รายงานผลการเขาอบรม Mechanical Testing of Plastics: Basic & Data Interpretation &'()

จดโดย

บรษท จทโอ คอรปอเรช6น จากด ณ โรงแรมดสตปร=นเซส กรงเทพ

วนท6 6 มนาคม พ.ศ. 2557

ผจดทา รองศาสตราจารยศภณ เรยบเลศหรญ

อาจารยกรรณการ ยKมนาค

ไดรบทนสนบสนนจากกองทนพฒนาบคลากร ประจาปงบประมาณ 2557

1

รายงานการไปฝกอบรม ดงาน ประชม / สมมนา ตามระเบยบมหาวทยาลยสโขทยธรรมาธราช วาดวยการใหทนฝกอบรม ดงาน

และประชมทางวชาการแกขาราชการมหาวทยาลยสโขทยธรรมาธราช (. ผเขารวมสมมนา (.( ช6อ นางศภณ นามสกล เรยบเลศหรญ อาย 57 ป ตาแหนง รองศาสตราจารย ระดบ � สงกด สาขาวชาวทยาศาสตรและเทคโนโลย โทร $%�% - 3 (.2 ช6อ นางสาวกรรณการ นามสกล ย)มนาค อาย 31 ป ตาแหนง อาจารย ระดบ - สงกด สาขาวชาวทยาศาสตรและเทคโนโลย โทร $%�% - 3 ไป ฝกอบรม เร6อง Mechanical Testing of Plastics: Basic & Data Interpretation 2014 ณ โรงแรมดสตปรHนเซส จดโดย บรษท จทโอ คอรปอเรชKน จากด ตKงแตวนท6 6 มนาคม 2557 ถงวนท6 6 มนาคม 2557 รวมระยะเวลา 1 วน 2. รายละเอยดเก6ยวกบการไปฝกอบรม ดงาน ประชม และสมมนา รายงานการสมมนา 2.1 เร6อง Mechanical Testing of Plastics: Basic & Data Interpretation 2014 วตถประสงค เพKอใหผเขารวมฝกอบรม 2.1.1 มความเขาใจสมบตทางกลของพลาสตกทKจาเปน 2.1.2 สามารถเลอกวธทดสอบใหเหมาะสมกบพลาสตก 2.1.3 เรยนรวธทดสอบและเครKองมอในการทดสอบสมบตทางกลของพลาสตก 2.1.4 สามารถวเคราะหผลเบ)องตนในการทดสอบสมบตทางกลของพลาสตก 2.2 ผเขารวมฝกอบรม จานวน 32 คน

2

2.3 วธการฝกอบรม ฟงการบรรยายโดยวทยากร 1 ทาน คอ ดร.จนตมย สวรรณประทป ตาแหนง นกวจยและหวหนา

หองปฏบตการทดสอบสมบตทางกล ศนยเทคโนโลยโลหะและวสดแหงชาต 2.4 เขารวมฝกอบรม ในฐานะ ผเขารวมอบรม 2.5 เนKอหาในการฝกอบรม ประกอบดวย 4 สวน ดงน) 1. หลกการพKนฐานของการทดสอบสมบตทางกลของพลาสตก สมบตทางกลของพลาสตกมความสาคญมากตอการนาพลาสตกไปใชงานตอ เนKองจากการนาพลาสตกไปใชงานใดๆกตาม ยอมตองมการรบแรงกระทาไมมากกนอย ซK งผทาการผลตหรอทาการออกแบบพลาสตกน) นๆ ตองทราบถงสมบตทางกลของเพKอเลอกไปใชกบงานไดอยางเหมาะสมและปลอดภย

จดประสงคหลกๆ ในการทอสอบสมบตทางกลของพลาสตก ไดแก 1. เพKอการควบคมคณภาพ 2. เพKอเปนขอมลสาคญในการออกแบบ 3. เพKอตรวจสอบและยนยนความถกตองในกระบวนการผลต 4. เพKอเปนขอมลพ)นฐานสาหรบการเปรยบเทยบและเลอกใชวสด 5. เพKอเปนขอมลพ)นฐานในการทานายประสทธภาพในการใชงาน 6. เพKอเปนขอมลในการวจยและพฒนาวสดช)นใหม 7. เพKอใชเปนเครKองมอในการทาวศวกรรมยอนรอย การทดสอบสมบตทางกลของการสมมนาคร) งน) เปนการทดสอบสมบตทางกลระยะส)น คอใชเวลา

ในการทดสอบไมมากนก ไดแก การทดสอบความแขงแรง และการทดสอบความแกรง โดยมการแบงศกษาออกเปน 3 ลกษณะคอ การศกษาความเคนและความเครยด การทดสอบความแขง และการทดสอบความทนทานตอการกระแทก

