{"id":349,"date":"2021-06-22T15:12:00","date_gmt":"2021-06-22T15:12:00","guid":{"rendered":"https:\/\/innovatest-iberica.es\/?p=349"},"modified":"2021-04-27T15:48:39","modified_gmt":"2021-04-27T15:48:39","slug":"historia-de-la-dureza","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/innovatest-iberica.es\/?p=349","title":{"rendered":"Historia de la dureza"},"content":{"rendered":"\n

La dureza, aplicada a la mayor\u00eda de los materiales y en metales espec\u00edficos, es una prueba mec\u00e1nica valiosa, reveladora y ampliamente utilizada que se ha utilizado en diferentes formas durante m\u00e1s de 250 a\u00f1os. De hecho, como propiedad del material, su importancia y valor no pueden subestimarse, y la informaci\u00f3n de una prueba de dureza puede complementar y utilizarse con frecuencia junto con otras t\u00e9cnicas de verificaci\u00f3n de materiales, como la compresi\u00f3n o la tracci\u00f3n, para proporcionar informaci\u00f3n cr\u00edtica sobre el rendimiento. \u00bfQu\u00e9 importancia y utilidad tienen las pruebas de dureza y materiales?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Considere la informaci\u00f3n ofrecida y su importancia en la industria aeroespacial, automotriz, control de calidad, estructural, an\u00e1lisis de fallas y varias otras formas de fabricaci\u00f3n e industria.\u00a0La determinaci\u00f3n de estas propiedades del material ofrece informaci\u00f3n valiosa sobre la resistencia, flexibilidad, durabilidad y capacidades de una amplia gama de tipos de componentes, desde materias primas hasta muestras preparadas y productos terminados.\u00a0A lo largo de los a\u00f1os, se han creado y utilizado diferentes m\u00e9todos para determinar la dureza de los materiales con distintos niveles de \u00e9xito.\u00a0Desde las primeras formas de pruebas de rayado hasta sofisticadas im\u00e1genes automatizadas, las pruebas de dureza se han convertido en un m\u00e9todo de prueba de materiales preciso, eficiente y valioso.<\/p>\n\n\n\n

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Dureza de materiales rayado.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Si bien las t\u00e9cnicas de prueba y el hardware han mejorado considerablemente, particularmente en los \u00faltimos a\u00f1os y en sinton\u00eda con la electr\u00f3nica, el hardware, la computadora y las capacidades de programaci\u00f3n que avanzan r\u00e1pidamente, las formas b\u00e1sicas y anteriores de prueba de dureza, como la prueba simple de rayado, eran suficientes para la necesidad del era relevante. Algunas de las formas m\u00e1s antiguas de pruebas de rayado de barras se remontan aproximadamente a 1722. Estas pruebas se llevaron a cabo en base a una barra que aument\u00f3 en dureza de un extremo a otro. El nivel en el que el material que se estaba probando pod\u00eda desarrollar un rayado en la barra fue un factor determinante en la dureza de las probetas. M\u00e1s tarde, en 1822, se lanzaron formularios de prueba de dureza que inclu\u00edan rayar las superficies del material con un diamante y medir el ancho de la l\u00ednea resultante, una prueba que finalmente se conoce como escala de Mohs.<\/p>\n\n\n\n

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Dureza de los materiales Escala Mohs<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Este m\u00e9todo todav\u00eda se utiliza hoy en d\u00eda en algunos procesos. La escala de Mohs se compone de 10 minerales, ordenados del m\u00e1s duro al 10 (diamante) al m\u00e1s suave al 1 (talco). Cada mineral es capaz de rayar a los que se encuentran por debajo de \u00e9l en la jerarqu\u00eda de escala. La escala de Mohs no es lineal; la diferencia de dureza entre 9 y 10 es principalmente mayor que entre 1 y 2. Para poner la escala de Mohs en perspectiva, un ejemplo tangible es el del acero para herramientas endurecido, que cae en aproximadamente 7 u 8 en la escala. Durante los siguientes 75 a\u00f1os, se lanzaron otras versiones m\u00e1s avanzadas de la prueba de rayado, que incluyen platina integrada, microscopio y aparatos de diamante que aplicaban cargas crecientes de hasta 3 gramos.<\/p>\n\n\n\n

