¿Qué son las medidas de dureza Brinell y Rockwell? Esta es la primera pregunta que nos viene a la mente cuando oímos hablar de ensayos de dureza. Usted ve el material utilizado en puentes, aviones y maquinaria pesada. Estos ensayos de dureza miden su capacidad para soportar tensiones y presiones.
Varias técnicas de ensayo de dureza disponibles. Entre ellos, los ensayos de medición de la dureza Brinell y Rockwell son muy utilizados. Conocer estas dos técnicas es crucial para identificar la resistencia de cualquier material. ¿Sientes curiosidad por las mediciones de dureza Brinell y Rockwell? Este artículo es para ti, ¡así que empecemos!
¿Qué es la dureza?
Antes de entrar de lleno en la explicación de esas técnicas, entendamos primero la dureza.
Es la capacidad de cualquier material para resistir la deformación, los arañazos y el desgaste. Todos los tipos de materiales tienen distintos niveles de dureza. Se lo explicaré con un ejemplo sencillo. Imagina que presionas con el pulgar la arcilla. Se deformará y dejará una marca. Pero si repites lo mismo con acero, no se deformará ni dejará ninguna marca.
Esto significa que la arcilla tiene un nivel de dureza inferior al del acero. Existen muchos tipos de dureza, todos los cuales describen cómo se prueba el material. Por ejemplo, la dureza a la indentación muestra la capacidad de un material para resistir abolladuras. La dureza al rayado indica la capacidad de un material para resistir arañazos. Por último, la dureza de rebote informa sobre el rebote de la pelota al caer sobre el material.
Quizá se pregunte por qué es crucial medir esta dureza. Varias razones describen su importancia. En primer lugar, nos informa de la durabilidad y resistencia de los materiales. Por lo tanto, le ayuda a elegir el material adecuado para sus necesidades. Como he dicho antes, se utilizan diferentes métodos de ensayo de la dureza. Hablaremos de dos de ellos: Brinell y Rockwell.
Medición de la dureza Brinell
El método Brinell es uno de los más antiguos y eficaces para medir la dureza. Fue introducido por August Brinell en 1900 y ha sido muy conocido debido a su sencillez. Vamos a explicar cómo se realiza este método. En primer lugar, hay que prepararse para este método. Por ejemplo, limpiar el material o producto que se va a probar.
Coloque con cuidado ese producto bajo la máquina de pruebas, asegurándose de que no se mueve. Una vez determinados todos estos factores, se inicia el proceso de indentación. El proceso de indentación consiste en crear abolladuras en el material. ¿CÓMO? Se lanza con fuerza sobre el material una bola de acero o de carburo de tungsteno de unos 10 mm de diámetro.
Esta bola crea una abolladura o cavidad en el material. Se miden la anchura y el diámetro de esa abolladura. Un material blando tendrá una abolladura más profunda que un material más rígido. El diámetro de la abolladura se mide con un microscopio o dispositivos ópticos. Los ingenieros calculan el número Brinell mediante la siguiente fórmula:
BHN= 2P / πD (D-(sqrt (D2-d2)
Toma;
- P = Fuerza aplicada (en kilogramos)
- D = Diámetro de la bola (en milímetros)
- d = Diámetro de la indentación (en milímetros)
Si obtiene un valor más alto para el número Brinell, el material será más rígido y duradero. Un valor más bajo indica que el material es blando y menos duradero.
Ventajas
El ensayo de dureza Brinell es fiable desde hace décadas. Ofrece mucho más, desde precisión hasta versatilidad. En la sección siguiente, vamos a destacar las ventajas de este método.
- Simple y fácil de realizar: El método Brinell utiliza maquinaria sencilla. Todas las herramientas tienen un diseño sencillo. Por lo tanto, no requieren conocimientos especiales para su manejo. Se trata de un método rápido y fiable.
- Eficaz para una amplia gama de materiales: Este método puede utilizarse con muchos materiales. Por ejemplo, puede medir la dureza del hierro fundido, aluminio, cobre y aleaciones. Además, puede elegir diferentes cargas y tamaños de bola para diversos materiales.
- Representación precisa de las propiedades a granel: A diferencia del Rockwell, el Brinell no se limita a la superficie. El penetrador utilizado en este método es más profundo. De este modo, se puede medir la dureza global en lugar de solo la superficial.
- Fiable para materiales heterogéneos: Como sabe, las aleaciones tienen una composición heterogénea. Por eso es difícil medir su dureza. Sin embargo, el método Brinell puede manejar fácilmente todos los tipos de aleaciones.
