Medición en escalas de dureza Rockwell

Qué son las escalas de dureza rockwell, cuál es su importancia, confiabilidad y rastreabilidad. Conozca todo sobre este tema en este artículo.

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En un contexto de calidad total debemos considerar que la materia prima es un requisito básico para la manufactura de componentes mecánicos de alta calidad o cualquier otro producto que dependa de la calidad de la materia prima para su obtención. Dentro del universo de la manufactura mecánica, después del proceso siderúrgico de obtención de las materias primas, la verificación de su calidad en propiedades mecánicas es obtenida por la medición de su dureza y los parámetros de medición más usuales son Rockwell, Vickers y Brinell. En este trabajo pretendemos abordar la escala de dureza Rockwell, enfocando la importancia de la metrología en la confiabilidad de los resultados de esa medición de dureza y su rastreabilidad.

 

Escalas de medición de dureza Rockwell

El método fue ideado en 1919 por Stanley P. Rockwell como una herramienta para obtener de forma rápida y más precisa valores para el control de dureza en la planta de rodamientos donde trabajaba. Dando seguimiento a su invención, Charles H. Wilson complementó los métodos de prueba, haciendo lo que es hoy el método más ampliamente utilizado para análisis de aprobación y control de procesos de metales y componentes metálicos.

 

¿Qué es el método rockwell?

El método creado por Rockwell, inicialmente como una herramienta casera para medir valores de dureza, adquirió cada vez mayor popularidad a través del tiempo y terminó volviéndose una fortaleza dentro del campo de la metrología.

La medición de dureza ofrece informaciones importantes sobre materiales metálicos tales como tensión de drenaje, ductilidad y resistencia al desgaste, y muchas otras propiedades asociadas al desarrollo de materiales y equivalentes propios a aplicaciones exigidas en proyectos.

 

Escala de dureza Rockwell

La escala de dureza Rockwell consiste en aplicar una carga sobre el objeto en medición intermediado por un penetrador (puede ser un penetrador esferocónico de diamante o una esfera de acero o metal duro),y se mide cuanto ese penetrador se profundiza en el objeto a medir. Para escalas normales, cada unidad de dureza Rockwell equivale a 0,002 mm de profundidad, y para escalas de dureza Rockwell Superficial cada unidad de dureza equivale a 0,001 mm de profundidad.

 

 

Influencia de una medición de dureza rastreabilidad, error e incertidumbre

Muchas son las influencias en el proceso de medición de dureza, la forma geométrica del penetrador, las cargas preliminares y suplementarias de ensayo, la medición de la profundidad de penetración, además de otros parámetros no demostrados en el método, pero que son inherentes al propio método. Ellos son: la velocidad de aplicación de las fuerzas de ensayo, el tiempo de permanencia de esas fuerzas, fuera de otras prácticas normalmente recomendadas por las normas.

Todos esos parámetros se convierten en fuentes de errores con consecuente influencia en el resultado de la medición de dureza.

 

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Norma ISO 6508-1 de 2005

Según la norma ISO 6508-1:2005, y con los grandes esfuerzos del Comité ISO TC 164, los principales aspectos a considerar en el cálculo de Incertidumbre en una medición de dureza Rockwell, son:

• Repetibilidad en el desempeño de la máquina de ensayo de dureza (ms)
• Reproducibilidad, incluida la deriva del equipo determinado y de la máquina de ensayo de dureza (b)
• Resolución del medidor de la profundidad de la máquina de ensayo de dureza (b)
• Incertidumbre del valor medio certificado de los patrones de dureza de referencia utilizados en la calibración de la máquina de ensayo de dureza (CRM)
• La no uniformidad en valores de dureza en la superficie del bloque patrón de dureza, o del propio objeto en medición (CRM)
• Variación de la máquina de ensayo de dureza en referencia con el patrón de dureza al cual la rastreabilidad es pretendida (H)
• Determinación de las variaciones de medición de la máquina de ensayo de dureza (repetibilidad durante un mismo ensayo) ( )
• Correcciones para las variaciones de medición.
• La remanencia de variaciones en la máquina de ensayo de dureza después que las correcciones de las variaciones hayan sido efectuadas.

 

Norma ISO 6508 de 2016

La norma ISO 6508-1:2016 es la revisión más reciente de la norma ISO 6508-1, que había sido publicada en el año 2005. A continuación, se presentan algunas de las principales diferencias entre ambas normas:

1. Alcance: La norma ISO 6508-1:2016 tiene un alcance más amplio que la versión anterior, ya que incluye información adicional sobre la calibración y verificación de los equipos de ensayo de dureza Rockwell.

2. Nuevas definiciones: La norma ISO 6508-1:2016 introduce nuevas definiciones relacionadas con la verificación y validación de los equipos de ensayo de dureza Rockwell.

3. Procedimientos de calibración: La norma ISO 6508-1:2016 especifica nuevos procedimientos de calibración para los equipos de ensayo de dureza Rockwell, incluyendo la verificación de la posición cero del indentador y la corrección de la escala de lectura.

4. Cargas y penetradores: La norma ISO 6508-1:2016 establece nuevos requisitos para la selección de las cargas y penetradores de dureza adecuados para el material a ensayar.

5. Validación de resultados: La norma ISO 6508-1:2016 proporciona orientación adicional sobre la validación de los resultados de las mediciones de dureza Rockwell, incluyendo la evaluación de la repetibilidad y la reproducibilidad de los ensayos.

En general, la norma ISO 6508-1:2016 es una actualización más detallada y completa de la norma ISO 6508-1 de 2005, y proporciona información adicional para garantizar la exactitud, la confiabilidad y la trazabilidad de las mediciones de dureza Rockwell.

 

Rastreabilidad

La trazabilidad es un factor importante en la cadena metrológica de una medición, tal vez la más importante para determinar la universalidad de un valor obtenido por una medición. Es lo que permite expresar un resultado con una confiabilidad de reconocimiento, luego su obligatoriedad para un laboratorio de calibración, sin la cual una acreditación es invalidada.

Conforme con la norma ISO 6508-1:2005, la incertidumbre es asociada directamente a la cadena de rastreabilidad, y presenta en su adjunto G: “.... Demuestra la estructura de la cadena metrológica de cuatro niveles, necesaria para definir y diseminar escalas de dureza. La cadena se inicia por el Nivel Internacional utilizando definiciones internacionales de las diferentes escalas de dureza para conducción de Inter comparaciones Internacionales. En seguida, las máquinas de patronamiento primario, a nivel nacional, producen bloques de referencia de dureza para el nivel de los laboratorios de calibración (acreditados).Naturalmente, el Método de Calibración Directa y la verificación de esas máquinas de ensayo de dureza deben ser conducidos con la más alta exactitud posible”.

Dentro del proceso de Calibración Directa, arriba resumidamente presentadas, otras actividades complejas son necesarias para atender las exigencias de rastreabilidad y, solamente con ese rigor se puede considerar que una medición es confiable. Como ejemplo está el diagrama de rastreabilidad desarrollado por el laboratorio de Mitutoyo en su planta en Brasil.

 

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La situación de la cadena metrológica en Brasil

El INMETRO, Instituto Nacional de Metrología, posee el equipo de patronamiento primario para escalas de dureza. Este equipo, especialmente desarrollado para institutos de metrología, es el mismo que equipa varios NMI (National Metrology Institutes) en países más avanzados como en Estados Unidos, Italia, Reino Unido, Alemania, Canadá, Australia, entre otros.