Historia de la dureza La dureza, aplicada a la mayoría de los materiales, y en particular a los metales, es una prueba mecánica valiosa, reveladora y comúnmente empleada que ha estado en uso en diversas formas durante más de 250 años !iertamente, como una propiedad material, su valor e importancia no pueden subestimarse, la informaci"n de una prueba de dureza puede complementar y usarse a menudo #unto con con otras t$cnicas t$cnicas de de verificaci"n verificaci"n de materiales tales como como tracci"n tracci"n o compresi"n para proporcionar informaci"n crítica de rendimiento %&u$ tan importante y útil es el material y la prueba de dureza' !onsidere la informaci"n proporcionada y su importancia en la estructura, aeroespacial, automotriz, control de calidad, análisis de fallas y muchas otras formas de fabricaci"n e industria La determinaci"n de estas propiedades del material proporciona una visi"n valiosa de la durabilidad, resistencia, fle(ibilidad y capacidades de una variedad de tipos de componentes, desde materias primas hasta especímenes preparados y productos terminados ) lo lar*o de los años, se han desarrollado y empleado diversos m$todos para determinar la dureza de los materiales con diferentes niveles de $(ito +esde las primeras formas de pruebas de rascado hasta la sofisticada ima*en automatizada, las pruebas de dureza han evolucionado hasta convertirse en un m$todo de prueba de materiales eficiente, preciso y valioso ientras que las t$cnicas de prueba y el hard-are han me#orado si*nificativamente, particularmente en los últimos años y en el paso con la electr"nica que avanza rápidamente, la computadora, el hard-are, y las capacidades de pro*ramaci"n, antes, las formas básicas de pruebas de dureza, como la prueba simple del ras*uño bastaron para la necesidad del .ra relevante )l*unas de las formas formas más tempranas tempranas de la prueba prueba del del ras*uño ras*uño de la barra datan datan alrededor de /22 .stas pruebas se basaron en una barra que aument" en dureza de e(tremo a e(tremo .l nivel al que el material que se ensaya puede formar un ras*uño en la barra es un factor determinante en la dureza de las muestras 1osteriormente, en /22, se introdu#eron formas de ensayo de dureza que incluían rascar superficies de material con un diamante y medir el ancho de la línea resultante, una prueba conocida como la escala de ohs .n al*unos
procesos este m$todo todavía se utiliza hoy en día La escala de ohs consta de diez minerales, ordenados desde los más duros a /0 3diamante4 hasta los más suaves a / 3talco4 !ada mineral puede rayar los que caen deba#o de $l en la #erarquía de la escala La escala de ohs no es lineal La diferencia de dureza entre 6 y /0 es si*nificativamente mayor que entre / y 2 1ara poner la escala de ohs en perspectiva, un e#emplo tan*ible es el acero de herramienta endurecido que cae apro(imadamente a u en la escala +urante los si*uientes 5 años, se introdu#eron otras versiones más refinadas de la prueba de rayado incluyendo microscopios inte*rados, escenarios y aparatos de diamante que aplicaban car*as crecientes de hasta 7 *ramos .l material a ensayar se rasc" ba#o variantes de car*a y lue*o se compar" con un con#unto estándar de arañazos de valor conocido 8na versi"n más sofisticada de este sistema empleaba un diamante montado en el e(tremo de un resorte de acero c"nico .l otro e(tremo del muelle estaba conectado a un brazo de equilibrio con un peso de 7 *ramos .l material sometido a prueba fue movido por un sistema de rueda de en*rana#e de rueda y tornillo sin fin, en la parte superior de la cual se encontraba una platina y un dispositivo de retenci"n para el material 9e aplic" una presi"n fi#a a medida que se atravesaba el material dando como resultado un :corte: en el material que lue*o se midi" ba#o el microscopio con la ayuda de un o#o microm$trico filar 8na f"rmula matemática, inherente al proceso, se utiliz" entonces para derivar la dureza 1osteriormente, se introdu#o la dureza del tipo de indentaci"n, una forma temprana desarrollada alrededor de /56, se bas" en la car*a requerida para producir un san*rado de 7,5 mm en el material La profundidad se midi" con un sistema de escala vernier y la car*a total necesaria para alcanzar los 7,5 mm se llam" la dureza .l penetrador constaba de un cono truncado que se estrechaba desde 5 mm en la parte superior hasta /,25 mm en el punto .ste m$todo fue más eficaz en materiales blandos ;tra forma temprana de prueba de indentaci"n implicaba presionar *eometrías de án*ulos rectos del mismo material de ensayo entre sí y medir la anchura de la impresi"n resultante