2. การศกษาความเคนและความเครยด

การศกษาความเคนและความเครยด (stress and strain test) เปนการใหแรงกระทาตอวสด และศกษาวาวสดมการเปลKยนแปลงเกดข)นมากนอยเพยงใด ซK งการทดสอบประเภทน)จะรจกกนในชKอของ การทดสอบแรงดง (tensile test) การทดสอบแรงอด (compression test) การทดสอบแรงดดงอ (flexural test) การทดสอบแรงเฉอน (shear test) หรอการทดสอบแรงบด (torsion test) ซK งการทดสอบในแตละประเภทน)นข)นอยกบการใหแรงในทศทางใด

3

โดยความเคน คอเมKอมแรงภายนอกทKมากระทาผานจดศนยถวงของพ)นทKหนาตดของวสดจะมแรงตานภายใน โดยมขนาดรวมแลวเทากบแรงภายนอก สวน ความเครยดเปนการเปลKยนแปลงของวตถเมKอ มแรง ภายนอกมากระทากบวตถ การเปลKยนแปลงทKเกดข)นเปนการเปลKยนแปลงตอขนาดเดม ซK งคาความเคนและความเครยด สามารถเขยนไดดงสมการตอไปน)

ความเคน (stress) = แรง (F) พ)นทKหนาตดเรKมตน (Ao)

ความเครยด (strain) = ความยาวทKเปลKยนแปลงไป (∆L) ความยาวเรKมตน (Lo)

ซK งการเปลKยนแปลงรปรางของวสดสวนใหญ จะเปลKยนแปลงรปรางยาวข)นหรอส)นลงไปตามแรงทKเพKมข)นหรอลดลง เชน การดงสปรงดวยแรง F จะทาใหสปรงยดออกมาคา ∆L แตเมKอดงดวยแรง 2F สปรงจะยดตวออกมาคา 2∆L ดยความสมพนธระหวางแรงและการเปลKยนแปลงรปรางในวสดน)น สามารถเขยนเปนสมการเชงเสนไดตามกฎของฮก

แรง = คาคงทK (stiffness) × การเปลKยนแปลงรปราง

แตเมKอพจารณาพ)นทKหนาตดเขามาเกKยวของดวย จะทาใหความเคนและความเครยดของวสดทKเกดข)นเปลKยนไปดวย ซK ง โธมส ยง ไดแสดงความสมพนธระหวางคาความเคนและความเครยดดงน)

4

ความเคน = คาคงทK (modulus) × ความเครยด

จากกราฟแสดงความสมพนธของความเคนและความเครยดน) ความชนทKไดจะเรยกวาเปนคามอดลสของยง (Yong’s modulus) 2.1 วธการทดสอบ ในการทดสอบแรงทKกระทาตอวสดแบงออกเปน 3 การทดสอบ ไดแก การทดสอบแรงดง การทดสอบแรงอด และการทดสอบแรงดดงอ ดงน) 2.1.1 การทดสอบแรงดง (tensile) เปนการทดสอบสมบตทางกลพ)นฐานของวสด โดยในการทดสอบจะเปนการใหแรงในแนวเสนตรงแกช)นงานในทศทางตรงกนขามเพKอใหเกดแรงดงในช)นงาน ซK งช)นงานทดสอบจะถกตดใหมลกษณะคลายทKยกน) าหนก (dumbbell) เพKอใหมสวนคอดตรงกลาง เพKอใหเกดแรงดงสมKาเสมอตางจากตรงบรเวณปลายทKจะมขนาดใหญกวาเพKอเปนพ)นทKในการจบยด แตสาหรบวสดทKมลกษณะบางเชน ฟลมพลาสตกจะนยมตดเปนแบบสK เหลKยมผนผา ในทางทฤษฎของการทดสอบตองการใหเกดจดแตกหกบรเวณกKงกลางของช)นงานทดสอบซK งเปนสวนทKรบแรงดง แตในทางปฏบตอาจมความคลาดเคลKอนของตาแหนงในการแตกหก ท)งน) ข)นอยกบหลายปจจย เชน การเตรยมช)นงาน การตดต)งการทดสอบ เครKองหรออปกรณทดสอบ เปนตน

