¿Qué es la prueba de dureza del lápiz?

La prueba de dureza del lápiz, también conocida como prueba Wolff-Wilborn, utiliza los distintos valores de dureza de los lápices de grafito para evaluar la dureza de un revestimiento. Se trata de un método sencillo pero muy eficaz para determinar la dureza de la superficie de un material. Al introducir los lápices en la muestra, la dureza del revestimiento se identifica por la traza generada. Esta prueba se utiliza ampliamente en diversas industrias, desde la electrónica hasta la fabricación de automóviles, debido a su facilidad de uso y rentabilidad.

Cómo funciona la prueba de dureza con lápiz

La prueba de dureza del lápiz consiste en utilizar lápices clasificados del 9H (el más duro) al 9B (el más blando), determinándose la escala de dureza por la cantidad de arcilla frente al grafito en el núcleo del lápiz. El procedimiento suele consistir en sujetar el lápiz en un ángulo de 45 grados con respecto a la superficie de prueba y aplicar una fuerza constante. Si el lápiz deja una marca, la superficie no es tan dura como el lápiz. Repitiendo este proceso con diferentes lápices, se puede determinar la dureza exacta de la superficie del material.

Graduación de la dureza: Escalas numéricas y de grafito HB

Existen dos escalas para graduar la dureza del núcleo de grafito de un lápiz. La primera es una escala numérica; cuanto mayor es el número, más duro es el núcleo de grafito. A medida que el núcleo se vuelve más blando en los números más bajos, deja más grafito en el material y una marca más oscura. La segunda escala es la escala de grafito HB; la "H" representa la dureza, mientras que la "B" indica la negrura. Comprender estas escalas es crucial para seleccionar los lápices adecuados para sus necesidades de prueba.

Método de prueba estándar para la dureza de la película mediante la prueba del lápiz

La norma ASTM D3363 es un método de ensayo normalizado diseñado para evaluar la dureza de un revestimiento mediante el uso de minas de lápiz o de dibujo. Este método también evalúa el curado del revestimiento y puede emparejarse con otros ensayos, como el ASTM D7869, para caracterizar la evolución de la dureza del material a lo largo del tiempo. En Interelectronix, incorporamos la norma ASTM D3363 a nuestros servicios integrales de ensayos de pintura para garantizar que sus revestimientos cumplen las normas más exigentes.

Evaluación de la dureza de la película mediante el ensayo de dureza con lápiz

El propósito de este protocolo de ensayo es determinar la dureza de una película recubierta mediante mediciones de dureza con lápiz. El método consiste en evaluar la estética superficial del revestimiento tras un intento de rayarlo con un lápiz de dureza conocida en un ángulo de 45 grados aplicando una fuerza constante. Este proceso se repite con un lápiz que esté más abajo en la escala de dureza hasta que se identifiquen el lápiz más duro que deja la película sin cortar y el lápiz más duro que no raya la muestra.

Factores a tener en cuenta en los ensayos ASTM D3363

Al realizar el ensayo ASTM D3363, hay que tener en cuenta varios factores, como el grosor de la película y el tipo de lápiz utilizado. El tamaño de la muestra debe ser suficiente para realizar el experimento dos veces. Las condiciones típicas de ensayo implican una temperatura de 23 ± 2 °C (73,5 ± 3,5 °F) y una humedad relativa del 50 ± 5%. La escala de dureza de los lápices de madera va de 6B (el más blando) a 6H (el más duro), y seleccionar la dureza correcta es crucial para realizar pruebas precisas.

Importancia de la prueba de dureza del lápiz en diversas industrias

En la industria electrónica, por ejemplo, la durabilidad de los dispositivos con pantalla táctil depende de la dureza de la superficie de la pantalla. Una pantalla resistente a los arañazos no sólo mejora la experiencia del usuario, sino que también prolonga la vida útil del dispositivo. Los fabricantes de automóviles confían en la prueba de dureza del lápiz para garantizar que los materiales del salpicadero y los revestimientos exteriores puedan soportar el desgaste diario. Del mismo modo, en la construcción, la prueba ayuda a verificar la dureza de los revestimientos de suelos y otros materiales, garantizando que cumplen las normas de durabilidad necesarias.

Dureza del revestimiento cerámico: Prueba de dureza 9H por arañazo de lápiz

Los revestimientos suelen ser capas muy finas de materiales que se apoyan en un sustrato. Cualquier cosa que se coloque encima de un sustrato es un recubrimiento, incluidas las ceras, la laca, el acrílico, las pinturas de esmalte y otros materiales. Un revestimiento aplicado sobre una base dura aumentará de forma natural la dureza del revestimiento. Por ejemplo, un revestimiento cerámico forma una capa protectora sobre la capa transparente de un coche, protegiéndolo de los dañinos rayos UV, el polen, los excrementos de pájaros, la lluvia ácida y otros elementos perjudiciales.

¿Qué es la dureza?

La dureza es la resistencia de un material sólido a deformarse cuando se le aplica una fuerza de compresión. Algunos materiales (por ejemplo, los metales) son más duros que otros (por ejemplo, los plásticos). La dureza macroscópica se caracteriza generalmente por fuertes enlaces intermoleculares, pero el comportamiento de los materiales sólidos bajo la fuerza es más complejo, abarcando la dureza al rayado, la dureza a la indentación y la dureza al rebote. La dureza depende en gran medida de la ductilidad, la rigidez elástica, la plasticidad, la deformación, la resistencia, la tenacidad, la viscoelasticidad y la viscosidad.

Tipos de escalas de dureza al rayado

Los ensayos de dureza al rayado determinan la dureza de un material al rayado y a la abrasión. Las escalas más comunes son:

• Escala Mohs**: Basada en la dureza relativa al rayado, con el talco en 1 y el diamante en 10. No es lineal y la mayoría de los abrasivos modernos se sitúan entre 9 y 10. No es lineal y la mayoría de los abrasivos modernos se sitúan entre 9 y 10.
• Escala de Ridgway**: Modifica la escala de Mohs, asignando al granate una dureza de 10 y al diamante de 15.
• Escala de Wooddell**: Amplía la escala de Ridgway utilizando la resistencia a la abrasión, dando como resultado un valor de 42,4 para el bort de diamante marrón sudamericano.

Escala de dureza del lápiz: ¿Cómo funciona?

Las escalas minerales no son adecuadas para revestimientos o películas, lo que dio lugar al método estandarizado ASTM que utiliza la escala de dureza del lápiz. Los lápices de grafito, que tienen una dureza de 1-2H en la escala de Mohs, se utilizan para medir la dureza de las películas de revestimiento orgánicas transparentes y pigmentadas. Este método es crucial para el trabajo de desarrollo y el control de la producción, aunque los resultados pueden variar entre laboratorios debido a las diferencias en los lápices y paneles utilizados.

Cómo se hace un ensayo de dureza con lápiz

La prueba suele consistir en un grosor de revestimiento de 25,4-38,1 micras, que se deja secar durante 7 días. Se selecciona un lápiz y se hace una línea de aproximadamente 1/2 pulgada de largo. Si raya la superficie, se utiliza un lápiz más blando hasta que se identifica el primer lápiz que no raya el revestimiento. La prueba se repite para comprobar la consistencia. Algunos revestimientos son tan duros que ni siquiera un lápiz 10H los raya, por lo que obtienen una clasificación 10H.