UNE-EN_ISO_6508-2=2007 Rockwell

norma española

UNE-EN ISO 6508-2

Mayo 2007 TÍTULO

Materiales metálicos Ensayo de dureza Rockwell Parte 2: Verificación y calibración de las máquinas de ensayo (escalas A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) (ISO 6508-2:2005)

Metallic materials. Rockwell hardness test. Part 2: Verification and calibration of testing machines (scales A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) (ISO 6508-2:2005). Matériaux métalliques. Essai de dureté Rockwell. Partie 2: Vérification et étalonnage des machines d'essai (échelles A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) (ISO 6508-2:2005).

CORRESPONDENCIA

Esta norma es la versión oficial, en español, de la Norma Europea EN ISO 6508-2:2005, que a su vez adopta la Norma Internacional ISO 6508-2:2005.

OBSERVACIONES

Esta norma sustituye a la Norma EN ISO 6508-2:2005 (ratificada por AENOR).

ANTECEDENTES

Esta norma ha sido elaborada por el comité técnico AEN/CTN 7 Ensayos de Materiales cuya Secretaría desempeña ESCUELA UNIVERSITARIA DE ARQUITECTURA TÉCNICA.

Editada e impresa por AENOR Depósito legal: M 23562:2007

LAS OBSERVACIONES A ESTE DOCUMENTO HAN DE DIRIGIRSE A:

© AENOR 2007 Reproducción prohibida

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Grupo 17

S

NORMA EUROPEA EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM

EN ISO 6508-2 Diciembre 2005

ICS 77.040.10

Sustituye a EN ISO 6508-2:1999

Versión en español

Materiales metálicos Ensayo de dureza Rockwell Parte 2: Verificación y calibración de las máquinas de ensayo (escalas A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) (ISO 6508-2:2005)

Metallic materials. Rockwell hardness test. Part 2: Verification and calibration of testing machines (scales A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T). (ISO 6508-2:2005)

Matériaux métalliques. Essai de dureté Rockwell. Partie 2: Vérification et étalonnage des machines d'essai (échelles A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T). (ISO 6508-2:2005)

Metallische Werkstoffe. Härteprüfung nach Rockwell. Teil 2: Prüfung und Kalibrierung der Prüfmaschinen (Skalen A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T). (ISO 6508-2:2005)

Esta norma europea ha sido aprobada por CEN el 2005-12-14. Los miembros de CEN están sometidos al Reglamento Interior de CEN/CENELEC que define las condiciones dentro de las cuales debe adoptarse, sin modificación, la norma europea como norma nacional. Las correspondientes listas actualizadas y las referencias bibliográficas relativas a estas normas nacionales pueden obtenerse en el Centro de Gestión de CEN, o a través de sus miembros. Esta norma europea existe en tres versiones oficiales (alemán, francés e inglés). Una versión en otra lengua realizada bajo la responsabilidad de un miembro de CEN en su idioma nacional, y notificada al Centro de Gestión, tiene el mismo rango que aquéllas. Los miembros de CEN son los organismos nacionales de normalización de los países siguientes: Alemania, Austria, Bélgica, Chipre, Dinamarca, Eslovaquia, Eslovenia, España, Estonia, Finlandia, Francia, Grecia, Hungría, Irlanda, Islandia, Italia, Letonia, Lituania, Luxemburgo, Malta, Noruega, Países Bajos, Polonia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza.

CEN COMITÉ EUROPEO DE NORMALIZACIÓN European Committee for Standardization Comité Européen de Normalisation Europäisches Komitee für Normung CENTRO DE GESTIÓN: Rue de Stassart, 36 B-1050 Bruxelles © 2005 Derechos de reproducción reservados a los Miembros de CEN.

EN ISO 6508-2:2005

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PRÓLOGO El texto de la Norma EN ISO 6508-2:2005 ha sido elaborado por el Comité Técnico ISO/TC 164 Ensayos mecánicos de los materiales metálicos en colaboración con el Comité Técnico ECISS/TC 1 Ensayos de acero, cuya Secretaría está desempeñada por AFNOR. Esta norma europea debe recibir el rango de norma nacional mediante la publicación de un texto idéntico a ella o mediante ratificación antes de finales de junio de 2006, y todas las normas nacionales técnicamente divergentes deben anularse antes de finales de junio de 2006. Esta norma anula y sustituye a la Norma Europea EN ISO 6508-2:1999. De acuerdo con el Reglamento Interior de CEN/CENELEC, están obligados a adoptar esta norma europea los organismos de normalización de los siguientes países: Alemania, Austria, Bélgica, Chipre, Dinamarca, Eslovaquia, Eslovenia, España, Estonia, Finlandia, Francia, Grecia, Hungría, Irlanda, Islandia, Italia, Letonia, Lituania, Luxemburgo, Malta, Noruega, Países Bajos, Polonia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Rumania, Suecia y Suiza.

DECLARACIÓN El texto de la Norma Internacional ISO 6508-2:2005 ha sido aprobado por CEN como Norma Europea EN ISO 6508-2:2005 sin ninguna modificación.

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ISO 6508-2:2005

ÍNDICE Página

PRÓLOGO ........................................................................................................................................

6

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................

7

1

OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN ...............................................................................

7

2

NORMAS PARA CONSULTA ...............................................................................................

7

3

CONDICIONES GENERALES ..............................................................................................

7

4

VERIFICACIÓN DIRECTA...................................................................................................

8

5

VERIFICACIÓN INDIRECTA ..............................................................................................

