Durometer

De voorvoegsel "Duro" komt uit het Latijn en wordt meestal gebruikt in de betekenis van hard. Een durometer is dus een meetapparaat waarmee de hardheid van materialen kan worden bepaald. Over het algemeen worden echter alleen de apparaten voor hardheidsmetingen als durometer aangeduid, die een speciaal gevormde indringer met gecontroleerde kracht op het te testen oppervlak drukken. In veel normen voor hardheidstesten bij kunststoffen en elastomeren wordt de term durometer bijna overal gebruikt voor de hardheidstestapparaten.

Testmethoden voor het bepalen van de hardheid
De hardheid van een materiaal geeft in het algemeen de weerstand tegen het binnendringen van een harder lichaam aan. In tegenstelling tot hardheid beschrijft sterkte de weerstand tegen vervorming en breuk. Terwijl sommige materialen zoals glas weliswaar hard maar gemakkelijk te breken zijn, kan bij andere materialen, zoals bepaalde staalsoorten, de hardheid worden gebruikt om de sterkte af te leiden. Hoe harder een materiaal is, hoe meer kracht er nodig is om het te vervormen. Omdat de indringingsweerstand en de tijdsreactie bij verschillende materialen sterk kunnen verschillen vanwege hun structuur, zijn er verschillende hardheidsmeetmethoden ontwikkeld. Voor sommige van deze methoden is een durometer voldoende om de hardheid te meten, terwijl andere methoden meerdere apparaten vereisen. Bijvoorbeeld bij de methoden waarbij na het indrukken van de testkop het oppervlak van de ontstane indruk wordt gemeten onder een microscoop. Een van deze methoden is de Brinell-hardheidsmeting, die wordt beschreven in de normen EN ISO 6506-1 en ASTM E10-08, en die speciaal is ontwikkeld voor metalen en metaallegeringen.

Naast tests met hoogprecisie testapparatuur onder laboratoriumomstandigheden, zijn er ook testmethoden ontwikkeld die in productontwikkeling, inkomende goederencontrole, productie en bij herhaalde tests snel en eenvoudig belangrijke parameters kunnen testen, zelfs op vast ingebouwde of zeer grote onderdelen. De vele methoden verschillen vooral in de grootte en vorm van de indringkop, in de hoeveelheid toegepaste kracht en in hoe het effect van de toegepaste kracht wordt gemeten. De hardheidswaarden worden, om ze correct te kunnen interpreteren, aangeduid met de afkorting van de testmethode en eventueel aanvullende informatie over de testomstandigheden:

Meting van de indringdiepte
HS Shore hardheid, wordt onderverdeeld in A, A0 of E, AM of M, B, C, D, D0 en 0
HR Rockwell-hardheid, wordt onderverdeeld in A, B, C, D, E, F, G, H, K, L, M, P, R, S, V, N. T, W, X, Y
HBa Barcol
HM Martenshardheid, continue meting van kracht, diepte en tijd tijdens de test
HW Webster-hardheid, voor dunne en zachte materialen

Meting van het oppervlak van de indruk die door de indringkop is achtergelaten
HV Vickers-hardheid
HB Brinell-hardheid
HK Knoop-hardheid

Meting van de terugveersnelheid
HL Leeb-hardheid, wordt onderverdeeld in D, S, E, DL, D+15, C en G
Schmidthamer voor het testen van bouwmaterialen zoals beton, geeft de waarde van de voor bouwmaterialen belangrijke druksterkte weer.

Vergelijkbaarheid van hardheidswaarden uit verschillende testmethoden
Omdat er zoveel methoden zijn voor het testen van hardheid, moet bij het aangeven van hardheidswaarden altijd zorgvuldig worden vermeld volgens welke methode de waarde is bepaald. Voor sommige materialen kunnen de meetwaarden van bepaalde veelgebruikte methoden op basis van voldoende vergelijkende metingen ook als hardheidswaarde volgens andere methoden of als treksterkte worden opgegeven. De waarden worden daarvoor afgelezen uit materiaal-specifieke tabellen of kunnen bij een digitale durometer direct worden weergegeven via opgeslagen vergelijkingswaarden.

De EN ISO 18265 bevat omrekeningstabellen tussen Vickers-hardheid, Brinell-hardheid, Rockwell-hardheid en treksterkte voor zes verschillende metallische materialen:
Bijlage A ongelegeerd en laaggelegeerd staal en staalgietwerk
Bijlage B gehard staal
Bijlage C koudwerkstaal
Bijlage D sneldraaistaal
Bijlage E hardmetalen
Bijlage F non-ferro metalen en legeringen

Ook tussen de meetwaarden van de veelgebruikte testmethoden Shore A en Shore D bestaat een verband, zodat deze onder bepaalde omstandigheden ook als waarde van de andere grootte kunnen worden opgegeven.

