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Durezza Vickers

Microdurezze e macrodurezze Vickers per misurare i tuoi materiali con la precisione che meritano

Cos'è la durezza Vickers?

La durezza Vickers è una delle prove meccaniche statiche utilizzabili per misurare la durezza dei materiali.

Nello specifico, determinata la forza con cui viene improntato il materiale, la successiva misurazione delle dimensioni dell’impronta avviene otticamente.

Ciò vuol dire che è l’acquisizione ottica della dimensione dell’impronta generata dal penetratore assieme al valore della forza di carico a determinare il valore di durezza.

Il range delle durezze applicabile in questo caso è molto ampio e per comodità si parla di due “famiglie” distinte tra loro:

  • La “famiglia” delle microdurezze Vickers: l’intervallo di forze è compreso tra 0,009807 N (1gf) e 0,9807 N (100gf), secondo la ISO 6507-1;
  • La “famiglia” delle macrodurezze Vickers: l’intervallo di forze è maggiore a 0,9807N (da 100gf in su), secondo la ISO 6507-1.

Ci sono però delle variabili da tenere in considerazione per la scelta delle forze di carico da usare, tra cui:

  • Lo spessore e le dimensioni del campione di prova;
  • Le dimensioni dell’area da misurare.

Ti invitiamo comunque ad approfondire la procedura più adatta alle tue esigenze consultando le norme ISO 6507-1, le norme ASTM E92 e ASTM E384 (quest’ultima nel caso delle microdurezze Vickers).

La prova Vickers avviene prevalentemente tramite un pratico durometro da banco strutturato per assecondare le tue esigenze.

La tecnologia del sistema ottico che rileva la dimensione dell’impronta generata

Come funziona la durezza Vickers?

Immagina un durometro da banco dotato di un penetratore a forma di piramide retta (con angolo al vertice di 136°) a base quadrata, di diamante.  La prova di durezza ha inizio quando il penetratore viene a contatto con la superficie del campione da misurare.

Dopo una sollecitazione localizzata di pochi secondi (in genere compresa tra i 10 e i 15 sec.), la forza viene rimossa.

A questo punto, un apposito algoritmo, secondo il principio della durezza Vickers, rielabora le immagini provenienti dal sistema ottico e calcola la media delle diagonali dell’impronta generata dal penetratore, permettendo così di stabilire il valore di durezza (la cui unità di misura è indicata con “HV”).

Immagine di prova durezza Vickers - Axiotek

Per essere più precisi, questo valore viene determinato dal rapporto tra forza applicata (espressa in Newton o in kgf) e la superficie laterale dell’impronta rilevata una volta rimossa la forza. Ecco la formula:

Questa formula si sviluppa ulteriormente fino ad arrivare al calcolo finale espresso qui di seguito:

Immagine formula durezza Vickers
Immagine formula durezza Vickers

Nell’atto pratico però è sufficiente consultare le tabelle allegate alle norme di riferimento per calcolare velocemente il valore della durezza, senza dover materialmente applicare la formula che abbiamo appena visto.

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Quando usare la durezza Vickers?

Adatta al laboratorio

La durezza Vickers è la più adatta all’ambiente da laboratorio. Permette infatti indagini molto approfondite, perfette per uno studio ad hoc della durezza. Non a caso, infatti, offriamo questa tipologia di prova di durezza principalmente attraverso un durometro da banco.

Solo così puoi gestire al meglio il tuo lavoro scongiurando vibrazioni e garantendo indagini approfondite.

Misura qualsiasi oggetto

La prova Vickers è adatta alla misurazione di qualsiasi oggetto (persino il più piccolo) anche attraverso forze molto ridotte senza la necessità di cambiare il penetratore.

Prove singole e multiple

Idonea sia a prove singole che multiple (altrimenti dette cuciture).

Queste ultime sono perfette per testare la durezza di un campione di prova in più punti, soprattutto con materiali che hanno rivestimenti di diversa natura e che quindi presentano significative variazioni di durezza da punto a punto.

Quali sono i prerequisiti per l’uso della durezza Vickers?

Campione lucido, levigato e pulito

Il campione deve essere opportunamente lucidato, levigato e pulito garantendo l’assenza di ossidazione. Solo così l’acquisizione ottica sarà precisa e idonea al calcolo della durezza Vickers.

Campione ben fissato sul durometro

Il campione deve essere ben bloccato sul durometro da banco, così da scongiurare eventuali vibrazioni.

Sappiamo bene quant’è difficile che una fotografia venga nitida quando ciò che vogliamo fotografare si muove di continuo.

Vantaggi & Svantaggi

Pro e contro della durezza Vickers

Vantaggi

  • La durezza Vickers assicura un alto grado di ripetibilità a prescindere dall’oggetto misurato.
  • Il range di durezze misurabile è molto vasto, e comprende anche l’uso di forze ridotte adatte a materiali estremamente fragili (come la porcellana, ad esempio) o dalle dimensioni particolarmente esigue (come ad esempio gli spilli).
  • Versatilità, perché può essere usata per la misurazione di qualsiasi metallo in quanto la scala utilizzata è unica. In questo senso la prova Vickers perfeziona e supera la prova Brinell vista l’applicazione pressoché illimitata sia per la durezza che per lo spessore del campione da provare.
  • Il cambio di penetratore non è necessario (a differenza di altre durezze come la Brinell).

Svantaggi

  • Lentezza (rispetto ad altre durezze come la Rockwell), perché per il calcolo della durezza la prova Vickers avviene attraverso acquisizione ottica;
  • Precisione e attenzione nella pulizia del campione da misurare, per avere una fotografia più nitida possibile dell’impronta generata dal penetratore.;
  • Costo più elevato rispetto agli altri strumenti di misura, poiché fa affidamento su potenti obiettivi ottici.
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