ภาพท6 1 ลกษณะช)นงานทดสอบแรงดงทKเปนรปคลายทKยกน)าหนก

5

2.1.2 การทดสอบแรงอด (compression) เปนการทดสอบทKมลกษณะการทดสอบคลายกบการทดสอบแรงดง แตตางกนทKลกษณะของแรงทKใชในการทดสอบจะเกดข)นในทศทางตรงกนขามเพKอสรางแรงอดใหเกดข)นในช)นงาน โดยทKวไปลกษณะของช)นงานทดสอบจะถกตดเปน 4 แบบ ไดแก ปรซมหนาตดสK เหลKยมผนผา ปรซมหนาตดสK เหลKยมจตรส ทรงกระบอกตน และทอทรงกระบอก ซK งเวลาทดสอบบรเวณพ)นผวทKสมผสแผนกดจะตองขนาน เพKอใหเกดแรงอดตรงศนยกลางของช)นงาน

ภาพท6 2 ลกษณะช)นงานทดสอบแรงอด

2.1.3 การทดสอบแรงดดงอ (flexure) เปนวธการทดสอบทKใชประมาณคาความตานทานแรงดงของวสด ซK งบางคร) งใชเปนการทดสอบแบบทดแทนการทดสอบแรงดงในกรณทKช)นงานตวอยางอาจมขนาดใหญไมพอในการทดสอบแรงดง จงใชการทดสอบแรงดดงอแทน แตไมนยมนามาแทนกนโดยสมบรณ กลาวคอ แรงดงทKเกดข)นในช)นงานท)งสองประเภทน)นแตกตางกน ซK งในการทดสอบแรงดงน)นช)นงานทดสอบจะไดรบแรงดงทKเทากนตลอดพ)นทKหนาตด แตในการทดสอบแรงดดงอช)นงานทดสอบจะไดรบแรงดงไมสมKาเสมอตลอดพ)นทKหนาตด เนKองจากเมKอทาการทดสอบไปช)นงานจะมการดดงอเพKมข)น จงไมเหมาะกบการทดสอบวสดทKออนตวงาย การทดสอบแรงดงจะประกอบดวยแรง 2 แรงดวยกน คอ แรงกด และแรงดง โดยทKวไปการทดสอบการดดงอสามารถแบงเปน 2 ประเภท คอ การดดงอแบบ 3 จด (three-pointed bending) และ การดดงอแบบ 4 จด (four-pointed bending)

ภาพท6 3 การรบแรงของการทดสอบแรงดดงอ

6

ภาพท6 4 การทดสอบแรงดดงอแบบ 3 จด และ 4 จด

2.2 เคร6องทดสอบ การทดสอบแรงดง การทดสอบแรงอด และการทดสอบแรงดดงอ จะใชเครKองมอทดสอบทKเรยกวา

เครKองทดสอบอเนกประสงค (universal testing machine) แตการทดสอบจะตางกนทK อปกรณจบช)นงานทดสอบ อปกรณวดแรง (load cell) การวางช)นงานทดสอบ หรอวธการต)งทศทางแรงของเครKอง ท)งน) ข)นอยกบวตถประสงคของการทดสอบช)นงานน)นๆ ดวย

ภาพท6 5 แผนภาพเครKองทดสอบอเนกประสงค

2.3 การวเคราะหผลการทดสอบ โดยทKวไปผลทKไดจากการทดสอบแรงดง การทดสอบแรงอด และการทดสอบแรงดดงอ จะมลกษณะคลายกน คอเปนความสมพนธระหวางแรงและการเปลKยนแปลงรปราง ซK งสามารถเปลKยนใหเปนความสมพนธระหวางความเคนและความเครยดได ซK งสมบตทางกลของพลาสตกทKเกKยวของกบความเคนและความเครยด มดงน)

7

A, E คอ ความตานทานแรงดง ณ จดขาด, ความเครยด ณ จดขาด B คอ ความตานทานแรงดง ณ จดคราก, ความเครยด ณ จดคราก C คอ ความเคน ณ จดขาด, ความเครยด ณ จดขาด D คอ ความเคน ณ จดคราก, ความเครยด ณ จดคราก F คอ เสนกราฟมอดลสของความยดหยน

ภาพท6 6 สมบตทางกลทKไดจากการทดสอบ

2.3.1 มอดลส (modulus) เปนคาแสดงความตานทานการเปลKยนแปลงรปรางของวสดเมKอไดรบแรงกระทา สามารถคานวณไดจากอตราสวนระหวางความเคนและความเครยด โดยมอดลสมหลายประเภท ไดแก

- มอดลสแบบยดหยน (elastic modulus) หรอคามอดลสของยง คานวณจากความชนของกราฟความสมพนธระหวางความเคนและความเครยดของพลาสตกในชวงแรกของกราฟในระดบทKพลาสตกยงคงสภาพยดหยนเชงเสน นยมใชในการหามอดลสของพลาสตกทKวไป

