วัสดุแข็งจัดการยาก ตัด ขูด และบิดเบี้ยวได้ยาก พวกเขายังยากที่จะทำงานด้วย แต่พวกเขาคืออะไร?
ความแข็งเป็นการวัดว่าของแข็งมีความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงรูปร่างถาวรประเภทต่างๆ เพียงใด เมื่อใช้แรงอัด
วัสดุบางชนิด เช่น โลหะ จะแข็งกว่าวัสดุอื่นๆ โดยทั่วไปแล้วความแข็งระดับมหภาคนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยพันธะระหว่างโมเลกุลที่แข็งแรง แต่พฤติกรรมของวัสดุแข็งภายใต้แรงนั้นซับซ้อน ดังนั้นจึงมีการวัดความแข็งที่แตกต่างกัน: ความแข็งของการขีดข่วน ความแข็งของการเยื้อง และความแข็งในการคืนตัว
ในบทความนี้ ผมจะอธิบายว่าวัสดุแข็งคืออะไร และนำไปใช้ในการก่อสร้างและอุตสาหกรรมอื่นๆ อย่างไร
ในโพสต์นี้เราจะกล่าวถึง:
คำว่า "วัสดุแข็ง" หมายถึงอะไรจริง ๆ ?
เมื่อเราพูดถึงวัสดุแข็ง เราหมายถึงวัสดุประเภทหนึ่งที่มีคุณสมบัติคงเส้นคงวาคือตัด ขูด หรือบิดงอได้ยาก คำจำกัดความของวัสดุแข็งไม่ใช่ข้อมูลชุดเดียวหรือข้อมูลที่สามารถพบได้ในเอกสารชุดเดียวหรือหลายชุด แต่ต้องใช้ชุดวิธีการและคำแนะนำที่กำหนดเองเพื่อให้สอดคล้องกับข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องของโครงการหรือการขุดค้นที่กำหนด
วิธีการวัดความแข็ง?
ความแข็งของสารถูกกำหนดโดยโครงสร้างผลึกซึ่งมีความสม่ำเสมอและค่อนข้าง "แน่น" นี่เป็นเรื่องจริงสำหรับเพชร แก้ว และวัสดุแข็งอื่นๆ วัดความแข็งโดยใช้ชุดวิธีมาตรฐานที่ระบุระดับความต้านทานของวัสดุเมื่อต้องฉีก ขูด หรือตัด บางวิธีที่ใช้ในการวัดความแข็ง ได้แก่ :
- มาตราส่วน Mohs ซึ่งให้คะแนนความแข็งของวัสดุในระดับ 1 ถึง 10
- มาตราส่วน Rockwell ซึ่งวัดความลึกของการเยื้องที่ทำโดยหัวกดปลายเพชร
- มาตราส่วนวิคเกอร์ซึ่งใช้วัดขนาดของรอยหยักที่เกิดจากหัวกดปลายเพชร
วิธีการเตรียมวัสดุแข็ง
วัสดุแข็งมักจะเตรียมโดยใช้วิธีการต่างๆ กัน ขึ้นอยู่กับวัสดุเฉพาะและข้อกำหนดของโครงการ วิธีการทั่วไปที่ใช้ในการเตรียมวัสดุแข็ง ได้แก่ :
- ตัดด้วยเลื่อยเพชร
- เจียรด้วยเครื่องเจียรเพชร
- การเป่าด้วยทราย
- การกัดด้วยสารเคมี
ข้อ จำกัด ที่กำหนดและข้อตกลงข้อ
เมื่อทำงานกับวัสดุแข็ง สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าอาจมีการกำหนดขีดจำกัดหรือข้อตกลงข้อที่ระบุวิธีจัดการหรือเตรียมวัสดุ ตัวอย่างเช่น อาจมีข้อจำกัดเกี่ยวกับปริมาณการระบายน้ำที่สามารถอนุญาตได้ในพื้นที่ขุดค้นเฉพาะ หรืออาจมีข้อตกลงเงื่อนไขที่ต้องใช้วัสดุแข็งชนิดใดชนิดหนึ่งสำหรับโครงการหนึ่งๆ
วัสดุแข็งกับวัสดุอ่อน: อะไรทำให้พวกเขาแตกต่าง?
