Mikä on lyijykynän kovuuskoe?

Kynän kovuuskoe, jota kutsutaan myös Wolff-Wilbornin testiksi, käyttää grafiittikynien vaihtelevia kovuusarvoja pinnoitteen kovuuden arviointiin. Se on yksinkertainen mutta erittäin tehokas menetelmä materiaalin pinnan kovuuden määrittämiseksi. Kun lyijykynät työnnetään näytteeseen, pinnoitteen kovuus tunnistetaan syntyvän jäljen perusteella. Tätä testiä käytetään laajalti eri teollisuudenaloilla elektroniikasta autoteollisuuteen sen helppokäyttöisyyden ja kustannustehokkuuden vuoksi.

Miten lyijykynäkovuuskoe toimii?

Lyijykynän kovuustestissä käytetään lyijykyniä, jotka on luokiteltu 9H:sta (kovimmasta) 9B:hen (pehmeimpään), ja kovuusasteikko määräytyy saven ja grafiitin määrän perusteella lyijykynän ytimessä. Menetelmään kuuluu yleensä kynän pitäminen 45 asteen kulmassa testipintaan nähden ja johdonmukaisen voiman kohdistaminen. Jos lyijykynästä jää jälki, pinta ei ole yhtä kova kuin lyijykynä. Toistamalla tämä prosessi eri lyijykynillä voit määrittää materiaalipinnan tarkan kovuuden.

Kovuuden luokittelu: Numeeriset ja HB-grafiittiasteikot

Kynän grafiittiytimen kovuuden luokitteluun on kaksi asteikkoa. Ensimmäinen on numeerinen asteikko; mitä korkeampi luku, sitä kovempi merkintäydin on. Kun ytimestä tulee pehmeämpi alemmilla numeroilla, materiaaliin jää enemmän grafiittia ja jälki on tummempaa. Toinen asteikko on HB-grafiittiasteikko; "H" tarkoittaa kovuutta, kun taas "B" tarkoittaa mustuutta. Näiden asteikkojen ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää, kun haluat valita oikeat lyijykynät testaustarpeisiisi.

Standarditestausmenetelmä kalvon kovuuden määrittämiseksi kynätestiä käyttäen

ASTM D3363 on standardoitu testimenetelmä, joka on suunniteltu arvioimaan pinnoitteen kovuutta lyijykynän tai piirtimen lyijykärkien avulla. Menetelmällä arvioidaan myös pinnoitteen kovettumista, ja se voidaan yhdistää muihin testeihin, kuten ASTM D7869:ään, materiaalin kovuuden kehittymisen kuvaamiseksi ajan myötä. Interelectronix sisällyttää ASTM D3363 -standardin kattaviin maalaustestauspalveluihimme varmistaakseen, että pinnoitteesi täyttävät korkeimmat standardit.

Kalvon kovuuden arviointi kynäkovuuskokeen avulla

Tämän testiprotokollan tarkoituksena on määrittää pinnoitetun kalvon kovuus kynän kovuusmittausten avulla. Menetelmässä arvioidaan pinnoitteen pinnan estetiikkaa sen jälkeen, kun sitä on yritetty naarmuttaa kovuudeltaan tunnetulla lyijykynällä 45 asteen kulmassa tasaisella voimalla. Prosessi toistetaan kovuusasteikolla alempana olevalla lyijykynällä, kunnes tunnistetaan kovin lyijykynä, joka jättää kalvon naarmuuntumatta, ja kovin lyijykynä, joka ei naarmuta näytettä.

ASTM D3363 -testissä huomioon otettavat tekijät

ASTM D3363 -testiä suoritettaessa on otettava huomioon useita tekijöitä, kuten kalvon paksuus ja käytetyn kynän tyyppi. Näytteen koon on oltava riittävä, jotta koe voidaan suorittaa kahdesti. Tyypilliset testiolosuhteet ovat 23 ± 2 °C (73,5 ± 3,5 °F) lämpötila ja 50 ± 5 % suhteellinen kosteus. Puukynän kovuusasteikko vaihtelee 6B:stä (pehmein) 6H:han (kovin), ja oikean kovuuden valitseminen on ratkaisevan tärkeää tarkan testauksen kannalta.

