Calcolatore del numero di durezza Brinell

La prova di durezza Brinell preme un penetratore sferico duro su una superficie metallica sotto un carico noto e poi misura il diametro medio dell'impronta circolare residua. Il numero di durezza Brinell, scritto HBW o BHN, è quel carico diviso per l'area della superficie curva della calotta sferica lasciata nel provino. L'area non è il cerchio piano di diametro d; è la superficie sferica π D h, che si riordina nella forma chiusa due P su π D per la quantità D meno la radice quadrata di D al quadrato meno d al quadrato. Questo calcolatore del numero di durezza Brinell accetta il carico applicato, il diametro della sfera e il diametro di impronta misurato, converte unità facoltative di forza e lunghezza in chilogrammo-forza e millimetri, e restituisce l'HBW insieme alla profondità di impronta, all'area dell'impronta, al rapporto carico su diametro al quadrato usato per scegliere una condizione di prova normalizzata, e a un indicatore della finestra d su D raccomandata da ASTM. Gli studenti verificano i compiti; i laboratori di fonderia, forgia e trattamento termico convertono letture al microscopio ottico in HBW senza un foglio di calcolo.

Che cosa misura la durezza Brinell e come si ricava

Johan August Brinell introdusse la prova di durezza a indentazione sferica all'inizio del Novecento perché un solo numero potesse ordinare acciai, ghise e leghe non ferrose secondo la resistenza allo scorrimento plastico permanente. Una sfera lucida di carburo di diametro D viene forzata nel provino sotto un carico costante P per un tempo di permanenza prescritto; poi si misura con microscopio o scanner ottico il diametro medio d dell'impronta circolare residua.

La durezza è definita come carico per unità della superficie curva che ha realmente toccato la sfera, non per unità del cerchio proiettato. Quella superficie è una calotta sferica di profondità h pari alla metà di D meno la radice quadrata di D al quadrato meno d al quadrato, e la sua area è π D h. Dividere P per quella area produce la forma chiusa familiare: HBW uguale a due P su π D per parentesi D meno la radice quadrata di D al quadrato meno d al quadrato.

Quando P è espresso in chilogrammo-forza e entrambi i diametri in millimetri, il numero ha la dimensione storica kgf per millimetro quadrato; le norme moderne lo scrivono HBW, la W ricorda una sfera di carburo di tungsteno, e non richiedono più un'unità finale.

ASTM E10 e ISO 6506 raccomandano inoltre che d stia tra 0.24 D e 0.60 D così l'impronta non è un foro di spillo (dove l'errore di diametro esplode) né un cratere quasi emisferico (dove la sfera è troppo morbida o il carico troppo alto per la lega). I rapporti normalizzati di forza su diametro al quadrato di 1, 2.5, 5, 10 e 30 tengono quella finestra raggiungibile dall'alluminio morbido all'acciaio temprato.

Questo calcolatore implementa esattamente quella famiglia di modelli da manuale e da norma: convertire le unità, estrarre una radice quadrata, dividere e riportare gli ausiliari che un quaderno di laboratorio di solito annota accanto al numero di durezza. Non converte un HBW già noto in Rockwell o Vickers; quella è un'altra ricerca e un'altra capacità.

Chi usa il calcolo della durezza Brinell

Fonderie, officine di forgia e reparti di trattamento termico usano ancora Brinell come prova di produzione di riferimento su getti, billette e barra bonificata, perché una sfera di dieci millimetri media su grano e grafite che disperderebbero una lettura puntuale Rockwell.

Gli ispettori digitano il diametro ottico su un terminale da banco e hanno bisogno di HBW, F su D al quadrato e di un avviso passa o allerta sulla finestra d su D, senza aprire un foglio di calcolo che usi in silenzio l'approssimazione del cerchio proiettato P su π d al quadrato diviso quattro.

I laboratori universitari di materiali e i generatori di esami hanno bisogno di un oracolo deterministico della formula della calotta sferica che accetti anche newton o pollici, così si valuta la misura e la conversione di unità e non chi ha memorizzato l'identità della radice.

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