در ادامه این مطالب را می بینید :
محاسبه سختی سنگ و ابزار و تکنولوژی‌های مورد نیاز
سختی سنگ، مقاومت یک ماده در برابر خراشیدگی یا نفوذ یک جسم سخت دیگر است. این ویژگی، یکی از مهم‌ترین پارامترها برای انتخاب نوع سنگ در کاربردهای مختلف، از جمله ساختمان‌سازی، صنعت و جواهرسازی است.
روش‌های محاسبه سختی سنگ
روش‌های متعددی برای اندازه‌گیری سختی سنگ وجود دارد که هر یک برای کاربرد خاصی مناسب هستند. برخی از مهم‌ترین روش‌ها عبارتند از:
- سختی موهس (Mohs hardness):
- ساده‌ترین و قدیمی‌ترین روش است.
- در این روش، یک ماده با خراش دادن مواد دیگر با سختی شناخته شده، رتبه‌بندی می‌شود.
- از یک مجموعه ده‌تایی مواد معدنی با سختی مشخص استفاده می‌شود.
- این روش برای مقایسه‌ی نسبی سختی مواد مختلف مناسب است.
- سختی ویکرز (Vickers hardness):
- در این روش، یک هرم الماسی کوچک با نیروی مشخصی به سطح نمونه فشار داده می‌شود.
- سپس اندازه گیری قطر اثر ایجاد شده بر روی سطح نمونه، سختی ویکرز را مشخص می‌کند.
- این روش برای مواد سخت و شکننده مناسب است.
- سختی برینل (Brinell hardness):
- در این روش، یک گوی فولادی با قطر مشخص با نیروی مشخصی به سطح نمونه فشار داده می‌شود.
- سپس اندازه گیری قطر اثر ایجاد شده بر روی سطح نمونه، سختی برینل را مشخص می‌کند.
- این روش برای مواد نرم‌تر نسبت به روش ویکرز مناسب است.
- سختی راکول (Rockwell hardness):
- این روش ترکیبی از روش‌های ویکرز و برینل است.
- در این روش، از یک نفوذگر الماسی یا فولادی استفاده می‌شود و عمق نفوذ اندازه گیری می‌شود.
- این روش برای طیف وسیعی از مواد مناسب است.
ابزار و تکنولوژی محاسبه سختی سنگ
برای اندازه‌گیری سختی سنگ، به ابزار و تجهیزات زیر نیاز است:
- دستگاه سختی سنج: دستگاهی است که برای اعمال نیرو و اندازه‌گیری اثر آن بر روی سطح نمونه استفاده می‌شود. انواع مختلفی از دستگاه‌های سختی سنج وجود دارد که هر یک برای اندازه‌گیری نوع خاصی از سختی طراحی شده‌اند.
- نمونه‌ی استاندارد: برای کالیبره کردن دستگاه سختی سنج و مقایسه‌ی نتایج با استانداردهای جهانی، به نمونه‌های استاندارد با سختی مشخص نیاز است.
- میکروسکوپ: برای اندازه‌گیری دقیق ابعاد اثر ایجاد شده بر روی سطح نمونه، به یک میکروسکوپ با بزرگنمایی بالا نیاز است.
- نرم افزار تحلیل داده: برای تجزیه و تحلیل داده‌های حاصل از اندازه‌گیری و محاسبه‌ی سختی، به نرم افزارهای تخصصی نیاز است.
کاربرد اندازه‌گیری سختی سنگ
- انتخاب نوع سنگ برای مصارف ساختمانی: برای انتخاب نوع سنگ مناسب برای کف، دیوار، نما و سایر کاربردهای ساختمانی، دانستن سختی سنگ بسیار مهم است.
- کنترل کیفیت سنگ: برای اطمینان از کیفیت و یکنواختی سنگ‌های تولیدی، اندازه‌گیری سختی سنگ در مراحل مختلف تولید ضروری است.