11

6

INTERVALOS ENTRE VERIFICACIONES .......................................................................

14

7

INFORME DE VERIFICACIÓN/CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN..........................

15

ANEXO A (Normativo)

REPETIBILIDAD DE LAS MÁQUINAS DE ENSAYO...............

16

ANEXO B (Informativo)

INCERTIDUMBRE DE MEDIDA DE LOS RESULTADOS DE LA CALIBRACIÓN DE LA MÁQUINA DE ENSAYO DE DUREZA .....................................................................................

18

BIBLIOGRAFÍA...............................................................................................................................

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PRÓLOGO ISO (la Organización Internacional de Normalización) es una federación mundial de organismos nacionales de normalización (organismos miembros de ISO). El trabajo de preparación de las normas internacionales normalmente se realiza a través de los comités técnicos de ISO. Cada organismo miembro interesado en una materia para la cual se haya establecido un comité técnico, tiene el derecho de estar representado en dicho comité. Las organizaciones internacionales, públicas y privadas, en coordinación con ISO, también participan en el trabajo. ISO colabora estrechamente con la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) en todas las materias de normalización electrotécnica. Las normas internacionales se redactan de acuerdo con las reglas establecidas en la Parte 2 de las Directivas ISO/IEC. La tarea principal de los comités técnicos es preparar normas internacionales. Los proyectos de normas internacionales adoptados por los comités técnicos se envían a los organismos miembros para su votación. La publicación como norma internacional requiere la aprobación por al menos el 75% de los organismos miembros con derecho a voto. Se llama la atención sobre la posibilidad de que algunos de los elementos de esta norma internacional puedan estar sujetos a derechos de patente. ISO no asume la responsabilidad por la identificación de cualquiera o todos los derechos de patente. La Norma Internacional ISO 6508-2 fue preparada por el Comité Técnico ISO/TC 164, Ensayos mecánicos de los materiales metálicos, Subcomité SC 3, Ensayos de dureza. Esta segunda edición anula y sustituye a la primera edición (ISO 6508-2:1999) que ha sido objeto de una revisión técnica. La Norma Internacional ISO 6508 consta de las siguientes partes bajo el título general Materiales metálicos. Ensayo de dureza Rockwell: − Parte 1: Método de ensayo (escalas A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T). − Parte 2: Verificación y calibración de las máquinas de ensayo (escalas A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T). − Parte 3: Calibración de los bloques patrón (escalas A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T).

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INTRODUCCIÓN Se llama la atención sobre el hecho de que en esta parte de la Norma Internacional ISO 6508 se consideran los indentadores esféricos de metal duro como el tipo normalizado de indentadores esféricos Rockwell. Los indentadores esféricos de acero pueden continuar usándose si así se indica en la especificación del producto o por acuerdo particular. 1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN Esta parte de la Norma Internacional ISO 6508 especifica un método de verificación y calibración de máquinas de ensayo utilizadas para determinar la dureza Rockwell (escalas A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T), conforme a la Norma Internacional ISO 6508-1. Establece un método de verificación directa para comprobar las funciones principales de operación de la máquina y un método de verificación indirecta apropiado para la comprobación global de la máquina. El método indirecto se puede utilizar por sí solo para revisiones periódicas de rutina de la máquina mientras está en servicio. Si una máquina de ensayo se va utilizar también para otros métodos de ensayo de dureza, debe verificarse independientemente para cada método. Esta parte de la Norma Internacional ISO 6508 se aplica también a máquinas de ensayo de dureza portátiles. 2 NORMAS PARA CONSULTA Las normas que a continuación se indican son indispensables para la aplicación de esta norma. Para las referencias con fecha, sólo se aplica la edición citada. Para las referencias sin fecha se aplica la última edición de la norma (incluyendo cualquier modificación de ésta). ISO 376:2004 Materiales metálicos. Calibración de los instrumentos de medida de fuerza utilizados para la verificación de las máquinas de ensayo uniaxial. ISO 6507-1 Materiales metálicos. Ensayo de dureza Vickers. Parte 1: Método de ensayo. ISO 6508-1 Materiales metálicos. Ensayo de dureza Rockwell. Parte 1: Método de ensayo (escalas A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T). ISO 6508-3:2005 Materiales Metálicos. Ensayo de dureza Rockwell. Parte 3: Calibración de los bloques patrón (escalas A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T). 3 CONDICIONES GENERALES Antes de verificar una máquina de ensayo de dureza Rockwell, se debe comprobar dicha máquina con el fin de garantizar que está correctamente instalada de acuerdo con las instrucciones del fabricante. En particular, se debería comprobar que: a) el elemento móvil que sostiene el indentador se desliza correctamente en su guía; b) el soporte del indentador se encuentra firmemente montado sobre el elemento móvil; c) la fuerza de ensayo se puede aplicar y retirar sin sacudidas o vibraciones y de tal manera que las lecturas no se vean afectadas.

