#28 - LA SINTESI FINALE

 Il Mondo del Durometro

Il durometro è uno strumento adibito a misurare la durezza dei materiali.  Esistono principalmente diversi tipi di questo strumento, ognuno destinato ad una specifica applicazione e dotato di una propria scala di misura, ma principalmente i durometri si riconoscono in 2 categorie: quelli DA BANCO e quelli invece PORTATILI. (step1)

La differenza sussiste principalmente per il fatto che il durometro da banco per misurare la durezza di un materiale,  effettua su di esso una penetrazione, lasciando sul punto testato un'impronta (detta testimone); mentre il portatile esegue una scansione con onde elettromagnetiche, le quali, rimbalzando ad una determinata velocità, scandiscono la durezza del materiale. (step4)

( a destra il Durometro da Banco, a sinistra il Portatile) (step2)

I durometri da banco sono gli strumenti più precisi perchè sfruttano i perforatori tramite una leggera pressione, calcolando al millimetro quanto misura la durezza del materiale (generalmente metalli). Dunque è uno strumento complesso, costituito da diverse parti, come si può evincere dal glossario:

- Il MOTORE, presente in tutti i durometri di ultima generazione e serve a far muovere il perforatore in modo che vada a creare il solco sul materiale designato. Se il durometro è invece di prime generazioni si troverà una leva.

- QUADRANTI ANALOGICI O DIGITALI, a seconda della generazione appartenente al durometro si trova un quadrante che rilevano la durezza del materiale e ricavano i dati di sensibilità

- SISTEMA IDRAULICO, necessario per la spinta del perforatore

- PERFORATORE, a seconda della scala di misura cambia di materiale e forma: varia da una piramide dalla punta in diamante ad una sfera di acciaio.

Le Scale (step5)

Come accennato prima non esiste un solo valore di unità di misura della durezza, esistono bensì diverse scale, ognuna chiamata come il proprio inventore e con propri principi: 

La prova di durezza fa parte delle prove meccaniche statiche, in quanto il testimone (il campione di materiale) deve rimanere in uno stato di immobilità durante la prova. Non porta alla rottura del materiale ma alla deformazione superficiale tramite il taglio.

Per un tempo T viene applicata una forza F determinata dalla tipologia di testimone e in base alla unità di misura usata. Il rapporto tra forza F e alla dimensione del taglio superficiale nel tempo T da come risultato il coefficiente di durezza del materiale stesso. (step22)

SCALA BRINELL

Il calcolo della durezza della scala Brinell si basa sulla misura del diametro dell'impronta lasciata dal penetratore. Essa viene anche detta prova di microdurezza.

• Penetratore: sferico in acciaio

SCALA VICKERS

Si basa sulla misura dell'area dell'impronta lasciata dal penetratore. Viene chiamata prova di microdurezza, per via dei piccoli carichi applicati al penetratore.

• Penetratore: piramidale a base quadrata e punta in diamante

SCALA ROCKWELL

Si basa sull'affondamento diretto dell'impronta e non sulla durezza misurata come pressione. Le scale di durezza ottenute sono convenzionali. Essa avviene secondo più stadi successivi di carico. La durezza è determinata in base alla deformazione elasto-plastica del materiale in esame.

La misurazione può essere fatta con diversi metodi (scale), contrassegnati da diverse sigle in funzione della forma e del materiale del penetratore e delle forze di precarico e carico applicate. Le due scale maggiormente utilizzate sono:

• Il penetratore è un cono di diamante con un angolo di apertura pari a 120° e raggio di raccordo 0.2 mm. Questo metodo è usato di preferenza per materiali molto duri con valore di durezza Brinell HB>200.

• Il penetratore è una sfera di metallo duro (carburo di tungsteno) del diametro di 1/16" (1,59 mm); è utilizzata per materiali non eccessivamente duri, con valore di durezza Brinell HB<200.

SCALA SHORE

Il principio su cui si basa il durometro di Shore (durometro Shore) è il rimbalzo di una sfera d'acciaio che cade da una determinata altezza sul saggio. Il valore della durezza è definito dall'altezza del rimbalzo. La prova è impiegata per il collaudo di cilindri per laminatoi a freddo.

Dalle Origini ad Oggi

Dall' oggi al domani del durometro (step9) 

L' origine che si attribuisce al durometro risale a prima ancora a quanto ci si possa aspettare. Questo perché la durezza dei materiali è stata oggetto di studi e riflessioni che comprendevano soprattutto esperimenti sui metalli. Questi ultimi, infatti, venivano lavorati allo stato grezzo, e per questo motivo avevano diversi gradi di durezza e di resistenza agli urti. 

Nella società umana i primi fautori ai quali si attribuiscono i primi esperimenti sulla durezza sono stati i fabbri, poiché esercitavano dei graffi sulla superficie del metallo per capirne la consistenza prima di batterlo al fuoco. (step14)

(Il leggendario fabbro degli dei Efesto) (step7)

Passati centinaia di anni, le generazioni si sono sempre evolute e arrivarono a farne i primi studi scientifici a partire dal 1700.  Fu l' anno 1722, quando lo scienziato francese R. A. Réaumur sviluppò il cosiddetto "graffio" sulla superficie in acciaio e di diversi metalli: intagliava con lo stesso strumento diversi tipi di materiali e ne definiva il diametro del taglio in base alla pressione che esercitava.

Esattamente cento anni dopo, nel 1822,  venne ideata da Friedrich Mohs la scala Mohs per la prova dei minerali. Si tratta di una scala sclerometrica per i minerali con dieci livelli, dove ogni materiale è scalfito da quello che lo segue nella scala (materiale più duro). I valori di durezza Mohs vengono utilizzati ancora oggi in mineralogia, ma non sono adatti per determinare la durezza dei materiali tecnici (metalli). I singoli livelli di durezza sono grandi a confronto ed evidenziano distanze di diversa grandezza.

A partire dal 1900, tuttavia, abbiamo le prime forme di durometro come lo intendiamo noi oggi, grazie a Brinell (da cui prende nome la scala di durezza) e la sua sfera d'acciaio. A seguire nel 1920 S. R. Rockwell ha sviluppato il metodo di pre-forza che prende il suo nome per testare le sue navi.

Intorno al 1925, invece, Il metodo Vickers fu inventato in Inghilterra da R. Smith e G. Sandland. Consentiva la prova di micro durezza utilizzando la punta a forma piramidale in diamante. (step15)

Con il passare del tempo i durometri sono diventati quelli che conosciamo noi oggi, minuziosi strumenti di precisione digitali e universali, incorporando tutte quelle che sono le scale, rendendo più facile la misurazioni da diverse parti del Globo. (step27)

Concludendo, il durometro è uno strumento industriale con il quale non ero mai entrato in contatto prima di iniziare a redigere questo blog. Studiandolo e analizzandolo dalla sua origine alla sua evoluzione, tuttavia, ho notato come l' ingegno e l' acume dell' uomo venga applicato nella progressiva evoluzione degli utensili utili, dai più generici e multifunzionali ai più precisi e specifici, proprio come il Durometro.