- Adecuado para muestras irregulares: Los materiales de forma irregular suelen ser difíciles de manejar. Sin embargo, las máquinas instaladas con este método pueden medir fácilmente su dureza.
Desventajas
El ensayo Brinell puede no ser siempre el más adecuado. Al igual que otros métodos, también tiene algunas limitaciones. Exploremos los retos del ensayo de dureza Brinell.
- Gran área de indentación: En el método Brinell, los indentadores son de gran tamaño. Esos indentadores de gran tamaño pueden dañar la superficie del material. Por lo tanto, no es adecuado para revestimientos del material.
- Requiere mucho tiempo para pruebas de gran volumen: Brinell no utiliza máquinas automáticas. Por lo tanto, hay que cambiar el tamaño de los sangradores y toda la configuración cada vez. Esto lleva mucho tiempo.
- Requiere preparación de la superficie: A diferencia del método Rockwell, el Brinell requiere una preparación de la superficie. No utiliza penetradores adicionales para alisar la superficie. Por tanto, antes de utilizar la técnica, debe preparar la superficie para que el método sea eficaz.
- El equipo es relativamente voluminoso: La maquinaria utilizada en este método es relativamente pesada. Todas las herramientas son inmóviles. Además, el peso de las cargas o punzones también es voluminoso. Por lo tanto, puede ser un reto manejar todas esas herramientas.
- Limitado para pruebas de microdureza: Este método no puede medir la dureza a nivel micro. El tamaño de la carga no es adecuado para identificar características pequeñas, por lo que no es ideal para la investigación avanzada.
Aplicaciones
La versatilidad del ensayo de dureza Brinell abre las puertas a innumerables aplicaciones prácticas. Afecta a casi todos los aspectos de la ingeniería y la producción. Exploremos las diversas aplicaciones de este método en el mundo real.
1- Pruebas de puentes e infraestructuras
Los puentes se fabrican con materiales robustos. Garantizar la durabilidad y dureza de sus componentes es crucial. Por eso, todas las piezas de los puentes se prueban con el método Brinell. Además, los materiales con los que se construyen las infraestructuras deben ser rígidos y robustos. Su dureza se comprueba con este método.
2- Industria ferroviaria
La industria ferroviaria depende en gran medida del método Brinell. Este método prueba los materiales utilizados en las vías férreas. Por ejemplo, se comprueba si las ruedas y los ejes soportan presión y carga. Este método les ayuda a mantener la seguridad y la fiabilidad.
3- Evaluación de los artefactos históricos
La dureza del material nos habla de su historia. Por eso, los artefactos del museo se analizan mediante el método Brinell. Este método analiza su dureza y proporciona información sobre su antigüedad. También ayuda a restaurar esos artefactos para mantener su aspecto.
4- Defensa y aplicaciones militares
En el ejército, los métodos Brinell comprueban la dureza de los vehículos blindados. Su dureza adecuada es crucial para la protección y la seguridad. En la industria de defensa, las piezas relacionadas con la defensa, como los proyectiles, se prueban con el método Brinell. En general, Brinell es un método fiable en defensa y en el ámbito militar.
5- Industria naval
El ensayo Brinell comprueba la dureza de buques y embarcaciones en la industria naval. Por ejemplo, los cascos, las hélices y los patos deben ser muy duros. El método Brinell garantiza que todas las piezas tengan la resistencia suficiente para soportar el duro entorno de los océanos.
Medición de la dureza Rockwell
Este método fue introducido por Stanley Rockwell en 1919. Aunque sólo hay 19 años de diferencia entre ellos, siguen utilizando tecnología avanzada. Ahorra tiempo, es eficaz, rápido y más preciso. Varias razones explican su popularidad. Una de ellas es la disponibilidad de múltiples escalas.
Esta técnica ofrece varias escalas para medir materiales con distintos niveles de dureza. Estas escalas incluyen HRB (Escala Rockwell B), HRC (Escala Rockwell B), HBD y HBF. Todas estas escalas tienen diferentes especificaciones y se aplican a otros materiales. La escala HRB utiliza una bola de acero como penetrador y mide el nivel de dureza del cobre, el aluminio y el latón.
Por el contrario, la escala HRC utiliza la bola de diamante como penetrador. Mide el nivel de dureza del acero y del hierro fundido. Sin embargo, surge la pregunta de cómo se realiza este método. Vamos a explicarlo con palabras sencillas. En primer lugar, hay que preparar la maquinaria y limpiar el material. A continuación, se inicia el proceso de indentación propiamente dicho.