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Se debe comprobar que las lecturas no están afectadas ni por movimientos de la probeta ni por deformación del bastidor. Cuando se dispone de un dispositivo que bloquea la probeta contra la parte superior del bastidor, la fuerza de sujeción debe superar a la fuerza total de ensayo. Puede determinarse la influencia de deformaciones utilizando un falso indentador de punta esférica (diámetro de, al menos, 10 mm), en lugar del indentador, apoyando sobre el yunque a través de un espaciador y usando el dispositivo de bloqueo cuando se disponga de él. El material del falso indentador y del espaciador tiene una dureza de al menos 60 HRC. Las lecturas del dispositivo de medida (con fuerza preliminar aplicada) antes de la aplicación y después de la retirada de la fuerza adicional no deben diferir en más de 1,5 unidades Rockwell (sin utilizar equipo de bloqueo) y 0,5 unidades Rockwell (utilizando equipo de bloqueo). 4 VERIFICACIÓN DIRECTA 4.1 Generalidades 4.1.1 La verificación directa debería llevarse a cabo a una temperatura de (23 ± 5) ºC. Si la verificación se realiza fuera de este rango de temperatura, esto debe quedar reflejado en el informe de verificación. 4.1.2 Los instrumentos utilizados en la verificación y calibración deben tener trazabilidad a patrones nacionales. 4.1.3 La verificación directa incluye los aspectos siguientes: a) calibración de la fuerza de ensayo; b) verificación del indentador; c) calibración del dispositivo de medida de profundidad; d) verificación del ciclo de ensayo. 4.2 Calibración de la fuerza de ensayo 4.2.1 Debe medirse la fuerza preliminar de ensayo F0 (véase el apartado 4.2.4) y cada fuerza total de ensayo F utilizada (véase el apartado 4.2.5), y cuando sea posible, esto se debe realizar en no menos de tres posiciones del elemento móvil espaciadas a lo largo de su rango de movimiento durante el ensayo. La fuerza preliminar de ensayo debe mantenerse durante, al menos, 2 s. 4.2.2 Se deben realizar tres lecturas por cada fuerza en cada posición del elemento móvil. Inmediatamente antes de cada lectura, el dispositivo móvil debe desplazarse en la misma dirección que durante el ensayo. 4.2.3 Las fuerzas se deben medir por uno de los dos métodos siguientes: − midiendo con un instrumento de medida elástico de clase 1 de acuerdo con la Norma Internacional ISO 376:2004, o − equilibrándola con otra fuerza, medida con una exactitud de ± 0,2%, aplicada utilizando masas calibradas o mediante cualquier otro método que tenga la misma exactitud. 4.2.4 La tolerancia en la fuerza preliminar de ensayo F0 (antes de la aplicación y después de la retirada de la fuerza adicional de ensayo F1) debe ser ± 2,0%. 4.2.5 La tolerancia en la fuerza total de ensayo F debe ser ± 1,0%. Cada valor individual de F debe estar dentro de esta tolerancia.

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4.3 Verificación del indentador 4.3.1 Indentador cónico de diamante (escalas A, C, D, N) Para verificar el comportamiento fiable del indentador cónico, conforme a esta parte de la Norma Internacional ISO 6508, se debe realizar una verificación directa y una verificación indirecta. 4.3.1.1 Verificación directa 4.3.1.1.1 Las superficies del cono de diamante y del extremo esférico deben estar pulidas para una profundidad de penetración de 0,3 mm y deben acoplarse exactamente de manera tangencial. Ambas superficies deben estar libres de defectos superficiales. 4.3.1.1.2 La verificación de la forma del indentador puede realizarse por medida directa o por medida de su proyección sobre una pantalla. La verificación debe hacerse en no menos de cuatro secciones igualmente equiespaciadas. 4.3.1.1.3 El cono de diamante debe tener un ángulo en el vértice de (120 ± 0,35)º. Las desviaciones en la rectitud de la generatriz del cono de diamante, adyacente al acoplamiento, no deben exceder de 0,002 mm sobre una longitud mínima de 0,4 mm. 4.3.1.1.4 El ángulo entre el eje del cono de diamante y el eje del soporte del indentador (normal a la superficie de asiento) no debe exceder de 0,5º. 4.3.1.1.5 El extremo del indentador debe ser esférico. Su radio se debe determinar a partir de valores individuales, medidos en los planos de sección axiales definidos en el apartado 4.3.1.1.2. La distancia entre los círculos concéntricos no debe ser mayor de 0,004 mm. Cada valor individual debe estar dentro de (0,2 ± 0,015) mm. El valor medio calculado de al menos cuatro valores individuales debe estar dentro del intervalo (0,2 ± 0,01 mm). NOTA 1 El radio puede obtenerse determinando la intersección de dos segmentos de círculos concéntricos. NOTA 2 El valor individual es el valor medio de los dos radios de círculos concéntricos.

También puede hacerse una medición con un colimador. En este caso, deberían realizarse las mediciones, al menos, en los cuatro ángulos del centro y debe incluirse el ángulo central de 120º. 4.3.1.2 Verificación indirecta Los valores de dureza dados por la máquina de ensayo no sólo dependen de las dimensiones especificadas en los apartados 4.3.1.1.3 y 4.3.1.1.5, sino también de la rugosidad superficial y de la orientación de los ejes cristalográficos del diamante y del asentamiento del diamante en su soporte. Para examinar esta influencia, la verificación indirecta del indentador debe llevarse a cabo sobre cuatro bloques patrón que se deben calibrar para los niveles de dureza especificados en la tabla 1 o sobre bloques que proporcionen profundidades totales de huella equivalentes. Tabla 1 − Niveles de dureza para diferentes escalas Escala

Dureza

Tolerancias

HRC

23

20 a 26

HRC

55

52 a 58

HR45N

43

40 a 46

HR15N

91

88 a 94

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Para cada bloque, el valor medio de dureza de tres huellas realizadas utilizando el indentador que se va a verificar, no debe diferir del valor medio de dureza de las tres huellas obtenidas con el indentador, calibrado conforme al apartado 4.5 de la Norma Internacional ISO 6508-3:2005, en más de ± 0,8 unidades Rockwell. Las huellas realizadas con el indentador que se va a verificar y con el indentador anteriormente mencionado deberían ser adyacentes. NOTA Esto puede realizarse con una máquina de calibración conforme con el procedimiento descrito en el capítulo 5 de la Norma Internacional ISO 6508-3:2005.