El material a ensayar se ray\u00f3 bajo variantes de carga y luego se compar\u00f3 con un conjunto est\u00e1ndar de rayas de valor conocido. Una versi\u00f3n m\u00e1s avanzada de este sistema utiliz\u00f3 un diamante montado al final de un resorte de acero c\u00f3nico. El otro extremo del resorte estaba conectado a un brazo de equilibrio con un peso de 3 gramos. El material que se estaba probando se desplaz\u00f3 mediante una rueda accionada manualmente y un sistema de engranajes helicoidales, encima del cual se coloc\u00f3 un escenario y un dispositivo de sujeci\u00f3n para el material. Se aplic\u00f3 una presi\u00f3n fija a medida que se atravesaba el material, lo que condujo a un \u00abcorte\u00bb en el material que luego se midi\u00f3 bajo el microscopio con la ayuda de un ocular microm\u00e9trico filar. Luego se utiliz\u00f3 una f\u00f3rmula matem\u00e1tica, esencial para el proceso, para derivar la dureza.<\/p>\n\n\n\n

M\u00e1s tarde se introdujo la dureza del tipo de indentaci\u00f3n, una forma temprana desarrollada alrededor de 1859, se bas\u00f3 en la carga necesaria para producir una indentaci\u00f3n de 3,5 mm en el material. Luego se midi\u00f3 la profundidad con un sistema de escala de nonio y la carga total requerida para alcanzar los 3,5 mm se denomin\u00f3 dureza. El penetrador constaba de un cono truncado que se estrechaba desde 5 mm en la parte superior hasta 1,25 mm en la punta. Este m\u00e9todo fue principalmente efectivo en materiales blandos. Otra forma temprana de prueba de indentaci\u00f3n consisti\u00f3 en presionar geometr\u00edas en \u00e1ngulo recto del mismo material de prueba entre s\u00ed y luego medir el ancho de la impresi\u00f3n resultante. A principios de la d\u00e9cada de 1900, se desarrollaron diferentes formatos a partir de esta t\u00e9cnica que tambi\u00e9n utilizaban la indentaci\u00f3n \u00abmutua\u00bb de material de prueba cil\u00edndrico con el eje longitudinal presionado en \u00e1ngulos rectos entre s\u00ed.<\/p>\n\n\n\n

Prueba de dureza Brinell<\/h2>\n\n\n\n

JA Brinell proyect\u00f3 la primera prueba estandarizada y ampliamente aceptada de indentaci\u00f3n-dureza en 1900. El inter\u00e9s de Brinell por la ciencia de los materiales se desarroll\u00f3 durante su participaci\u00f3n en varias empresas de hierro suecas y su deseo de tener un medio r\u00e1pido y consistente para determinar la dureza del material.\u00a0La prueba de dureza Brinell, que todav\u00eda se usa ampliamente en la actualidad, consiste en sangrar la superficie del metal con un acero de 1 a 10 mm de di\u00e1metro o, m\u00e1s recientemente, una bola de carburo de tungsteno con cargas pesadas de hasta 3.000 kg.<\/p>\n\n\n\n

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JA Brinell<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

La impresi\u00f3n resultante, el di\u00e1metro de la muesca, se mide con la ayuda de un microscopio de baja potencia despu\u00e9s de retirar la carga. Se toma el promedio de dos lecturas del di\u00e1metro de la impresi\u00f3n en \u00e1ngulo recto y se calcula matem\u00e1ticamente a un valor de dureza. La prueba Brinell b\u00e1sicamente introdujo la fase de producci\u00f3n de la prueba de dureza de indentaci\u00f3n y abri\u00f3 el camino para m\u00e1s pruebas de indentaci\u00f3n que eran m\u00e1s relevantes para los tipos de materiales.<\/p>\n\n\n\n

Probador de dureza con escleroscopio<\/h2>\n\n\n\n

Aproximadamente al mismo tiempo que el Brinell se estaba desarrollando como una prueba \u00fatil, se lanz\u00f3 el probador de dureza Scleroscope como uno de los primeros instrumentos de prueba de dureza que no dejaban marcas. Albert F. Shore, quien descubri\u00f3 la Shore Instrument Manufacturing Company en Nueva York, y cuyo nombre es actualmente sin\u00f3nimo de prueba de dur\u00f3metro, dise\u00f1\u00f3 el escleroscopio como una prueba de dureza alternativa. El escleroscopio us\u00f3 un \u00abmartillo\u00bb con punta de diamante, sostenido dentro de un tubo con frente de vidrio que cay\u00f3, desde una altura de 10 pulgadas, sobre una muestra de prueba.<\/p>\n\n\n\n

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Albert F. Shore<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

El rebote del martillo se midi\u00f3 en una escala graduada de unidades \u00abShore\u00bb, cada una separada en 100 partes que ofrecen una comparaci\u00f3n con el rebote que podr\u00eda esperarse del acero endurecido con alto contenido de carbono. La lectura de dureza es t\u00e9cnicamente una medida de la elasticidad del material. Una ventaja clave del escleroscopio fue su naturaleza \u00abno destructiva\u00bb en el sentido de que, a diferencia de los otros m\u00e9todos disponibles de prueba de dureza en ese momento, un escleroscopio dejaba solo una leve marca en el material bajo prueba, aparentemente dej\u00e1ndolo disponible para su uso despu\u00e9s de la evaluaci\u00f3n. .<\/p>\n\n\n\n

