Pinnan kovuuden mittausmenetelmät Yrityksen materiaalille

Abstract

Rakennusteollisuudessa materiaalit ovat tärkeässä osassa ja niiden ominaisuuksista riippuu rakennusten ja pintojen kestävyys sekä materiaalien käyttökelpoisuus eri kohteisiin. Tunnetuille rakennusmateriaaleille, kuten betoni, puu, lasi ja metallit, on useita erilaisia mittausmenetelmiä niin rakenteelliselle lujuudelle kuin pinnan kestävyydelle. Kestävyysvaatimukset riippuvat käyttökohteesta ja rasitusluokasta ja myös mittausmenetelmiä on monenlaiseen tarpeeseen.

Tämä opinnäytetyö tehtiin yhteistyössä yrityksen kanssa, joka on tuomassa markkinoille uudentyyppistä tuotetta pintamateriaaliksi. Yritys ei halua omaa nimeään tai tuotteen tarkempia tietoja mainittavan opinnäytetyön julkisissa osissa. Työn tavoitteena oli löytää menetelmä uuden materiaalin pinnan kovuuden määrittämiseksi. Mittausmenetelmä tarvitaan tuotantoerien laadunvalvontaa ja tuotekehitystä varten. Uusi materiaali ei sovi suoraan mihinkään tunnettuun materiaalikategoriaan, joten työn tarkoituksena oli tutustua mittausmenetelmiin laajasti eri materiaalien osalta. Eri menetelmiin tutustuttiin teoriassa ja osaa kokeiltiin käytännössä sopivan menetelmän löytämiseksi. Lisäksi etsittiin pintakovuusmittauksen standardeja uuden materiaalin testimenetelmän perustaksi.

Taustaselvityksen ja kokeilujen myötä sopivimmaksi mittausmenetelmäksi osoittautui Brinell-menetelmä. Mittausparametrit valittiin puuparketeille tarkoitettua standardia SFS-EN 1534:2020:en soveltaen ja menetelmää simuloitiin teräskuulalla yhdessä veto- ja puristustestilaitteiston kanssa. Haasteena mittauksissa oli painuman mittaaminen luotettavasti. Digitaalisen mikroskoopin avulla voitiin parantaa mittauksen luotettavuutta, mutta materiaalin pinnan luonne tuo silti haasteita mittaukseen.

Jatkossa Yritys käyttää menetelmää tuotantoerien laadunvalvontaan ja tuotekehitykseen. Mittaustiedon karttuessa voidaan tarvittaessa muokata mittausparametreja paremmin materiaalille sopivaksi. Erilaisten erien mittaamisen myötä kertyvän tiedon perusteella voidaan lisäksi tehdä päätelmiä resepti- ja tuotantomuutosten vaikutuksista lopputuotteen ominaisuuksiin ja kehittää tuotetta edelleen.

The purpose of this thesis was to find a suitable method for measuring the surface hardness of a new construction material. The aim was to review existing hardness measuring methods for well-known materials and to determine which of these methods could be applied for the new material.

Different measuring methods were analysed based on literature and several of them were tested in practice. Standards for various construction materials were assessed to determine whether they could be used as a starting point for developing the new method.

The Brinell hardness method was found to be applicable for the new material. The standard SFS-EN 1534:2020:en for wooden floors uses Brinell testing and provided the basis for the method. The Brinell method can be simulated with existing instruments.

The developed method will be used in quality control and product development. As the measurement dataset expands the method will provide more benefits in assessing production processes and material formulations. The Company has requested to remain anonymous and detailed information about the material is not included in this publication.