Las máquinas de ensayo de dureza utilizadas para esta verificación indirecta deben cumplir con las tolerancias para las fuerzas de ensayo siguientes: F0:

± 1,0%

F:

± 0,5%

El ensayo se debe realizar de acuerdo con la Norma Internacional ISO 6508-1. 4.3.2 Indentadores esféricos (escalas B, E, F, G, H, K, T) 4.3.2.1 Con el fin de verificar el tamaño y la dureza de las bolas, se debe ensayar una muestra tomada al azar de un lote. Las bolas verificadas en dureza se deben descartar. 4.3.2.2 Las bolas deben estar pulidas y libres de defectos superficiales. 4.3.2.3 El usuario debe, o bien medir las bolas para asegurarse de que cumplen los requisitos siguientes, o bien obtener bolas de un proveedor que certifique que se cumplen las condiciones que se indican a continuación. 4.3.2.3.1 El diámetro, medido en no menos de tres posiciones, no debe diferir del diámetro nominal en más de la tolerancia especificada en la tabla 2. Tabla 2 − Tolerancias para distintos diámetros de indentadores esféricos Escala de dureza Rockwell

Diámetro de bola mm

Tolerancia mm

B

1,587 5

± 0,003 5

F

1,587 5

± 0,003 5

G

1,587 5

± 0,003 5

T

1,587 5

± 0,003 5

E

3,175

± 0,004

H

3,175

± 0,004

K

3,175

± 0,004

4.3.2.3.2 Las características de las bolas de metal duro deben ser las siguientes: − dureza: la dureza no debe ser menor de 1 500 HV, cuando se determine con una fuerza de ensayo de, al menos, 4,903 N, conforme a la Norma Internacional ISO 6507-1. La bola de metal duro puede ensayarse directamente sobre esta superficie esférica o bien cortando la bola y ensayando en el interior de la misma. En la tabla 3 se incluye un ejemplo para HV 10; − densidad: ρ = (14,8 ± 0,2) g/cm3.

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NOTA Se recomienda la siguiente composición química: −

carburo de tungsteno (WC)

resto

−

total otros carburos

2,0%

−

cobalto (Co)

5,0% a 7,0%

4.3.2.3.3 La dureza de las bolas de acero no debe ser inferior a 750 HV cuando se determina con una fuerza de ensayo de 98,07 N de acuerdo con la Norma Internacional ISO 6507-1 (véase la tabla 3). Tabla 3 − Valores de la diagonal media (HV10) para determinar la dureza de los indentadores esféricos

Diámetro de bola mm

Máximo valor de la diagonal media realizada sobre la superficie de la bola con un indentador Vickers a 98,07 N (HV 10) mm Bola de acero

Bola de metal duro

3,175

0,153

0,109

1,587 5

0,150

0,107

4.4 Calibración del dispositivo de medida de la profundidad 4.4.1 El dispositivo de medida de profundidad se debe calibrar sobre no menos de tres intervalos, incluyendo los intervalos correspondientes a las durezas máxima y mínima para las escalas que se usan normalmente, desplazando el indentador mediante incrementos de movimientos conocidos en la dirección de valores de dureza crecientes. 4.4.2 El instrumento utilizado para verificar el dispositivo de medida de profundidad debe tener una exactitud de 0,000 2 mm. El dispositivo de medida de profundidad debe tener una exactitud de ± 0,001 mm para las escalas A a K y de ± 0,000 5 mm para las escalas N y T, es decir, de ± 0,5 unidades de escala de medida para cada rango. NOTA Si no es posible verificar directamente el dispositivo de medida de la profundidad, se puede realizar una verificación indirecta utilizando los bloques patrón y un indentador certificado, y haciendo las correcciones necesarias para los errores conocidos (véase el apartado 5.2).

4.5 Verificación del ciclo de ensayo El ciclo de ensayo debe ser conforme con el ciclo de ensayo especificado en la Norma Internacional ISO 6508-1 y su duración debe medirse con una incertidumbre menor de ± 0,5 s. 5 VERIFICACIÓN INDIRECTA 5.1 Generalidades La verificación indirecta se debería llevar a cabo a una temperatura de (23 ± 5) ºC por medio de bloques patrón calibrados de acuerdo con la Norma Internaconal ISO 6508-3. Si la verificación se realiza fuera de este rango de temperaturas, se debe reflejar en el informe de verificación. 5.2 Procedimiento 5.2.1 Para la verificación indirecta de una máquina de ensayo se deben aplicar los procedimientos siguientes. La máquina de ensayo se debe verificar para cada escala que se vaya a utilizar. Para cada escala que se ha de verificar se deben utilizar bloques patrón para cada uno de los intervalos de dureza especificados en la tabla 4. Se deben elegir los bloques cuyos valores de dureza se aproximen a los límites del uso previsto.

