Advanced Techniques for Hardness Testing | Buehler

La prueba de materiales, incluyendo las pruebas de dureza, es un elemento fundamental pero útil en el análisis de las propiedades de los componentes, y puede lograrse mediante una multitud de métodos y técnicas. La determinación del valor de la dureza puede proporcionar información valiosa sobre el rendimiento, la durabilidad, la resistencia, la flexibilidad y las capacidades de una variedad de tipos de materiales, desde materias primas hasta especímenes preparados y productos terminados. En el mercado mundial extremadamente competitivo de hoy, con altas expectativas en cuanto a exactitud y productividad, hay grandes consecuencias en los errores de calidad y / o productividad. La fabricación, la investigación y el control de calidad ahora más que nunca deben depender en gran medida de nuevas y evolutivas técnicas para revolucionar, agilizar y reforzar sus procesos existentes, más tradicionales, si quieren mantener un ritmo competitivo. Avances significativos, que se desarrollan a un ritmo exponencial, en hardware, electrónica, algoritmos y software, han conducido a equipos de pruebas de dureza y materiales mucho más sofisticados que pueden proporcionar información útil y crítica de forma rápida, fiable y con extrema precisión.

Travesía automática y análisis de imágenes

Dos de las pruebas de dureza más comunes son Knoop y Vickers, que se usan en pruebas micro y macro para determinar la dureza del material basándose en medir el tamaño de una impresión en forma de diamante dejada por una aplicación de una fuerza especificada. La naturaleza del proceso de prueba normalmente dicta una aplicación de fuerza relativamente ligera, dando como resultado impresiones extremadamente pequeñas que deben medirse a nivel de micrómetros. Las técnicas tradicionales, todavía ampliamente empleadas hoy en día, implican el uso de microscopios con objetivos de resolución variable integrales al probador de dureza, para medir manualmente a través de un ocular. Previsiblemente, este es un proceso que consume tiempo, subjetivo y potencialmente lleno de error. No es raro que un técnico produzca y mida por ojo muchos centenares de muescas durante un día, con la fatiga probablemente comprometiendo el proceso de medida mientras que los recortes aumentan en cantidad. A esto se añade la necesidad de realizar un análisis completo de una travesía de dureza consistente a menudo en cantidades de impresiones superiores a 15 guiones cada una, por lo general varias veces en una sola muestra, y se hace evidente el deseo de inculcar las técnicas tecnológicas avanzadas actuales. Durante los últimos años, y cada vez más en el futuro, estos procesos manuales son y seguirán dando paso rápidamente a la implementación de la automatización en todos los aspectos del proceso. Se están realizando nuevas técnicas en la preparación de materiales, movimiento de escenario, análisis de resultados e incluso informes. Una tecnología de este tipo que se está implementando en muchos laboratorios alrededor del mundo es la exploración automática de escenarios y la lectura de análisis de imagen de las sangrías de Knoop y Vickers.

Un sistema automático Knoop o Vickers consta típicamente de un probador completamente controlable que incluye una torreta auto-rotativa, así como un accionamiento en el eje Z para aplicar la indentación y como un medio de enfoque automático en la muestra. Añada a esto una típica PC cargada con software dedicado, un escenario motorizado automático XY y una cámara de video USB, y tiene un sistema de prueba de dureza completamente automatizado que, una vez configurado inicialmente con muestras y un programa almacenado, puede dejarse Solo para hacer, medir e informar automáticamente sobre una cantidad casi ilimitada de recorridos de indentación.

La tecnología más reciente elimina gran parte del hardware que en el pasado planteaba desafíos operacionales y un espacio de trabajo desordenado. El movimiento de la etapa es a través del joystick virtual y en algunos sistemas, los reguladores de la etapa se integran en la cubierta de la etapa. Los avances en los algoritmos de movimiento de escenario y el diseño mecánico han hecho la precisión XY y la repetibilidad mejor que nunca, primordial en los requisitos de recorrido de precisión como el análisis de profundidad de caso. Mientras que el análisis de imágenes y el movimiento automatizado de escenarios no es nuevo en pruebas de dureza, los desarrollos están en curso y continúan contribuyendo a mejorar dramáticamente el proceso. La tecnología de la cámara ha evolucionado desde grabber de marco, a IEEE Firewire a USB, eliminando el hardware adicional mientras que al mismo tiempo aumentando la resolución de la cámara y las posibilidades del campo de visión. Las capacidades de las cámaras actuales y en desarrollo, junto con la capacidad de procesamiento de las computadoras de hoy en día y los paquetes de software de mejora continua, han mejorado significativamente la precisión, repetibilidad y fiabilidad de la lectura automática de sangría. Las limitaciones pasadas en lo que respecta al acabado de la superficie, la iluminación, la calibración de preajuste, el umbral y el tamaño de los píxeles han sido eliminados, mientras que continuamente se están mejorando. El resultado es una mayor capacidad y dependencias de "dejar que el instrumento haga el trabajo", lo que contribuye a un aumento sustancial en el rendimiento, la consistencia y, lo que es más importante, libera al operador de otras responsabilidades. La expansión aún más productiva es la capacidad de utilizar etapas XY de mayor tamaño capaces de contener 2, 4 o incluso 6 muestras a la vez en una serie de tipos de fijación. Las tramas preprogramadas y guardadas se abren, las muestras se alinean en los soportes y, con un solo clic, se inicia la indentación, lectura y notificación de una multitud de travesías en cada muestra. Autofocus mitiga cualquier problema de claridad indent debido a la variación de la posición Z. Los softwares más nuevos permiten incluso diferentes escalas, fuerzas y objetivos de microscopio, dentro y entre travesías. Las pruebas de automatización también son cada vez más beneficiosas en las aplicaciones de pruebas de dureza de Rockwell, particularmente en los requisitos de patrones repetitivos, como las pruebas de jominy, donde un número de barras pueden ser probadas y reportadas completamente, no tripuladas después de un clic del ratón.