Mecânica Básica: Sequência de Carregamento em Dois Estágios
O teste Rockwell determina a dureza medindo a profundidade da indentação permanente sob uma carga estática controlada em dois estágios, conforme as normas ASTM E18 e ISO 6508. A medição direta da profundidade dispensa completamente a microinspeção óptica, eliminando erros do operador humano e agilizando os testes em linhas de produção.
Unidades de bancada de nível básico, como o HardRocker™ 150-A, aplicam forças usando uma alavanca manual e exibem os valores em um mostrador analógico direto. Sistemas digitais, incluindo o QualiRocky™ D150Pro e o QualiRock™ Auto de circuito fechado, automatizam a aplicação de carga, os tempos de permanência e o rastreamento da recuperação elástica usando motores de passo de precisão ou mecanismos motorizados de elevação do eixo Z com encoders de deslocamento linear com precisão de 0.0001 mm (0.1 µm).
[Step 1: Preliminary Force Application] [Step 2: Main Force Application] [Step 3: Unloading to Baseline]
Establishes baseline contact depth Drives indenter tip to total Material recovers elastically; sensor
reference (h₀) penetration depth reads residual penetration depth (h_f)
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Surface Level ─────────┴───────────┴───────────────────────────┴───────────┴──────────────────────────┴───────────┴────
Indenter Tip ──────────── (h₀) ─────────────────────────────────── (h) ─────────── Residual Dent Depth ── (h_f)
Differential: e = h_f - h₀
O ciclo de testes em três etapas:
- Aplicação preliminar de força (carga menor, F₀): Aplica uma força inicial (10 kgf para incrustações regulares, 3 kgf para incrustações superficiais) para ultrapassar óxidos superficiais, graxa ou incrustações, estabelecendo uma profundidade de referência zero (h₀).
- Aplicação da Força Principal (Carga Principal, F): Aplica a força de teste primária (carga principal F₁ mais carga secundária F₀), variando de 60 kgf a 150 kgf para testes regulares, ou de 15 kgf a 45 kgf para testes superficiais, causando deformação plástica permanente.
- Recuperação elástica e leitura residual: Remove a força principal, mantendo a força preliminar. O material recupera elasticamente, deixando uma diferença de profundidade permanente (e = h_f - h₀). Sensores ópticos lineares medem esse deslocamento para fornecer o número de dureza Rockwell (HR).
Fórmula matemática padrão
Número de dureza Rockwell (HR) = N - (e / S)
Onde:
- e = h_f - h₀ é a diferença de profundidade permanente medida em milímetros.
- S é o fator de profundidade da escama (0.002 mm para escamas regulares, 0.001 mm para escamas superficiais).
- N é a constante de escala (100 para escalas de cone de diamante, 130 para escalas de esfera de carboneto de tungstênio).
Mecânica do indentador, seleção de escala e geometria de ponta estendida
O padrão Rockwell utiliza aproximadamente 30 escalas distintas, combinando formatos específicos de indentadores com níveis de força personalizados para lidar com materiais que variam de alumínio macio a aço ferramenta duro.
- Indentador esferocônico de diamante: Um cone de diamante de 120° com raio de ponta de 200 µm para ligas de alta dureza, aços para ferramentas e camadas superficiais duras (escalas HRA e HRC).
- Indentador esférico de carboneto de tungstênio: Esferas de carboneto de precisão (diâmetros de 1/16" a 1/2") para metais mais macios, incluindo latão, ligas de alumínio, ferro fundido e polímeros estruturais (escamas HRB, HRE e HRF).
Para solucionar as principais limitações de acesso físico durante a inspeção, os modelos QualiRock-R e QualiRock-RS TWIN incorporam um indentador horizontal protuberante (Extended Indenter Nose). Esse design mecânico especializado permite a realização de testes diretos em superfícies internas de tubos (diâmetro interno mínimo > 23 mm) e em curvas externas de barras redondas (diâmetro mínimo > 3 mm) sem a necessidade de cortar as peças de produção.
