سختی سنگ یکی از ویژگی های مهم آن است که در انتخاب و استفاده از آن برای مقاصد مختلف اهمیت دارد. سنگ ها به طور کلی بر اساس سختی خود به دسته های مختلفی تقسیم می شوند. سنگ های سخت تر، دوام بیشتری دارند و در برابر خراش و سایش مقاوم تر هستند. سنگ های نرم تر، به راحتی خراشیده می شوند و در برابر سایش آسیب پذیرتر هستند.
سختی سنگ را می توان با استفاده از دستگاه های مختلفی مثل سختی سنج سنگ اندازه گیری کرد. رایج ترین روش برای اندازه گیری سختی سنگ، استفاده از مقیاس موس است.
این مقیاس، سنگ ها را از 1 تا 10 بر اساس توانایی آنها برای خراشیدن یا خراشیده شدن توسط مواد دیگر رتبه بندی می کند. الماس با سختی 10، سخت ترین ماده معدنی در جهان است و می تواند هر ماده معدنی دیگری را خراش دهد.
سختی سنگ کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارد. از سختی سنگ برای شناسایی و طبقه بندی سنگ ها و مواد معدنی، ارزیابی مناسب بودن مصالح سنگی برای پروژه های مختلف ساختمانی و مهندسی، انتخاب ابزار و روش های مناسب برای برش، شکل دهی، صیقل و پرداخت محصولات سنگی، آزمایش کیفیت و عملکرد محصولات و اجزای سنگی در محیط های مختلف و پژوهش و توسعه مصالح و فناوری های جدید سنگی استفاده می شود.
در این مقاله، به بررسی مفهوم سختی سنگ، روش های اندازه گیری سختی سنگ و کاربردهای سختی سنگ در صنایع مختلف خواهیم پرداخت.
سختی سنج سنگ چیست؟
برای سنجش سختی یک سنگ، می توان از یک ماده معدنی مرجع یا یک کیت تست سختی استفاده کرد که حاوی نمونه هایی از مواد معدنی مختلف در مقیاس موس است. سنگ با ماده معدنی مرجع یا بالعکس خراشیده می شود و نتیجه مشاهده می شود. اگر سنگ خراشیده شود، به این معنی است که از ماده معدنی مرجع نرم تر است. اگر سنگ ماده معدنی مرجع را خراش دهد، سخت تر است. اگر هیچ یک از آنها دیگری را خراش ندهند، سختی آنها یکسان است.
روش دیگر استفاده از اسکلرومتر است که دستگاهی است که فشار مورد نیاز برای ایجاد خراش روی سطح سنگ را اندازه گیری می کند. فشار بر حسب واحدهای سختی مطلق بیان می شود که با مقیاس موس متناسب است. برای مثال، کوارتز سختی مطلق 100 و سختی موس 7 دارد. اسکلرومتر می تواند اندازه گیری های دقیق و دقیقتری از سختی نسبت به تست خراش ارائه دهد، اما استفاده از آن نیز گران تر و پیچیده تر است.
انواع دستگاه های سختی سنج سنگ کدامند؟
در ادامه برخی از رایج ترین انواع این دستگاه ها را معرفی می کنیم:
1. سختی سنج راکول (Rockwell hardness tester): این دستگاه با وارد کردن دو مرحله نیرو (پیش بار و بار اصلی) روی سطح سنگ، فرورفتگی ایجاد کرده و عمق آن را اندازه گیری می کند. راکول دارای 30 مقیاس مختلف برای مواد و کاربردهای متفاوت است.
2. سختی سنج برینل (Brinell hardness tester): این دستگاه با فشار دادن یک گوی فولادی با نیروی مشخص روی سطح سنگ و اندازه گیری قطر فرورفتگی ایجاد شده، سختی را محاسبه می کند. برینل دارای یک مقیاس واحد است که برای سنگ های نرم تا نیمه سخت مناسب است.
3. سختی سنج ویکرز (Vickers hardness tester): این دستگاه از یک هرم الماس شکل برای فشار روی سطح سنگ با نیروی مشخص استفاده می کند و اندازه طول قطر فرورفتگی را اندازه گیری می کند. ویکرز دارای یک مقیاس واحد است که برای انواع سنگ ها، از بسیار نرم تا بسیار سخت، مناسب است.
4. سختی سنج نوپ (Knoop hardness tester): این دستگاه از یک لوزی الماس شکل برای فشار روی سطح سنگ با نیروی مشخص استفاده می کند و اندازه طول قطر بزرگ فرورفتگی را اندازه گیری می کند. نوپ دارای یک مقیاس واحد است که برای سنگ های بسیار سخت و شکننده مانند کوارتز و الماس مناسب است.
5. سختی سنج شور (Shore hardness tester): این دستگاه از یک نفوذگر فنری برای فشار روی سطح سنگ استفاده می کند و مقاومت یا برگشت نفوذگر را اندازه گیری می کند. شور دارای چندین مقیاس برای مواد مختلف مانند لاستیک، پلاستیک و فلز است.
6. سختی سنج وبستر (Webster hardness tester): این دستگاه از یک چکش فنری برای ضربه زدن به سطح سنگ و اندازه گیری عمق فرورفتگی استفاده می کند. وبستر دارای یک مقیاس واحد است که برای سنگ های نازک و صاف مانند ورق های فلزی مناسب است.