- تحقیقات علمی: برای مطالعه‌ی خواص فیزیکی و مکانیکی سنگ‌ها و توسعه‌ی مواد جدید، اندازه‌گیری سختی سنگ نقش مهمی دارد.
- صنعت جواهرسازی: برای ارزیابی کیفیت و ارزش سنگ‌های قیمتی، اندازه‌گیری سختی سنگ یکی از پارامترهای مهم است.
10 نمونه سنگ و مقدار سختی آن
همانطور که توضیح داده شد، سختی سنگ‌ها با استفاده از مقیاس موهس اندازه‌گیری می‌شود. این مقیاس، یک مقیاس نسبی است که در آن سنگ‌ها بر اساس مقاومتشان در برابر خراشیدگی از 1 (نرم‌ترین) تا 10 (سخت‌ترین) رتبه‌بندی می‌شوند.
در اینجا، 10 نمونه از سنگ‌ها همراه با مقدار سختی آن‌ها بر اساس مقیاس موهس آورده شده است:
| نام سنگ | سختی موهس | کاربردهای رایج |
|---|---|---|
| الماس | 10 | جواهرات، ابزار برش |
| یاقوت سرخ، یاقوت کبود | 9 | جواهرات |
| توپاز | 8 | جواهرات |
| کوارتز | 7 | ساخت شیشه، الکترونیک، جواهرات |
| ارتوکلاز (فلدسپات پتاسیم) | 6 | سرامیک، شیشه |
| آپاتیت | 5 | کود، دندانپزشکی |
| فلوریت | 4 | لنزهای نوری، ذوب فلزات |
| کلسیت | 3 | ساخت سیمان، صنایع شیمیایی |
| ژیپس | 2 | گچ ساختمان، مجسمه‌سازی |
| تالک | 1 | پودر بچه، مواد آرایشی |
توضیح مختصری در مورد این سنگ‌ها:
- الماس: سخت‌ترین ماده طبیعی شناخته شده است و به دلیل درخشندگی و کمیابی، به عنوان گران‌بهاترین سنگ قیمتی شناخته می‌شود.
- یاقوت سرخ و یاقوت کبود: از انواع کوراندوم هستند و به دلیل رنگ زیبا و سختی بالا، از محبوب‌ترین سنگ‌های قیمتی به شمار می‌روند.
- توپاز: دارای رنگ‌های متنوعی است و در جواهرات استفاده می‌شود.
- کوارتز: یکی از فراوان‌ترین کانی‌های پوسته زمین است و کاربردهای بسیار متنوعی دارد.
- ارتوکلاز: یکی از انواع فلدسپات است و در ساخت سرامیک و شیشه استفاده می‌شود.
- آپاتیت: در استخوان‌ها و دندان‌ها وجود دارد و در صنعت کودسازی نیز کاربرد دارد.
- فلوریت: به دلیل رنگ‌های متنوع و خواص نوری، در ساخت لنزهای نوری و ذوب فلزات استفاده می‌شود.
- کلسیت: ماده اصلی تشکیل‌دهنده آهک و سنگ مرمر است و در ساخت سیمان و صنایع شیمیایی کاربرد دارد. لینک خرید
- ژیپس: به صورت گچ در ساختمان‌سازی استفاده می‌شود. لینک خرید
- تالک: نرم‌ترین ماده در مقیاس موهس است و در ساخت پودر بچه و مواد آرایشی استفاده می‌شود. لینک خرید
این جدول تنها یک نمونه از سنگ‌ها و سختی آن‌ها است. بسیاری از سنگ‌های دیگر نیز وجود دارند که سختی متفاوتی دارند.
انتخاب روش مناسب برای اندازه‌گیری سختی سنگ به نوع سنگ، هدف اندازه‌گیری و دقت مورد نیاز بستگی دارد. همچنین، برای اندازه‌گیری دقیق سختی سنگ، باید به استانداردهای ملی و بین‌المللی مربوطه مراجعه شود.
نوشته شده در : دانشنامه پارس اور