- มอดลสแบบแทนเจนต (tangent modulus) คานวณจากคาความชนของกราฟความสมพนธระหวางความเคนและความเครยดของพลาสตกทKจดตางๆ โดยกาหนดจดวาจะหาทKจดใด วธน)คอนขางหาขอสรปคามอดลสไดยาก จงไมคอยนยมใชวธน)หาคามอดลส

- มอดลสแบบซเคนต (secant modulus) คานวณจากคาความชนของกราฟความสมพนธระหวางความเคนและความเครยดของพลาสตกทKความเครยดตKา โดยกาหนดคาความเครยดทKตองการหามอดลส นยมกบพลาสตกทKมความนKมหรอยาง

- มอดลสแบบคอรด (chord modulus) คานวณจากคาความชนของกราฟความสมพนธระหวางความเคนและความเครยดระหวางจดสองจด นยมใชในการหามอดลสของพลาสตกทKวไป

ดงน)นในการหาคามอดลส ถาใชวธการคานวณแบบใด ควรระบไวในวธทดสอบดวย

8

มอดลสแบบยดหยน มอดลสแบบแทนเจนต

มอดลสแบบซเคนต มอดลสแบบคอรด

ภาพท6 7 การหามอดลสดวยวธตางๆ

2.3.2 ขดจากดความเปนสดสวน (proportional limit) เปนขดจากดเมKอวสดตอบสนอง ถาเลยจดน)ไปแลวความสมพนธแบบเชงเสนจะหมดไป จะไมเกดสมบตยดหยน (elastic behavior) ดงแสดงในภาพทK 8

ภาพท6 8 ขดจากดความเปนสดสวน

9

2.3.3 จดคราก (yield point) เปนคาประมาณของจดทKวสดเปลKยนแปลงรปรางแบบยดหยนไปเปนการเปลKยนแปลงรปรางถาวร โดยการหาจดครากสามารถหาไดโดยมการกาหนดคาจดครากโดยวธออฟเซต (offset yield) ข) นมา โดยถอวาจดครากเปนจดบนกราฟความสมพนธทKหางจากบรเวณทKความสมพนธเปนเสนตรงคาเปอรเซนตหนK งๆ บางคร) งเรยกความเคน ณ จดน) วา ความเคนพสจน (proof stress)

ภาพท6 9 การหาจดคราก

2.3.4 คาความตานทานแรงสงสด (strength) หรอความแขงแรงของวสด ซK งอาจเปนจดครากหรอจดทKเกดการแตกหก สามารถหาไดจากคาความเคน ณ จดสงสดของกราฟความสมพนธระหวางความเคนและความเครยด โดยการรายงานผลตองระบวาเปนคาความแขงแรงสงสด ณ จดใด 2.3.5 ความเคนและความเครยด ณ จดแตกหก (stress and strain at break) เปนคาความเคนและความเครยดบรเวณของจดทKเกดการแตกหกเสยหายในการทดสอบ 2.3.6 ความเหนยว (toughness) เปนคาพลงงานตอหนKงหนวยปรมาตรในการทาใหวสดเกดการแตกหกข)น ซK งประมาณไดจากคาพ)นทKใตกราฟความสมพนธระหวางความเคนและความเครยด โดยวสดเหนยวจะมพ)นทKใตกราฟมากกวาวสดทKมความเปราะ 3. การทดสอบความแขง

การทดสอบความแขง (hardness test) เปนการทดสอบสมบตทางกลอกแบบหนKงทKนยมกนอยางแพรหลาย โดยความหมายของความแขงน)น มอยดวยกนหลากหลาย ไดแก ความสามารถของวสดในการตานทานการขดขวน ความสามารถของวสดตอการกดหรอเจาะทะล ความสามารถของวสดในการตานทานการขดส และความสามารถของวสดในการอดข)นรปหรอการตด

3.1 วธการทดสอบ การทดสอบความแขงมหลายวธ แตทKนยมใชม 2 วธดวยกน คอ การทดสอบแบบรอกเวลล (rockwell) และการทดสอบแบบชอรดโรมเตอร (shore durometer)

10

3.1.1 การทดสอบแบบรอกเวลล เปนเทคนคการทดสอบความแขงทKนยมกนมากเนKองจากทาไดงาย และสามารถทดสอบช)นงานไดเกอบทกประเภท สาหรบพลาสตกทKนยมใชวธน)ทดสอบ ไดแก อะซเตท ไนลอน อะครลก และพอลสไตรน เปนตน โดยคาความแขงแบบรอกเวลลจะเปนคาทKไมมหนวย เนKองจากเปนการเปรยบเทยบวาวสดทKถกกดลงไปแลวคนตวไดมากนอยแคไหน ถามการคนตวตKาจะเปนวสดทKมความแขงตKา แตถามการคนตวไดมากแสดงวาเปนวสดทKมความแขงสงกวา หวกดทKใชในการทดสอบแบบรอกเวลลม 2 แบบ คอ หวกดทรงกรวย และหวกดบอล ซK งหวกดทรงกรวยทามาจากเพชร เหมาะกบการทดสอบวสดทKมความแขงสง สวนหวกดบอลทามาจากเหลกชบ เหมาะกบการทดสอบวสดทKมความแขงตKากวาซK งเหมาะกบการทดสอบพลาสตก

