Las curvas de conversión son uno de los elementos indispensables en el campo de la medición de la dureza. Muchos usuarios están familiarizados con las escalas Brinell, Vickers, Rockwell o Leeb y utilizan las curvas de conversión en su trabajo diario. Sin embargo, pocos usuarios saben cómo se generan y cómo utilizarlas correctamente. En este artículo se explica exactamente qué son las curvas de conversión, cómo se elaboran y cómo utilizarlas correctamente.
Trabajar con diferentes métodos de ensayo de dureza, a menudo, requiere que la dureza medida por un método se convierta a la de otro método o resistencia (resistencia a la tracción en N/mm²). Si un valor de dureza medido debe convertirse en otra escala (es decir, en el resultado de un método de ensayo de dureza completamente diferente), no existe ninguna ecuación matemática para hacerlo.
En general, no existen relaciones aplicables para convertir los valores de dureza de un método a otro. Sin embargo, las llamadas tablas de conversión, determinadas mediante experimentos y mediciones, permiten una fácil conversión de las escalas.
Para generar una curva de conversión, se mide la dureza de varias o docenas de muestras con diferentes valores de dureza utilizando los diferentes métodos de ensayo. A continuación, se establece la relación entre las distintas escalas. Estas conversiones sólo pueden realizarse si un número suficiente de mediciones de comparación ha salvaguardado estadísticamente la relación de conversión. Por ejemplo, la siguiente tabla (Tabla 1) representa lasn muestras, en las que cada una de ellas tiene diferentes valores de dureza pero está hecha del mismo material. Dichas muestras se ensayan con diversos métodos (aquí, a modo de ejemplo, estos métodos se denotan como A, B, C y D) y permiten establecer la tabla de conversión.
Por ejemplo, Hx1.4A (una muestra con un 40% más de dureza que el primer miembro de la población, medida con el método A) se expresaría entonces en otra escala medida por el método C como > Hx1.4C.
A continuación, estas tablas se convierten en ecuaciones matemáticas, que permiten una conversión suave de los valores de dureza intermedios (por ejemplo, la muestra con una dureza x+5,43% podría calcularse sobre la base de dicha ecuación a Hx1,0543B) porque la relación entre numerosas muestras podría describirse matemáticamente como curva de conversión.
El mismo procedimiento se aplica luego a otras clases de materiales para establecer otras relaciones entre los valores de dureza de diferentes métodos de ensayo.
Como se ha indicado anteriormente, las curvas de conversión son siempre aproximaciones. Los usuarios muy a menudo no son conscientes de que su conversión es una aproximación y creen ciegamente que los resultados finales después de la conversión son iguales al valor de dureza expresado por otra unidad de escala de dureza.
Debido a la necesaria determinación experimental de las curvas de conversión para diferentes materiales, deben tenerse en cuenta aquí los errores. Habrá un factor de incertidumbre adicional correspondiente al convertir en otra escala. Otro punto clave que hay que tener en cuenta es que muchos materiales tienen una dureza diferente basada en una microestructura diferente, en las condiciones de procesamiento y quizás en algunas variaciones menores pero que contribuyen a la composición química. Aunque las tablas de conversión especifican las composiciones químicas de varios aceros, se producen variaciones en las composiciones químicas y el procesamiento posterior puede inducir otros cambios en los materiales.
Los métodos de ensayo portátiles ofrecen libertad a los inspectores y usuarios y simplifican considerablemente el procedimiento de ensayo. Pueden llevarse a cabo in situ y de forma no destructiva, en lugar del laborioso procedimiento de recortar, transportar y medir con el método de banco de trabajo (por ejemplo, Brinell o Vickers) seguido de un análisis microscópico de la muesca. Sin embargo, imponen una incertidumbre de medición adicional, ya que todos ellos dependen, en cierta medida, del usuario, lo que significa: una incertidumbre adicional a tener en cuenta.
Afortunadamente, la mitigación más importante es hacer que los usuarios sean conscientes de las limitaciones. Además, si tiene una línea de producción y procesa materiales diversos o no estándar, intente establecer su propia curva de conversión en base a sus propios materiales, teniendo en cuenta todas las mejores prácticas de preparación de muestras (peso, grosor de pared, rugosidad de la superficie, estadísticas). Equotip, además de lacartera de curvas de conversión más amplia del mercado, ofrece varias formas de generar curvas de conversión, empezando por un simple pero limitado rango de desplazamientos de un punto, aproximaciones de dos puntos y las mejores y más precisascurvas de conversión multipunto, en las que el usuario puede calcular eficazmente e implementar de forma sencilla su propia curva de conversión sobre la base de pocas muestras en los dispositivos Equotip 550.
En otras palabras: Un material definido en las tablas de conversión no debe ser exactamente el mismo material que el usuario final está tratando de medir. Esto es especialmente importante en el caso de los materiales que se someten a muchas estapas de procesamiento.
Si utiliza un método de ensayo portátil, por ejemplo, Leeb, y si le es posible cambiar por completo a ese método, intente adoptar una escala nativa (por ejemplo, HLD) en toda la cadena de producción. De este modo, no sólo simplificará el proceso de garantía de calidad, sino que evitará la contribución de la incertidumbre innecesaria que se deriva de la naturaleza empírica de las curvas de conversión.
Siempre se recomienda utilizar la escala nativa del método de ensayo y tener siempre presente que la conversión de los valores de dureza es una aproximación.
Si se utiliza una simple corrección de desplazamiento de un punto, hay que tener en cuenta que esta corrección específica del material debe ser aplicable para la dureza medida en las proximidades de la pieza de ensayo medida, es decir: No se debe definir un desplazamiento de un punto para los materiales blandos y utilizar la misma conversión para los muy duros.
Supongamos que se considera la aplicación del método de la Impedancia de Contacto Ultrasónica (UCI). En ese caso, debe tener siempre presente que esta técnica está diseñada para el acero con módulo de Young (E) de 210 GPa, y cualquier material con un valor de E diferente mostrará lecturas erróneas. Pruebe a emplear un Rockwell portátil, que mide una profundidad de indentación y es independiente del material.
Hx1.1A
Muestra con dureza x + 20%
Tabla 1. Representación esquemática de un método de conversión de la dureza. Es importante destacar que las probetas y las condiciones de medición para estos ensayos son muy ideales: la baja rugosidad de la superficie, el tamaño y las dimensiones corresponden a los requisitos estándar, se aplica una estadística apropiada junto con un número adecuado de mediciones. A menudo, las tablas se generan mediante el llamado método Round-Robin, que significa que varias partes realizan la misma medición en las mismas condiciones para confirmar la corrección del método.