Relazione prova di durezza Brinnell, Guide, Progetti e Ricerche di Tecnologie di mecaniche, processo e prodotto

Scarica Relazione prova di durezza Brinnell e più Guide, Progetti e Ricerche in PDF di Tecnologie di mecaniche, processo e prodotto solo su Docsity! Marco Semenzi 3^MD REALAZIONE PROVA DI DUREZZA BRINNEL Luogo: ITIS Pietro Paleocapa, BG, via Gavazzeni 29 Data: 11/02/2021 Ore: circa 11:30 Planimetria approssimativa del laboratorio Marco Semenzi 3^MD Oggi, in data 11/02/2021, alle ore dieci, ci siamo recati nell’aula M1-23, e dopo aver fatto l’abituale appello pre-lezione, abbiamo atteso che il primo gruppo eseguisse la prova. Alle ore 11.30 circa, dopo aver portato appresso matita e penna per prendere appunti, e il telefono per scattare delle foto a quello che veniva fatto, io e il mio gruppo, composto da Cassotti Ernesto, Singh Lovneet, Terzi Nicola e Zanini Guido, siamo stati accompagnati dal professore Quattrore Marco nel laboratorio M1-18. Appena entrato nella stanza ho subito sentito quell’odore di ferro che ogni sera quando mio papà torna dal lavoro porta in casa. Viste le vigenti norme COVID, prima di toccare qualsiasi superficie ci siamo dovuti igienizzare e disinfettare le mani, e proprio a causa di queste norme, il numero massimo di persone che potevano entrare nel laboratorio era limitato a sei, anche se eccezionalmente, per questa prova, era presente anche un'altra persona, che deduco fosse il tecnico. Poiché la prova non era una prova distruttiva, e quindi non prevedeva pericoli che intoccassero la nostra salute, non abbiamo utilizzato nessun altro tipo di dispositivo di protezione, quali guanti o occhiali protettivi. Il laboratorio, alla vista, mi è parso abbastanza pulito e ben curato, anche se ho avuto la sensazione di essere in un luogo vecchio. Inoltre, era molto luminoso, grazie alle grandi vetrate che si trovavano nella parte alta della stanza e, la temperatura era abbastanza ottimale per eseguire la prova. Entrando, alla nostra destra vi era un grosso armadio (1), seguito da un bancone a ferro di cavallo (2) con all’interno un altro ad “isola” (3). A sinistra della porta, vi era invece la postazione del tecnico (4), a fianco, sempre a sinistra, vi era uno stanzino con delle vetrate che mi hanno permesso di vedere al suo interno alcuni macchinari (5), e un bancone dove erano fissate varie strisce di carta vetrata di vari tipi di grana (240, 320, 600, 800) (6), che ci sarebbero servite per rendere il più omogenea possibile la superficie del nostro provino. In realtà, visto che eravamo in ritardo, e il gruppo precedente aveva già eseguito questa operazione, noi abbiamo saltato questo processo, tenendo valido il provino fatto da loro. Di fronte alla postazione del tecnico erano presenti altri banconi su cui erano appoggiati il durometro (7), ed in una scatola di legno, i vari penetratori (8). Nel resto della stanza, vi erano altri macchinari e armadi a cui però non ho fatto molto caso. PRE-PROVA Prima di eseguire la prova, ci siamo disposti sul bancone a ferro di cavallo, mentre il professore Quattrore, che era nel bancone di fronte a noi ad “isola”, ha iniziato a illustrarci la norma ISO 10003-1:1996 dell’Ottobre 1994, ma secondo 7 8 6 5 4 3 2 1 Marco Semenzi 3^MD - Mineralogica: resistenza di un materiale a lasciarsi scalfire da un altro materiale La durezza, si calcola con diverse prove, e ognuna di queste ha una sua scala: - Brinell - Vickers - Rockwell - Mohs La PROVA DI DUREZZA BRINNEL: è stata ideata dall’ingegnere svedese Joahn August Brinell verso il 1900, consiste nel forzare sulla superficie in esame un