Il procedimento Brinell consiste, fondamentalmente, nel premere una sfera di acciaio duro (di vari diametri, espressi sempre in mm, a differenza delle Rockwell espresse sempre in pollici) sulla superficie da controllare, piana e ben levigata, con un carico prestabilito per un tempo definito (di norma 15”).
Dell’impronta che ne risulta, avente forma di calotta sferica, si misurerà il diametro con mezzi ottici (microscopio o proiettore); nel caso di impronta non perfettamente circolare, si assumerà il valore medio.
La durezza Brinell (HB) è data dal
rapporto tra il carico applicato e la
superficie della calotta sferica,
secondo la formula:
2F
HB= ______________
π D(D-√D2-d2)
dove F rappresenta il carico in kgf,
D il diametro della sfera in mm e
d il diametro dell’impronta in mm.
In pratica, ci si avvale di tabelle con le quali, dato il carico, il diametro della sfera e il diametro dell’impronta, si ricava direttamente il numero di durezza Brinell.
Normalmente, nel procedimento Brinell si utilizzano sfere con diametro 10, 5 e 2.5mm.
I carichi di prova sono: 3000, 1000, 750, 500, 250, 187.5, 125, 62.5, 31.25kgf (29420, 9807, 7355, 4903, 2452, 1839, 1226, 612.9, 306.5 N).
Nella prova Brinell, occorre considerare i seguenti punti:
1. Condizione richiesta dalle norme, ma non sempre rispettata, è che il diametro dell’impronta sia compreso tra 0.24 e 0.6 del diametro della sfera; perché questa condizione sia soddisfatta, è necessario che vi sia un certo rapporto tra il diametro della sfera e il carico adatto al tipo di materiale da controllare. E’ chiaro che, se, su un materiale morbido, si utilizza una sfera di diametro piccolo e un carico alto, la sfera penetrerà troppo; al contrario, con una sfera di grande diametro e un carico basso su un pezzo molto duro, si avrà un’impronta più piccola di 0.24 del diametro della sfera e perciò illeggibile.
2. Nel procedimento Brinell, esiste un rapporto fondamentale F/D² tra il carico (kgf) e il diametro (mm) della sfera al quadrato, che è caratteristico di ogni singola prova Brinell. I rapporti convenzionalmente usati sono: 30, 10, 5, 2.5 (nel caso di materiali particolarmente morbidi, possono essere usati anche rapporti inferiori). Per esempio, con una sfera di diametro 10mm e un carico di 3000kgf, il rapporto sarà 30: infatti, 3000:10²=30. Con una sfera di diametro 5mm e un carico di 125kgf, il rapporto sarà 5. E’ chiaro che, più duro è il materiale, più alto sarà il rapporto da usare.
3. Il rapporto F/D² è importante, poiché i risultati saranno differenti proprio in base al rapporto usato. Lo stesso materiale, infatti, controllato con sfera 10mm e carico 1000kgf (rapporto HB10) darà un’altra durezza se controllato con sfera 10mm e carico 500kgf (rapporto HB5). Se, invece, lo stesso materiale è controllato con sfera 2.5mm e carico 62.5 (rapporto HB10) si otterrà lo stesso risultato della prima prova, avendo operato, nei due casi, con il medesimo rapporto (presupponendo, che il materiale sia omogeneo e senza stratificazioni di differente durezza).