หวกดทรงกรวย หวกดบอล

ภาพท6 10 หวกดทดสอบแบบรอกเวลล

ขอควรระวงของการทดสอบแบบรอกเวลล 1. ไมควรใชหวกดลกบอลในการวดความแขงสงกวา 100 2. ความแขงรอกเวลลจะเปนสเกลทKคอนขางหยาบ พลาสตกทKมความแขงใกลเคยงกน จะไมสามารถแยกได 3. ควรทาความสะอาดของอปกรณและช)นงานทดสอบกอนทาการวดช)นงาน เพราะถามเศษสกปรกคางอยอาจทาใหพ)นผวไมแนบสนทกน สงผลตอคาทKวดได 3.1.2 การทดสอบแบบชอรดโรมเตอร หรอเรยกวาการทดสอบความแขงแบบชอร เปนการทดสอบความแขงทKนยมกบวสดทKมความแขงไมสงมาก เชน ยางและพลาสตก โดยเฉพาะพลาสตกประเภทเทอรโมพลาสตก ซK งในการทดสอบจะใหแรงกดผานอปกรณลงไปยงช)นงานทดสอบและใชความแขงของสปรงกด สวนทKใหแรงแทนทKจะเปนน)าหนกกด โดยหวทดสอบจะตดอยกบสปรง เมKอทาการทดสอบแรงกดจากสปรงจะสงไปยงหวทดสอบ ทาใหไดคาความแขงทKวดได โดยคาความแขงบนหนาปดของเครKองจะมคา 0-100 ในการทดสอบแบบชอรจะมการตดต)งแทนทดสอบ และการใชตมน) าหนกคงทKตดต)งลงบนอปกรณทดสอบความแขงแบบชอร โดยตมน) าหนกมหลายขนาด แตทKนยมใชม 2 แบบ คอ แบบชอร A เปนตมน)าหนกหนก 1 กโลกรม นยมใชวดความแขงของวสดนKม เชน ยาง พลาสตกนKม เปนตน และชอร D เปนตมน)าหนกหนก 5 กโลกรม นยมใชวดความแขงของวสดแขง เชน ยางแขง และพลาสตกแขง เปนตน

11

ขอควรระวงของการทดสอบแบบชอร 1. ผลการทดสอบข)นกบการใหแรงในการทดสอบ ดงน)นควรควบคมความเรวในการกดทดสอบ 2. ตองใหแรงกดทKมากเพยงพอกบวสดทKตองการทดสอบ 3. ความแขงของการทดสอบพลาสตกจะเปลKยนแปลงไปตามเวลาการกกดแชบนช)นงานทดสอบ 4. ควรใหหวทดสอบกดลงไปในแนวต)งฉากกบพ)นผวของช)นงานทกคร) ง เพKอใหคาความแขงทKไดมความถกตองมากทKสด 3.2 เคร6องทดสอบ 3.2.1 เครFองทดสอบแบบรอกเวลล มสวนประกอบทKสาคญคอ โครงและฐานเครKอง และตองมแทนทKวางช)นงานไดอยางมKนคงโดยทKช)นงานไมเคลKอนทKขณะทดสอบ ซK งการทางานของเครKองต)งแตการใหแรงเรKมกดจนถงการใหแรงกดเตม สามารถทาไดโดยผทดสอบเอง หรอเครKองทาไดเองแบบอตโนมต รวมท)งคาทKแสดงผลทดสอบออกมามท)งแบบทKเปนตวเลขดจทลและหนาปดเขม นอกจากเครKองทดสอบแบบต)งโตะแลวในปจจบนไดมการออกแบบเครKองใหมขนาดเหมาะสมกบการพกพาเพKอนาไปทดสอบนอกสถานทKไดดวย

ภาพท6 11 แผนภาพเครKองทดสอบความแขงแบบรอกเวลล 3.2.2 เครFองทดสอบแบบชอร สวนใหญมลกษณะเปนหนาปดขนาดพกพาได ทาใหผ ทดสอบสามารถใชมอจบเครKองเพKอทาการทดสอบ หรอนาเครKองมาตดต)งทKฐานทดสอบเพKอใหเกดความถกตองในการทดสอบมากข)น ภายในเครKองทดสอบชอรประกอบดวยหวทดสอบซK งตดอยกบสปรง เมKอทาการทดสอบแรงกดจากสปรงจะสงไปแสดงผลบนสเกลของหนาปดในลกษณะเขมวดหรอตวเลขดจทลกไดข)นอยกบประเภทของเครKองทดสอบ

