Durometer / Hårdhedstester (ikke metal)

Forstavelsen duro kommer fra latin og betyder hård. Et durometer er et måleinstrument, der kan bruges til at bestemme hårdheden af materialer. Generelt er det dog kun instrument til måling af hårdhed, der kaldes durometre, som med en kontrolleret indsats presser en specialformet diamant indenter mod testoverfladen. I mange standarder for hårdhedsprøvning af plast og elastomerer bruges begrebet durometer næsten altid om hårdhedsprøvningsanordninger.

Testmetode for bestemmelse af hårdhed

Et materiales hårdhed angiver generelt dets modstandsdygtighed over for gennemtrængning af et hårdere legeme. I modsætning til hårdhed beskriver styrke modstanden mod deformation og adskillelse. Mens nogle materialer, såsom glas, er hårde, men lette at knække. Visse konstruktionsstål kan udledes fra hårdhed til styrke. Jo hårdere et materiale er, jo mere kraft kræves der for at deformere det. Da penetrationsmodstanden og den tidsmæssige reaktion af forskellige materialer er meget forskellige på grund af deres struktur, er der udviklet forskellige hårdhedstestmetoder. For nogle af testmetoderne er et durometer tilstrækkeligt til at måle hårdhed, mens andre metoder kræver flere enheder. For eksempel i de procedurer, hvor arealet af det resulterende aftryk bestemmes ved at måle under mikroskopet, efter at prøven er blevet presset ind. En af disse metoder er Brinell hårdhedstest, som er beskrevet i EN ISO 6506-1 og ASTM E10-08 standarderne og er udviklet specifikt til metaller og metallegeringer.

Ud over tests med højpræcisionstestanordninger under laboratorieforhold, er der også etableret testprocedurer, som kan bruges hurtigt og nemt i produktudvikling, i varemodtagelse, produktion og gentagne tests kan vigtige karakteristiske værdier også kontrolleres på permanent installerede eller meget store dele. De vigtigste forskelle mellem de mange metoder er størrelsen og formen af indenteren, mængden af påført kraft, og hvordan effekten af den påførte kraft måles. For at kunne klassificere de korrekte hårdhedsdataene markeret med forkortelsen af testmetoden og om nødvendigt yderligere information om testbetingelserne:

Måling af indtrængningsdybden
HS Shore hårdhed, der skelnes mellem A, A0 eller E , AM eller M, B, C, D , D0 og 0
HR Hårdhed ifølge Rockwell skelnes der mellem A, B, C , D, E, F, G , H, K, L, M, P, R, S, V, N. T, W, X, Y
HBa Barcol
HM Martens hårdhed, kontinuerlig måling af kraft, dybde og tid under test
HW ørhed efter Webster, til tynde og bløde materialer

Mål arealet af indtrykket efterladt af indenteren
HV Vickers hårdhed
HB t Brinell hårdhed
HK Knoop hårdhed

Mål rebound-højde
HL hårdheden ifølge Leeb skelnes der mellem D, S, E, DL, D+15, C og G Schmidthammer for at teste byggematerialer som beton, giver værdien af den trykstyrke, der er vigtig for byggematerialer.

Da der er så mange metoder til at teste hårdhed, er det vigtigt at sikre, at den metode, der bruges til at bestemme værdien, er korrekt specificeret, når hårdhed specificeres. For nogle materialer kan de målte værdier for visse hyppigt anvendte metoder også angives som hårdhedsværdier i henhold til andre metoder eller som trækstyrke på grund af tilstrækkelige sammenlignende målinger. Værdierne aflæses fra materialespecifikke tabeller eller kan med et digitalt durometer udlæses direkte via lagrede sammenligningsværdier.

EN ISO 18265 indeholder konverteringstabeller mellem Vickers hårdhed og Brinell hårdhed. Rockwell hårdhed og trækstyrke for seks forskellige metalliske materialer:
Bilag Aulegeret og lavlegeret stål og støbestål
Bilag B Kvalitetsstål
Bilag C Koldbearbejdningsstål
Bilag D Høj hastighedsstål
Tillæg E Carbider
Tillæg F Ikke-jernholdige metaller og legeringer

Der er også en sammenhæng mellem de målte værdier af de almindeligt anvendte Shore A og Shore D testmetoder, således at de under visse betingelser også kan angives som værdien af den anden variabel.