án*ulos rectos el uno al otro .l primer ensayo ampliamente aceptado y estandarizado de indentaci"n>dureza fue propuesto por ? ) @rinell en /600 .l inter$s de @rinell por la ciencia de los materiales creci" durante su participaci"n en varias compañías de hierro suecas y su deseo de tener un medio consistente y rápido de determinar la dureza material La prueba de dureza @rinell, todavía ampliamente utilizada hoy en día, consiste en introducir la superficie metálica con un acero de / a /0 mm de diámetro o, más recientemente, una bola de carburo de tun*steno con car*as pesadas de hasta 7000 A* La impresi"n resultante, el diámetro de la indentaci"n, se mide con un microscopio de ba#a potencia despu$s de retirar la car*a .l promedio de dos lecturas del diámetro de la impresi"n en án*ulos rectos se realizan y se calcula matemáticamente a un valor de dureza La prueba de @rinell introdu#o esencialmente la fase de producci"n de pruebas de dureza de indentaci"n y abri" el camino para pruebas de indentaci"n adicionales que eran más relevantes para los tipos de material )l mismo tiempo que el @rinell se estaba desarrollando como una prueba útil, el probador de dureza 9cleroscope fue introducido como uno de los primeros instrumentos de prueba de dureza :no marcadores: )lbert B 9hore, fundador de 9hore Cnstrument anufacturin* !ompany en Dueva EorA, cuyo nombre ahora es sin"nimo de pruebas de dur"metro, diseñ" el .scleroscopio como una prueba de dureza alternativa .l .scleroscopio utiliz" un :martillo: con punta de diamante, sostenido dentro de un tubo de vidrio que cay", desde una altura de /0 pul*adas, sobre un esp$cimen de prueba .l rebote del martillo se midi" en una escala *raduada de unidades :9hore:, cada una dividida en /00 partes que proporcionan una comparaci"n con el rebote que podría esperarse de acero endurecido de alto carbono La lectura de la dureza es t$cnicamente una medida de la elasticidad del material 8na venta#a si*nificativa del .scleroscopio fue su naturaleza :no destructiva: en que, a diferencia de los otros m$todos disponibles de prueba de dureza en ese momento, un .scleroscopio de#" s"lo una li*era marca en el material ba#o prueba, presumiblemente de#ándolo disponible para su uso +espu$s de la evaluaci"n
) medida que el si*lo FF pro*res" y soport" dos *uerras mundiales, con el florecimiento simultáneo de la revoluci"n industrial, el aumento de las necesidades de fabricaci"n y la industrializaci"n *lobal tra#o una demanda ur*ente de m$todos de prueba más refinados y eficaces y nuevas t$cnicas comenzaron a desarrollarse 9e necesitaban pruebas precisas y eficientes en respuesta a las e(i*encias de la industria pesada, fallas estructurales y la necesidad de diseñar suficiente inte*ridad material en la creciente infraestructura *lobal !omo alternativa al @rinell, la prueba de dureza
es mucho más fácil de usar ya que las lecturas son directas, sin necesidad de cálculos o mediciones secundarias La solicitud de patente fue aprobada el // de febrero de /6/6 y posteriormente, en /62G se concedi" una patente de diseño más me#orada 9imultáneamente, 9tanley JocA-ell estaba comenzando la producci"n comercial de probadores JocA-ell en colaboraci"n con el fabricante de instrumentos !harles K ilson en Kartford, !onnecticut La compañía se convirti" en la !ompañía de Cnstrumentos ecánicos ilson y se convirti" en el productor premium de los probadores de JocA-ell +espu$s de al*unos cambios de propiedad a trav$s de la última d$cada de /600, ilson fue adquirida en /667 por Cnstron, un líder mundial en la industria de pruebas de materiales y hoy se ha convertido