12

ภาพท6 12 ตวอยางเครKองทดสอบความแขงแบบชอร 3.3 การวเคราะหผลการทดสอบ เมKอทาการทดสอบความแขง คาทKไดจากการทดสอบน)นมกนยมเขยนเปนสญลกษณ ดงน) XXX HYZ โดยทK XXX คอ ตวเลขทKระบความแขง H คอ ตวอกษรชดทK 1 หมายถงความแขง Y คอ ตวอกษรชดทK 2 ระบถงประเภทความแขงทKทดสอบ Z คอ ตวอกษรหรอตวเลขชดทK 3 ระบถงพารามเตอรในการทดสอบความแขง ตวอยาง เชน 50 HRC หมายถง คาความแขงเทากบ 50 จากการทดสอบแบบรอกเวลลสเกล C 75 shore A 15 หมายถง คาความแขงเทากบ 75 จากการทดสอบแบบชอร A อานคาหลงจากกด เปนเวลา 15 นาท 3.1.1 การเลอกใชเทคนคในการทดสอบความแขง เพKอใชเปนแนวทางในใหผทดสอบเลอกวาควรใชเทคนคการทดสอบใดกบวสดใด - ระดบความแขงของวสด ถาวสดทKมความแขงตKาหรอระดบคามอดลสตKาควรเลอกใชการทดสอบความแขงแบบชอร สวนวสดทKมความแขงสงหรอระดบคามอดลสสงควรเลอกใชการทดสอบความแขงแบบรอกเวลล - ระดบความเรยบของวสด ถาวสดมผวหนาทKขรขระควรเลอกใชการทดสอบความแขงแบบรอกเวลล มากกวาการทดสอบความแขงแบบชอร - ผลกระทบของรอยกดตอผลตภณฑ ในกรณทKจาเปนตองนาตวผลตภณฑมาทดสอบโดยตรง ใหพจารณาถงรอยกดทKเกดข)น เนKองจากรอยกดจากเทคนคการทดสอบความแขงบางประเภท เชน รอยกดจากการทดสอบความแขงแบบรอกเวลลอาจเปนจดเรK มตนของการเกดรอยแตกข) นในเน)อของผลตภณฑได

13

- ความเรวและระดบคามแมนยา สาหรบการทดสอบความแขงแบบรอกเวลล และแบบชอร จะมความเรวในการทดสอบสง ซK งเหมาะสมกบการควบคมคณภาพของงานในอตสาหกรรมเนKองจากตองแขงกบเวลา แตสาหรบการทดสอบความแขงแบบอKนอาจใชเวลานานกวาในการเตรยมช)นงานทดสอบ แตจะใหผลทKมความละเอยดมากกวา - องคประกอบของวสดและจดประสงคในการทดสอบ ตองพจารณาพ)นทKของวสด รวมไปถงองคประกอบของวสดทKจะทาการทดสอบ เนKองจากการวดความแขงใหเกดรอยกดทKมขนาดใหญหรอขนาดเลกจะตองสอดคลอไปกบจดประสงคของการทดสอบดวยเพKอเปนการศกษาวาเปนการวดความแขงของท)งช)นงานหรอแคตองการศกษาองคประกอบของวสดในแตละเฟส 3.1.2 ปจจยทFมผลตอการทดสอบ ในการทดสอบความแขงควรคานงถงปจจยทKมผลตอการทดสอบดวยเพKอใหคาทKไดออกมามความถกตองมากทKสด - ระยะหางระหวางรอยกด ในการทดสอบน)นจะมการกดเพKอทดสอบทKผวหนาดานหนK งของช)นงานหลายๆ บรเวณ เพKอใหไดหลายคาในการนาผลมาวเคราะห ซK งรอยกดคร) งแรกและคร) งถดไปควรหางกนอยางนอยประมาณ 3 เทาของเสนผาศนยกลางของรอยกดหรอประมาณ 6 มลลเมตร และไมควรทดสอบทบรเวณใกลขอบของช)นงานเกนไป ควรทดสอบช)นงานทดสอบดานเดยว ไมควรพลกอกดานมาทดสอบ - อตราเรวในการทดสอบ โดยเฉพาะในการทดสอบดวยมอ การกดเรวจะใหคาทKสงกวาการกดชา ดงน)นในการทดสอบดวยมอตองควบคมการกดใหแรงกดสมKาเสมอ และใชผทดสอบคนเดยวในการทดสอบ - เวลาในการทดสอบ เวลาในการทดสอบหรอการกดแชลงในช)นงานทดสอบไมเทากนจะสงผลตอความแขงทKไมเทากนได โดยเฉพาะพลาสตกจะแสดงสมบตทKข)นกบเวลาในการทดสอบ คาความแขงจะเปลKยนไปตามเวลาทดสอบคอ ยKงกดแชนานเทาไรคาความแขงของพลาสตกจะลดลงไปเรKอยๆ - ความหนาของช)นงานทดสอบ ความหนาของช)นงานทดสอบตองเพยงพอกบการทดสอบ เพราะถาช)นงานบางไปอาจทาใหเครKองทดสอบวดความแขงจากฐานดานลางแทนตวช)นงานได ทาใหไดคาทKสงกวาคาจรง 4. การทดสอบความทนทานตอการกระแทก การทดสอบความทนทานตอการกระแทกเปนการทดสอบวสดภายใตความเคนหรอแรงทKสงผานมายงช)นงานทดสอบดวยอตราเรวทKสงมาก ซK งเปนการทดสอบสมบตทางกลเฉพาะสาหรบการนาวสดน)นๆ ไปใชกบงานบางประเภททKตองประสบกบสภาวะแรงกระแทก ตวอยางเชน หมวกกนนอก กนชนรถยนต ถงกระสอบพลาสตก เปนตน

