Durometri e durezza pallottole

[mimmo002]

Uno degli interessi per chi ricarica con palle in piombo e ancora più se le stesse le fonde, dovrebbe essere il conoscere la "durezza" della lega metallica che costituisce il proiettile.
Il primo sistema e relativa tecnica per la misura della durezza dei metalli fu organizzato e proposto dal ingegnere Brinell ad inizio 1900, la tecnica e relativamente semplice, si tratta di far penetrare un punzone formato da una sfera da cuscinetto, nel materiale da testare e misurando il segno impresso calcolarne la durezza..
il sistema di calcolo e altrettanto semplice, conoscendo la forza/peso applicata sul punzone-penetratore si divide per la "Superficie" (il segno lasciato dal penetratore), per calcolare la superficie del segno sul provino si utiiza una particolare formula che tiene conto del diametro della punta sferica del punzone e del diametro medio del segno lasciato sul provino, la prova e valida se il diametro del segno e compreso tra un/quarto (1/4) e un/mezzo (1/2) del diametro della sfera che compone la punta del penetratore. Per far rientrare il segno tra i due limiti dimensionali sopra-esposti si sostituiscono i punzoni e/o la forza peso relativamente al tipo di provino da controllare .
Successivamente al procedimento "Brinell" altri tecnici proposero sistemi ed unita di misura alternativi (Rochwell, Vichers, Martens ), tutti che continuavano a basarsi sulla tecnica di un penetratore che a forza incide il materiale da testare.
Negli USA indubbiamente la madre della ricarica di munizioni metalliche, sistemi per conoscere la durezza delle personali palottole i trovano in commercio da anni,
il durometro "Potter" degli anni 60, una vera macchina da tavolo che non sfigurerebbe in un piccolo laboratorio, ma sembra non più prodotta,
Il sistema della LEE, un vero durometro a scala Brinneil anche se con dei limiti,
il SAECO, il LBT, il CABINE TREE., strumenti pratici e veloci ma che indicano la durezza rifacendosi a tabelle personali forniti dai costruttori.
in allegato un documento con formule , se si volesse approfondire

PROVA DI DUREZZA BRINELL.doc

.

[mimmo002]

il durometro commercializzato dalla LEE , sul sito sembra in produzione ma non disponibile , e formato da un DIE che contiene una molla che fornite la forza-peso di 60 libre (27,2 Kg) e con un pistone che monta una sfera del diametro di 5/32" o meglio 0,156" (3,97 mm) , come sapete le molle forniscono la potenza in forma progressiva con la compressione , e per essere certi che la forza della molla sia quella dei calcoli , la LEE da come istruzione che il test e valido quando la parte superiore dello stelo che scorre concentrico alla molla fuoriesca a filo del tappo del DIE che lo contiene.
mantenendo la pressione su una palla da provare , la sfera lascia un "marchio" e successivamente misurando il diametro del "marchio" impresso sulla pallottola utilizando un microscopio graduato in centesimi di pollici risalire alla durezza della scala Brinell , la LEE per evitare che gli utenti sforzino il loro cervello fornisce una tabella con una sequenza di diametri e relativa equivalente durezza in Brinell .
alcuni problemi :
e che le misure per essere affidabili devono essere comprese tra 1/4 ed 1/2 del diametro della sfera , praticamente da 0,039" ed 0,078" anche se la scala che forniscono e più ampia .
in oltre a causa del diametro della sfera e della scarsa forza che genera la molla , le misure si riducono a massimo 37 HB
(praticamente lo zinco con durezza oltre 80 HB non si può misurare, e nemmeno il rame ricotto con 47 HB)

durometro LEE ..JPG

durometro lee.JPG

tabella durometro LEE.JPG

[mimmo002]

il durometro commercializzato dalla nota casa SAECO e anche questo formato da una molla interna ad un tubo di metallo che contrasta un penetratore a forma conica che penetra nella pallottola da misurare spinta da un corpo filettato che avvitandosi spinge la palla contro la punta del penetratore , una finestrella graduata "misura" la penetrazione del cono nel metallo della pallottola,
la misura e di tipo "indicativa" dove il valore numerico delle tacche si rifanno ad una scala fissa di conversione in Brinell
una tabella della casa aiuta ad interpretare i valori.
dalla tabella sembra che anche questo durometro (e che pure costa molto) non va oltre i 22 HB come misura , in oltre la particolare forma permette di poter misurare solo pallottola che "entrano" dentro lo strumento
il link del costruttore http://www.redding-reloading.com/online ... ess-tester

