ما هو اختبار صلابة قلم الرصاص؟

يستخدم اختبار صلابة قلم الرصاص، الذي يُشار إليه أيضاً باختبار وولف-ويلبورن، قيم الصلابة المتفاوتة لأقلام الرصاص الجرافيت لتقييم صلابة الطلاء. وهي طريقة بسيطة لكنها فعالة للغاية لتحديد صلابة سطح المادة. من خلال دفع أقلام الرصاص في العينة، يتم تحديد صلابة الطلاء من خلال الأثر الناتج. يُستخدم هذا الاختبار على نطاق واسع في مختلف الصناعات، من الإلكترونيات إلى تصنيع السيارات، نظرًا لسهولة استخدامه وفعاليته من حيث التكلفة.

كيف يعمل اختبار صلابة قلم الرصاص

يتضمن اختبار صلابة أقلام الرصاص استخدام أقلام رصاص متدرجة من 9H (الأكثر صلابة) إلى 9B (الأكثر نعومة)، حيث يتم تحديد مقياس الصلابة حسب كمية الطين مقابل الجرافيت في قلب قلم الرصاص. يتضمن الإجراء عادةً تثبيت قلم الرصاص بزاوية 45 درجة على سطح الاختبار وتطبيق قوة ثابتة. إذا ترك قلم الرصاص علامة، فهذا يعني أن السطح ليس بصلابة قلم الرصاص. بتكرار هذه العملية باستخدام أقلام رصاص مختلفة، يمكنك تحديد الصلابة الدقيقة لسطح المادة.

تقدير الصلابة: المقاييس العددية ومقاييس الجرافيت HB

يوجد مقياسان لتصنيف صلابة قلب قلم رصاص الجرافيت. الأول هو مقياس رقمي؛ فكلما زاد الرقم، زادت صلابة قلب القلم الرصاص. وكلما أصبح اللب أكثر ليونة في الأرقام الأدنى، يترك المزيد من الجرافيت على المادة وعلامة أكثر قتامة. والمقياس الثاني هو مقياس الجرافيت HB؛ حيث يمثل الحرف "H" الصلابة، بينما يشير الحرف "B" إلى السواد. إن فهم هذه المقاييس أمر بالغ الأهمية لاختيار أقلام الرصاص المناسبة لاحتياجات الاختبار الخاصة بك.

طريقة الاختبار القياسية لصلابة الغشاء باختبار قلم الرصاص

إن ASTM D3363 هي طريقة اختبار موحدة مصممة لتقييم صلابة الطلاء من خلال استخدام أقلام الرصاص أو خيوط الرسم. تُقيّم هذه الطريقة أيضًا معالجة الطلاء ويمكن إقرانها باختبارات أخرى، مثل ASTM D7869، لتوصيف تطور صلابة المادة بمرور الوقت. نحن في Interelectronix ، ندمج ASTM D3363 في خدماتنا الشاملة لاختبار الطلاء لضمان أن الطلاءات الخاصة بك تلبي أعلى المعايير.

تقييم صلابة الغشاء عن طريق اختبار صلابة قلم الرصاص

الغرض من بروتوكول الاختبار هذا هو تحديد صلابة الغشاء المطلي من خلال قياسات صلابة قلم الرصاص. تتضمن هذه الطريقة تقييم جماليات سطح الطلاء بعد محاولة خدشه بقلم رصاص ذي صلابة معروفة بزاوية 45 درجة من خلال تطبيق قوة ثابتة. يتم تكرار هذه العملية باستخدام قلم رصاص أقل على مقياس الصلابة حتى يتم تحديد أصعب قلم رصاص يترك الطبقة دون خدشها وأصعب قلم رصاص لا يخدش العينة.

العوامل التي يجب مراعاتها في اختبار ASTM D3363

عند إجراء اختبار ASTM D3363، يجب مراعاة عدة عوامل، بما في ذلك سُمك الغشاء ونوع قلم الرصاص المستخدم. يجب أن يكون حجم العينة كافياً لإجراء التجربة مرتين. تتضمن ظروف الاختبار النموذجية درجة حرارة 23 ± 2 درجة مئوية (73.5 ± 3.5 درجة فهرنهايت) ورطوبة نسبية 50 ± 5%. يتراوح مقياس صلابة أقلام الرصاص الخشبية من 6B (الأنعم) إلى 6H (الأكثر صلابة)، ويعد اختيار الصلابة الصحيحة أمرًا بالغ الأهمية لإجراء اختبار دقيق.