El proceso de indentación consta de dos pasos. El primer paso consiste en aplicar una carga menor de unos 10 kg. Esta carga es específica para eliminar las irregularidades presentes en la superficie del material. Después se aplica una carga importante, que crea abolladuras en la superficie. Cuando se retira la carga, los ingenieros miden la profundidad de la abolladura mediante la fórmula Rockwell;
HR = N-h⋅K
Aquí
- RRHH = valor de dureza Rockwell
- N = Una constante específica de la escala Rockwell (por ejemplo, 100 para Rockwell B, 130 para Rockwell C).
- h = Profundidad de la indentación en milímetros (después de aplicar y retirar la carga significativa)
- K = Un factor de escala (comúnmente 500 para la mayoría de las escalas Rockwell)
El material es más duro si se obtiene un valor HR más alto, y viceversa. La tecnología ha hecho avanzar este método. Ahora, la maquinaria utilizada en este método calcula automáticamente el valor de HR. Por lo tanto, se trata de un método más preciso y rápido para medir la dureza de los materiales.
Ventajas
¿Tiene curiosidad por saber por qué es tan eficaz el ensayo de dureza Rockwell? Las ventajas de este método explican esta pregunta. Averigüemos por qué el ensayo de dureza Rockwell es eficaz en ambos frentes.
- Rapidez y eficacia: El método de ensayo Rockwell ofrece resultados rápidos. No requiere pulido adicional de la superficie del material, lo que ahorra tiempo. Además, utiliza máquinas automatizadas que calculan la medida con eficacia. Por tanto, es un método preciso y rápido.
- Versatilidad entre materiales: Como he dicho antes, el método Rockwell presenta varias escalas. Todas esas escalas miden el nivel de dureza de diferentes materiales. De esta manera, puede manejar una variedad de materiales a la vez.
- Ensayos no destructivos: El método Rockwell utiliza pequeñas muescas. Esto garantiza que el material no pierda su integridad estructural. Por tanto, este método beneficia más a los productos con una superficie de acabado final.
- Amplio rango de carga: Rockwell ofrece una gama de cargas que van de pesadas a ligeras. Por lo tanto, es útil tanto para materiales gruesos como finos. Si desea comprobar materiales blandos y finos, puede elegir cargas pequeñas y viceversa.
- Solución rentable: Este método cuesta más al principio. Pero es rentable a largo plazo. Utiliza máquinas automatizadas que reducen los costes de mano de obra. Además, ofrece eficiencia en el tiempo, lo que mejora la producción.
Desventajas
Ningún método de ensayo está exento de defectos. Por lo tanto, como cualquier otro método de ensayo, Rockwell tiene sus inconvenientes. Antes de considerar este método, debe conocer sus defectos. Vamos a echar un vistazo más de cerca a las limitaciones de la prueba de dureza Rockwell.
- No es ideal para materiales finos: Aunque utiliza escalas diferentes, sigue siendo inadecuado para materiales finos. La razón es que las muescas pueden penetrar en la superficie. Esto puede dañar toda la superficie del material y provocar un desperdicio de material.
- Imposibilidad de probar los revestimientos: El método Rockwell no puede medir la dureza de los revestimientos. Esto puede afectar a los resultados finales de dureza. Además, hay una mayor probabilidad de que los penetradores penetren y dañen el revestimiento.
- Limitado a la dureza de la superficie: El método Rockwell mide la dureza de la superficie. El uso de material grueso y duro en este método no proporcionará información sobre la totalidad del objeto.
- Desgaste del penetrador con el paso del tiempo: Los penetradores Rockwell son en su mayoría de diamante y acero. Por eso, cuando se lanzan con fuerza, son más propensos al desgaste. Cuando la forma de la impresora cambia, la precisión se ve afectada.
- Requiere calibración y mantenimiento: El método Rockwell utiliza máquinas avanzadas. Todas esas máquinas necesitan un mantenimiento adecuado para funcionar con eficacia. Además, la sustitución de piezas viejas es crucial, lo que puede aumentar el coste.
Aplicaciones
¿Alguna vez se ha preguntado cómo resisten los materiales condiciones extremas? La respuesta está en las numerosas aplicaciones de la medición de la dureza Rockwell. Sumerjámonos de lleno y exploremos la aplicación de esta técnica en el mundo real.
1- Industria manufacturera
El método de medición Rockwell sirve ampliamente a las industrias manufactureras. ¿CÓMO? Este método comprueba el nivel de dureza de diversos metales y aleaciones. Garantiza que el metal cumple el nivel de dureza requerido cuando se utiliza en maquinaria y herramientas. Como es sabido, algunos materiales pierden su dureza después del tratamiento térmico. Por ello, los fabricantes verifican que los metales alcancen el mismo nivel de dureza utilizando este método.
