Contenido Del Artículo
Existen algunos tipos de ensayos de dureza, que nos permiten medir dicha propiedad de los materiales, especialmente de los materiales metálicos, y cada una de ellas tiene ventajas y desventajas sobre las otras. Pero cuando se trata de materiales que sean frágiles o quebradizos, entonces la mejor alternativa para medir su dureza sería el ensayo de dureza Knoop.
Gracias a sus características de operación y componentes del ensayo knoop, permite ejecutar el ensayo en dichos materiales con buena precisión.
Comparación de valores de Dureza Knoop y Escala de dureza Mohs
El ensayo Knoop junto al ensayo Vickers (micro Vickers) se aplican para pruebas de micro-dureza. Ambas siguen una operación similar y elementos similares, pero también tienen grandes diferencias y ventajas la una con la otra.
Ensayo de Dureza Knoop
Es un ensayo de dureza óptico y también es conocido como ensayo de micro-dureza al igual que el ensayo Vickers. El ensayo de dureza Knoop consiste en aplicar fuerzas o cargas sobre una superficie, haciendo uso de un indentador (penetrador).
Donde las cargas que se aplican se encuentran en el rango de 1gf a 1kgf, por ello también se le conoce como un ensayo de microdureza y es una opción al ensayo de dureza Vickers.
Con respecto al indentador, se trata de un diamante piramidal que es asimétrica. Es una pirámide de cuatro lados, donde dos de las caras opuestas presentan un ángulo de 170° 30’ y las otras dos de 130°. Lo cual es diferente con el indentador que se usa en el ensayo de dureza Vickers.
El ensayo de dureza Knoop generalmente se usa para ensayar piezas pequeñas y delgadas. Sobre todo, fue diseñada para medir materiales que son duros, frágiles y quebradizos tales como el vidrio, la cerámica, materiales metálicos e incluso se cree que es la más apropiada para medir la dureza de diamantes.
Formula Del Ensayo de Dureza Knoop
El valor de dureza Knoop viene determinada por el cociente de la fuerza que ha sido aplicada y la longitud mayor de la sangría.
HK es la dureza Knoop (Hardness Knoop)
F es la fuerza que se ha aplicado durante la operación.
L es la longitud de la sangría.
Lectura de la Dureza Knoop
La nomenclatura del ensayo de dureza Knoop está compuesta por tres partes. El valor número de dureza, las letras HK que indican que se trata de dureza según Knoop, y finalmente la carga aplicada en la operación.
Un ejemplo de dureza Knoop seria 850HK0.5. Entonces se podría decir que el material ensayado tiene una dureza de 850 según ensayo de dureza Knoop, y que ha sido probada con una carga de 0.5 kgf.
Estándares y Cargas de Aplicación Para el Ensayo De Dureza Knoop
En el ensayo de micro-dureza Knoop se debe evitar el ensayo en piezas que tengan longitudes diagonales menores a 20um, porque eso causará errores en los resultados de medición.
Los estándares en los cuales se aplica y se define el ensayo de dureza Knoop son los siguientes.
- ISO 4545: Las cargas oscilan entre 1gf hasta 1kgf.
- ASTM E384: Las cargas se encuentran entre 1gf hasta 1kgf.
Especificaciones del Ensayo de Dureza Knoop
Indentador De La Prueba Knoop
El indentador (penetrador) cuenta con dos diagonales diferentes. Están diseñados para materiales frágiles y por eso la penetración debe ser menor, por lo tanto, la profundidad de la sangría en el ensayo Knoop es aproximadamente la mitad del ensayo Vickers.
Los ángulos de las caras opuestas son:
- Angulo de 130 °
- Angulo 170.5 °
El indentador del método Knoop produce una muesca en forma de rombo. Las diagonales de la forma de la muesca guardan una relación aproximada de 7 a 1.
Cargas Aplicadas En El Ensayo Knoop
Las cargas que se aplican, deben encontrarse en el rango de fuerzas que están especificadas en los estándares en los que se define el ensayo Knoop.
Ejemplos De Dureza Knoop De Algunos Materiales
- Los plásticos llegan a tener una dureza knoop de 22 HK. En comparación con el talco que tendría aproximadamente 20 HK.
- Una lámina de oro llega a tener 69 HK.
- El aluminio tiene una dureza aproximada de 125 HK.
- La dureza Knoop del hierro fundido se encuentra en 310 HK.
- El esmalte dental tiene una dureza aproximada de 343 HK.
- La dureza Knoop del cuarzo es de 820 HK.
- La dureza Knoop del carburo de silicio es de 2480 HK.
- Con respecto al diamante, su dureza en la escala Knoop es de 7000 HK.
Tabla De Valores De Dureza Knoop vs La Escala De Mohs
Procedimiento del Ensayo de Dureza Knoop
Lo primero es preparar la superficie de la muestra o la pieza que se va a ensayar. Al ser un ensayo de microdureza, la superficie debe estar pulida, por lo que en algunos casos debe electro pulirse.
Para la operación del ensayo, la pieza se dispone en el probador de dureza Knoop. Donde el indentador será presionado mediante cargas controladas sobre la superficie de la muestra.
La carga aplicada se mantendrá durante un tiempo específico que se encuentra en un rango de 10 a 15 segundos, algo que se ve muy poco en la práctica. Este tiempo se le conoce como tiempo de permanencia.
Una vez que se ha concluido el tiempo de permanencia. Se elimina la carga aplicada y se retira el indentador.
Al retirar el indentador, en la superficie de la muestra se tendrá una sangría (agujero, impresión o huella). Entonces el tamaño de la sangría será determinado con el sistema de medición óptico del equipo, que va medir la diagonal más larga de la sangría.
Ventajas y Desventajas del Ensayo de Dureza Knoop
Ventajas Del Método Knoop
Es una prueba que se puede aplicar a cualquier material, desde materiales blandos como el aluminio, hasta los materiales duros.
Genera un solo tipo de sangría, en comparación con otros ensayos de dureza, que usan diferentes indentadores, como el ensayo de dureza Rockwell.
Para los ensayos de microdureza, resulta ser más precisa que ensayo de dureza Vickers. Ya que la diagonal de la sangría de medición para el ensayo Knoop, es más larga, en cualquier profundidad.
Es un ensayo no destructivo y causa menores daños en la superficie de la muestra en comparación con el ensayo Vickers. El riesgo de formación de grietas también es menor.
Resulta ser un ensayo de dureza más adecuado para materiales que sean pequeños, delgados, frágiles, quebradizos como vidrio y cerámicos.
Desventajas del Ensayo de Dureza Knoop
Al ser un ensayo con un sistema de medición óptico, la superficie de la muestra debe de ser buena y debe estar bien preparada.
Además, el microscopio para la medición debe de ser de alta potencia para poder determinar y medir la diagonal y el tamaño de la sangría. Por lo que, equiparlos resulta ser más costoso en comparación con otros ensayos de dureza.
Es una operación lenta, ya que además del tiempo de permanencia, involucra tiempo para la preparación de la muestra. Lo que lo pone en desventaja frente a otros ensayos de dureza, como el ensayo Rockwell.