วัสดุแข็งมีลักษณะเฉพาะโดยธรรมชาติที่แข็งและทนทานต่อการเสียรูปสูง ในขณะที่วัสดุเนื้ออ่อนนั้นค่อนข้างง่ายต่อการเปลี่ยนรูปร่างและเปลี่ยนรูปร่าง ตัวอย่างทั่วไปของวัสดุแข็ง ได้แก่ เหล็ก คอนกรีต และปูน ในขณะที่ยางและเงินเป็นตัวอย่างของวัสดุเนื้ออ่อน
คุณสมบัติแม่เหล็ก
ความแตกต่างที่สำคัญอีกประการระหว่างวัสดุแข็งและวัสดุอ่อนอยู่ที่คุณสมบัติทางแม่เหล็ก วัสดุแข็ง เช่น แม่เหล็กถาวร มีค่า coercivity สูงและสามารถถูกทำให้เป็นแม่เหล็กเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูงได้ ในทางกลับกัน วัสดุที่อ่อนนุ่มมีแรงบีบบังคับต่ำและสามารถล้างอำนาจแม่เหล็กได้ง่าย
วงแม่เหล็ก
วงแม่เหล็กเป็นกราฟที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กและแม่เหล็กของวัสดุ วัสดุแข็งมีวงฮิสเทรีซิสที่แคบ ซึ่งบ่งชี้ถึงการบีบบังคับสูงและการดึงดูดแม่เหล็กที่แรง ในขณะที่วัสดุที่อ่อนนุ่มจะมีวงฮิสเทรีซิสที่กว้าง ซึ่งบ่งชี้ถึงการบีบบังคับต่ำและการสะกดจิตที่อ่อนแอ
โครงสร้างอะตอม
โครงสร้างอะตอมของวัสดุยังมีบทบาทในการกำหนดความแข็งอีกด้วย โดยทั่วไปแล้ววัสดุแข็งจะมีโครงสร้างอะตอมที่มีการเรียงลำดับสูง โดยมีการจัดเรียงอะตอมในรูปแบบปกติ ในทางกลับกัน วัสดุที่อ่อนนุ่มมีโครงสร้างอะตอมที่ไม่เป็นระเบียบมากขึ้น โดยอะตอมจะจัดเรียงตัวในรูปแบบกึ่งสุ่ม
ใช้
คุณสมบัติของวัสดุที่แข็งและอ่อนทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน วัสดุแข็งมักใช้ในการก่อสร้างและการผลิต ซึ่งความแข็งแรงและความทนทานเป็นสิ่งสำคัญ ในทางกลับกัน วัสดุที่อ่อนนุ่มมักใช้ในการใช้งานที่ต้องการการเคลื่อนไหวและความยืดหยุ่น เช่น ในเสื้อผ้าและรองเท้า
คุณสมบัติเสียงดัง
วัสดุที่แข็งมักจะมีเสียงดัง ซึ่งหมายความว่าจะเกิดเสียงกริ่งเมื่อถูกกระแทก เนื่องจากอะตอมในวัสดุแข็งอัดแน่นและสามารถสั่นสะเทือนได้ง่าย ในทางกลับกัน วัสดุที่อ่อนนุ่มจะไม่ส่งเสียงดังและไม่สร้างเสียงกริ่งเมื่อถูกกระแทก
สำรวจโลกอันกว้างใหญ่ของวัสดุแข็ง
วัสดุแข็งเป็นของแข็งที่ไม่สามารถเปลี่ยนรูปหรือเปลี่ยนรูปร่างได้ง่าย พวกมันประกอบด้วยอะตอมที่จัดเรียงอย่างกะทัดรัดในโครงสร้างผลึกปกติ ซึ่งทำให้พวกมันมีคุณสมบัติพิเศษเฉพาะตัว ความแข็งของสารถูกกำหนดโดยความสามารถในการต้านทานการขีดข่วน ฝาน หรือขูด
ความแตกต่างระหว่างวัสดุแข็งและอ่อน