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5.2.2 Sobre cada bloque patrón, se deben distribuir uniformemente cinco huellas sobre la superficie de ensayo y cada número de dureza debe estimarse dentro de 0,2 unidades de escala. Antes de realizar estas huellas, se deben realizar al menos dos huellas preliminares para asegurarse de que la máquina trabaja libremente y que el bloque patrón, el indentador y el yunque están correctamente asentados. Los resultados de estas huellas preliminares se deben ignorar. El ensayo se debe realizar de acuerdo con la Norma Internacional ISO 6508-1. Tabla 4 − Rangos de dureza para diferentes escalas Escala de dureza Rockwell

Rango de dureza del bloque patrón

Escala de dureza Rockwell

20 hasta 40 HRA A

B

C

D

E

F

G

40 hasta 60 HRK

45 hasta 75 HRA

K

65 hasta 80 HRK

80 hasta 88 HRA

85 hasta 100 HRK

20 hasta 50 HRB

70 hasta 77 HR15N

60 hasta 80 HRB

15N

78 hasta 88 HR15N

85 hasta 100 HRB

89 hasta 91 HR15N

20 hasta 30 HRC

42 hasta 54 HR30N

35 hasta 55 HRC

30N

55 hasta 73 HR30N

60 hasta 70 HRC

74 hasta 80 HR30N

40 hasta 47 HRD

20 hasta 31 HR45N

55 hasta 63 HRD

45N

32 hasta 61 HR45N

70 hasta 77 HRD

63 hasta 70 HR45N

70 hasta 77 HRE

73 hasta 80 HR15T

84 hasta 90 HRE

15T

81 hasta 87 HR15T

93 hasta 100 HRE

88 hasta 93 HR15T

60 hasta 75 HRF

43 hasta 56 HR30T

80 hasta 90 HRF

30T

57 hasta 69 HR30T

94 hasta 100 HRF

70 hasta 82 HR30T

30 hasta 50 HRG

12 hasta 33 HR45T

55 hasta 75 HRG

45T

80 hasta 94 HRG H

Rango de dureza del bloque patrón

34 hasta 54 HR45T 55 hasta 72 HR45T

80 hasta 94 HRH 96 hasta 100 HRH

5.3 Repetibilidad 5.3.1 Para cada bloque patrón, sean H1, H2, H3, H4, H5 los valores medidos de dureza en orden creciente de magnitud. La repetibilidad, r, de la máquina de ensayo en condiciones concretas de verificación se determina mediante la expresión siguiente:

r = H 5 − H1

(1)

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El valor medio de dureza de las cinco huellas H se define como sigue: H =

H1 + H 2 + H 3 + H 4 + H 5 5

(2)

donde H1, H2, H3, H4, H5 son los valores de dureza correspondientes a las cinco huellas. 5.3.2 La repetibilidad de la máquina de ensayo que se está verificando se considerará satisfactoria si cumple las condiciones especificadas en la tabla 5. La repetibilidad admisible se presenta gráficamente en las figuras A.1 y A.2. Tabla 5 − Repetibilidad admisible y error de la máquina de ensayo Escala de dureza Rockwell

A

B

C D E F

G

H

K

a b

Rango de dureza del bloque patrón

Error admisible en unidades Rockwell

Repetibilidad admisible de la máquina de ensayoa

20 hasta ≤ 75 HRA

± 2 HRA

≤ 0,02 (100 − H ) o

> 75 hasta ≤ 88 HRA

± 1,5 HRA

0,8 unidades Rockwellb

20 hasta ≤ 45 HRB

± 4 HRB

> 45 hasta ≤ 80 HRB

± 3 HRB

> 80 hasta ≤ 100 HRB

± 2 HRB

20 hasta ≤ 70 HRC

± 1,5 HRC

40 hasta ≤ 70 HRD

± 2 HRD

≤ 0,02 (100 − H ) o

> 70 hasta ≤ 77 HRD

± 1,5 HRD

0,8 unidades Rockwellb

70 hasta ≤ 90 HRE

± 2,5 HRE

≤ 0,04 (130 − H ) o

> 90 hasta ≤ 100 HRE

± 2 HRE

1,2 unidades Rockwellb

60 hasta ≤ 90 HRF

± 3 HRF

≤ 0,04 (130 − H ) o

> 90 hasta ≤ 100 HRF

± 2 HRF

1,2 unidades Rockwellb

30 hasta ≤ 50 HRG

± 6 HRG

> 50 hasta ≤ 75 HRG

± 4,5 HRG

> 75 hasta ≤ 94 HRG

± 3 HRG

80 hasta ≤ 100 HRH

± 2 HRH

40 hasta ≤ 60 HRK

± 4 HRK

> 60 hasta ≤ 80 HRK

± 3 HRK

> 80 hasta ≤ 100 HRK

± 2 HRK

N

± 2 HRN

T

± 3 HRT

Donde H es el valor medio de dureza. La que sea mayor de ellas.

≤ 0,04 (130 − H ) o 1,2 unidades Rockwellb

≤ 0,02 (100 − H ) o 0,8 unidades Rockwellb

≤ 0,04 (130 − H ) o 1,2 unidades Rockwellb

≤ 0,04 (130 − H ) o 1,2 unidades Rockwellb

≤ 0,04 (130 − H ) o 1,2 unidades Rockwellb

≤ 0,04 (100 − H ) o 1,2 unidades Rockwellb

≤ 0,06 (100 − H ) o 2,4 unidades Rockwellb

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5.4 Error 5.4.1 El error, E, de la máquina de ensayo bajo condiciones concretas de verificación se expresa por medio de la siguiente ecuación:

E = H – Hc

(3)

donde H

es el valor medio de dureza;

Hc

es la dureza especificada del bloque patrón utilizado.