7. سختی سنج لیب (Leeb hardness tester): این دستگاه از یک گوی فلزی برای ضربه زدن به سطح سنگ و اندازه گیری سرعت برگشت آن استفاده می کند. لیب دارای یک مقیاس واحد است که برای سنگ های بزرگ و نامنظم مانند صخره ها و تخته سنگ ها مناسب است.
انتخاب نوع مناسب دستگاه سختی سنج سنگ به ویژگی های سنگ و کاربرد مورد نظر بستگی دارد. هر نوع دستگاه مزایا و معایب خاص خود را دارد و با در نظر گرفتن عوامل مختلف می توان بهترین گزینه را انتخاب کرد.
نحوه استفاده از دستگاه سختی سنج سنگ چگونه است؟
سختی سنگ یکی از ویژگی های مهم در انتخاب و استفاده از آن برای مقاصد مختلف است. برای سنجش این ویژگی، دستگاه های مختلفی وجود دارند، اما رایج ترین و ساده ترین آنها سختی سنج موس است. این دستگاه از مجموعه ای از مواد معدنی یا ابزار با سختی شناخته شده استفاده می کند تا سطح سنگ را خراش دهد و نتایج را با مقیاس موس مقایسه کند.
برای استفاده از سختی سنج موس، این مراحل را دنبال کنید:
- سطحی صاف و تمیز روی سنگ پیدا کنید.
- سعی کنید سنگ را با ابزاری یا ماده معدنی با سختی شناخته شده خراش دهید، مانند:
- ناخن انگشت (سختی 2.5)
- یک سکه (سختی 3)
- تکه ای شیشه (سختی 5.5-6.5)
- تیغه چاقو (سختی 6.5-7.5)
- تکه ای کوارتز (سختی 7)
- مشاهده کنید که آیا ابزار یا ماده معدنی روی سنگ خراش ایجاد کرده است یا خیر.
- اگر خراش ایجاد شده باشد، سنگ از ابزار یا ماده معدنی نرم تر است.
- اگر خراشی ایجاد نشده باشد، سنگ سخت تر از ابزار یا ماده معدنی است.
- این فرآیند را با ابزارها یا مواد معدنی مختلف تکرار کنید تا نزدیک ترین تطابق با سختی سنگ را پیدا کنید.
- همچنین می توانید از کیت تست سختی استفاده کنید که حاوی نمونه هایی از مواد معدنی مختلف در مقیاس موس است.
- سختی سنگ را با مقیاس موس مقایسه کنید و مواد معدنی احتمالی را که سختی مشابهی دارند شناسایی کنید.
- می توانید از ویژگی های دیگر مانند رنگ، درخشندگی، خط اثر و شکافتگی نیز برای محدود کردن گزینه ها استفاده کنید.
به این ترتیب می توانید با استفاده از سختی سنج موس، سختی سنگ را اندازه گیری کنید. این روش ساده و ارزان برای شناسایی سنگ ها و مواد معدنی است، اما دقت و صحت بالایی ندارد. برای اندازه گیری های دقیق تر و قابل اعتمادتر، ممکن است نیاز به استفاده از سایر انواع سختی سنج سنگ مانند Rockwell، Brinell، Vickers، Knoop، Shore، Webster یا Leeb داشته باشید. این دستگاه ها از ابزارها و مقیاس های مختلف برای اندازه گیری فشار، فرورفتگی، برگشت یا ضربه سطح سنگ استفاده می کنند. آنها برای انواع مختلف سنگ، از بسیار نرم تا بسیار سخت، و از نازک و مسطح تا بزرگ و نامنظم مناسب تر هستند. با این حال، استفاده از آنها نسبت به سختی سنج موس، گران تر و پیچیده تر است.
مطلب مرتبط : انواع سختی سنج صنعتی کدامند؟
کاربردهای دستگاه سختی سنج سنگ کدامند؟
سختی سنج های سنگ در زمینه های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند، از جمله:
- شناسایی و طبقه بندی سنگ ها و مواد معدنی براساس ویژگی های فیزیکی آنها
- ارزیابی مناسب بودن و دوام مصالح سنگی برای پروژه های مختلف ساختمانی و مهندسی
- انتخاب ابزار و روش های مناسب برای برش، شکل دهی، صیقل و پرداخت محصولات سنگی
- آزمایش کیفیت و عملکرد محصولات و اجزای سنگی در محیط ها و شرایط مختلف
- پژوهش و توسعه مصالح و فناوری های جدید سنگی
اینها تنها برخی از کاربردهای دستگاه های سختی سنج سنگ هستند. آنها برای صنایع و حوزه های مختلفی از جمله زمین شناسی، معدن، مهندسی عمران، معماری، هنر، جواهرسازی و موارد دیگر مفید هستند.
با استفاده از این دستگاه ها می توان اطلاعات ارزشمندی در مورد خواص فیزیکی سنگ ها به دست آورد و از این اطلاعات برای انتخاب مصالح مناسب، توسعه فناوری های جدید و بهبود کیفیت محصولات سنگی استفاده کرد.
و اما در پایان ، این منابع برای بهتر نوشتن این مطلب به ما کمک کردند :
انتهای مطلب