14

4.1 วธการทดสอบ การทดสอบความทนทานตอการกระแทกสามารถแบงไดเปน 3 ประเภท คอ การกระแทกดวยแรงดดของคาน (fixed beam impact) การกระแทกดวยแรงดดของแผนบาง (fixed plate impact) และการกระแทกดวยแรงดง (tensile impact) 4.1.1 การกระแทกดวยแรงดดของคาน เปนการใชแรงกระแทกในการดดช)นงานซK งมรปรางเปนคานยาว (beam) ใหเกดการแตกหก การทดสอบแบบน) ม 2 วธดวยกน คอ การทดสอบแบบไอซอด (izod) และการทดสอบแบบชารป (charpy) โดยความแตกตางของการทดสอบท)งสองแบบน) ไดแก ลกษณะการจบยดของช)นงาน และลกษณะการกระแทกของหวทดสอบตอช)นงานในการทดสอบ โดยการทดสอบแบบไอซอดช)นงานจะถกจบยดในแนวต)งในลกษณะของคานยKน ช)นงานทดสอบมการบากหรอไมกได ในขณะทKการทดสอบแบบชารปช)นงานจะถกวางอยบนแทนรองรบในแนวนอนโดยไมมการจบยด และช)นงานมการบากโดยดานทKไมมรอยบากจะเปนดานทKถกกระแทก โดยใชคอนเหวKยงเปนเครKองมอสาหรบการทดสอบแรงกระแทกของท)งสองวธ

(ก) (ข)

ภาพท6 13 การทดสอบการกระแทก (ก) แบบไอซอด และ (ข) แบบชารป

4.1.2 การกระแทกดวยแรงดดของแผนบาง เปนการใชแรงกระแทกช)นงานซK งมลกษณะบางหรอแผนฟลมทKบรเวณจดกKงกลางแผน โดยช)นงานจะถกรองรบดวยแทนรองรบในบรเวณขอบดานนอกของแผนบาง โดยทKวไปจะทดสอบดวยเครKองมอแบบปลอยกระทบดวยแรงโนมถวง การทดสอบแบบน)ทาใหเกดการรบแรงไดหลายทศทาง ซK งขอเสยเปรยบของการทดสอบดวยวธน) คอ คาพลงงานทKวดไดจะข)นอยกบรปรางของหวกระแทก หรอแรงเสยดทานระหวางหวกระแทกและพ)นผวของช)นงาน นอกจากน)พลงงานการกระแทกทKเกดข)นยงข)นอยกบรปรางของช)นงานทดสอบดวย ดงน)นการทดสอบดวยวธน) จงไมจดเปนสมบตเฉพาะตวของวสด จงใชผลการทดสอบในเชงการเปรยบเทยบในสภาวะการทดสอบเดยวกนเพKอดวาวสดหรอฟลมพลาสตกใดมความทนทานตอแรงกระแทกไดมากกวากน