Capacidades de escala por variante de equipamento
| Modelo de Equipamento | Direção e Mecânica | Capacidades de escala | Principais características técnicas |
|---|
| HardRocker™ 150-A | Alavanca manual / Mostrador analógico | HRA, HRB, HRC (60, 100, 150 kgf) | Medidor de mostrador direto; operação mecânica simplificada para controle de qualidade básico em oficina. |
| QualiRocky™ D150Pro | Motor de passo / Digital | HRA, HRB, HRC + Escalas Expandidas | Tela sensível ao toque de 8 polegadas; acionamento automático do motor; geração automática de gráficos da curva de dureza. |
| QualiRock-R | Célula de carga de circuito fechado | 15 escalas regulares (HRA a HRV) | Ponta do indentador alongada para testes internos de anéis; LCD retroiluminado; exportação USB. |
| QualiRock-RS (DUPLO) | Célula de carga de circuito fechado | 30 escalas (15 regulares + 15 superficiais) | Sistema de teste duplo para chapas metálicas finas, folhas e camadas endurecidas superficialmente. |
| QualiRock™ Auto | Motor CC / Circuito Fechado | Escalas regulares e superficiais | Mecanismo automatizado de elevação motorizada do eixo Z para testes independentes do operador. |
Mecânica de bancada versus sistemas portáteis de campo estático
As unidades de bancada são utilizadas para testes laboratoriais fixos, enquanto peças grandes, ferramentas, lâminas de corte e componentes instalados exigem equipamentos portáteis.
Unidades estáticas portáteis, como o Durômetro Rockwell Portátil da Série QHR, pesam apenas 0.8 kg e operam com os mesmos princípios de carga estática (forças menores e maiores) e precisão de medição que as unidades de bancada, de acordo com as normas ASTM E18, ISO 6508 e ASTM E110. Funcionando de forma semelhante a um micrômetro, a Série QHR pode ser usada manualmente ou montada em uma base fixa para verificação imediata em campo.
| Parâmetro | Sistemas de bancada (ex.: QualiRock™ / QualiRocky™) | Sistemas estáticos portáteis (ex: série QHR) |
|---|
| Princípio de funcionamento | Medição de profundidade estática em dois estágios | Medição de profundidade estática em dois estágios |
| Formato e portabilidade | Estrutura estacionária de laboratório | Portátil / Montável em base (a partir de 0.8 kg) |
| Aplicação Test Force | Célula de carga de circuito fechado ou motor de passo | Acionamento mecânico direto por parafuso tipo micrômetro |
| Ambiente Primário | Laboratório de Metalurgia / Bancada de Qualidade | Inspeção de campo, componentes pequenos, ferramentas de hardware |
| Conformidade com as normas | ASTM E18, ISO 6508-2 | ASTM E18, ISO 6508, ASTM E110 |
Precisão metrológica, controle em malha fechada e conformidade com normas.
Para obter alta repetibilidade de medição, é necessário controlar variáveis mecânicas críticas em toda a plataforma de teste:
- Rigidez da estrutura da armação: A flexão da estrutura sob carga altera diretamente as leituras de profundidade. As estruturas reforçadas QualiRock™ limitam a deformação estrutural sob carga a <0.5%, superando facilmente o limite de <1.0% exigido pela norma ASTM E18.
- Controle de célula de carga em circuito fechado: Sistemas como o QualiRock™ Auto substituem os tradicionais pesos suspensos por células de carga de circuito fechado e unidades de controle eletrônico. Esses componentes monitoram a aplicação de força continuamente, eliminando atrito, inércia do peso e excessos de força.
- Conversão automática de curvatura e escala: Os controladores de tela sensível ao toque do QualiRocky™ D150Pro e do QualiRock™ calculam automaticamente as correções de curvatura cilíndrica convexa/côncava e convertem os valores de profundidade Rockwell em valores Brinell (HBW), Vickers (HV), Leeb ou de resistência à tração de acordo com a norma ASTM E140.
- Conformidade com padrões internacionais: Todas as Qualitest Os equipamentos da Rockwell atendem integralmente às normas ASTM E18, ISO 6508-1/-2/-3, ASTM E110 e ASTM E140.
