Co je test tvrdosti tužky?

Zkouška tvrdosti tužky, označovaná také jako Wolff-Wilbornova zkouška, využívá k hodnocení tvrdosti povlaku různé hodnoty tvrdosti grafitových tužek. Jedná se o jednoduchou, ale velmi účinnou metodu stanovení tvrdosti povrchu materiálu. Zatlačením tužky do vzorku se podle vzniklé stopy určí tvrdost povlaku. Tato zkouška je díky svému snadnému použití a nákladové efektivitě široce využívána v různých průmyslových odvětvích, od elektroniky až po automobilovou výrobu.

Jak zkouška tvrdosti tužkou funguje

Zkouška tvrdosti tužek zahrnuje použití tužek odstupňovaných od 9H (nejtvrdší) po 9B (nejměkčí), přičemž stupnice tvrdosti se určuje podle množství jílu a grafitu v jádru tužky. Postup obvykle zahrnuje držení tužky pod úhlem 45 stupňů ke zkušebnímu povrchu a působení stálé síly. Pokud tužka zanechá stopu, povrch není tak tvrdý jako tužka. Opakováním tohoto postupu s různými tužkami lze určit přesnou tvrdost povrchu materiálu.

Třídění tvrdosti: Stupnice tvrdosti: číselná a HB grafitová stupnice

Existují dvě stupnice pro hodnocení tvrdosti grafitového jádra tužky. První je číselná stupnice; čím vyšší číslo, tím tvrdší je jádro značky. Při nižších číslech je jádro měkčí, zanechává na materiálu více grafitu a značka je tmavší. Druhou stupnicí je grafitová stupnice HB; písmeno "H" vyjadřuje tvrdost, zatímco písmeno "B" označuje černotu. Pochopení těchto stupnic je zásadní pro výběr správných tužek pro vaše testovací potřeby.

Standardní zkušební metoda tvrdosti filmu pomocí zkoušky tužkou

Norma ASTM D3363 je standardizovaná zkušební metoda určená k vyhodnocení tvrdosti povlaku pomocí tužky nebo kreslicího náčiní. Tato metoda rovněž hodnotí vytvrzení povlaku a lze ji kombinovat s dalšími zkouškami, jako je například ASTM D7869, a charakterizovat tak vývoj tvrdosti materiálu v čase. Ve společnosti Interelectronix, zahrnujeme normu ASTM D3363 do našich komplexních služeb testování nátěrů, abychom zajistili, že vaše nátěry splňují nejvyšší standardy.

Hodnocení tvrdosti filmu pomocí zkoušky tvrdosti tužkou

Účelem tohoto zkušebního protokolu je stanovit tvrdost nátěrového filmu pomocí měření tvrdosti tužkou. Metoda zahrnuje hodnocení estetiky povrchu nátěru po pokusu o jeho poškrábání tužkou známé tvrdosti pod úhlem 45 stupňů působením konstantní síly. Tento postup se opakuje s tužkou, která je na stupnici tvrdosti níže, dokud se neurčí nejtvrdší tužka, která zanechá film nepoškrábaný, a nejtvrdší tužka, která vzorek nepoškrábe.

Faktory, které je třeba vzít v úvahu při zkouškách podle normy ASTM D3363

Při provádění zkoušky podle normy ASTM D3363 je třeba vzít v úvahu několik faktorů, včetně tloušťky filmu a typu použité tužky. Velikost vzorku musí být dostatečná pro dvojí provedení pokusu. Typické podmínky zkoušky zahrnují teplotu 23 ± 2 °C (73,5 ± 3,5 °F) a relativní vlhkost 50 ± 5 %. Stupnice tvrdosti tužek na dřevo se pohybuje od 6B (nejměkčí) do 6H (nejtvrdší) a výběr správné tvrdosti je pro přesné testování zásadní.

Význam zkoušky tvrdosti tužky v různých průmyslových odvětvích

Například v elektronickém průmyslu závisí odolnost zařízení s dotykovou obrazovkou na tvrdosti povrchu displeje. Obrazovka odolná proti poškrábání nejen zvyšuje uživatelský komfort, ale také prodlužuje životnost zařízení. Výrobci automobilů spoléhají na test tvrdosti tužky, aby zajistili, že materiály palubní desky a vnější nátěry vydrží každodenní opotřebení. Stejně tak ve stavebnictví pomáhá zkouška při ověřování tvrdosti podlahových nátěrů a dalších materiálů, čímž zajišťuje, že splňují potřebné normy odolnosti.

Tvrdost keramických povlaků: Zkouška tvrdosti 9H po poškrábání tužkou

Povlaky jsou obvykle velmi tenké vrstvy materiálů podepřené podkladem. Cokoli, co je položeno na podklad, je povlak, včetně vosků, laků, akrylových a smaltovaných barev a dalších materiálů. Povlak nanesený na tvrdý podklad přirozeně zvyšuje jeho tvrdost. Například keramický povlak vytváří ochrannou vrstvu na bezbarvém laku automobilu a chrání jej před škodlivým UV zářením, pylem, ptačím trusem, kyselými dešti a dalšími škodlivými vlivy.

Co je to tvrdost?

Tvrdost je odolnost pevného materiálu proti deformaci při působení tlakové síly. Některé materiály (např. kovy) jsou tvrdší než jiné (např. plasty). Makroskopická tvrdost je obecně charakterizována silnými mezimolekulárními vazbami, ale chování pevných materiálů při působení síly je složitější a zahrnuje tvrdost poškrábání, tvrdost vtisku a tvrdost odrazu. Tvrdost je silně závislá na tvárnosti, pružné tuhosti, plasticitě, deformaci, pevnosti, houževnatosti, viskoelasticitě a viskozitě.

Typy stupnic tvrdosti po poškrábání

Zkoušky tvrdosti poškrábáním určují tvrdost materiálu vůči poškrábání a oděru. Mezi běžné stupnice patří:

Mohsova stupnice: Na základě relativní tvrdosti poškrábání, kde mastek má hodnotu 1 a diamant 10. Je nelineární a většina moderních brusných materiálů se pohybuje mezi 9 a 10.
Ridgwayova stupnice: Modifikuje Mohsovu stupnici a přiřazuje granátu tvrdost 10 a diamantu 15.
Wooddellova stupnice: Rozšiřuje Ridgwayovu stupnici pomocí odolnosti proti otěru, což vede k hodnotě 42,4 pro jihoamerický hnědý diamantový bort.

Stupnice tvrdosti tužek: Jak funguje?

Minerální stupnice nejsou vhodné pro povlaky nebo filmy, což vedlo ke standardizované metodě ASTM používající stupnici tvrdosti tužky. K měření tvrdosti čirých a pigmentovaných organických nátěrových filmů se používají grafitové tužky, které mají na Mohsově stupnici hodnotu 1-2H. Tato metoda má zásadní význam pro vývojové práce a kontrolu výroby, ačkoli výsledky se mohou v jednotlivých laboratořích lišit v důsledku rozdílů v použitých tužkách a deskách.

Jak se provádí zkouška tvrdosti tužky

Zkouška obvykle zahrnuje nátěr o tloušťce 25,4-38,1 mikrometru, který se nechá zaschnout po dobu 7 dnů. Vybere se tužka a udělá se čára dlouhá asi 1/2 palce. Pokud poškrábe povrch, použije se měkčí tužka, dokud se neurčí první tužka, která povlak nepoškrábe. Zkouška se opakuje pro zajištění konzistence. Některé povlaky jsou tak tvrdé, že je nepoškrábe ani tužka s tvrdostí 10H, čímž získají hodnocení 10H.