SAECO.JPG

tabella saeco.JPG

[mimmo002]

il durometro SAECO sopra-postato utilizza come tecnica di misura il sistema "Rockwell"
la differenza tra Brinell e Rockwell e che : (sintetizando e semplificando)
entrambi utilizano una forza per spingere un penetratore nel corpo da misurare,
Brinel una forza conosciuta e costante nel tempo
Rockwell una prima piccola forza per assestare il cono penetratore, poi una grande forza
Brinell con la sua sfera conosciuta comprime il metallo e successivamente con microscopio si misura il diametro del marchio lasciato dalla sfera e con calcolo HB = F/S si ricava la durezza
Rockwell con il suo cono penetra pungendo il metallo e si calcola la profondita in mm., sicuramente le aziende che propongono questi durometri li tarano con metalli campioni a durezza certa e preparano una tabella semplificata di riferimento (approssimata) da confrontare con i valori letti nei righelli di cui sono forniti gli strumenti

[waltherp38]

Bello, interessante

[mimmo002]

Bello, interessante

grazie
ho sempre trascurato la durezza delle palle visto che uso piombo quasi puro e ho risolto da molti anni co i gas-check , sto studiando i durometri in previsione delle palle in zinco o lega a base di zinco, da noi questo "fenomeno" o conoscere la durezza di quel che mettiamo in canna non e molto sentito, spesso la differenza tra un fabricante di pallottole ed un altro, la fa solo il costo dei vari lotti, e poi non ci si spiega le impiombature

[mimmo002]

altro durometro che si trova in USA e facilmente visibile in rete http://www.castingstuff.com/
il durometro Cabine Tree , creato da un appassionato e commercializzato in piccola serie
come concetto si rifà al SAECO sopra postato e forse per non incorrere in qualche violazione di brevetto ha inserito la punta che penetra nel materiale da testare direttamente sulla barra filettata che spinge il pezzo in esame (a mio parere un errore, visto che la barra ruota e la punta ha un effetto di trapano).
guardando le immagini , e formato da una base dove alle due estremità si trova un blocchetto forato dove e montata una potente molla con funzione di forza/peso tarata , la molla e fissata con un perno....un comune bullone con dado che la pre-comprime e le permette di scorrere se ulteriormente si forza sulla molla
un comparatore che si fissa in modo che toccando il perno della molla ne controlli lo scorrimento se forzato
da una barra filettata con ad una estremità una punta conica con funzione di penetratore , ed altra estremità una "testa" con tacche di riferimento ed una leva di manovra che la attraversa.
come si usa:
si monta il comparatore in modo che tocchi la estremità del perno/bullone con la molla e si azzera
posizionando la pallottola o blocco di metallo da testare si fa avanzare la barra filettata e si appoggia la punta-penetrato sul metallo a contatto ma senza forzare
si memorizza la tacca sulla testa della barra filettata/penetratore che viene evidenziata/indicata da uno stelo in ottone
si fa fare alla barra filettata UN GIRO COMPLETO (aiutandosi con la tacca memorizzata prima evidenziata dalla barra in ottone)
la barra filettata avanza di uno spazio conosciuto relativo al passo della filettatura sulla sua superficie (circa 2mm)
la punta conica ruotando/avanzando penetra il metallo da testare con profondità relativa alla durezza dello stesso
in contemporaneamente alla penetrazione spinge la molla che contrasta , ed il movimento del perno/bullone viene misurato dal comparatore ,
la differenza tra il passo di filettatura della barra filettata che avanza e e lo spostamento del perno controllato dalla molla misurato da comparatore da la misura di quanto e penetrata la punta conica nel metallo da testare in base alla sua durezza.
praticamente :
un grande numero sul comparatore = grande durezza
un piccolo numero sul comparatore = piccola durezza
anche lui fornisce una tabella con le durezze di metalli conosciuti da paragonare/associare alla lettura del comparatore

cabine tree ..JPG

cabine tree.. ..JPG

cabine tree. ..JPG

[FilippoMo]

MIo fratello ne ha costruito uno sul principio di Brinnel.Ho trattao termicamente alcune palle e da circa 16 siamo arrivati ai 24 con una lega 50 50 lyno lead.
Filippo

[mimmo002]

MIo fratello ne ha costruito uno sul principio di Brinnel.Ho trattao termicamente alcune palle e da circa 16 siamo arrivati ai 24 con una lega 50 50 lyno lead.
Filippo

sono intenzionato a costruirne uno per mio uso e sarebbero gradite delle immagini e del principio di funzionamento di quello costruito da tuo fratello, o almeno dove reperirle

[ordotempli]

Ma se ... lasciate cadere un peso (magari con un puntale) da un Kg dalla distanza di un metro sulla palla da testare non avete una costante ?