ความแตกต่างระหว่างวัสดุที่แข็งและอ่อนนั้นมีมากมาย ความแตกต่างที่สำคัญบางประการ ได้แก่ :
- วัสดุแข็งเป็นของแข็งและไม่สามารถเปลี่ยนรูปร่างหรือเปลี่ยนรูปร่างได้ง่าย ในขณะที่วัสดุเนื้ออ่อนมีความยืดหยุ่นมากกว่าและสามารถขึ้นรูปหรือขึ้นรูปได้ง่าย
- วัสดุแข็งมักจะทนทานและใช้งานได้ยาวนานกว่าวัสดุเนื้ออ่อน
- วัสดุแข็งมักใช้กับงานที่มีความแข็งแรงและความทนทานเป็นสำคัญ ในขณะที่วัสดุเนื้ออ่อนมักนำไปใช้งานที่ต้องการความสบายและความยืดหยุ่นเป็นสำคัญ
วัสดุแข็งที่กำหนดเอง
สิ่งสำคัญอย่างหนึ่งของวัสดุแข็งคือสามารถปรับแต่งให้ตรงตามความต้องการเฉพาะได้ ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนโครงสร้างผลึกของวัสดุ สามารถเปลี่ยนความแข็ง ความแข็งแรง และคุณสมบัติอื่นๆ ได้ สิ่งนี้ทำให้วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างวัสดุที่ปรับให้เหมาะกับการใช้งานเฉพาะได้
การเข้าถึงวัสดุที่แข็ง
การเข้าถึงวัสดุที่แข็งอาจเป็นเรื่องท้าทาย เนื่องจากมักมีอยู่ในดินหรือวัสดุธรรมชาติอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีทำให้ง่ายต่อการค้นหาและสกัดวัสดุเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น เทคนิคการขุดทำให้เราสามารถเข้าถึงวัสดุที่แข็ง เช่น เพชรและเหล็กที่ครั้งหนึ่งเคยเข้าถึงได้ยาก
คำถามของความแข็ง
คำถามของความแข็งเป็นสิ่งสำคัญในหลาย ๆ ด้าน ด้วยการทำความเข้าใจคุณสมบัติของวัสดุแข็ง เราสามารถสร้างโครงสร้างที่แข็งแกร่งและทนทานยิ่งขึ้น พัฒนาเครื่องมือตัดและสารกัดกร่อนใหม่ๆ และสร้างวัสดุแบบกำหนดเองสำหรับการใช้งานเฉพาะ ไม่ว่าคุณจะเป็นนักวิทยาศาสตร์ วิศวกร หรือแค่อยากรู้อยากเห็นเกี่ยวกับโลกรอบตัวคุณ การศึกษาวัสดุแข็งจะให้คำตอบและข้อมูลเชิงลึกมากมาย
วัสดุที่สามารถเปลี่ยนเป็นสารแข็งที่เป็นของแข็งได้
องค์ประกอบทางธรรมชาติบางอย่างมีความสามารถในการเปลี่ยนเป็นวัสดุแข็งที่เป็นของแข็งได้โดยการแปรรูป ตัวอย่างเช่น:
- เหล็กสามารถแปรรูปเป็นเหล็กอบซึ่งมีความแข็งและความแข็งแรงสูง
- โบรอนสามารถแปรรูปเป็นโบรอนคาร์ไบด์ ซึ่งเป็นหนึ่งในวัสดุที่แข็งที่สุดที่มนุษย์รู้จัก
- เงินสามารถนำมาแปรรูปเป็นเงินสเตอร์ลิงซึ่งมีความแข็งกว่าเงินบริสุทธิ์
สูตรที่กำหนดเอง
