. I materiali metallici per cui vengono comunemente richieste misurazioni di durezza sono: ferro, acciaio, alluminio, rame, ottone, bronzo, ecc. Ma si determina anche la durezza per materiali non metallici come elastomeri, gomme e materiali ceramici, ecc.

5 Le varie scale di durezza si differenziano tra di loro in base al metodo su cui le misurazioni sono basate. La prima DEFINIZIONE di durezza fu data da Friedrich Mohs (mineralogista austriaco, 1723 -1839) ed basata su un criterio empirico: la resistenza che il materiale oppone alla separazione delle sue particelle . La scala Mohs assume come riferimento la durezza di dieci minerali numerati progressivamente da 1 a 10 e tali che ciascuno in grado di scalfire quello che lo precede ed scalfito da quello che lo segue.

6 Il primo minerale della serie il talco, l'ultimo il diamante. La scala di Mohs, di seguito riportata, ha un valore puramente indicativo. Materiali TENERI (si scalfiscono con l'unghia.) 1. Talco 2. Gesso Materiali SEMI DURI (si rigano con una punta d'acciaio.) 3. Calcite 4. Fluorite 5. Apatite Materiali DURI (non si rigano con la punta di acciaio.) 6. Ortocalsio LA DUREZZA: DEFINIZIONE E MISURAZIONE 47. Quarzo 8. Topazio 9. Corindone 10. Diamante (carborundum) E fondamentale trovare un accordo internazionale non solo per la DEFINIZIONE della durezza dei materiali ma soprattutto per la metodologia di MISURAZIONE ; per questo si dar ampio spazio alla normativa di riferimento.

7 L (prima del 2006 l IMGC) opera da pi di 30 anni nel settore delle misure di durezza. Inizialmente l attivit stata concentrata sullo studio, sulla progettazione e sulla costruzione delle macchine campione che realizzano le varie scale di durezza e degli strumenti necessari per verificare la geometria dei penetratori utilizzati nelle diverse prove. Dopo aver ottenuto, in questo campo, parecchi riconoscimenti sulla qualit della ricerca effettuata per realizzare questi strumenti, che si sono rivelati altamente innovativi (tant' che alcuni di essi sono stati coperti da brevetto), stata avviata una seconda fase di ricerca volta a valutare le influenze metrologiche dei parametri che definiscono la procedura della prova.

8 A seguito di quest analisi si potuto costatare l estrema importanza di una corretta DEFINIZIONE dello strumento primario che si rivelata la pi importante fonte d incertezza della misura. Recentemente sono state avviate alcune azioni a livello internazionale per porre l attenzione sulla MISURAZIONE di questa grandezza che riveste un importantissimo ruolo nei sistemi industriali, soprattutto nel controllo di qualit dei prodotti. Dapprima si passano in rassegna le varie scale di durezza e nella bibliografia essenziale sono riportati gli articoli pi rilevanti sull'argomento e sulle macchine per misurarla.

9 Data la peculiarit della grandezza in esame, ampio spazio dedicato alla normativa sia internazionale sia nazionale ed un'ampia elencazione delle norme disponibili a livello internazionale e recepite dall ente di normazione italiano (UNI) riportata nella parte della bibliografia denominata RIFERIMENTI NORMATIVI , il cui numero attesta quanto sia complessa la DEFINIZIONE , attraverso le normative, della grandezza durezza. Nell ultimo paragrafo presentata, con i pi rilevanti riferimenti bibliografici, l esigenza di raggruppare in un unica DEFINIZIONE le varie scale per arrivare alla Durezza Universale con le relative difficolt di realizzazione.

10 LA DUREZZA: DEFINIZIONE E MISURAZIONE 52. Le scale di durezza Considerazioni generali Le prove di durezza sono sicuramente tra le prove meccaniche le pi diffuse in quanto: - spesso non richiedono la realizzazione di specifici provini campione ma possono essere eseguite direttamente sul prodotto finale; - in alcuni casi non sono distruttive poich alterano solo localmente il prodotto ed in maniera spesso non significativa; - possono fornire un indicazione sullo stato micro-strutturale e su alcune fondamentali propriet meccaniche dei materiali; - consentono di determinare indici di confronto per esprimere giudizi relativi a processi tecnologici.