Durometri Portatili : come funzionano a cosa servono

Pubblicato : 06/01/2025 12:32:56
Categorie : Metrologia e Strumenti di Misura: Notizie e Tecniche

I durometri sono strumenti indispensabili quando è necessario misurare la durezza di oggetti e componenti. Questo tipo di misurazione è tipico del controllo qualità ed in molte situazioni è necessario che l'oggetto di test non venga distrutto ne danneggiato.

Iniziamo con dire che vi sono varie applicazioni e la prima distinzione è tra durometri per gomme e plastiche con scala di misura in SHORE e durometri per metalli con il metodo LEEB o UCI .

Misura della durezza delle materie plastiche (Shore)

Per la determinazione della durezza della plastica nel 1915 Albert Shore ha sviluppato un procedimento estremamente semplice: un perno in metallo temprato, con una forma definita e trattenuto da una molla, viene pressato nel provino. A seconda della profondità di inserimento, il materiale testato risulta duro o morbido. Questo procedimento è stato acquisito nelle norme DIN 53505 e 7868. Attualmente sono diffusi due tipi di strumenti: Durometri analogici con indicatore scorrevole e durometri shore digitali. Entrambi i tipi di strumenti di misura possono essere utilizzati manualmente o montati su appositi i banchi di prova. Le misurazioni shore effettuato con un durometro risultano più accurate del 25% rispetto all'uso a mano libera. Su un banco di prova è possibile effettuare misurazioni molto più uniformi e precise.

Misurare la durezza dei metalli

La determinazione della durezza dei metalli è estremamente importante nella lavorazione e nell‘utilizzo dei materiali metallici. Tradizionalmente la durezza viene determinata con l‘ausilio di macchine per prove secondo i metodi Vickers, Rockwell o Brinell. Per le misurazioni mobili esiste il metodo a rimbalzo Dietmar Leeb utilizzato per la prima volta nel 1978.

Questo metodo prevede che un corpo d‘impatto normalizzato venga spinto contro il provino. L‘urto del corpo d‘impatto provoca una deformazione della superficie e una conseguente perdita di energia cinetica. Tale perdita di energia viene rilevata tramite una misurazione di velocità e in base ad essa viene calcolato il valore di durezza in Leeb (HL). Questi strumenti di misurazione sono utilizzabili ovunque. Di regola sono dotati di una grande memoria di dati interna, che consente il rilevamento dei valori di misura in fase di accettazione merci o produzione.

La nostra gamma include strumenti di misurazione compatti in formato “a penna” oppure apparecchi di misura con sensore a cavo esterno.

La misurazione della durezza dei metalli può essere eseguita sostanzialmente in tre modi :

durometri portatili per metalli con principio LEEB
durometri fissi da banco ( manuali o automatici )
durometri ad ultrasuoni con metodo UCI

Ognuno di questi principi e metodi di funzionamento offre vantaggi e svantaggi ma sopratutto sono destinati a materiali molto diversi tra loro. Occorre innanzitutto dire che i durometri motorizzati svolgono prove che prevedono la distruzione del campione mentre i modelli portatili LEEB ed UCI sono cosiddetti strumenti di prova non distruttivi.

Le prove di durezza eseguite con strumenti funzionanti con principio LEEB sono utili ed accurate se il campione oggetto di prova ha un determinato peso e spessore minimo. Non sono idonei se dobbiamo eseguire rilevazioni su parti in metallo che siano piccoli e leggeri.

I durometri per prove di durezza UCI colmano quindi le esigenze di misurazione di oggetti di piccole dimensioni, offrendo risultati migliori rispetto ai durometri Leeb grazie alla tecnologia UCI , acronimo di Ultrasonic Contact Impedance.

Che cos'è il metodo UCI ?

Il metodo dell'impedenza del contatto a ultrasuoni ( metodo UCI in breve ) è un metodo di prova della durezza. Poiché la tecnologia può essere costruita in modo compatto, i durometri con questa tecnologia sono adatti per i test di durezza mobile. Il metodo è standardizzato secondo norme DIN 50159 e ASTM A1038. Utilizzato da più di 50 anni, è nato per le esigenze dell'industria pesante, per test su macchine e parti pesanti dove non era possibile usare la classica strumentazione da laboratorio. In seguito grazie all'affidabilità, alla velocità e facilità d'uso dei moderni tester di durezza UCI, questi sono stati sviluppati e miniaturizzati permettendo oggi sempre più compiti nei classici test di durezza.