Io lo costruirei così ...

[mimmo002]

Ma se ... lasciate cadere un peso (magari con un puntale) da un Kg dalla distanza di un metro sulla palla da testare non avete una costante ?

Io lo costruirei così ...

ho studiato la cosa e la LEE utilizza 27-Kg su una sfera di meno di 4mm per una cosa decente serve una sfera da 7mm
e almeno 500-Kg che si hanno con la moltiplica delle leve

[waltherp38]

Eh, v'agg capit... ma un peso di un kg con un puntale dall'altezza di un metro...manc e can t'afferr ngopp 'a na pall t'a scamazz...

Mimmo, ma che hai le palle di Jeeg Robot?

[mimmo002]

Eh, v'agg capit... ma un peso di un kg con un puntale dall'altezza di un metro...manc e can t'afferr ngopp 'a na pall t'a scamazz...

Mimmo, ma che hai le palle di Jeeg Robot?

miscredente sfottitore

[FilippoMo]

MIo fratello ne ha costruito uno sul principio di Brinnel.Ho trattao termicamente alcune palle e da circa 16 siamo arrivati ai 24 con una lega 50 50 lyno lead.
Filippo

sono intenzionato a costruirne uno per mio uso e sarebbero gradite delle immagini e del principio di funzionamento di quello costruito da tuo fratello, o almeno dove reperirle

Chiedo di fare le foto perchè non possiedo una macchina digitale
saluti
Filippo

[mimmo002]

MIo fratello ne ha costruito uno sul principio di Brinnel.Ho trattao termicamente alcune palle e da circa 16 siamo arrivati ai 24 con una lega 50 50 lyno lead.
Filippo

sono intenzionato a costruirne uno per mio uso e sarebbero gradite delle immagini e del principio di funzionamento di quello costruito da tuo fratello, o almeno dove reperirle

Chiedo di fare le foto perchè non possiedo una macchina digitale
saluti
Filippo

grazie filippo ti sono grato.
per il funzionamenti se scrivi qualcosa e meglio, eventualmente sono sufficenti le molte foto che posterari, cosi studiandole mi chiariro io il funzionamento

[mimmo002]

continuando la ricerca sul web di durometri , un modello, il "Potter" da quel che ho letto degli anni 50....inizio 60
formato da una robusta base in ghisa , che sostiene una morsa a vita per bloccare il pezzo da testare con il penetratore ,
si utilizza una massa come forza-peso invece delle classiche molle poco affidabili e di scarsa potenza , questo peso moltiplicato da un gioco di leve (inferiore II° genere , superiore I° genere) spingono il penetratore dal basso verso l'alto con una notevole forza.
per mio sfizio ho disegnato il sistema (per una futura costruzione) su un comune foglio di fotocopiatrice A3 e con la leva inferiore di 30-Cm e la superiore di 45-Cm ed un peso di 3,5Kg si superavano i 500-kg di forza sulla punta del penetratore , e considerando la possibilità di sostituire facilmente i penetratori da uno a sfera ad altro con punta conica e facilmente possibile eseguire misure con certezza matematica (ma più laboriose) utilizzando il sistema Brinell , oppure sostituendo il penetratore con altro a punta-conica ed utilizzando il righello che misura la escursione del braccio con il peso , avere la possibilità di effettuare misure affidabili e veloci con un sistema rochwell anche se indicativo

durometro potter 2.JPG

potter 3.JPG

durometro potter.JPG

potter 1.JPG

[Calico]

Ma l'industria, in questi casi, cosa usa?

[mimmo002]

Ma l'industria, in questi casi, cosa usa?

questo in immagine e una macchina per la prova di durezza industriale (anche se un po datata)
notare il braccio di leva superiore che moltiplica il peso/forza creato da quei pesi variabili e sostituibili nella zona posteriore
la base a vite di appoggio dei provini da posizionare sotto il penetratore
il braccio a leva che solleva o mette in pressione il penetratore

macchina per prova di durezza.JPG

[mimmo002]

questo in immagine e il durometro creato dal fratello del nostro amico/utente "filippo" da quel che mi scrive e formato da un penetratore sferico del diametro di 4mm ed invece di misurare il diametro dell'impronta utilizzando un sistema ottico (sistema brinell che sopra si discute) utilizzano un comparatore collegato al penetratore che ne misura la profondità (in teoria considerando la sfera e conoscendo il diametro massimo, matematicamente si può ricavare il diametro della porzione di semisfera che penetra il pezzo da misurare ,conoscendone l'altezza che sarebbe nel nostro caso la profondità dell'impronta)
dalle immagine si nota il geniale sistema di leve che moltiplicano il peso/forza da applicare sul braccio di leva che nel caso e multi forato per permettere una differenza di lunghezza del braccio di leva.