วัสดุบางชนิดสามารถปรับแต่งได้โดยใช้สูตรเพื่อให้ทนทานต่อการสึกหรอ การฉีกขาด การขีดข่วน และการตัด ตัวอย่างเช่น:
- มอร์ตาร์สามารถผสมกับองค์ประกอบต่าง ๆ เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์คอนกรีตที่มีคุณสมบัติเฉพาะ
- ยางสามารถแปรรูปเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีความแข็งและความแข็งแรงสูง
พลังงานที่เก็บไว้
วัสดุบางชนิดมีความสามารถในการเก็บพลังงานซึ่งช่วยให้เปลี่ยนเป็นสารแข็งได้ ตัวอย่างเช่น:
- น้ำแข็งสามารถเปลี่ยนรูปร่างและเปลี่ยนรูปร่างเพื่อสร้างสารแข็งได้เนื่องจากพลังงานที่เก็บไว้ภายใน
- ควอตซ์สามารถถูกขีดข่วนเพื่อสร้างสารที่มีเสียงดังได้เนื่องจากพลังงานที่บรรจุอยู่ภายในอะตอม
การประมวลผลที่ทันสมัย
เทคนิคการประมวลผลสมัยใหม่ช่วยให้สามารถเปลี่ยนวัสดุที่อ่อนนุ่มเป็นสารแข็งได้ ตัวอย่างเช่น:
- การตัดและขึ้นรูปโลหะประเภทต่างๆ สามารถสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีความแข็งและความแข็งแรงในระดับต่างๆ ได้
- ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการแบ่งเบาแก้ว (temping) แก้วสามารถเปลี่ยนเป็นสารแข็งได้
การใช้งานอย่างมากมายและผลประโยชน์ที่ถูกต้องตามกฎหมายในวัสดุแข็งได้นำไปสู่การพัฒนาคลังสิ่งของและผู้ขายที่ยินยอมแบ่งปันความรู้และการตั้งค่าของพวกเขา ความสามารถในการต้านทานการสึกหรอ การฉีกขาด การขีดข่วน และการตัดเรียกว่าความแข็ง และเป็นคุณสมบัติที่เป็นที่ต้องการอย่างมากในอุตสาหกรรมต่างๆ
สรุป
ดังนั้นคุณจึงมี - วัสดุแข็งคือวัสดุที่ตัด ขูด หรือบิดเบี้ยวได้ยาก พวกเขามีข้อมูลข้อมูลชุดเดียว แทนที่จะต้องตั้งค่าเมธอดแบบกำหนดเอง ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องที่กำหนดให้กับโครงการ และสามารถวัดความแข็งของการขุดค้นได้โดยใช้มาตราส่วน Mohs, มาตราส่วน Rockwell และมาตราส่วน Vickers วัสดุที่มีความแข็งมีความสำคัญต่อการก่อสร้างและการผลิต และสามารถนำมาใช้เพื่อความแข็งและความทนทานได้ นอกจากนี้ยังใช้เพื่อความสะดวกสบายและความยืดหยุ่น ดังนั้นคุณควรสำรวจโลกอันกว้างใหญ่ของวัสดุแข็ง
ฉันชื่อ Joost Nusselder ผู้ก่อตั้ง Tools Doctor นักการตลาดเนื้อหา และพ่อ ฉันชอบทดลองใช้อุปกรณ์ใหม่ๆ และร่วมกับทีมของฉัน ฉันได้สร้างบทความบล็อกเชิงลึกตั้งแต่ปี 2016 เพื่อช่วยผู้อ่านที่ภักดีด้วยเครื่องมือและเคล็ดลับการประดิษฐ์