Puukynän kovuuskokeen merkitys eri teollisuudenaloilla

Esimerkiksi elektroniikkateollisuudessa kosketusnäyttölaitteiden kestävyys riippuu näyttöpinnan kovuudesta. Naarmuuntumaton näyttö ei ainoastaan paranna käyttäjäkokemusta vaan myös pidentää laitteen käyttöikää. Autonvalmistajat luottavat kynän kovuuskoeeseen varmistaakseen, että kojelaudan materiaalit ja ulkopinnoitteet kestävät päivittäistä kulutusta. Samoin rakennusalalla testi auttaa tarkistamaan lattiapinnoitteiden ja muiden materiaalien kovuuden ja varmistamaan, että ne täyttävät tarvittavat kestävyysvaatimukset.

Keraamisten pinnoitteiden kovuus: Kynäraapaisu 9H-kovuuskoe.

Pinnoitteet ovat yleensä hyvin ohuita materiaalikerroksia, jotka ovat alustan tukena. Pinnoitteita ovat kaikki alustan päälle asetetut aineet, kuten vahat, lakka, akryyli, emalimaalit ja muut materiaalit. Kovalle alustalle levitetty pinnoite lisää luonnollisesti pinnoitteen kovuutta. Esimerkiksi keraaminen pinnoite muodostaa suojakerroksen auton kirkaslakan päälle ja suojaa sitä haitallisilta UV-säteiltä, siitepölyltä, lintujen ulosteilta, happamalta sateelta ja muilta vahingollisilta tekijöiltä.

Mikä on kovuus?

Kovuus on kiinteän materiaalin kestävyys muodonmuutosta vastaan, kun siihen kohdistetaan puristusvoima. Tietyt materiaalit (esim. metallit) ovat kovempia kuin toiset (esim. muovit). Makroskooppiselle kovuudelle on yleensä ominaista vahvat molekyylien väliset sidokset, mutta kiinteiden materiaalien käyttäytyminen voiman vaikutuksesta on monimutkaisempaa, ja se käsittää naarmuuntumiskovuuden, painautumiskovuuden ja palautumiskovuuden. Kovuus riippuu suuresti sitkeydestä, elastisesta jäykkyydestä, plastisuudesta, venymisestä, lujuudesta, sitkeydestä, viskoelastisuudesta ja viskositeetista.

Naarmuuntumiskovuusasteikon tyypit

Naarmuuntumiskovuuskoe määrittää materiaalin kovuuden naarmuuntumista ja hankausta vastaan. Yleisiä asteikkoja ovat mm:

• Mohsin asteikko: Perustuu suhteelliseen naarmuuntumiskovuuteen, jossa talkki on 1 ja timantti 10. Se on epälineaarinen, ja useimmat nykyaikaiset hioma-aineet sijoittuvat välille 9 ja 10.
• Ridgwayn asteikko: Muuttaa Mohsin asteikkoa siten, että granaatti saa kovuudeksi 10 ja timantti 15.
• Wooddellin asteikko: Laajentaa Ridgwayn asteikkoa käyttämällä hankauskestävyyttä, jolloin eteläamerikkalaisen ruskean timanttimullan arvoksi saadaan 42,4.

Kynän kovuusasteikko: Miten se toimii?

Mineraaliasteikot eivät sovellu pinnoitteille tai kalvoille, mikä johti standardoituun ASTM-menetelmään, jossa käytetään kynän kovuusasteikkoa. Grafiittikyniä, joiden kovuus on Mohsin asteikolla 1-2H, käytetään kirkkaiden ja pigmentoitujen orgaanisten pinnoitekalvojen kovuuden mittaamiseen. Tämä menetelmä on ratkaisevan tärkeä kehitystyön ja tuotannonvalvonnan kannalta, vaikka tulokset voivat vaihdella laboratorioiden välillä käytettyjen kynien ja paneelien erojen vuoksi.

Miten lyijykynän kovuuskoe tehdään?

Testissä käytetään yleensä 25,4-38,1 mikronin paksuista pinnoitetta, jonka annetaan kuivua 7 päivää. Valitaan lyijykynä ja tehdään noin 1/2 tuuman pituinen viiva. Jos se naarmuttaa pintaa, käytetään pehmeämpää lyijykynää, kunnes löydetään ensimmäinen lyijykynä, joka ei naarmuta pinnoitetta. Testi toistetaan johdonmukaisuuden varmistamiseksi. Jotkin pinnoitteet ovat niin kovia, että edes 10H-kynällä ei saada niitä naarmuuntumaan, jolloin ne saavat 10H-luokituksen.