Dur03.JPG

Dur05.jpg

Dur04.jpg

[mimmo002]

jeri sera mi e venuta voglia di costruirmi il durometro , era tanto che ci pensavo e visto che prima che inizi la caccia vorrei provare a farmi i pallini mi serve una lega sui 3....5 5 di antimonio e per questo mi serve il durometro.
come modello di quelli sopra esposti il più semplice e con possibilità di ampliarlo in modo che dia misure sia in Rochwell che in Brinel e il durometro Cabine Tree , il modello originale non mi piace , non mi piace il fatto che la punta ruoti mentre tasta il materiale , lo fora sia per compressione che per torsione e sta cosa e illogica (forse e vincolato da progetti di altri) , nel mio la punta sarà sostituibile e sul bullone forzato dalla molla , inoltre il sistema di spinta nel mio avrà un nottolino che rimane fisso mentre il bullone gira,
la possibilità di sostituire la punta penetratore mi permetterà di eseguire anche misure in Brinell (dopo che saprò esattamente la forza di spinta della molla.
logicamente il tutto con mezzi di recupero ed a costo Zero.

materiali.JPG

bulloni uniti e su base.JPG

fissaggio in linea su base.JPG

rettifica di uno dei supporti.JPG

montaggio i massima.JPG

sede per supporto comparatore.JPG

foro di fissaggio nottolino.JPG

nottolino fissato con salatura.JPG

porta punzone sostituibile.JPG

foro sostituzione punzone.JPG

completato.JPG

[mimmo002]

continuando con i lavori,
il bullone che spinge lo fornisco di una placca posteriore con foro per il perno-leva , nel piattello creerò dei riferimenti in modo da sapere da dove far partire il "giro completo"

piattello ed asse di spinta.JPG

piattello filettato e assemblato.JPG

al bullone sto creando una frizione con molla di spinta e superficie in sughero anti scivolamento

frizione nei suoi componenti.JPG

frizione assemblata.JPG

la "testa" che si appoggia al provino da testare e formato da un nottolino che spinge, con sfera antiattrito , si tiene in sede grazie al grasso interno che creando un vuoto d'aria lo tiene in sede.

testina e sfera antiattrito.JPG

[mimmo002]

prova del peso
considerando che il mollone e precaricato quasi al suo punto massimo (manca poco più di 1-Cm per chiudersi le spire) devo sapere comprimendolo di 2mm a quanti kg mi trovo,
il sistema e semplice: carico ulteriormente la molla in modo che il suo bullone di fine corsa si allontani dalla struttura e rilasciandolo facci stringere un filo metallico con sezione da 2mm , al filo per sicurezza lego un peso in piombo in modo di esssere sicuro che nel momento che si apre si sfili dal durometro.
carico dei pesi formati da uno spezzone di binario e bidoni pieni di acqua, un bidone e vuoto e viene riempito versando lentamente acqua da una bottiglia,
nel momento che il filo col peso cade fermo tutto e calcolo il totale di peso.
si apre ed il filo e caduto a 69-kg

prova del peso.JPG

PARTICOLARE del filo.JPG

prova del peso con carico.JPG

sistema con filo zavorrato.JPG

[Mr45]

...boia quanto lavoro!!!! ...io la durezza delle palle la testo con la lama del mio coltello da tasca

[mimmo002]

...boia quanto lavoro!!!! ...io la durezza delle palle la testo con la lama del mio coltello da tasca

mi diverto a costruire queste "stravaganzerie" ed il bello e che mi servono......relativamente
normalmente mi viene una idea , la incomincio e poi la fermo per poi riprenderla ad ispirazione, ho in corso d'opera:
un "essiccatoio" fatto con vecchie finestre
rigenerare dalle spazzole due generatori fiat bravo
la trasformazione di una saldatrice a elettrodi in puntatrice
saldare la carrozzeria della mia L200
ma adesso gioco con sto durometro che mi diverte e visto che e finito adesso mi tocca la sperimentazione e le prove di durezza

[Mr45]

ma, sai mimmo, è importante farlo, prima di tutto perchè ti cui diverti tu, secondo perchè può essere utile anche ad altri... certo che ci vuole un pò di spazio, tempo a disposizione e un minimo di attrezzatura, però va benissimo, continua