en una parte inte*ral de Cnstron M Cllinois Iool orAs )hora conocido como ilson Kardness, la e(periencia combinada de Cnstron M ilson, #unto con las subsi*uientes adquisiciones de olpert Kardness y Jeicherter Kardness, han llevado a la in*eniería y la producci"n de sistemas de dureza de van*uardia La prueba JocA-ell si*ue siendo uno de los tipos de prueba de dureza más eficientes y ampliamente utilizados en uso La tecnolo*ía de pruebas de dureza se mantuvo bastante consistente a lo lar*o de mediados a finales de /600, la mayoría de los sistemas que utilizan típicamente el m$todo de peso muerto de aplicar las fuerzas de prueba 9i bien la t$cnica de peso muerto es bastante simple, fiable y ampliamente aceptada, el m$todo no carece de ambi*Nedades La producci"n intensiva en mano de obra, unida a las comple#idades de un sistema altamente mecánico dependiente de palancas, pivotes y *uías, llev" a la necesidad de un mayor desarrollo y se hizo evidente que otras formas de re*ulaci"n de fuerza recientemente desarrolladas en instrumentaci"n de medici"n podrían aplicarse a ensayos de dureza así como !on las crecientes demandas de productividad, precisi"n, características del usuario y repetibilidad en bucle cerrado, la tecnolo*ía de c$lulas de car*a se convirti" en un factor en las pruebas de dureza +urante la d$cada de /650, Cnstron, en assachusetts, fue pionera en el uso de sistemas de bucle cerrado en instrumentos de prueba de tracci"n Los sistemas de bucle cerrado difieren de los sistemas de bucle abierto 3peso muerto4 en que tienen un medio para medir electr"nicamente la fuerza que se aplica durante cada prueba y alimentar 3o bucle4
la informaci"n de nuevo al sistema de control .l sistema de control está diseñado para usar la retroalimentaci"n para a#ustar el mecanismo de aplicaci"n de fuerza para aplicar, a una velocidad e(tremadamente precisa, la fuerza deseada .stos sistemas funcionan tan bien que hoy en día todos los instrumentos electr"nicos de tracci"n M compresi"n utilizan e(clusivamente el control de bucle cerrado !on la colaboraci"n de Cnstron y ilson, la capacidad de adaptar el control de lazo cerrado a los probadores de dureza llev" al desarrollo de sistemas con repetibilidad nunca antes realizado +urante la d$cada de /660 esta tecnolo*ía fue introducida primero a los probadores JocA-ell, y más tarde a Hnoop M rotativa o *iratoria, así como un accionamiento en el e#e O, ya sea desde la carcasa del cabezal M indentador o desde un sistema accionado por husillo utilizado para aplicar la indentaci"n a una distancia predeterminada )sí como para
enfocar automáticamente la muestra ) esto se añade una computadora estándar con un soft-are dedicado de dureza, un escenario motorizado automático FE y una cámara de video 89@ .l resultado es un potente sistema de prueba de dureza totalmente automático .stos sistemas pueden de#arse solos para crear, medir e informar automáticamente sobre un número casi ilimitado de recorridos de indentaci"n .sta nueva tecnolo*ía elimina *ran parte del hard-are que en el pasado caus" desafíos operacionales y un espacio de traba#o desordenado Las pruebas de dureza desempeñan un papel importante en la prueba de materiales, control de calidad y aceptaci"n de componentes +ependemos de los datos para verificar el tratamiento t$rmico, la inte*ridad estructural y la calidad de los componentes para determinar si un material tiene las propiedades necesarias para su uso previsto ) trav$s de los años, el establecimiento de medios de pruebas cada vez más productivas y eficaces a trav$s de refinar el diseño tradicional de pruebas ha dado paso a nuevos m$todos de van*uardia que realizan e interpretan las pruebas de dureza más eficazmente que nunca .l resultado es una mayor capacidad y dependencia de :de#ar que el instrumento ha*a el traba#o:, contribuyendo a aumentos sustanciales en el rendimiento y consistencia y continuando haciendo pruebas de dureza muy útiles en aplicaciones industriales y de C P + y ase*urando que los materiales utilizados en las cosas que usamos !ada día contribuyen a un mundo bien diseñado, eficiente y se*uro