Principi della scala Leeb: i Durometri a rimbalzo

Indice
Principi della scala Leeb: i Durometri a rimbalzo
Dispositivi di impatto
Campi di misura
Requisiti del provino
Anelli di supporto
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Il test di durezza a rimbalzo Leeb è uno dei metodi più utilizzati per misurare la durezza dei metalli. Questo tipo di test è utilizzato per la misura della durezza su pezzi in lavorazione piuttosto grandi.

Storia

Il metodo di prova della durezza a rimbalzo tipo Leeb è stato sviluppato nel 1975 da Leeb e Brandestini alla Proceq SA per fornire un durometro portatile per metalli. E' stato sviluppato come alternativa ai tradizionali metodi di misura della durezza, spesso complicati e ingombranti. Il primo misuratore di durezza che sfrutta il principio Leeb del rimbalzo fu chiamato "Equotip", un termine che ancora oggi è usato come sinonimo per il test di durezza a rimbalzo in scala Leeb.

Le prove di durezza tradizionali, come le prove Rockwell, Brinell o Vickers, sono stazionarie, cioè vengono allestite postazioni di lavoro fisse nei laboratori dell'impianto di produzione. La maggior parte delle volte, questi metodi vengono utilizzati in modo selettivo e distruttivo. I campioni vengono "tagliati" da parti selezionate del pezzo in produzione e misurati in laboratorio. I valori di durezza del campione vengono estesi all'intero gruppo da cui il campione viene prelevato. La portabilità dei durometri a rimbalzo può, a volte, aiutare per ottenere misure di durezza più accurate ed estese senza distruggere il pezzo su cui si effettua la prova. Questo vantaggio semplifica i processi di produzione e aiuta a contenere i costi.

Metodo

I metodi tradizionali sono basati su prove di indentazione ben definite. Vengono pressati, con una determinata forza, nei materiali tastatori ad alta durezza e con geometrie definite. Il corpo di cui si vuole misurare la durezza si deforma e il modo in cui si deforma viene eleborato per fornire i parametri di durezza. Ad esempio per il metodo Rockwell viene preso in considerazione la profondità dell'impronta.

Quando si utilizza il principio dinamico di Leeb, il valore di durezza viene derivato dalla perdita di energia di un corpo di impatto, detto dardo, dopo essere stato scagliato contro il provino ed essere, appunto rimbalzato. Il principio è molto simile a quello dello scleroscopio di Shore. Il quoziente Leeb (vi,vr) viene considerato come espressione dell'energia persa dal dardo nell'impatto grazie alla deformazione plastica del provino: il dardo rimbalzerà più velocemente per corpi con maggiore durezza rispetto a corpi più morbidi. Il valore dell scala Leeb è ottenibile dalla seguente formula:

HL = 1000 x (vr/vi)

Dove HL è il valore di durezza in scala Leeb, vr è la velocità di rimbalzo del dardo, vi è la velocità di impatto del dardo.

Ma come viene misurata la velocità del dardo? molto semplicemente, il dardo è magnetizzato e nella parte di appoggio della sonda ad impatto è posta una bobina. E' noto che un magnete in movimento all'interno della bobina indurrà una tensione nel filo della bobina, e che questa tensione è direttamente proporzionale alla velocità del magnete che passa nella bobina. Praticamente quindi la scala di Leeb è ottenuta dalla formula 1000 x (Vr/Vi) dove Vr e Vi sono le tensioni rispettivamente di rimbalzo e di impatto misurate sulla bobina.

Vantaggi

A differenza dei metodi tradizionali, in cui la forza è applicata uniformemente, il metodo dinamico applica un carico istantaneo. Una prova di durezza a rimbalzo si effettua in soli 2 secondi e utilizzando la sonda ad impatto tipo D (per la maggior parte delle applicazioni) viene lasciata una impronta di soli 400/500 micron su un acciaio con durezza di circa 600HLD contro un impronta di 3mm per la prova Brinell (durezza circa 400HBW 10/3000) con un tempo di prova di almeno 15 secondi più il tempo necessario alla misura dell'impronta.

Standard

Standard tedeschi:

• DIN 50156 “Metallic materials – Leeb hardness test”
• DGZfP Guideline “Mobile Härteprüfung“
• VDI/VDE Guideline 2616 Part 1 “Hardness testing of metallic materials”

Standard americani:

• ASTM A956 “Standard Test Method for Leeb Hardness Testing of Steel Products”