Gli strumenti per prove di durezza UCI (Ultrasonic contact impedance) colmano perfettamente una lacuna nel settore delle prove di durezza. Questo settore di prova è caratterizzato, da una parte da strumenti per prove di durezza mobili secondo il principio Leeb e, dall’altra dagli apparecchi fissi per prove di durezza, che svolgono prevalentemente prove tramite distruzione.

Gli elevati requisiti richiesti dal sistema in termini di peso minimo e spessore minimo dell’oggetto di prova, rendono il principio di Leeb non idoneo per la maggior parte delle prove su oggetti di piccole dimensioni. In questa sede citiamo la prova di durezza dei fianchi di ruote dentate. Spesso in questo tipo di prova si tratta di stabilire se i fianchi siano ancora temprati o se lo strato temprato sia già stato asportato.

Quindi gli strumenti UCI per prove di durezza, proprio nei piccoli oggetti di prova hanno un comportamento di misurazione chiaramente migliore rispetto agli strumenti per prove di durezza secondo il metodo Leeb. Un vantaggio degli strumenti UCI rispetto alle macchine per prove di durezza fisse è il fatto che l’oggetto di prova non deve essere ritagliato dall’oggetto di prova nel suo insieme.

Grazie all’utilizzo di anelli di appoggio opzionali, si può ridurre il peso minimo dell’oggetto di prova persino da 300 g a 100 g. La calibrazione ISO opzionale consente di utilizzare gli strumenti per prove di durezza UCI non solo per svolgere prove interne, bensì anche per misurazioni i cui risultati debbano essere scambiati esternamente.

Come è fatto un durometro ad ultrasuoni

Un durometro UCI è costituto da una sonda di misura (sonda manuale o sonda motorizzata ) e un dispositivo di test per la valutazione, la conservazione e il confronto dei valori misurati. I test sono eseguiti in tutte le direzioni, in uno spazio ristretto e anche in luoghi difficili da raggiungere per le particolari geometrie dei materiali.

Durometro ad ultrasuoni UCI con sonda a motore

Come funziona

La misura della durezza UCI avviene attraverso la sonda manuale che viene posizionata manualmente nel test di durezza mobile e quindi premuta sul materiale.

Dopo qualche secondo , i valori di durezza misurati vengono visualizzati e memorizzati digitalmente. Memorizzando automaticamente le serie di misure, l'operatore può concentrarsi sul posizionamento esatto della sonda e successivamente valutare i risultati in modo conveniente. Risultati ancora più precisi con una forza di prova inferiore possono essere raggiunti utilizzando durometri con sonda motorizzata. In questo caso la sonda è sempre posizionata liberamente e tenuta a mano ma il carico di prova viene applicato da un motore integrato. Si evitando quindi gli errori e scostamenti dovuti alla forza della persona e ci si garantiscono risultati riproducibili.

Vantaggi del metodo UCI

I vantaggi del processo UCI sono la facilità di automazione e la buona riproducibilità dei valori di durezza, poiché l'intera superficie di contatto è inclusa nella misurazione. Inoltre, i dispositivi con questo metodo sono molto adatti per i test di durezza mobile perché possono essere piccoli e leggeri e la calibrazione (ad esempio sul materiale di base del campione) è veloce. La misurazione delle variazioni di frequenza è esente dal giudizio soggettivo del singolo operatore, sopratutto con le sonde a motore.

Misure mobili indipendenti dalla posizione e dalla direzione, anche in spazi ristretti. Misurazioni possibili sia su oggetti di grandi dimensioni che su angoli , ruote dentate, ingranaggi. Misurazione veloce e affidabile ( tipicamente 1 / 2 secondi ). Dimensione e profondità di penetrazione ridotte; il metodo deve quindi essere considerato non distruttivo.

Prezzi e costi

Per il durometro UCI SAUTER serie HO abbiamo un prezzo base di 5.500 euro. Sono disponibili in opzione numerosi accessori per migliorare la misurazione o adattarsi ai diversi contesti. Possiamo fornire anche calibrazioni e tarature con relativo certificato, in questo modo le misurazioni sono valevoli anche verso terzi e non solo per prove e test interni.