5.4.2 El error de la máquina de ensayo no debe exceder los valores recogidos en la tabla 5. 5.5 Incertidumbre de medida

La determinación de la incertidumbre de medida de los resultados de la calibración de las máquinas de ensayo de dureza se indica en el anexo B. 6 INTERVALOS ENTRE VERIFICACIONES

Las especificaciones para las verificaciones directas de las máquinas de ensayo de dureza se indican en la tabla 6. Deben realizarse una verificación indirecta al menos una vez cada 12 meses y después de que se haya realizado una verificación directa.

Tabla 6 – Verificaciones directas de las máquinas de ensayo de dureza Requisitos de verificación

Fuerza

Sistema de medida

Ciclo de ensayo

Indentadora

Antes del reglaje para la primera utilización

x

x

x

x

Después de desmontar y volver a montar la máquina, si la fuerza, el dispositivo de medida o el ciclo de ensayo han resultado afectados

x

x

x

No conformidad de la verificación indirecta b

x

x

x

Verificación indirecta realizada hace más de 14 meses

x

x

x

a

Además se recomienda que el indentador se verifique directamente después de dos años de utilización.

b

La verificación directa de estos parámetros puede realizarse secuencialmente (hasta que la máquina satisfaga la verificación indirecta), y no se requiere si se puede demostrar (por ejemplo, mediante ensayos con un indentador patrón) que el indentador era la causa de la no conformidad.

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7 INFORME DE VERIFICACIÓN/CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN

El informe de verificación/certificado de calibración debe incluir la siguiente información: a) una referencia a esta parte de la Norma Internacional ISO 6508; b) el método de verificación (directo y/o indirecto); c) los datos de identificación de la máquina de ensayo de dureza; d) los medios de verificación (bloques patrón, instrumentos de medida de fuerza, etc.); e) la(s) escala(s) de dureza Rockwell verificada(s); f) la temperatura de verificación; g) el resultado obtenido; h) la fecha de verificación y la referencia a la institución de verificación; i) la incertidumbre del resultado de la verificación.

ISO 6508-2:2005

ISO 6508-2:2005

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ANEXO A (Normativo) REPETIBILIDAD DE LAS MÁQUINAS DE ENSAYO

La repetibilidad admisible para las máquinas de ensayo se presenta gráficamente en las figuras A.1 y A.2.

Leyenda X Y

Dureza Rockwell Repetibilidad de las máquinas de ensayo

Figura A.1 − Dureza Rockwell (escalas A, B, C, D, E, F, G, H y K)

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Leyenda X Y

Dureza Rockwell Repetibilidad de las máquinas de ensayo

Figura A.2 − Dureza superficial Rockwell (escalas N y T)

ISO 6508-2:2005

ISO 6508-2:2005

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ANEXO B (Informativo) INCERTIDUMBRE DE MEDIDA DE LOS RESULTADOS DE LA CALIBRACIÓN DE LA MÁQUINA DE ENSAYO DE DUREZA

B.1 Calibración directa de la máquina de ensayo de dureza B.1.1 Calibración de la fuerza de ensayo

La incertidumbre típica combinada relativa de la calibración de la fuerza de ensayo se calcula mediante la expresión: 2 2 u F = u FRS + u FHTM

(B.1)

donde uFRS

es la incertidumbre relativa de medida del transductor de fuerza (tomada del certificado de calibración);

uFHTM

es la incertidumbre típica relativa de la fuerza de ensayo generada por la máquina de ensayo de dureza.

La incertidumbre de medida del instrumento de referencia, transductor de fuerza, está indicada en el certificado de calibración correspondiente. Los parámetros que tengan influencia, como:

− la dependencia de la temperatura; − la estabilidad a largo plazo, y − la desviación de interpolación, deberían ser consideradas para las aplicaciones críticas. En función del diseño del transductor de fuerza, se debería considerar la posición angular del transductor respecto al eje del indentador de la máquina de ensayo de dureza. NOTA En la figura G.1 de la Norma Internacional ISO 6508-1:2005 se muestra la cadena metrológica necesaria para definir y diseminar las escalas de dureza.

Por ejemplo: Incertidumbre de medida del transductor de fuerza (tomada del certificado de calibración)

UFRS = 0,12% (k = 2)

Valor de la calibración del transductor de fuerza

FRS = 1471,0 N

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ISO 6508-2:2005

Tabla B.1 – Resultados de la calibración de la fuerza de ensayo

Serie 1

Serie 2

Serie 3

Valor medio

Desviación relativa

Incertidumbre típica relativa de medida

F1

F2

F3

F

∆Frel

uFHTM

N

N

N

N

%

%

1

1 471,5

1 471,9

1 471,7

1 471,7

0,05

0,008

2

1 472,1

1 472,3

1 472,7

1 472,3

0,09

0,012

3

1 472,2

1 473,5

1 471,3

1 472,3

0,09

0,043

Número del nivel para la calibración de la fuerza de ensayo

donde ∆F rel =

F RS – F F

(B.2)

s 1 , (n = 3) u FHTM = Fi × F n sFi

(B.3)

es la desviación típica de los valores indicados de la fuerza de ensayo para el i-ésimo nivel.