penetratore sferico e nel misurare la relativa impronta. Essa viene eseguita con un durometro, costituito essenzialmente da una piccola pressa, un dinamometro e un visore graduato per poter misurare il diametro dell’impronta. Mediante le dimensioni di questa impronta, possiamo calcolare la durezza del materiale. La durezza Brinell si indica in due modi:  HBS = quando si utilizza una sfera del penetratore di acciaio;  HBW = quando si utilizza una sfera del penetratore di un metallo duro. Il penetratore è quindi sferico e deve avere un angolo di penetrazione compreso tra i 106° e i 152°. Dopo aver ottenuto l’impronta nel provino, si può calcolare la durezza facendo: HBW=0,102 F S Con F si indica il carico di prova, mentre “0,102” è una costante data da 1 forza di gravità (si inserisce perché in passato l’unità di misura della forza erano i Kgf (kilogrammi forza), e convertire i Kgf in N bisogna moltiplicare per “0,102”), ed infine S è l’area dell’impronta, che si calcola con: S = D x π x h dove D indica il diametro del penetratore e h indica l’altezza dell’impronta. Infine h si calcola come: h = D−√D2−d2 2 con D indichiamo il diametro del penetratore e con d invece indichiamo la media tra i due diametri (verticale e orizzontale) dell’impronta e si calcola facendo d = d1+d2 2 . Quindi facendo le dovute sostituzioni la durezza si calcola come: HBW = 0,102 F S = 2x 0,102F π xD (D−√D2−d2) Infine il risultato della prova viene espresso dal valore della durezza seguito dalla sigla “HBW” e completata da un indice che precisa le condizioni di prova nell’ordine seguente: - Diametro espresso in mm, - Un numero indicante il carico di prova - La durata di applicazione del carico, espressa in secondi, se diversa dal tempo specificato (10 - 15s) Per esempio, nella dicitura “400HBW1/30/20” - 400 indica il valore della durezza Brinell; - 1 (mm) indica il diametro del penetratore sferico; - 30 indica il numero corrispondente al carico di prova di 294,2 N (tabella della norma); - 20 (s) indica il tempo di mantenimento del carico. La TARATURA: è un processo con il quale si verifica la corretta funzionalità di uno strumento, o di un macchinario, e in questo caso dei blocchetti di riferimento. Il PENETRATORE: è un oggetto metallico, che applica una pressione su un provino, e in base alla punta che ha, in questo caso sferica, rilascia un’impronta della stessa forma della punta, in questo caso un cerchio. Leva che avvia la prova Tabella con i risultati della prova Marco Semenzi 3^MD Secondo le norme EN 10003-2, la sfera è di acciaio temprato levigato quando il provino ha una durezza Brinell inferiore a 350, mentre si utilizza una sfera di metallo duro quando il provino ha una durezza Brinell inferiore a 650. PROVA Ci siamo quindi recati davanti al durometro, che era già acceso visto che prima di noi l’altro gruppo aveva svolto l’esperienza, e abbiamo verificato che la macchina fosse impostata sulla prova di durezza Brinell, (quel macchinario permette di effettuare sia la prova di durezza Brinell, sia quella Vickers, sia quella Rockwell). Ci siamo quindi muniti di un telefono, che sarebbe poi servito a cronometrare il tempo di permanenza del penetratore, ovvero 12 secondi, perché secondo quanto avevamo precedentemente studiato con il professor Monaco, questo tempo doveva essere compreso tra i 10 e i 15 secondi. A questo punto il professore Quattrore ha afferrato la leva e spostandola verso sinistra; la macchina ha fatto avanzare il penetratore, il quale ha applicato il carico per un tempo compreso tra 2 e 8 secondi (tempo che calcola automaticamente la macchina), finché