Ορισμός της σκληρότητας

Στην επιστήμη των υλικών, η σκληρότητα είναι ένα μέτρο της αντίστασης στην τοπική πλαστική παραμόρφωση που προκαλείται είτε από μηχανική εσοχή είτε από τριβή. Γενικά, τα διάφορα υλικά διαφέρουν ως προς τη σκληρότητά τους. για παράδειγμα, τα σκληρά μέταλλα όπως το τιτάνιο και το βηρύλλιο είναι σκληρότερα από τα μαλακά μέταλλα όπως το νάτριο και ο μεταλλικός κασσίτερος ή το ξύλο και τα κοινά πλαστικά. Υπάρχουν διαφορετικές μετρήσεις σκληρότητας: σκληρότητα γρατσουνίσματος, σκληρότητα εσοχής και σκληρότητα επαναφοράς.

Συνηθισμένα παραδείγματα σκληρής ύλης είναι τα κεραμικά, το σκυρόδεμα, ορισμένα μέταλλα και τα υπερσκληρά υλικά, τα οποία μπορούν να αντιπαραβληθούν με τη μαλακή ύλη.

Κύριοι τύποι μετρήσεων σκληρότητας

Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι μετρήσεων σκληρότητας: η γρατσουνιά, η εσοχή και η ανάκαμψη. Σε κάθε μία από αυτές τις κατηγορίες μέτρησης, υπάρχουν μεμονωμένες κλίμακες μέτρησης.

(1)Σκληρότητα γρατσουνιών

Η σκληρότητα των γρατσουνιών είναι το μέτρο του πόσο ανθεκτικό είναι ένα δείγμα σε θραύση ή μόνιμη πλαστική παραμόρφωση λόγω τριβής από αιχμηρό αντικείμενο. Η αρχή είναι ότι ένα αντικείμενο κατασκευασμένο από σκληρότερο υλικό θα χαράξει ένα αντικείμενο κατασκευασμένο από πιο μαλακό υλικό. Κατά τη δοκιμή επιστρώσεων, η σκληρότητα των γρατσουνιών αναφέρεται στη δύναμη που απαιτείται για την κοπή της μεμβράνης στο υπόστρωμα. Η πιο κοινή δοκιμή είναι η κλίμακα Mohs, η οποία χρησιμοποιείται στην ορυκτολογία. Ένα εργαλείο για να γίνει αυτή η μέτρηση είναι το σκληρόμετρο.

Ένα άλλο εργαλείο που χρησιμοποιείται για τη διεξαγωγή αυτών των δοκιμών είναι ο ελεγκτής σκληρότητας τσέπης. Αυτό το εργαλείο αποτελείται από ένα βραχίονα ζυγαριάς με βαθμονομημένες σημάνσεις προσαρτημένες σε τετράτροχο καρότσι. Ένα εργαλείο γρατσουνιάς με αιχμηρό χείλος είναι τοποθετημένο σε προκαθορισμένη γωνία ως προς την επιφάνεια δοκιμής. Προκειμένου να χρησιμοποιηθεί ένα βάρος της γνωστής μάζας προστίθεται στον βραχίονα της ζυγαριάς σε ένα από τα βαθμονομημένα σημάδια και στη συνέχεια το εργαλείο τραβιέται κατά μήκος της επιφάνειας δοκιμής. Η χρήση του βάρους και των σημάνσεων επιτρέπει την εφαρμογή μιας γνωστής πίεσης χωρίς την ανάγκη περίπλοκων μηχανημάτων.

(2)Σκληρότητα εσοχής

Η σκληρότητα εσοχής μετρά την αντίσταση ενός δείγματος στην παραμόρφωση υλικού λόγω σταθερού φορτίου συμπίεσης από αιχμηρό αντικείμενο. Οι δοκιμές για τη σκληρότητα των εσοχών χρησιμοποιούνται κυρίως στη μηχανική και τη μεταλλουργία. Οι δοκιμές λειτουργούν στη βασική προϋπόθεση της μέτρησης των κρίσιμων διαστάσεων μιας εσοχής που αφήνει μια εσοχή με συγκεκριμένες διαστάσεις και φορτωμένη.

Οι συνήθεις κλίμακες σκληρότητας εσοχής είναι μεταξύ άλλων οι Rockwell, Vickers, Shore και Brinell.

(3)Σκληρότητα επαναφοράς

Η σκληρότητα ανάκαμψης, γνωστή και ως δυναμική σκληρότητα, μετρά το ύψος της "αναπήδησης" ενός σφυριού με ρόμβο που πέφτει από ένα σταθερό ύψος πάνω σε ένα υλικό. Αυτός ο τύπος σκληρότητας σχετίζεται με την ελαστικότητα. Η συσκευή που χρησιμοποιείται για τη λήψη αυτής της μέτρησης είναι γνωστή ως στερεοσκόπιο.

Δύο κλίμακες που μετρούν τη σκληρότητα επαναφοράς είναι η δοκιμή σκληρότητας αναπήδησης Leeb και η κλίμακα σκληρότητας Bennett.

Η μέθοδος Ultrasonic Contact Impedance (UCI) καθορίζει τη σκληρότητα μετρώντας τη συχνότητα μιας ταλαντούμενης ράβδου. Η ράβδος αποτελείται από έναν μεταλλικό άξονα με ένα δονούμενο στοιχείο και ένα διαμάντι σε σχήμα πυραμίδας τοποθετημένο στη μία άκρη.

Σκληρότητα Vickers επιλεγμένων σκληρών και υπερσκληρών υλικών

Το διαμάντι είναι το σκληρότερο γνωστό υλικό μέχρι σήμερα, με σκληρότητα Vickers στην περιοχή 70–150 GPa. Το διαμάντι παρουσιάζει τόσο υψηλή θερμική αγωγιμότητα όσο και ηλεκτρικά μονωτικές ιδιότητες και έχει δοθεί μεγάλη προσοχή στην εύρεση πρακτικών εφαρμογών για αυτό το υλικό.

Τα συνθετικά διαμάντια παράγονται για βιομηχανικούς σκοπούς από τη δεκαετία του 1950 και χρησιμοποιούνται σε μεγάλη ποικιλία εφαρμογών: τηλεπικοινωνίες, οπτικά λέιζερ, υγειονομική περίθαλψη, κοπή, λείανση και διάτρηση, κ.λπ. Τα συνθετικά διαμάντια είναι επίσης η βασική πρώτη ύλη για τους κόπτες PDC.

Εάν ενδιαφέρεστε για κοπτήρες PDC και θέλετε περισσότερες πληροφορίες και λεπτομέρειες, μπορείτε να ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΗΣΕΤΕ ΜΑΖΙ ΜΑΣ τηλεφωνικά ή με mail στα αριστερά ή να ΣΤΕΙΛΕΤΕ ΜΑΪΛ στο κάτω μέρος της σελίδας.