أهمية اختبار صلابة قلم الرصاص في الصناعات المختلفة

في صناعة الإلكترونيات، على سبيل المثال، تتوقف متانة الأجهزة التي تعمل باللمس على صلابة سطح الشاشة. فالشاشة المقاومة للخدش لا تعزز تجربة المستخدم فحسب، بل تطيل عمر الجهاز أيضًا. ويعتمد مصنعو السيارات على اختبار صلابة قلم الرصاص لضمان قدرة مواد لوحة العدادات والطلاء الخارجي على تحمل البلى اليومي. وبالمثل، في مجال البناء، يساعد الاختبار في التحقق من صلابة طلاء الأرضيات وغيرها من المواد، مما يضمن استيفاءها لمعايير المتانة اللازمة.

صلابة طلاء السيراميك: اختبار صلابة خدش القلم الرصاص 9H

عادةً ما تكون الطلاءات عبارة عن طبقات رقيقة جداً من المواد المدعومة من الركيزة. أي شيء يوضع فوق ركيزة هو طلاء، بما في ذلك الشمع واللك والأكريليك ودهانات المينا وغيرها من المواد. ومن الطبيعي أن يزيد الطلاء الذي يوضع على قاعدة صلبة من صلابة الطلاء. على سبيل المثال، يُشكّل طلاء السيراميك طبقة واقية على طلاء السيارة الشفاف، مما يحميها من الأشعة فوق البنفسجية الضارة وحبوب اللقاح وفضلات الطيور والأمطار الحمضية وغيرها من العناصر الضارة.

ما هي الصلابة؟

الصلابة هي مقاومة المادة الصلبة للتشوه عند استخدام قوة ضاغطة. بعض المواد (مثل المعادن) أكثر صلابة من غيرها (مثل البلاستيك). تتسم الصلابة العيانية عمومًا بالروابط القوية بين الجزيئات، لكن سلوك المواد الصلبة تحت القوة أكثر تعقيدًا، ويشمل صلابة الخدش وصلابة المسافة البادئة وصلابة الارتداد. وتعتمد الصلابة اعتمادًا كبيرًا على الليونة والصلابة المرنة واللدونة والإجهاد والقوة والمتانة واللزوجة المرنة واللزوجة.

أنواع مقياس صلابة الخدش

تحدد اختبارات صلابة الخدش صلابة المادة للخدوش والتآكل. تشمل المقاييس الشائعة ما يلي:

• مقياس موس: يستند إلى الصلابة النسبية للخدش، حيث يكون التلك عند 1 والماس عند 10. وهو مقياس غير خطي وتقع معظم المواد الكاشطة الحديثة بين 9 و10.
• مقياس ريدجواي: يعدل مقياس موس، ويحدد صلابة العقيق ب 10 والماس ب 15.
• مقياس وودل: يوسّع مقياس ريدجواي باستخدام مقاومة التآكل، مما ينتج عنه قيمة 42.4 للماس البني في أمريكا الجنوبية.

مقياس صلابة قلم الرصاص: كيف يعمل؟

المقاييس المعدنية غير مناسبة للطلاءات أو الأغشية، مما أدى إلى طريقة ASTM الموحدة باستخدام مقياس صلابة قلم الرصاص. تُستخدم أقلام رصاص الجرافيت، التي تُقيّم 1-2H على مقياس موس، لقياس صلابة أغشية الطلاء العضوية الشفافة والمصبوغة. هذه الطريقة ضرورية للعمل التطويري ومراقبة الإنتاج، على الرغم من أن النتائج يمكن أن تختلف بين المختبرات بسبب الاختلافات في أقلام الرصاص والألواح المستخدمة.

كيفية إجراء اختبار صلابة قلم الرصاص

يتضمن الاختبار عادةً سمك طلاء يتراوح بين 25.4 و38.1 ميكرون، ويترك ليجف لمدة 7 أيام. يتم اختيار قلم رصاص، ويتم عمل خط بطول 1/2 بوصة تقريبًا. إذا خدش السطح، يتم استخدام قلم رصاص أنعم حتى يتم تحديد أول قلم رصاص لا يخدش الطلاء. يتم تكرار الاختبار للتأكد من الاتساق. بعض الطلاءات صلبة للغاية بحيث لا يخدشها حتى قلم رصاص بدرجة 10H، مما يكسبها تصنيف 10H.