la leva non ha raggiunto la fine della sua corsa. Quindi, un mio compagno ha avviato il timer per calcolare il tempo di permanenza, e trascorsi i 12 secondi, il professore ha riportato la leva alla posizione di partenza. A questo punto l’impronta era stata fatta, e mediante l’utilizzo del righello in scala 70:1, perché il proiettore aveva questo indice di ingrandimento, ha misurato i due diametri dell’impronta, ovvero quello orizzontale e quello verticale. Dopo aver riportato le misure dei due diametri sul quaderno, abbiamo fatto altre due prove, spostando sempre il provino di 2,5 volte il diametro. Abbiamo eseguito in totale tre prove per verificare che i dati ottenuti fossero costanti. POST-PROVA A seguito della prova, ci siamo riuniti attorno al bancone, per eseguire i vari calcoli che ci avrebbero portato a determinare la durezza Brinell. Per prima cosa abbiamo posto in una tabella i vari risultati che avevamo ottenuto dalle tre prove. Successivamente, abbiamo il valore “d” delle varie prove. A questo punto eravamo pronti per calcolare la durezza. Secondo le indicazioni del professore Qattrore, abbiamo calcolato la durezza per ogni prova e abbiamo poi fatto la media tra i tre risultati in modo da ottenere il valore della durezza finale del nostro provino. Per calcolare questo valore quindi abbiamo usato la seguente formula, senza il valore 0,102, perché la nostra forza, secondo quanto detto dal professore era già convertita in kgf HBW = 2 x F π x D (D−√D2−d2) Abbiamo quindi eseguito la media facendo ( HBW 1+HBW 2+HBW 3 3 = HBW) ottenendo il valore finale della durezza Brinell: HBW = 202,45+198,48+198,48 3 = 199,80HBW2,5/5 Conclusione Per svolgere la prova bisogna quindi per prima cosa analizzare la norma, per capire tutti i passaggi da effettuare e in modo tale da non invalidare la prova. Nel nostro caso abbiamo preso in considerazione la norma ISO 10003-1:1996 che oggi, è stata sostituita dalla norma vigente UNI EN ISO 6506-1:2015, ma secondo quanto detto dal professore Quattrore, per la prova che avremmo dovuto svolgere sarebbe comunque andata bene. Una volta aver visto la norma, e ripassato i concetti teorici precedentemente d1 (mm) d2 (mm) d ( d1+d2 2 ) Durezza HBW Prova 1 1,06 1,06 1,06 202,45 Prova 2 1,07 1,07 1,07 198,48 Prova 3 1,07 1,07 1,07 198,48 Marco Semenzi 3^MD studiati con il professore Monaco, abbiamo calcolato il diametro del penetratore da utilizzare per la prova, usando la formula: F = K x D2, in cui K è una costante che dipende dal tipo di materiale del provino (nel nostro caso acciaio), e D è il diametro della sfera del penetratore (nel nostro caso il diametro maggiore che potevamo utilizzare è 2,5 mm, perché con tutti gli altri diametri, il carico di prova F sarebbe stato fuori portata per la macchina che avevamo a disposizione). Successivamente ci siamo diretti a fare la prova, senza però preparare il provino levigandolo, perché essendo in ritardo, abbiamo utilizzato il provino carteggiato dal gruppo antecedente a noi. Quindi, dopo aver effettuato la prova, abbiamo misurato i due diametri dell’impronta (verticale e orizzontale). Abbiamo poi ripetuto la prova per altre 2 volte, mantenendo le giuste distanze tra le due impronte (3 volte il diametro del provino) e abbiamo poi messo in tabella i dati. A questo punto abbiamo effettuato i calcoli per la durezza di ogni prova, con la formula: HBW = 2 x F π x D (D−√D2−d2) ed infine abbiamo calcolato la durezza finale facendo la media tra la durezza delle tre prove, con la formula: HBW 1+HBW 2+HBW 3 3 = HBW Abbiamo quindi ottenuto la durezza del nostro provino: 199,80HBW2,5/5