[mimmo002]

questo e il mio durometro autocostruito completo e finito in fase di misurazione,
adesso devo solo decidere e capire come mi conviene usarlo, se con misura con sfera e relativi calcoli del sistema Brinell, o con punta conica che fora il provino e misura la penetrazione con il sistema Rochwell , farò dei divertenti test
P.S. cercasi matematico

100_7541.JPG

100_7539.JPG

100_7540.JPG

comparatore.JPG

[mimmo002]

Riepilogando sul durometro da ma costruito e come utilizzarlo:

il durometro ha una struttura in ferro discretamente indeformabile,
un forzatore spinto da un mollone che genera la forza di penetrazione nel provino ed una punta che lo penetra a forma sferica o conica,
Un comparatore che misura l'escursione dello stelo del forzatore e conoscendo lo spazio di spcostamento si ricava la penetrazione della punta nel provino,
Un pistone filettato con testina mobile anti-attrito di rotazione che avvitato spinge di uno spazio conosciuto il provino assoggetandolo alla punta che lo penetri spinta dal mollone.
Nel Forzatore il mollone e già precaricato e durante la prova ulteriormente compresso per uno spazio di circa 3mm genera sulla punta che penetra il provino una forza stimata sui 70-Kg.
Condizioni d'uso:
Senza nessuna punta o sfera, si avvita il "pistone filettato" aiutandosi con la "frizione" e si appoggia la testina ruotante sulla testa del forzato re stringendo fin quando la frizione permette,
Si sfila l'indice mobile e si avvicina al piattello graduato e si legge la lettera di riferimento,
Si eseguono DUE giri esatti del piattello/pistone-filettato,
Il pistone-filettato spinge il forzatore comprimendo ulteriormente il mollone per uno spazio letto da comparatore del "due volte il passo di filettatura meno la tolleranza di lavorazione delle filettature"
In pratica il pistone e filettato a 1,75mm che significa che ad ogni giro avanza dello spazio del filetto (1,75 + 1,75mm) ma a causa delle tolleranze tecniche il reale spostamento misurato dal comparatore (nel mio caso) e esattamente di 3,39mm , valore da tener di conto durante le misure in modo di calcolare la profondità del marchio sul provino creato dalla punta spinta dal mollone.

Con questo strumento mi posso divertire ed eseguire due diverse tecniche di misura:
1)indicativa dove con un penetratore conico a punta arrotondata "bucare" del piombo puro , poi degli equilibratori da ruote, poi dei caratteri da stampa in lynotipe, poi alluminio, poi rame, poi zinco, ottone sia incrudito che riccotto, e segnando i vari valori campioni crearmi una mia personale scala a valori decrescenti dove paragonare i successivi valori dei provini da testare.

2) conoscendo (anche se con piccolo margine di errore) la forza di spinta applicata sulla sfera-penetratore,
conoscendo il diametro della sfera-penetratore,
Conoscendo sia la profondità del marchio che il suo diametro (la profondità la leggo sul comparatore ed il diametro lo guardo con un microscopio) divertirmi a calcolarlo usando la formula di Brinell e ricavando un valore molto simile a quello ufficiale.

[mimmo002]

vado per logica e spero di chiarire alcuni punti.
la "durezza" e data dal rapporto tra la "forza/sezione"
sicuramente all'inizio il rapporto era "bicipite del manovale/punta del punzone"
poi peso in kg/sezione in mm-quadri del marchio
inizialmente il "marchio" fu fatto dare da una sfera di diametro conosciuto,
ci sono delle misure che si fanno con un marchio a forma piramidale, dove le superfici delle quattro pareti e più comodo nel calcolo (forse)

quindi il diametro del marchio o la sua profondità (se sferico)
o le quattro pareti se piramidale
o il cono se una punta
servono nei calcoli soltanto per calcolare la
superficie dove si scarica e trova un equilibrio la pressione della forza

quindi: minore la durezza.....maggiore la superficie che occorre per "spalmare" la forza per trovare un equilibrio tra i due ,
tutto sta a conoscere in forma affidabile la forza e la superficie coinvolti nella prova.

in effetti ho dei dubbi (e precedentemente espressi) riguardo la costanza e la certezza della forza-peso di una molla rispetto una massa conosciuta
ma per un dilettante la cosa con i suoi margini e più che sufficiente

Cattura.JPG

la durezza Brinell del piombo puro e compresa tra 3....4 (con peso espresso in Kg) ed in questo sito lo dice
http://www.ing.unitn.it/~colombo/Relazi ... IOMBO.html