Durezza metalli: significato e metodi di misurazione
La durezza dei metalli lavorati è uno dei parametri più importanti da tenere in considerazione durante la scelta di un nuovo macchinario CNC. Questa caratteristica influenza non solo la resistenza all’usura della macchina ma anche la precisione delle lavorazioni e la qualità del prodotto finito.
Un dettaglio da non trascurare, specialmente in settori come quello della meccanica di precisione dove l’attenzione ai dettagli regna sovrana. Avere a disposizione un centro di lavoro CNC robusto e ben equipaggiato può essere la chiave vincente per riuscire ad affrontare anche i materiali più tenaci e creare prodotti di alta qualità.
In questo articolo esploriamo le principali tecniche di misurazione della durezza dei metalli, creando una guida completa per comprendere l’importanza di questa proprietà nei processi produttivi.
Cos’è la durezza metalli e cosa la influenza
La durezza dei metalli è definita come la resistenza che un materiale offre alla deformazione permanente sotto l’applicazione di una forza. Questa proprietà determina quanto un metallo possa resistere a graffi, incisioni e usura.
Parlando di fresatrici CNC, la durezza del metallo influisce direttamente sulla durata degli utensili da taglio e sulla qualità delle superfici lavorate per l’effetto chatter.
Cause della durezza dei metalli
La durezza dei metalli dipende da diversi fattori chiave:
- Composizione chimica: La durezza del metallo può aumentare quando sono presenti elementi come carbonio, cromo e vanadio. Le leghe metalliche che contengono questi componenti tendono a dimostrare una durezza superiore rispetto ai metalli puri.
- Trattamenti termici: Procedure come la tempra e il rinvenimento alterano la struttura cristallina del metallo, contribuendo a migliorarne la durezza. Questi trattamenti sono comunemente impiegati per potenziare le proprietà meccaniche del materiale.
- Struttura cristallina: La disposizione atomica nel metallo contribuisce a determinare la durezza del metallo. Strutture cristalline dense e uniformi solitamente risultano essere più dure e tenaci.
- Processi di lavorazione: Tecniche come la laminazione a freddo e la forgiatura possono incrementare la durezza del metallo inducendo deformazioni plastiche nel materiale. Per questo motivo la RAM ottagonale utilizzata nella nostra fresatrice a portale Talos viene realizzata in materiale forgiato.
- Impurità e inclusioni: le impurità o inclusioni di altri materiali all’interno del metallo possono creare dei punti deboli che influenzano negativamente le proprietà complessive del materiale, tra cui anche la sua durezza.
Metodi per le prove di durezza
La durezza dei metalli può essere misurata utilizzando vari metodi, ciascuno con specifiche applicazioni e vantaggi. Di seguito, vengono descritti i principali metodi di prova della durezza utilizzati in ambito industriale per determinare le caratteristiche meccaniche dei materiali.
Metodo Brinell
Il metodo Brinell misura la durezza attraverso l’applicazione di un carico noto su una sfera di acciaio temprato o carburo di tungsteno che viene premuta contro la superficie del materiale in prova. La durezza Brinell (HB) è calcolata dividendo il carico applicato per l’area della superficie di impronta. Questo metodo è particolarmente adatto per materiali con strutture eterogenee o superfici ruvide e viene utilizzato principalmente per metalli e leghe pesanti. Il risultato viene espresso in unità di durezza Brinell (HB).
Metodo Vickers
Il metodo Vickers utilizza un penetratore a piramide di diamante a base quadrata che viene premuto sulla superficie del materiale con un carico specifico. La durezza Vickers (HV) è determinata misurando le diagonali dell’impronta lasciata dal penetratore e applicando una formula specifica che tiene conto del carico applicato e dell’area dell’impronta. Questo metodo è versatile e può essere utilizzato per una vasta gamma di materiali, dai metalli duri alle ceramiche e ai rivestimenti sottili.
Metodo Rockwell
Il metodo Rockwell misura la durezza determinando la profondità di penetrazione di un penetratore sotto un carico principale e un carico preliminare. Esistono diverse scale Rockwell (HR) a seconda del tipo di penetratore e dei carichi utilizzati, rendendo questo metodo molto flessibile per vari materiali. La durezza Rockwell è immediatamente leggibile sulla macchina di prova, facilitando il processo di misurazione. È comunemente utilizzato per metalli duri e acciai trattati termicamente.
Metodo Mohs
Il metodo Mohs è una scala qualitativa che classifica i minerali in base alla loro capacità di graffiare altri materiali. La scala va da 1 (talco) a 10 (diamante), dove ogni materiale può graffiare quelli con un numero inferiore e viene graffiato da quelli con un numero superiore. Sebbene non fornisca un valore numerico preciso di durezza, è utile per una rapida identificazione dei minerali e delle loro proprietà relative. Viene usato principalmente in mineralogia e gemmologia.
Metodo Knoop
Il metodo Knoop utilizza un penetratore a piramide di diamante con una base allungata per misurare la durezza dei materiali fragili o sottili, come rivestimenti e pellicole. La durezza Knoop (HK) è calcolata misurando la lunghezza dell’impronta e applicando una formula specifica. Questo metodo è particolarmente utile per materiali con superfici irregolari o che richiedono una penetrazione minima per evitare danneggiamenti.
Applicazioni pratiche nei settori industriali
Saper valutare le misure della durezza dei metalli utilizzati è un parametro particolarmente richiesto in quei settori industriali che devono garantire un’alta qualità e una lunga durata dei prodotti.
Per esempio, l’industria automobilistica utilizza la durezza dei componenti metallici per capire quali materiali utilizzare in base alla loro resistenza all’usura e alla fatica. Nell’aerospaziale, i materiali devono sopportare condizioni estreme, richiedendo misurazioni precise per assicurare sicurezza e performance.
Un centro di lavoro CNC generico viene progettato principalmente per la lavorazione dei materiali morbidi come ad esempio alluminio, rame, ottone, etc. Per la lavorazione dei materiali con la durezza elevata, come ad esempio acciaio e titanio, la macchina deve avere una struttura molto più robusta e solida. Per questo motivo le nostre fresatrici a montante mobile sono progettate per aggredire qualsiasi tipo di materiale, soprattutto quelli duri e tenaci. Il movimento del montante fa sì che il pezzo possa essere lavorato senza le preoccupazioni poste dal peso, dalle dimensioni o dalle sollecitazioni derivanti dalla durezza dei metalli trattati.
