Artículos destacados

• Durómetros de sobremesa: Movilidad limitada, dependencia gravitatoria y mediciones que requieren mucho tiempo

• Durómetros UCI portátiles: Superan los problemas de movilidad y accesibilidad de los dispositivos Vickers fijos, permitiendo realizar ensayos en todas las direcciones

• UCI motorizados vs. sondas UCI manuales: Las sondas motorizadas reducen la influencia del operario en la medición y garantizan una mayor repetibilidad de la medición

• Consideraciones sobre la profundidad de indentación: Una profundidad de indentación muy baja requiere una preparación cuidadosa de la superficie

• Pruebas de revestimiento: Requiere un espesor mínimo de 10× la profundidad de indentación según las normas

Introducción

Durómetros de banco Durómetros Vickers han sido durante mucho tiempo el patrón oro para las mediciones de dureza de precisión, pero presentan varios retos prácticos. Estos dispositivos son grandes, fijos y requieren un entorno controlado, lo que los hace inadecuados para aplicaciones in situ. Dado que dependen de la fuerza gravitatoria, las mediciones sólo se realizan desde arriba, lo que limita la flexibilidad de las posiciones de ensayo.

El proceso de medición en sí requiere mucho tiempo, ya que exige la preparación de la muestra, la indentación y el posterior análisis microscópico. Cada indentación debe evaluarse ópticamente, lo que introduce una complejidad adicional y prolonga el tiempo desde la medición hasta el resultado.Además, estos dispositivos tienen problemas de accesibilidad, ya que los componentes más grandes o de forma irregular no siempre pueden colocarse dentro del durómetro.

Con estas limitaciones, las industrias que buscan movilidad, mediciones más rápidas y capacidades de ensayo in situ recurren a durómetros portátilescomo los dispositivos UCI (Impedancia de Contacto Ultrasónica) , que permiten realizar ensayos directos in situ y en cualquier orientación.

Sondas UCI motorizadas frente a manuales

La introducción de las sondas UCI motorizadas ha supuesto una mejora significativa en la precisión y repetibilidad de las mediciones para cargas de ensayo inferiores a 1kgf. A diferencia de las sondas manuales, que requieren que el usuario aplique la fuerza de forma constante, las sondas motorizadas automatizan la aplicación de la fuerza, minimizando las variaciones inducidas por el usuario. Esto es especialmente crucial en ensayos de microdureza, donde fuerzas inferiores a 10N producen indentaciones extremadamente poco profundasque exigen una alta precisión de medición.

Otro reto de las sondas manuales es garantizar la correcta alineación de la sonda. Según ASTM A1038, DIN 10159 y GB/T34205, la sonda no debe desviarse más de ±5° de la perpendicular a la superficie de ensayo para mantener la precisión de la medición. Alcanzar este nivel de precisión manualmente puede resultar difícil, especialmente cuando se realizan pruebas en posiciones incómodas. Una sonda motorizada garantiza un posicionamiento perpendicular estable, reduciendo significativamente la influencia del operario y mejorando la repetibilidad.

No se puede exagerar la importancia de la profundidad de indentación . Con fuerzas inferiores, la indentación es tan pequeña que sólo es posible detectarla con un microscopio. Esto significa que una alta resolución de medición es crítica, y cualquier desviación en el manejo de la sonda puede afectar drásticamente a los resultados. Las sondas motorizadas combaten esta situación estandarizando la profundidad de la indentación y la aplicación de la fuerza, lo que las hace ideales para aplicaciones en las que la precisión y la consistenciason primordiales.

¿Qué profundidad tiene la indentación?

Sondas motorizadas especialmente indicadas para aplicaciones de revestimiento

Cuando se comprueban revestimientos como cromo, níquel y cobre, así como superficies endurecidas por nitruración, carburación, carbonitruración y endurecimiento por inducción , es crucial un control adecuado de la profundidad de indentación. La profundidad de indentación no debe superar el 10% del espesor del revestimiento para garantizar una medición precisa sin interferencias del sustrato. Los tratamientos superficiales dan lugar a capas finas y endurecidas que requieren métodos de ensayo precisos como el UCI para evaluar la dureza de forma eficaz sin dañar excesivamente el material.

Otro factor crítico en el ensayo de dureza UCI es la calibración específica del material. El método UCI suele calibrarse para materiales con un módulo de Young de 210 GPa (común para los aceros). Sin embargo, materiales como el cobre (110 GPa) o el cromo (279 GPa) presentan propiedades elásticas diferentes, lo que afecta a la precisión de las mediciones. Para obtener valores de dureza fiables, los durómetros UCI deben calibrarse con muestras de referencia del mismo tipo de material, lo que garantiza que los resultados reflejen con exactitud las propiedades del material.

Las sondas UCI motorizadas son especialmente adecuadas para aplicaciones de revestimiento y tratamiento de superficies, ya que proporcionan mediciones precisas y repetibles a profundidades de indentación bajas, lo que garantiza el cumplimiento de las normas del sector. Su capacidad para proporcionar evaluaciones ultrarrápidas las convierte en una herramienta esencial para la garantía de calidad y el control de procesos en diversas aplicaciones industriales. De este modo se garantiza que los revestimientos y las capas endurecidas cumplan estrictas normas de durabilidad y rendimiento, manteniendo al mismo tiempo la integridad de la superficie. Además, la aplicación de una fuerza precisa y constante permite realizar una comprobación posterior de la indentación en el microscopio y cotejar las mediciones con los dispositivos de sobremesa. 

Conclusión

Para industrias que requieren movilidad, velocidad y flexibilidad, los comprobadores UCI portátiles ofrecen una alternativa convincente a los comprobadores Vickers de sobremesa. Mientras que los dispositivos de sobremesa proporcionan valores de dureza de alta precisión, son estacionarios, consumen mucho tiempo y tienen una orientación de ensayo limitada.

Los durómetros UCI, por otro lado, permiten realizar ensayos de dureza in situ en cualquier dirección, reduciendo significativamente el tiempo desde el ensayo hasta el resultado. Dentro de la categoría UCI, las sondas motorizadas destacan, especialmente en aplicaciones de baja fuerza en las que la profundidad de indentación es mínima y la precisión de la medición es crítica. Al garantizar una aplicación de fuerza constante y reducir la influencia del operario, las sondas motorizadas proporcionan una solución de ensayo de dureza fiable y precisa, especialmente para aplicaciones de revestimientos y microdureza.

En última instancia, la elección del método de ensayo de dureza adecuado depende de los requisitos de la aplicación, la ubicación del ensayo y los niveles de precisión deseados. La comprensión de las ventajas y limitaciones de cada método permite a las industrias optimizar sus procesos de ensayo y lograr mediciones de dureza fiables, repetibles y precisasen una variedad de condiciones.

Referencias

Metallische Werkstoffe - Härteprüfung nach dem UCI-Verfahren - Teil 2: Prüfung und Kalibrierung der Härteprüfgeräte, DIN 50159-2:2015-01, 2015

Standard Test Method for Portable Hardness Testing by the Ultrasonic Contact Impedance Method, ASTM A1038-19, 2019

Metallic materials - Hardness testing - Ultrasonic contact impedance method, GB/T 34205-2017, 2017

Ensayo de dureza portátil. Teoría práctica, Aplicaciones, directrices. Burnat, D., Raj, L., Frank, S., Ott, T. Schwerzenbach, Screening Eagle Technologies AG, 2022.

Metallic materials - Vickers hardness test -Part 2: Verification and calibration of testing machines. ISO 6507-2:2018