En la tabla B.2 se utiliza el valor máximo de uFHTM de la tabla B.1. Tabla B.2 – Cálculo de la incertidumbre de medida para la fuerza de ensayo

Magnitud

Valor estimado

Valores límite relativos

Xi

xi

ai

Tipo de distribución

Incertidumbre típica relativa de medida

Coeficiente de sensibilidad

Contribución a la incertidumbre relativa

u(xi)

ci

ui(H)

−4

1

6,0 × 10−4

1

4,3 × 10−4

uFRS

1 471,0 N

Normal

6,0 × 10

uFHTM

1 471,0 N

Normal

4,3 × 10−4

Incertidumbre típica combinada relativa uF

7,4 × 10−4

Incertidumbre expandida relativa de medida UF (k = 2)

1,5 × 10−3

Tabla B.3 – Cálculo de la desviación relativa máxima de la fuerza de ensayo incluyendo la incertidumbre de medida del instrumento de referencia Desviación relativa de la fuerza de ensayo

Incertidumbre expandida relativa de medida de la fuerza de ensayo

Desviación relativa máxima de la fuerza de ensayo incluyendo la incertidumbre de medida del instrumento de referencia

∆Frel

UF

∆Fmáx.

%

%

%

0,09

0,15

0,24

ISO 6508-2:2005

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En la tabla B.3, ∆Fmáx. se calcula mediante la fórmula: (B.4)

∆Fmáx. = ∆Frel + U F

El resultado del ejemplo muestra que la desviación de la fuerza de ensayo, incluyendo la incertidumbre de medida del instrumento de referencia cumple con el valor de ± 1,0% especificado en el apartado 4.2. B.1.2 Calibración del sistema de medida de la profundidad La incertidumbre típica combinada relativa del instrumento de referencia para el sistema de medida de la profundidad se calcula mediante la expresión: 2 2 2 u L = u LRS + u ms + u LHTM

(B.5)

donde uLRS

es la incertidumbre relativa de medida del dispositivo de calibración de la profundidad (patrón de referencia) obtenida del certificado de calibración para k = 1;

ums

es la incertidumbre relativa de medida debida a la resolución del sistema de medida;

uLHTM

es la incertidumbre típica relativa de medida de la máquina de ensayo de dureza.

La incertidumbre de medida del instrumento de referencia para el sistema de medida de la profundidad, el dispositivo de calibración de la profundidad, se indica en el certificado de calibración correspondiente. Las magnitudes de influencia, tales como: − la dependencia de la temperatura; − la estabilidad a largo plazo; y − la desviación de interpolación;

no ejercen una influencia esencial sobre la incertidumbre del dispositivo de calibración de la profundidad. Por ejemplo: Incertidumbre de medida del sistema de calibración de la profundidad

uLRS = 0,000 2 mm (k = 2)

Resolución del sistema de medida de la profundidad

δms = 0,5 µm

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ISO 6508-2:2005

Tabla B.4 – Resultados de calibración del sistema de medida de la profundidad Valor indicado por el sistema de medida de la profundidad

Serie 1

Serie 2

Serie 3

Valor medio

Desviación relativa

Incertidumbre típica relativa de medida

LRS

L1

L2

L3

L

∆Lrel

uLHTM

mm

mm

mm

mm

mm

%

%

0,060

0,060 3

0,060 2

0,060 0

0,060 2

0,33

0,15

0,080

0,080 5

0,080 3

0,080 2

0,080 3

0,38

0,11

0,100

0,100 7

0,100 2

0,100 3

0,100 4

0,40

0,15

0,120

0,120 3

0,120 5

0,120 1

0,120 3

0,25

0,10

0,140

0,140 5

0,140 6

0,140 3

0,140 5

0,33

0,06

0,160

0,160 6

0,160 3

0,160 2

0,160 4

0,23

0,07

En la tabla B.4: u LHTM =

s Li L

∆L rel = sLi

×

1 n

, (n = 3)

(B.6)

L – L RS L RS

(B:7)

es la desviación típica de los valores de longitud indicados para el valor i-ésimo del dispositivo patrón. Tabla B.5 – Cálculo de la incertidumbre de medida del sistema de medida

Magnitud

Valor estimado

Valor límite

Xi

xi

ai −4

Tipo de distribución

Incertidumbre típica relativa de medida

Coeficiente de sensibilidad

Contribución a la incertidumbre

u(xi) 1,0 × 10

ci

ui(H)

−4

1

1,0 × 10−4

uLRS

0 mm

1,0 × 10 mm

Normal

ums

0 mm

0,5 × 10−4 mm

Rectangular

1,8 × 10−4

1

1,8 × 10−4

uLHTM

0,06 mm

0,15%

Normal

9,6 × 10−4

1

9,6 × 10−4

Incertidumbre combinada relativa de medida uL , (correspondiente a 0,16 mm), %

0,098

Incertidumbre expandida relativa de medida UL (k = 2), %

0,20

ISO 6508-2:2005

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Tabla B.6 – Cálculo de la desviación relativa máxima del sistema de medida incluyendo la incertidumbre de medida del instrumento de referencia de longitud Longitud de ensayo

Desviación relativa del sistema de medida

Incertidumbre expandida relativa de medida

Desviación relativa máxima del sistema de medida, incluyendo la incertidumbre del instrumento de referencia de longitud

LRS

∆Lrel

UL

∆Lmáx.

mm

%

%

%

0,16

0,33

0,20

0,53

En la tabla B.6: ∆Lmáx. = ∆Lrel + U L

(B.8)

