Durómetros portátiles para metales (Leeb, UCI)

Los durómetros portátiles para metales son instrumentos compactos dedicados a la medición no destructiva de dureza de componentes metálicos de grandes dimensiones, fijos, en servicio o de geometría compleja, donde no es posible utilizar durómetros de sobremesa tradicionales. Las dos tecnologías principales son el método Leeb (rebote dinámico) y el método UCI (Ultrasonic Contact Impedance), que operan con principios físicos distintos pero ofrecen ambas la portabilidad necesaria para las inspecciones en campo. Se utilizan ampliamente en construcción naval, mantenimiento industrial, control de calidad de piezas forjadas y fundidas de grandes dimensiones e inspección en servicio de estructuras de acero.

Método Leeb

El método Leeb se basa en el rebote dinámico de un pequeño cuerpo de impacto (impact body) de masa conocida provisto de una esfera de carburo de tungsteno: un resorte calibrado lo proyecta contra la superficie de la pieza a una velocidad definida y, tras el impacto, rebota con velocidad reducida. La pérdida de velocidad (energía absorbida por la pieza en la deformación plástica) está correlacionada con la dureza: las piezas blandas absorben mucha energía (rebote reducido), las piezas duras absorben poca (rebote elevado). La relación v_rebound/v_impact multiplicada por 1000 proporciona el valor HL (Leeb Hardness). Existen distintos dispositivos de impacto (D, DL, C, G, S, E) con masas y geometrías diferentes, que cubren piezas de dimensiones distintas y rangos de dureza distintos.

Método UCI

El método UCI (Ultrasonic Contact Impedance) utiliza una sonda provista de un pequeño penetrador Vickers (pirámide de base cuadrada de diamante) que vibra a su frecuencia de resonancia (típicamente 78 kHz). Cuando el penetrador presiona contra la pieza bajo una carga definida, el área de contacto influye en la frecuencia de resonancia, que disminuye en función de la dureza (piezas blandas: área de contacto mayor, frecuencia reducida). El instrumento mide el desplazamiento de frecuencia y lo convierte en valor de dureza HV (Vickers). La pequeña dimensión de la huella UCI (decenas de µm) permite mediciones en estructuras soldadas, zonas afectadas térmicamente (ZAT), revestimientos y componentes de poco espesor.

Características y conversiones

Los durómetros portátiles modernos integran: conversión automática de la escala primaria (HL o HV) a otras escalas (HRC, HRB, HB, HV, resistencia a la tracción estimada σR) según las tablas ASTM E140 y DIN 50150, con advertencia sobre los límites de validez de la conversión (que dependen del material y del rango); compensación automática de la dirección de ensayo (vertical hacia abajo, horizontal, hacia arriba – el rebote Leeb varía con la dirección); estadísticas sobre lotes de mediciones; umbrales GO/NOGO; salida de datos Bluetooth/USB; software de PC para análisis avanzado.

Aplicaciones

Los durómetros Leeb se utilizan para: control de dureza en piezas de fundición, forjados de grandes dimensiones, ejes, engranajes, estructuras soldadas (verificación de la ZAT), equipos a presión, construcciones navales y ferroviarias, conducciones y tuberías, y mantenimiento de órganos mecánicos en servicio. Los durómetros UCI son especialmente apreciados para: control de soldaduras (cartografía de la zona afectada térmicamente), componentes delgados (donde Leeb exigiría masas no disponibles), revestimientos gruesos (cromados duros, galvanizados), engranajes con dientes de pequeñas dimensiones y conjuntos de tornillos y pernos con grado de dureza especificado.

Normas de referencia

Las normas principales son: ISO 16859 (método de ensayo de dureza Leeb), ASTM A956 (equivalente estadounidense); DIN 50159 (ensayo de dureza UCI). Para la conversión entre escalas: ISO 18265 y ASTM E140. La calibración de los durómetros portátiles utiliza bloques patrón certificados ISO 17025 con valor de dureza conocido en las distintas escalas (HRC, HB, HV). La verificación de prestaciones y el control de la punta (para UCI) están prescritos por la norma. El personal que realiza inspecciones con métodos END debe estar cualificado (nivel 1, 2, 3 según ISO 9712).