Come viene testata la durezza delle leghe di alluminio?

La prova Brinell è il metodo di determinazione della durezza più comune e, in genere, il più adatto per l'alluminio e le sue leghe. La prova Rockwell è utile quando è necessario ottenere risultati rapidi su un numero elevato di campioni. La prova micro-Vickers a basso carico è indicata per fogli, nastri e componenti strumentali di dimensioni molto ridotte. La prova Webster è ampiamente utilizzata per i profili in alluminio, mentre la prova Leeb è indicata per grandi pezzi fusi e forgiati dai quali è difficile prelevare campioni.

Prova di durezza Brinell

Selezionare il fattore di carico K in base alla composizione della lega, al trattamento termico e alla durezza prevista, dove K = 0.102F/D². Scegliere quindi il diametro del penetratore e la forza di prova in base allo spessore e alla larghezza del provino. La maggior parte delle leghe di alluminio presenta valori compresi tra 36 e 130 HBW. Solo le leghe trattabili termicamente nei stati T4 o T6 superano normalmente i 130 HBW, mentre la maggior parte dell’alluminio commercialmente puro si attesta al di sotto dei 35 HBW.

Prova di durezza Rockwell

Le scale applicabili includono HRB, HRG, HRF, HRE e HR15T. I campioni con durezza superiore a 130 HB possono essere sottoposti a prova con HRB, HRG o HR15T. I campioni con durezza inferiore a 130 HB vanno sottoposti a prova preferibilmente con HRF o HRE. La prova Rockwell non è raccomandata per durezze inferiori a 35 HB. Lo spessore minimo del provino deve soddisfare i requisiti previsti dalla scala Rockwell selezionata.

Prova di durezza Vickers per lamine e nastri

I fogli e i nastri di alluminio sono sottili e morbidi. Il limite di spessore previsto dalla normativa cinese per i fogli di alluminio è di 0,2 mm. Le prove di microdurezza Vickers a basso carico sono quindi indicate per fogli e nastri di spessore inferiore a 1 mm. Scegliere la forza in base sia alla durezza del materiale che allo spessore del provino.

Prova di durezza secondo Webster

La prova Webster è ampiamente utilizzata per profili estrusi, porte e finestre in alluminio, profili per facciate continue, lamiere e tubi. La norma GB/T 5237-2017 specifica la prova Webster per i profili architettonici. La fonte cita inoltre la norma JJG 139-2001 per l’ispezione in loco dei profili per facciate continue e indica un valore di accettazione superiore a 8 HW, corrispondente a circa 42-120 HBS. [DA VERIFICARE: confermare il numero della norma e la formulazione originale relativa allo strumento e al valore di accettazione.] L'intervallo di leghe indicato va da 1xxx a 7xxx, corrispondente approssimativamente a valori compresi tra 42 e 98 HRE o tra 42 e 120 HBW.

Prove di durezza su lamiere e lastre di alluminio

La durezza della lamiera aiuta a valutare le prestazioni nella lavorazione a caldo, la deformazione nella lavorazione a freddo e le condizioni del trattamento termico. Le lamiere rivestite e quelle non rivestite devono essere trattate in modo diverso, poiché il rivestimento che migliora la resistenza alla corrosione può anche influenzare la lettura della superficie. Le lamiere non rivestite possono essere sottoposte a prova con i metodi Brinell, Rockwell, Webster o Barcol; il metodo Brinell garantisce generalmente una maggiore precisione.

Le principali scale Rockwell per le lamiere di alluminio sono HRB, HRE, HRF e HR15T.

I valori di conversione sono tratti dalla norma HB/Z 215-1992. I durometri Webster e Barcol sono strumenti compatti e portatili, adatti a siti di produzione, cantieri edili e magazzini. Per i componenti assemblati che non possono essere smontati, la fonte raccomanda l'uso di un tester Barcol GYZJ 934-1. Un intervallo Webster compreso tra 4 e 17 HW corrisponde approssimativamente a un intervallo HBS compreso tra 42 e 120. Al di sopra di 120 HBS, è possibile utilizzare un tester Webster W-B75 o un tester Barcol.

Nella fonte non viene indicato alcuno standard nazionale cinese relativo alle lamiere di alluminio placcate. La fonte menziona invece la norma Boeing BBS 7221 per le lamiere 2024 e 7075 e la norma Air Canada MPS 168-13 per prove di durezza delle lamiere di alluminio più dettagliate.

Le impronte di durezza possono rivelare la struttura cristallografica?

Una laminazione non corretta può causare anisotropia, o struttura cristallografica, nelle lamiere e nei nastri di alluminio. Durante la successiva imbutitura, ciò può provocare la formazione di orecchie a quattro lobi. La diffrazione dei raggi X è il metodo usuale per valutare la struttura cristallografica, ma le prove di indentazione Vickers a basso carico possono fornire un semplice controllo qualitativo quando non è disponibile un diffrattometro a raggi X.

• Un campione ricotto privo di struttura evidente presenta un'impronta quadrata regolare, senza lati concavi o convessi pronunciati. L'imbutitura profonda non produce orecchie o ne produce solo di lievi.
• Un campione ricotto con una struttura evidente presenta i bordi dell'impronta curvati verso l'interno. Le orecchie si formano generalmente nelle direzioni longitudinale e trasversale.
• Un provino lavorato a freddo con struttura cristallina presenta i lati dell’impronta sporgenti verso l’esterno. Le “orecchie” si formano generalmente a 45°.

Il monitoraggio basato sulla durezza è semplice, economico ed efficace, ma questo metodo basato sulla forma dell’impronta è di natura qualitativa e non può sostituire una misurazione completa della struttura.