El resultado del ejemplo muestra que la desviación del sistema de medida, incluyendo la incertidumbre de medida del instrumento de referencia de longitud, cumple con el valor de ± 1,0 µm especificado en el apartado 4.4 (LRS × ∆Lmáx. = 0,16 mm × 0,57% = 0,000 91 mm). B.1.3 Verificación del indentador El indentador, constituido por la punta del indentador y el porta- indentador, no puede verificarse y, consecuentemente, calibrarse, “in situ”. Se debe disponer de un certificado de calibración válido de un laboratorio acreditado de calibración que confirme las desviaciones geométricas del indentador (véase el apartado 4.3). B.1.4 Verificación del ciclo de ensayo En el apartado 4.5, la desviación admisible para cada parte del ciclo del ensayo está establecida como ± 0,5 s. Cuando la medición del tiempo se realice con un sistema usual de medida (cronómetro), la incertidumbre de medida puede indicarse como 0,1 s. Por ello no es necesaria una estimación de la incertidumbre de medida. B.2 Verificación indirecta de la máquina de ensayo de dureza NOTA En este anexo, el índice “CRM (material de referencia certificado)” significa, de acuerdo con las definiciones de las normas de ensayo de dureza, “bloque patrón de dureza”.

Mediante la verificación indirecta con bloques patrón de dureza se comprueba el funcionamiento global de la máquina de ensayo de dureza y se determina la repetibilidad así como la desviación de la máquina de ensayo de dureza respecto al valor real de la dureza. La incertidumbre de medida de la verificación indirecta de la máquina de ensayo de dureza viene dada por la expresión: 2 2 2 2 u HTM = u CRM + u CRM-D + u ms + uH

(B.9)

donde uCRM

es la incertidumbre de calibración del bloque patrón de dureza conforme al certificado de calibración para k = 1;

uCRM-D es la variación de la dureza del bloque patrón de dureza después de su última calibración, debida a la deriva (despreciable para la utilización del bloque patrón de dureza conforme la norma); ums

es la incertidumbre debida a la resolución de la máquina de ensayo de dureza;

uH

es la incertidumbre debida a la repetibilidad de la máquina de ensayo de dureza.

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ISO 6508-2:2005

Por ejemplo: Dureza del bloque patrón

HCRM = 45,4 HRC

Incertidumbre de medida del bloque patrón de dureza

UCRM = ± 5,0 HRC

Resolución de la máquina de ensayo de dureza

δms = 0,1 HRC

Tabla B.7 – Resultados de la verificación indirecta

a

Número

Valor de dureza medido H, HRC a

1

46,4máx.

2

46,1

3

45,3mín.

4

45,7

5

45,8

Valor medio H

45,9

Desviación típica, sH

0,42

HRC: dureza Rockwell.

En la tabla B.7:

b = H – H CRM

(B.10)

b = 45,9 - 45, 4 = 0,5 HRC

uH =

t ⋅sH n (B.11)

Para t = 1,14, n = 5 y sH = 0,42 HRC se obtiene: uH = 0,21 HRC

ISO 6508-2:2005

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B.3 Balance de incertidumbre de medida Tabla B.8 – Balance de incertidumbre de medida Magnitud

Valor estimado

Incertidumbre típica de medida

Xi

xi

u(xi)

uCRM

45,4 HRC

0,25 HRC

ums

0 HRC

uH uCRM-D

Tipo de distribución

Coeficiente de sensibilidad

Contribución a la incertidumbre

ci

ui(H)

Normal

1,0

0,25 HRC

0,029HRC

Rectangular

1,0

0,029 HRC

0 HRC

0,21 HRC

Normal

1,0

0,21 HRC

0 HRC

0 HRC

Triangular

1,0

0 HRC

Incertidumbre combinada de medida uHTM

0,33 HRC

Incertidumbre expandida de medida UHTM (k = 2)

0,66 HRC

HRC: dureza Rockwell.

Tabla B.9 – Desviación máxima de la máquina de ensayo de dureza incluyendo la incertidumbre de medida Dureza medida por la máquina de ensayo de dureza

Incertidumbre expandida de medida

Desviación de la máquina de ensayo durante la calibración con el bloque patrón

Desviación máxima de la máquina de ensayo, incluyendo la incertidumbre de medida

H

UHTM

b

∆HHTMmáx.

HRC

HRC

HRC

HRC

45,1

0,66

0,5

1,12

HRC: Dureza Rockwell.

En la tabla B.9 ∆H HTMmáx. = U HTM + b = 0, 7 + 0,5 = 1, 2 HRC

(B.12)

El resultado del ejemplo anterior significa que la desviación límite admisible de la máquina de ensayo, incluyendo la incertidumbre de medida de la máquina de ensayo, cumple con el valor ± 1,5 HRC especificado en el capítulo 5.

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ISO 6508-2:2005

BIBLIOGRAFÍA

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A. SAWLA: Uncertainty of measurement in the verification and calibration of the force measuring systems of testing machines. Proceedings of the Asia-Pacific symposium on measurement of force, mass and torque (APMF), Tsukuba, Japan, November 2000.

[2]

A. WEHRSTEDT, I. PATKOVSZKY: News in the field of standardization about verification and calibration of materials testing machines, May 2001, EMPA Academy 2001.

[3]

W. GABAUER: Manual codes of practice for the determination of uncertainties in mechanical tests on metallic materials, The estimation of uncertainties in hardness measurements, Project No. SMT4-CT97-2165, UNCERT COP 14:2000.

[4]

T. POLZIN, D. SCHWENK: Method for Uncertainty Determination of Hardness Testing; PC File for Determination, Materialprüfung 44 (2002) 3, pp. 64-71.

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