Selectiecriteria voor een Durometer
Veel durometers maken snelle en eenvoudige metingen van de hardheid mogelijk. Basisvoorwaarde is echter dat het gekozen model geschikt is voor de materialen en onderdelen die moeten worden getest. Om bruikbare gegevens te verkrijgen, moeten zowel de eisen aan de te testen materialen als de specificaties voor de uitvoering van de meting en de bediening van het apparaat worden nageleefd.

Durometer voor mobiel of stationair gebruik
Voor het testen van grote of reeds ingebouwde onderdelen zijn vooral mobiele durometers geschikt. Steekproeven en onderdelen met geschikte afmetingen kunnen ook worden getest met stationaire apparaten of met een op een statief of teststand gemonteerde durometer. Stationair testen vereenvoudigt vooral het handhaven van de plaatsingshoek en de afstanden tussen de testlocaties.

Voordelen van digitale durometers
Analoge durometers zijn eenvoudig te bedienen en hebben geen batterijen nodig. Ze zijn vooral geschikt voor metingen waarbij geen waarden hoeven te worden opgeslagen. Modellen met een sleepnaald maken het eenvoudig aflezen van de maximale waarde na de meting mogelijk. Digitale durometers tonen over het algemeen de maximumwaarde van de meting. Bij veel typen apparaten kunnen echter ook het maximum, het minimum en de gemiddelde waarde van meetreeksen worden opgevraagd. Modellen met opslag en gegevensinterface vergemakkelijken bovendien de documentatie en verdere verwerking op de computer. Hoe meer monsters er moeten worden getest en gedocumenteerd, des te meer komen de voordelen van eenvoudige opslag en gegevensoverdracht naar voren. Ook de mogelijkheid om gemeten waarden weer te geven als hardheidswaarden volgens andere methoden vergemakkelijkt de evaluatie van de meetresultaten aanzienlijk. Hierbij moet echter altijd worden gecontroleerd of de juiste hardheidsschalen voor het geteste materiaal in de durometer zijn opgeslagen.

Selectie op basis van de testmethode
Het is essentieel om bij een durometer op de testmethode te letten. De VDI/VDE-richtlijn 2616 geeft aanwijzingen voor de toepassingsgebieden en de voor- en nadelen van de meest gebruikelijke methoden voor hardheidstests. Durometers, waarbij de meetwaarde direct na de meting wordt weergegeven, verschillen vooral in de gebruikte energie en de uitvoering van de indringkop. Hoe harder het materiaal, des te meer kan het worden belast door de test. Veel digitale durometers kunnen de hardheid weliswaar als waarde volgens verschillende methoden weergeven, maar testen slechts volgens één methode. Bij indirect gemeten waarden moet erop worden gelet of ze mogen worden gebruikt voor het geteste materiaal. Bij sommige modellen met een externe slagmachine, die volgens de Leeb-methode werken, kunnen echter verschillende Leeb-tests, zoals Leeb C, Leeb D en Leeb G, worden uitgevoerd door meerdere slagmachines te gebruiken.

Accessoires voor durometers
Bij de levering zijn vaak al bijpassende kalibratieplaten inbegrepen, zodat de gebruiker de durometer zelf kan controleren op meetnauwkeurigheid. Varianten met geheugen worden vaak geleverd met een datakabel of opslagmedium. Bij sommige modellen wordt ook gratis pc-software meegeleverd voor het analyseren van de meetgegevens. Optionele accessoires zijn onder andere statieven, teststanden of verschillende adapters voor gebruik op convexe of concave oppervlakken. Deze accessoires vergemakkelijken het centreren en uitlijnen en helpen zo meetfouten te voorkomen.

Kalibratie en afstelling van de durometer
Bij kalibratie wordt de nauwkeurigheid van een meetinstrument gecontroleerd. Afhankelijk van de te meten grootheid zijn er verschillende methoden beschikbaar. Een durometer kan worden gekalibreerd met testblokken van bekende hardheid. Met geschikte testblokken kan de gebruiker dus op elk moment de nauwkeurigheid van zijn apparaat controleren. In sommige bedrijven is het vereist dat de kalibratie extern wordt uitgevoerd. Veel kalibratielaboratoria bieden ISO- of DAkkS-kalibraties voor durometers aan en verstrekken kalibratiecertificaten. Geef bij het aanvragen van kalibratie altijd aan volgens welke methode, bijvoorbeeld Leeb, Rockwell, Barcol, en bij welke waarden uw apparaat moet worden gekalibreerd. Als de testwaarden buiten de apparaatspecifieke nauwkeurigheid vallen, kunnen de meeste durometers worden afgesteld, zodat ze weer aan de opgegeven nauwkeurigheid voldoen.