A medida que avanzaba el siglo 20 y soport\u00f3 dos guerras mundiales, con el crecimiento simult\u00e1neo de la industrializaci\u00f3n global revoluci\u00f3n industrial y el aumento de los requisitos de fabricaci\u00f3n, trajeron una necesidad urgente de m\u00e9todos de ensayo m\u00e1s eficientes y refinados, y como resultado, aparecier\u00f3n nuevas t\u00e9cnicas de fabricaci\u00f3n.\u00a0Se requer\u00edan formas de prueba eficientes y precisas en respuesta a las grandes demandas de fabricaci\u00f3n, fallas estructurales y la necesidad de dise\u00f1ar la integridad adecuada del material en la creciente infraestructura global.<\/p>\n\n\n\n

Prueba de dureza Vickers<\/h2>\n\n\n\n

La\u00a0prueba de dureza de Vickers<\/a>fue desarrollado en 1924 por dos caballeros, Smith y Sandland, en Vickers Ltd, un conglomerado brit\u00e1nico de ingenier\u00eda.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

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Ensayo de dureza Vickers<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

La prueba, desarrollada como una alternativa al Brinell, se desarroll\u00f3 en respuesta a la necesidad de tener una prueba m\u00e1s refinada sobre las limitaciones de material en las que el Brinell era efectivo.\u00a0La prueba de Vickers utiliza el mismo principio que el de Brinell, el de una impresi\u00f3n regulada en el material, pero en su lugar utiliz\u00f3 un diamante en forma de pir\u00e1mide en lugar del penetrador de bola de Brinell.\u00a0Esto condujo a una prueba de dureza m\u00e1s vers\u00e1til y consistente.\u00a0M\u00e1s tarde, en 1939, Fredrick Knoop, de la Oficina Nacional de Normas de EE. UU., Lanz\u00f3 una alternativa a la prueba de Vickers.\u00a0La prueba de Knoop hizo uso de un formato alargado y menos profundo de la pir\u00e1mide de diamante y fue dise\u00f1ada para usarse bajo fuerzas de prueba m\u00e1s bajas que la prueba de dureza de Vickers.\u00a0permitiendo pruebas m\u00e1s precisas de materiales delgados o quebradizos.\u00a0Tanto las pruebas de Knoop como las de Vickers contin\u00faan siendo m\u00e9todos de an\u00e1lisis de dureza populares en la actualidad.<\/p>\n\n\n\n

Prueba de dureza Rockwell<\/h2>\n\n\n\n

A pesar de haber sido concebida como una idea en 1908 por un profesor vien\u00e9s, Paul Ludwik, la prueba de dureza de Rockwell no adquiri\u00f3 importancia comercial hasta alrededor de 1914 cuando los hermanos Stanley y Hugh Rockwell, que trabajaban en una empresa de fabricaci\u00f3n en Bristol, Connecticut, lograron expandir la idea. de usar una prueba de dureza de diamante c\u00f3nica basada en el desplazamiento y solicitar una patente para un dise\u00f1o de probador de Rockwell.\u00a0El criterio principal de este probador fue ofrecer un m\u00e9todo r\u00e1pido para determinar los efectos del tratamiento t\u00e9rmico en las pistas de los rodamientos de acero.<\/p>\n\n\n\n

Una de las fortalezas clave de Rockwell fue la peque\u00f1a \u00e1rea de hendidura requerida. Tambi\u00e9n es mucho m\u00e1s f\u00e1cil de usar ya que las lecturas son directas, sin necesidad de c\u00e1lculos o mediciones secundarias. La solicitud de patente fue aprobada el 11 de febrero \u00aa<\/sup> de 1919 y m\u00e1s tarde, en 1924 se le concedi\u00f3 una patente de dise\u00f1o m\u00e1s mejorada. Al mismo tiempo, Stanley Rockwell estaba comenzando la producci\u00f3n comercial de probadores Rockwell en asociaci\u00f3n con el fabricante de instrumentos Charles H. Wilson en Hartford, Connecticut.<\/p>\n\n\n\n

