Medición de la dureza en materiales (4)

Seguimos con nuestro monográfico sobre la la medición de la dureza en materiales, en este caso con los ensayos de dinámicos: dureza elástica y pendular, y lo ensayos por ultrasonidos.

GRUPO C. DUREZA ELÁSTICA:

DUREZA SHORE (Ensayo dinámico de dureza por rebote)

Mide la reacción elástica del material cuando dejamos caer sobre él o intentamos penetrarlo con un material más duro. Mientras más blando sea el material, mayor cantidad de la energía que lanzamos o presionamos sobre él se absorbe en el choque. El resto de energía se traduce en un rebote, que es lo que medimos en este ensayo.

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El método de laboratorio se basa en dejar caer un percutor desde una altura de unos 250 mm por una guía escalada, midiéndose la altura del rebote. Debemos tener la seguridad de que la superficie a ensayar sea plana pues de lo contrario se desvirtúa el ensayo. Se considera un ensayo no destructivo.

El método in situ mide con qué profundidad un cuerpo penetra dentro de un material. A mayor dureza del material, menor la profundidad de penetración y mayor es la carga que tendremos que aplicar.

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En ambos métodos existen distintas escalas de medida adaptadas a distintos tipo de material:

  • ESCALA A (Gomas blandas, plásticos, elastómeros) Penetrador: Cono truncado 35o de ángulo. Carga 822 g.

  • ESCALA B (Elastómeros, plásticos duros. papel y material fibroso. Penetrador: Cono 30o de ángulo Carga 822g

  • ESCALA C (Revestimientos de yeso o perlita, elastómeros y plásticos de dureza media) Penetrador: Cono truncado 35o de ángulo. Carga 4536 g.

  • ESCALA D (Gomas duras y termoplásticos) Penetrador: Cono 30o de ángulo. Carga 4536 g.

  • ESCALA DO (Materiales granulares densos y bobinas textiles. Penetrador: Bola 3/32”. Carga: 4536 g.

  • ESCALA O (Elastómeros muy blandos, bobinas textiles, materiales granulares blandos) Penetrador: Bola 3/32”. Carga 822 g.

  • ESACALA OO (Espumas ligeras, esponjas) Penetrador: Bola 3/32”. Carga: 113 g.

  • ESCALA OOO (Geles y esponjas) Penetrador: Bola 1/2”. Carga: 113 g.

Lo habitual es pedirle a un enlucido de yeso, perlita o escayola una dureza Shore media, tomada in situ, no menor de 45C, desechando aquellas zonas aisladas que no superen un valor de 30C. Para este tipo de ensayo se utiliza un medidor portátil, como el mostrado en la siguiente imagen, que señala el valor de dureza en una escala cuando presionamos el penetrador sobre el material a ensayar.

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Algunas de las normas de referencia:

UNE 102039:1985, Yesos y escayolas de construcción. Determinación de la dureza Shore C, y de la dureza Brinell.

UNE-ISO 7619-1:2011, Caucho vulcanizado o termoplástico. Determinación de la dureza de indentación. Parte 1: Método del durómetro (dureza Shore).

UNE-ISO 7619-1:2011 ERRATUM:2011, Caucho vulcanizado o termoplástico. Determinación de la dureza de indentación. Parte 1: Método del durómetro (dureza Shore).

UNE-EN ISO 868:2003, Plásticos y ebonita. Determinación de la dureza de indentación por medio de un durómetro (dureza Shore). (ISO 868:2003)

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Método DINÁMICO para ensayo de la dureza al rebote (L): Basado en la medida de la velocidad de impulsión y rebote de un cuerpo impulsado mediante un resorte contra la superficie del material a ensayar. Puede relacionarse mediante curvas con la dureza Brinell y la dureza Rockwell.

DUREZA POR REBOTE ó DUROSCOPIO: Basado en la reacción elástica que se produce al dejar caer un penetrador con forma de casquete esférico sobre el material a ensayar. Se compara el ángulo inicial de 70º con el ángulo que produce el rebote. Los datos se obtienen mediante tablas.

