Czym jest test twardości ołówka?

Test twardości ołówka, zwany również testem Wolffa-Wilborna, wykorzystuje różne wartości twardości ołówków grafitowych do oceny twardości powłoki. Jest to prosta, ale bardzo skuteczna metoda określania twardości powierzchni materiału. Wciskając ołówek w próbkę, twardość powłoki jest identyfikowana na podstawie wygenerowanego śladu. Test ten jest szeroko stosowany w różnych branżach, od elektroniki po produkcję samochodów, ze względu na łatwość użycia i opłacalność.

Jak działa test twardości ołówkiem

Test twardości ołówka polega na użyciu ołówków sklasyfikowanych od 9H (najtwardszy) do 9B (najbardziej miękki), przy czym skala twardości jest określana na podstawie ilości gliny w stosunku do grafitu w rdzeniu ołówka. Procedura zazwyczaj obejmuje trzymanie ołówka pod kątem 45 stopni do powierzchni testowej i przykładanie stałej siły. Jeśli ołówek pozostawia ślad, powierzchnia nie jest tak twarda jak ołówek. Powtarzając ten proces z różnymi ołówkami, można określić dokładną twardość powierzchni materiału.

Klasyfikacja twardości: Skala numeryczna i skala grafitu HB

Istnieją dwie skale do oceny twardości grafitowego rdzenia ołówka. Pierwsza z nich to skala numeryczna; im wyższa liczba, tym twardszy rdzeń. Gdy rdzeń staje się bardziej miękki w niższych liczbach, pozostawia więcej grafitu na materiale i ciemniejszy ślad. Druga skala to skala grafitu HB; "H" oznacza twardość, podczas gdy "B" oznacza czerń. Zrozumienie tych skal ma kluczowe znaczenie dla wyboru ołówków odpowiednich do potrzeb testowych.

Standardowa metoda badania twardości powłoki za pomocą testu ołówkowego

ASTM D3363 to znormalizowana metoda testowa zaprojektowana do oceny twardości powłoki za pomocą ołówka lub rysika. Metoda ta ocenia również utwardzanie powłoki i może być połączona z innymi testami, takimi jak ASTM D7869, w celu scharakteryzowania ewolucji twardości materiału w czasie. W Interelectronix włączamy ASTM D3363 do naszych kompleksowych usług testowania farb, aby zapewnić, że powłoki spełniają najwyższe standardy.

Ocena twardości powłoki za pomocą testu twardości ołówkiem

Celem tego protokołu testowego jest określenie twardości powłoki poprzez pomiar twardości ołówkiem. Metoda polega na ocenie estetyki powierzchni powłoki po próbie zarysowania jej ołówkiem o znanej twardości pod kątem 45 stopni poprzez przyłożenie stałej siły. Proces ten jest powtarzany z ołówkiem, który znajduje się niżej na skali twardości, aż do zidentyfikowania najtwardszego ołówka, który pozostawia folię bez nacięcia i najtwardszego ołówka, który nie rysuje próbki.

Czynniki, które należy wziąć pod uwagę podczas testów ASTM D3363

Podczas przeprowadzania testu ASTM D3363 należy wziąć pod uwagę kilka czynników, w tym grubość folii i rodzaj użytego ołówka. Rozmiar próbki musi być wystarczający do dwukrotnego przeprowadzenia eksperymentu. Typowe warunki testowe obejmują temperaturę 23 ± 2 °C (73,5 ± 3,5 °F) i wilgotność względną 50 ± 5%. Skala twardości ołówków drewnianych waha się od 6B (najbardziej miękki) do 6H (najtwardszy), a wybór odpowiedniej twardości ma kluczowe znaczenie dla dokładnego testowania.

Znaczenie testu twardości ołówka w różnych branżach

Na przykład w przemyśle elektronicznym trwałość urządzeń z ekranem dotykowym zależy od twardości powierzchni wyświetlacza. Odporny na zarysowania ekran nie tylko zwiększa komfort użytkowania, ale także wydłuża żywotność urządzenia. Producenci samochodów polegają na teście twardości ołówka, aby upewnić się, że materiały deski rozdzielczej i powłoki zewnętrzne są odporne na codzienne zużycie. Podobnie w budownictwie, test pomaga zweryfikować twardość powłok podłogowych i innych materiałów, zapewniając, że spełniają one niezbędne standardy trwałości.

Twardość powłoki ceramicznej: Test twardości na zarysowanie ołówkiem 9H

Powłoki to zazwyczaj bardzo cienkie warstwy materiałów wsparte na podłożu. Powłoką jest wszystko, co zostanie nałożone na podłoże, w tym woski, lakiery, farby akrylowe, emalie i inne materiały. Powłoka nałożona na twarde podłoże naturalnie zwiększa twardość powłoki. Na przykład powłoka ceramiczna tworzy warstwę ochronną na lakierze bezbarwnym samochodu, chroniąc go przed szkodliwym promieniowaniem UV, pyłkami, ptasimi odchodami, kwaśnymi deszczami i innymi szkodliwymi czynnikami.

Czym jest twardość?

Twardość to odporność stałego materiału na odkształcenia po przyłożeniu siły ściskającej. Niektóre materiały (np. metale) są twardsze niż inne (np. tworzywa sztuczne). Twardość makroskopowa charakteryzuje się ogólnie silnymi wiązaniami międzycząsteczkowymi, ale zachowanie materiałów stałych pod wpływem siły jest bardziej złożone i obejmuje twardość na zarysowanie, twardość na wgniecenie i twardość na odbicie. Twardość w dużym stopniu zależy od plastyczności, sztywności sprężystej, plastyczności, odkształcenia, wytrzymałości, ciągliwości, lepkosprężystości i lepkości.

Rodzaje skali twardości przez zarysowanie

Testy twardości przez zarysowanie określają twardość materiału na zarysowania i ścieranie. Popularne skale obejmują:

• Skala Mohsa: Oparta na względnej twardości zarysowania, z talkiem na 1 i diamentem na 10. Jest nieliniowa, a większość nowoczesnych materiałów ściernych mieści się w przedziale od 9 do 10.
• Skala Ridgway'a: Modyfikuje skalę Mohsa, przypisując granatowi twardość 10, a diamentowi 15.
• Skala Wooddella: Rozszerza skalę Ridgway'a wykorzystując odporność na ścieranie, w wyniku czego wartość 42,4 dla południowoamerykańskiego brązowego diamentu bort.

Skala twardości ołówka: Jak to działa?

Skale mineralne nie nadają się do powłok lub folii, co doprowadziło do powstania znormalizowanej metody ASTM wykorzystującej skalę twardości ołówka. Ołówki grafitowe, które oceniają 1-2H w skali Mohsa, są używane do pomiaru twardości przezroczystych i pigmentowanych powłok organicznych. Metoda ta ma kluczowe znaczenie dla prac rozwojowych i kontroli produkcji, choć wyniki mogą się różnić między laboratoriami ze względu na różnice w stosowanych ołówkach i panelach.

Jak przeprowadzany jest test twardości ołówka

Test zwykle obejmuje powłokę o grubości 25,4-38,1 mikrona, pozostawioną do wyschnięcia na 7 dni. Wybierany jest ołówek i wykonywana jest linia o długości około 1/2 cala. Jeśli zarysuje powierzchnię, używany jest bardziej miękki ołówek, aż do zidentyfikowania pierwszego ołówka, który nie zarysuje powłoki. Test jest powtarzany w celu uzyskania spójności. Niektóre powłoki są tak twarde, że nawet ołówek o twardości 10H nie zarysuje ich, uzyskując ocenę 10H.