La compa\u00f1\u00eda creci\u00f3 hasta convertirse en Wilson Mechanical Instrument Company y fue llamada el productor premium de probadores Rockwell. Despu\u00e9s de algunos cambios de propiedad a finales de 1900, Wilson fue adquirido en 1993 por Instron, un l\u00edder mundial en la industria de pruebas de materiales y hoy se ha convertido en una parte vital de Instron \/ Illinois Tool Works. Actualmente conocido como Wilson Hardness, la experiencia combinada de Instron \/ Wilson, junto con las adquisiciones posteriores de Wolpert Hardness y Reicherter Hardness, han dado como resultado la ingenier\u00eda y producci\u00f3n de sistemas de dureza de vanguardia. La prueba de Rockwell sigue siendo una de las pruebas de dureza m\u00e1s eficientes y m\u00e1s utilizadas en la actualidad.<\/p>\n\n\n\n

Ensayos de dureza: hoy y en el futuro<\/h2>\n\n\n\n

En la actualidad, con mejoras significativas en los \u00faltimos a\u00f1os en la instrumentaci\u00f3n de prueba de dureza, hardware de computadora, algoritmos de im\u00e1genes, electr\u00f3nica y capacidades de software, se ha abierto la puerta a procesos de prueba excepcionalmente precisos y confiables que brindan resultados m\u00e1s r\u00e1pidamente que nunca, con frecuencia de manera automatizada. Estas t\u00e9cnicas y componentes han demostrado ser beneficiosos para aumentar la eficiencia, la precisi\u00f3n y la velocidad a niveles incomparables. Durante los \u00faltimos a\u00f1os y, sin duda, cada vez m\u00e1s en el futuro, los procesos de prueba manuales m\u00e1s est\u00e1ndar han abierto y seguir\u00e1n dando paso r\u00e1pidamente a la automatizaci\u00f3n en todos los aspectos del proceso de prueba.<\/p>\n\n\n\n

Se han introducido en la industria de ensayos de dureza nuevas t\u00e9cnicas en preparaci\u00f3n y manipulaci\u00f3n de materiales, movimiento de escenarios, fijaci\u00f3n de soportes, interpretaci\u00f3n y an\u00e1lisis de resultados, e incluso informes.\u00a0Se est\u00e1 incorporando cada vez m\u00e1s tecnolog\u00eda de automatizaci\u00f3n en una serie de sistemas de dureza que utilizan el an\u00e1lisis de imagen y desplazamiento de escenario de las indentaciones de Knoop, Vickers y Brinell.\u00a0Un\u00a0sistema autom\u00e1tico de dureza<\/a>\u00a0generalmente consta de un probador totalmente controlable, que incluye una torreta giratoria o giratoria autom\u00e1tica y tambi\u00e9n un accionamiento en el eje Z desde la carcasa del cabezal \/ penetrador o desde un sistema accionado por husillo utilizado para aplicar la penetraci\u00f3n a una fuerza predeterminada y tambi\u00e9n para enfocar autom\u00e1ticamente la muestra.<\/p>\n\n\n\n

Agregue a esto una computadora est\u00e1ndar con software de dureza dedicado, una c\u00e1mara de video USB y una mesa motorizada de desplazamiento XY autom\u00e1tico, y el resultado es un sistema de prueba de dureza potente y completamente autom\u00e1tico.\u00a0Estos sistemas se pueden dejar solos para producir, medir e informar autom\u00e1ticamente sobre un n\u00famero casi ilimitado de traves\u00edas de penetraci\u00f3n.\u00a0Esta nueva tecnolog\u00eda evita gran parte del hardware que en el pasado causaba espacio de trabajo desordenado y desaf\u00edos operativos.<\/p>\n\n\n\n

Las pruebas de dureza juegan un papel vital en el control de calidad, las pruebas de materiales y la aceptaci\u00f3n de componentes. Los datos son necesarios para verificar la integridad estructural, el tratamiento t\u00e9rmico y la calidad de los componentes a fin de determinar si un material tiene las propiedades necesarias para su uso previsto. A lo largo de los a\u00f1os, el establecimiento de medios de pruebas cada vez m\u00e1s productivas y efectivas mediante el perfeccionamiento del dise\u00f1o de pruebas est\u00e1ndar ha dado paso a nuevos m\u00e9todos de vanguardia que ejecutan e interpretan las pruebas de dureza de una manera m\u00e1s eficaz que nunca.<\/p>\n\n\n\n

El resultado es un mayor potencial y dependencia de \u00abdejar que el instrumento haga el trabajo\u00bb, lo que contribuye a aumentos considerables en el rendimiento y la consistencia y contin\u00faa haciendo que las pruebas de dureza sean extremadamente \u00fatiles en I + D y aplicaciones industriales y asegurando que los materiales empleados en las cosas que la gente usa todos los d\u00edas contribuyen a un mundo eficiente, bien dise\u00f1ado y seguro.<\/p>\n\n\n