Algunas de las normas de referencia:

ASTM D2240- 05 Standard Test Method for Rubber Property—Durometer Hardness

DUREZA LEEB (Ensayo dinámico de dureza por rebote)

medicion-dureza-materiales-leeb-durometro-02Método de mediación de dureza por rebote mediante equipo portátil y de aplicación en metales. El principio es el mismo que en la dureza Shore. La huella de indentación es menor de 0,5 mm.

La dureza obtenida por este método puede convertirse a los métodos de medición de dureza más comunes (Rockwell, Vickers, Knoop, etc)

Se representa como HLD o HLG según se utilice uno de los dos indentadores con los que cuenta D o G.

ASTM A956. Standard Test Method for Leeb Hardness Testing of Steel Products.

ASTM E140 – 12be1 Standard Hardness Conversion Tables for Metals Relationship Among Brinell Hardness, Vickers Hardness, Rockwell Hardness, Superficial Hardness, Knoop Hardness, Scleroscope Hardness, and Leeb Hardness.

Pr EN ISO 16859-1. Materiales metálicos – Ensayo de dureza Leeb – Parte 1: Método de ensayo.

Pr EN ISO 16859-2. Materiales metálicos – Ensayo de dureza Leeb – Parte 2: Verificación y calibración de los dispositivos de prueba.

Pr EN ISO 16859-3 Materiales metálicos – Ensayo de dureza Leeb – Parte 3: Calibración de los bloques de prueba de referencia.

GRUPO C. DUREZA MEDIANTE ULTRASONIDOS:

MÉTODO UCI (Ultra Sonic Contac Impedance): Los métodos Vickers, Knoop o Brinell requieren la evaluación óptica posterior de la huella producida por el indentador. El método UCI la huella no se evalúa ópticamente, sino a través de la medición electrónica del corrimiento de la frecuencia ultrasónica con la que se excita el indentador. La indentación profunda (material blando) producirá un mayor corrimiento en la frecuencia de oscilación del sistema, mientras que un material duro producirá un menor. La frecuencia de oscilación del indentador es captada por piezoreceptores, a partir de la cual se calcula el valor de dureza Vickers en función del corrimiento en la frecuencia de oscilación.

Los dispositivos suelen ser portátiles de por lo que este método se encuentra muy extendido en la actualidad.

ASTM A1038 – 13 Standard Test Method for Portable Hardness Testing by the Ultrasonic Contact Impedance Method

GRUPO D. MEDICIÓN DE LA DUREZA PENDULAR:

Método muy utilizado en pinturas y barnices. Se basa en la resistencia que opone un material a que oscile un péndulo sobre él. El péndulo apoya en el material a ensayar (mediante unas bolas de acero en cuya base se encuentra el centro de gravedad) que dependiendo de su dureza superficial, permite mayor o menor amplitud de oscilación.

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El método se basa en que la amplitud de oscilación disminuye más lentamente si el péndulo apoya sobre una superficie más dura y se reduce con mayor rapidez si apoya sobre una superficie más suave.

Se mide en número de oscilaciones entre dos ángulos determinados. Existen dos tipos de piezas que se usan cómo péndulo en el misma máquina de medición: Persoz y König.

El péndulo Persoz es una pieza cuadrangular de 500g que se suelta a 12o y el König una pieza triangular de 200 g que se suelta a 6o. Estos péndulos se taran sobre vidrio, donde deben oscilar un número determinado de veces sobre un ángulo determinado (6 a 3 grados en el Konig y de 12 a 4 grados en el Persoz) en periodo de tiempo establecido.

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Algunas normas de referencia:

UNE-EN 12600:2003. Vidrio para la edificación. Ensayo pendular. Método de ensayo al impacto y clasificación para vidrio plano.

UNE-EN 12600:2003 ERRATUM:2011. Vidrio para la edificación. Ensayo pendular. Método de ensayo al impacto y clasificación para vidrio plano.

UNE-EN ISO 1522:2007. Pinturas y barnices. Ensayo de amortiguación del péndulo.

ASTM D4366-95. Standard Test Methods for Hardness of Organic Coatings by Pendulum Damping Tests.

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Esquema durómetro shore: Станислав Конда
Durómetro shore: Magnus Mansk
Medidor Leeb: Ralph T Mennicke
Péndulos y aparato Persoz de dureza pendular: NicoFrankhuizen