2- Industria del automóvil
La industria del automóvil también confía mucho en la medición Rockwell. Este método mide la dureza de componentes esenciales como ejes y engranajes. También verifica que los muelles y los cojinetes tengan la dureza suficiente para soportar la presión. Los paneles de la carrocería de los distintos automóviles tienen durezas diferentes. Por eso, todos esos niveles se miden utilizando varios Rockwell escamas.
3- Industria aeroespacial
El sector aeroespacial es una industria que nunca renuncia a la precisión en la medición de la dureza. Esta industria exige la escala correcta para medir la dureza de las distintas piezas. Por lo tanto, se utiliza el método Rockwell para calcular dicha dureza. Por ejemplo, la dureza de los trenes de aterrizaje y las fijaciones se mide con este método. Como sabe, los metales ligeros como el aluminio y el titanio fabrican alas. Este método verifica que tienen suficiente dureza sin añadir peso.
4- Fabricación de herramientas y matrices
Las herramientas de corte utilizadas en las operaciones de fresado requieren un mayor nivel de dureza. Un pequeño error puede afectar a todo el procedimiento de fresado. Por eso, durante su fabricación, el método Rockwell mide que hayan alcanzado la dureza requerida. Además, al fabricar las matrices utilizadas en la estampación de metales y los moldes utilizados en el moldeo por inyección, el método Rockwell comprueba la dureza.
5- Plásticos y polímeros
El método Rockwell no se limita a los metales. También es aplicable para medir los niveles de dureza de diferentes plásticos y polímeros. Por ejemplo, el plástico sintético se utiliza para fabricar componentes electrónicos. Este método comprueba la durabilidad de todos esos componentes. También verifica la dureza de los polímeros utilizados en juntas y materiales aislantes.
Cómo elegir entre los ensayos Brinell y Rockwell
El método correcto marca la diferencia cuando se trata de pruebas de dureza. Elegir el correcto entre ambos métodos es como elegir la herramienta adecuada para su trabajo. ¿Tiene dudas sobre qué método de ensayo es el adecuado para su material? No se preocupe. A continuación le simplificamos el proceso de toma de decisiones con algunos factores.
- En primer lugar, comprenda la naturaleza del material que está probando. Debe opte por el Brinell si tiene superficies irregulares y coladas. Por otro lado, Rockwell es la opción más adecuada si el material es fino y homogéneo.
- La selección de ambos métodos también depende de la dureza del material. El ensayo Brinell es adecuado para materiales blandos como el aluminio, el cobre y el acero con bajo contenido en carbono. Sin embargo, el método Rockwell es más eficaz con materiales duros.
- Al elegir un método, también debe tener en cuenta la precisión y la velocidad. El método Rockwell destaca en este sentido. Utiliza máquinas automatizadas, por lo que el error humano es poco frecuente. Por el contrario, Brinell es una opción adecuada si su proyecto no necesita precisión.
- Por último, no debe ignorar el coste de ambos métodos. Si dispone de un presupuesto ajustado, el método Brinell es el más adecuado. Utiliza maquinaria sencilla y reduce los costes de mano de obra. Por otro lado, Rockwell es un método relativamente caro. Pero, a la larga, también es una opción rentable.
Preguntas frecuentes
¿Qué es mejor, Brinell o Rockwell?
La medición de la dureza Rockwell es una opción mejor. Es rápida y más precisa, y utiliza máquinas automatizadas que reducen el error humano. El ensayo BBrinell es menos fiable y lleva más tiempo.
¿En qué se diferencian los ensayos de dureza Brinell y Rockwell?
Existen varias diferencias entre estos dos métodos. La principal es que Brinell mide la anchura de la abolladura, mientras que Rockwell mide su profundidad. Otras diferencias radican en los penetradores que utilizan.
¿Qué tipo de penetrador se utiliza en los ensayos de dureza Brinell y Rockwell?
Ambos métodos utilizan identificadores diferentes. Brinell utiliza bolas de tungsteno o acero como indentadores. Por otro lado, Rockwell utiliza bolas de diamante o carburo como indentadores.
Conclusión
Brinell y Rockwell utilizan dos métodos diferentes para medir la dureza. En este artículo, he tratado ambos métodos en detalle. Estos métodos tienen especificaciones diferentes. Por ejemplo, utilizan maquinaria y fórmulas diferentes para medir la dureza. Además, se aplican a distintos materiales.
Por ejemplo, Rockwell puede medir la dureza de materiales duros. Por otro lado, el método Brinell mide la dureza de los materiales blandos. Ambos métodos tienen diferentes aplicaciones en distintos campos. Espero que esta guía te ayude a comprender ambas técnicas.