Rockwell Hardness Testing | Buehler

Pruebas Rockwell

Los métodos de prueba Rockwell están definidos en las siguientes normas: ASTM E18 para metales, ISO 6508 para metales y ASTM D785 para plásticos. Se recomienda entregar a los operarios una copia actual de las normas relevantes, ya que estas se actualizan periódicamente. La prueba de dureza Rockwell se basa en la medición de la profundidad a la que se fuerza un indentador mediante una carga pesada (mayor) más allá de la profundidad resultante de una carga preliminar (menor) aplicada previamente. La prueba sigue la secuencia (consulte la figura 23.4 a su derecha):
  • Aplicación de la carga menor. Registro de una posición “cero”.
  • Aplicación gradual de carga hasta alcanzar la carga mayor. Registro de la posición de penetración máxima.
  • Extracción de carga hasta alcanzar la carga menor.
El número Rockwell resultante representa la diferencia de profundidad desde la posición del punto de origen como consecuencia de la aplicación de la carga mayor. El proceso completo requiere tan solo unos segundos (hasta 15 en plásticos), por eso es que la principal ventaja de la prueba Rockwall es la obtención de resultados de forma rápida y directa sin necesidad de una medición dimensional secundaria.

Existen dos tipos de pruebas Rockwell (tabla 23.1):
  1. Rockwell: la carga menor es 10 kgf; la carga mayor es 60, 100 o 150 kgf.
  2. Rockwell superficial: la carga menor es 3 kgf y las cargas mayores son 15, 30 o 45 kgf.
Tabla 23.1: Algunas escalas comunes en pruebas Rockwell y Rockwell Superficial
Escala Carga menor Carga mayor Penetrador
HRA 10 60 Diamante
HRB 10 100 Bola de 1/16 pulg.
HRC 10 150 Diamante
HR15N 3 15 Diamante
HR30N 3 30 Diamante
HR45N 3 45 Diamante
En ambas pruebas, el indentador puede ser un cono de diamante o una bola de carburo de tungsteno, según las características del material sometido a prueba. Los valores de dureza Rockwell se expresan como una combinación de un número de dureza y un símbolo de escala que representa al indentador y a las cargas menor y mayor. El número de dureza se expresa mediante el símbolo HR y la designación de la escala.

El tipo de indentador más común es el de cono de diamante a 120 grados para realizar pruebas en aceros endurecidos y carburos. Las pruebas en materiales más blandos se realizan normalmente con bolas de carburo de tungsteno cuyos diámetros oscilan entre 1/16 pulg. y 1/2 pulg. La combinación de indentador y fuerza de prueba conforman la escala Rockwell. Estas combinaciones configuran hasta 30 escalas diferentes y se expresan como el número de dureza real seguido de las letras HR y luego la escala respectiva. Un número de dureza de 63 HRC significa una dureza de 63 en la escala C de Rockwell. Los valores superiores indican materiales más duros, como acero endurecido o carburo de tungsteno. Estos pueden tener valores HRC por encima de los 70 HRC. En las pruebas Rockwell, las fuerzas pueden aplicarse ya sea mediante sistemas de celda de carga de bucle cerrado o sistemas de peso muerto tradicionales.
 

Factores que afectan la exactitud, la precisión y el sesgo de las pruebas Rockwell

Generalmente, las pruebas Rockwell se consideran uno de los métodos de prueba más simples y, en teoría, pueden ser muy rápidas y precisas. No obstante, es importante comprobar que las condiciones de la máquina, la muestra y la configuración sean las correctas para obtener resultados uniformes y precisos. De hecho, existen muchos factores que pueden afectar negativamente el resultado Rockwell. Por lo general, el cumplimiento de las prácticas apropiadas, la calibración y el mantenimiento correctos permiten evitar estos factores.

Una de las causas más habituales de error es un indentador dañado. Los indentadores de diamante son resistentes, pero relativamente frágiles, por eso un impacto fuerte puede dañarlos. Un daño de ese tipo (o el desgate excesivo de la punta) cambia la resistencia a la penetración y, por lo general, produce una lectura de dureza alta. De igual modo, un indentador de bola deformado puede producir lecturas altas.

Otra causa común de error es la deflexión del tren de carga. Los motivos de esto pueden ser diversos y todos producen lecturas bajas de la dureza Rockwell. Si se daña el yunque, o si se introduce un indentador en él, los materiales elevados con respecto a la superficie absorben una parte de la deflexión bajo carga. De forma similar, si el área de contacto entre el yunque y el tornillo de elevación o el mecanismo del tornillo de elevación presentan suciedad o grasa, se producirá un exceso de deflexión y la lectura de dureza cambiará.

La muestra en sí es claramente importante para la obtención de buenos resultados. Si bien las pruebas Rockwell son inmunes a la preparación de la superficie relativa a los métodos de prueba ópticos, cuanto mejor es la condición de la superficie, más precisos y reproducibles son los resultados. La cara inferior de la muestra debe estar en contacto firme con el yunque y sin la interferencia de desechos u otros materiales sueltos. Siempre se deben limpiar las muestras antes de la prueba. También se deben sostener de forma estable durante la prueba, ya que cualquier movimiento de las muestras puede afectar considerablemente el resultado. Un movimiento de 2 µm equivale a 1 punto Rockwell. La vibración excesiva del entorno local o una mesa inapropiada pueden provocar problemas similares.

De los puntos anteriores se desprende que, si el operario ha recibido la debida capacitación en técnicas de instalación y prueba adecuadas, el entorno es apto para pruebas, y se siguen los regímenes adecuados de limpieza y mantenimiento, es posible evitar la mayoría de los problemas descritos anteriormente.

Para obtener más información sobre las pruebas de dureza, consulte la guía SumMet de Buehler.