Kriterier for valg af durometer
Mange durometre giver mulighed for hurtige og nemme målinger af hårdhed. Det grundlæggende krav er dog, at den valgte model er egnet til de materialer og komponenter, der skal testes. For at opnå brugbare data skal kravene til de materialer, der skal testes, dog være opfyldt, samt specifikationerne for processen med den respektive måling og for håndtering af apparatet.

Durometer til mobil eller stationær brug
For mobile durometre er særligt velegnede til test af store eller allerede installerede dele. Stikprøver og dele af passende dimensioner kan også testes med stationært udstyr eller med et durometer fastgjort til et stativ eller teststand. Frem for alt forenkler den stationære test overholdelse af touchdown-vinklen og afstandene mellem testpunkterne.

Fordele ved digitale durometre
Analoge durometre er enkel nem at bruge og kræver ingen batterier. De er særligt velegnede til målinger, hvor ingen værdier skal gemmes. Modeller med en trækindikator tillader nem aflæsning af den maksimale værdi efter målingen. Digitale durometre viser generelt den maksimale værdi af målingen. Ved mange apparattyper kan maksimum-, minimums- og gennemsnitsværdien af måleserier dog også fremkaldes. Modeller med hukommelse og datainterface letter også dokumentation og viderebehandling på computeren. Jo flere prøver, der skal testes og dokumenteres, jo større er fordelene ved nem opbevaring og dataoverførsel. Muligheden for at vise målte værdier som hårdhedsværdier ved hjælp af andre metoder gør det også betydeligt nemmere at vurdere måleresultaterne. Det er dog vigtigt at sikre, at den passende hårdhedsskala for det testede materiale opbevares i durometeret.

Udvalg iht. testmetode

Grundlæggende er det vigtigt at være opmærksom på testproceduren med et durometer. VDI/VDE Guideline 2616 giver information om anvendelsesområderne og fordele og ulemper ved de mest almindelige metoder til hårdhedstestning. Durometre, hvor aflæsningen vises umiddelbart efter målingen, adskiller sig hovedsageligt med hensyn til den anvendte energi og design af indenteren. Jo hårdere materialet er, jo mere kan det udsættes for i testen. Mens mange digitale hårdhedsmålere kan rapportere hårdhed som en værdi ved hjælp af en række forskellige metoder, tester de kun med én. Ved værdier, der ikke måles direkte, skal det sikres, om de må anvendes til det testede materiale. For nogle modeller med en ekstern slaganordning, der fungerer efter Leeb-metoden, kan forskellige Leeb-tests, fx ifølge Leeb C, Leeb D og Leeb G, udføres ved at bruge flere slaganordninger.

Tilbehør til durometre

Ofte inkluderet matchende kalibrering plader, så brugeren selv kan kontrollere durometerets nøjagtighed. Enhedsvarianter leveres ofte med datakabel eller hukommelses-medie. Nogle modeller leveres også med gratis pc-software til evaluering af måledata. Stativ, teststandere eller forskellige adaptere til placering på konvekse eller konkave overflader fås som ekstraudstyr. Disse gør centrering og justering lettere og hjælper derved med at undgå målefejl.

Kalibrering og justering af durometeret

Kalibrering kontrollerer nøjagtigheden af en måleenhed. Afhængig af den målte variabel findes der forskellige metoder til dette. Et durometer kan kalibreres ved hjælp af prøver med kendt hårdhed. Med passende testblokke kan brugeren til enhver tid kontrollere nøjagtigheden af sin enhed. Nogle virksomheder kræver ekstern kalibrering. Mange kalibreringslaboratorier tilbyder kalibreringer i henhold til ISO eller DAkkS for durometre og udsteder kalibreringscertifikater. Når du anmoder om en kalibrering, skal du sørge for at angive hvilken metode, f.eks. Leeb, Rockwell, Barcol, og de numeriske værdier, du ønsker, at din enhed skal kalibreres med. Hvis testværdierne falder uden for den enhedsspecifikke nøjagtighed, kan de fleste durometre justeres, dvs. sættes tilbage til den specificerede nøjagtighed.