15

ภาพท6 14 การทดสอบการกระแทกดวยแรงดดของแผนบาง

4.1.3 การกระแทกดวยแรงดง เปนการทดสอบแรงดง ณ อตราเรวสงมาก เหมาะกบการนามาใชในงานวจยและพฒนาหรอการทดลองพ)นฐานมากกวานาไปใชในอตสาหกรรม ลกษณะของแรงกระแทกทKเกดข)นจะมความสมKาเสมอตลอดพ)นทKหนาตดของช)นงานทาใหงายตอการวเคราะห สามารถใชทดสอบกบช)นงานทKมความบางได โดยทKวไปนยมใชการทดสอบวธน) ควบคไปกบการทดสอบประเภทอKนๆ เพKอใชเปนขอมลเสรมซK งกนและกน และในการทดสอบดวยแรงดงควรทดสอบช)นงานแตละคร) งไมควรตKากวา 10 ช)นงานทดสอบ

ภาพท6 15 การทดสอบการกระแทกดวยแรงดง

4.2 เคร6องทดสอบ โดยทKวไปเครKองทดสอบความทนทานตอแรงกระแทกทKนยม สามารถแบงออกไดเปน 2 ประเภทหลกๆ ไดแก การใชคอนเหวKยง (pendulum) และแบบปลอยกระทบดวยแรงโนมถวง (drop weight) 4.2.1 การใชคอนเหวFยง เปนเครKองมอทดสอบแรงกระแทกท)งแบบทKเปน ไอซอด ชารป และแรงดงโดยมหลกการคอ การปลอยตมน) าหนกทKทราบน) าหนกแนนอนใหเคลKอนทKจากความสงทKกาหนดใหลงมากระแทกช)นงานตวอยางในแนวเสนโคงครK งวงกลม เมKอตมน) าหนกกระแทกช)นงานจนเกดการแตกหก จะเคลKอนทKตอไปในความสงระยะหนK ง ซK งความแตกตางของความสงเรK มตนและความสงหลงจากกระแทกช)นงาน รวมกบน)าหนกของลกตมน) าหนกจะถกนาไปคานวณออกมาเปนคาความตานทานตอแรงกระแทกได

16

ภาพท6 16 ลกษณะการทดสอบการกระแทกแบบคอนเหวKยง สาหรบตวเครKองทดสอบประเภทคอนเหวKยงประกอบไปดวยฐานเครKองทKมการตดต)งอยางแนนหนา เพKอปองกนการเคลKอนทK บรเวณฐานเครK องมชดจบยดทKใชในการจบช)นงานทดสอบ สวนคอนเหวKยงประกอบไปดวยแขนเหวKยงและหวกระแทก จะตดต)งรวมกบชดลกปนทKมแรงเสยดทานตKา

ภาพท6 17 เครKองทดสอบการกระแทกแบบคอนเหวKยง 4.2.2 แบบปลอยกระทบดวยแรงโนมถวง สวนใหญใชทดสอบวสดทKมลกษณะเปนแผน เชน ฟลมพลาสตก เปนตน ซK งสามารถทาการทดสอบได 2 วธ คอ - ใชหวกระแทกทKมตมน)าหนกตดอยตามระดบทKกาหนด - ใชตมน)าหนกทKระยะสงตามระดบทKกาหนดให เครKองมอทดสอบชนดน) ประกอบดวยฐานเครKองขนาดหนก โดยจะมฐานรองรบช)นงานและจะมรางหรอทอในแนวต)งสาหรบประคองหวกระแทกทKระถกยดดวยความสงแตกตางกน ตามระดบความเรวตกกระทบทKตองการใหเคลKอนทKลงมาดวยแรงโนมถวงเพKอลงไปกระแทกช)นงาน สาหรบหวกระแทกโดยทKวไปจะมลกษณะเปนรปทรงแหลมมน

17

ภาพท6 18 เครKองทดสอบการกระแทกแบบปลอยกระทบดวยแรงโนมถวง นอกจากน)ยงมเครKองทดสอบการกระแทกประเภทอKนๆ ไดแก เครKองทดสอบการกระแทกดวยการขบเคลKอนหวกระแทกดวยแรงดนน)ามน (hydraulic impact tester) และ เครKองทดสอบการกระแทกดวยการขบเคลKอนหวกระแทกดวยแรงลม (pneumatic impact tester) เปนตน 4.3 การวเคราะหผลการทดสอบ ในการวเคราะหผลการทดสอบแบบทKเปน ไอซอด ชารป และแรงดงโดยใชคอนเหวKยง จะคานวณจากความแตกตางของความสงเรKมตนและความสงหลงจากกระแทกช)นงาน รวมกบน) าหนกของลกตมน)าหนกจะถกนาไปคานวณออกมาเปนคาความตานทานตอแรงกระแทก ดงน) พลงงานการกระแทก = (mgh1) – (mgh2) = mg (h1 – h2) ซK งการทดสอบแบบชารป ช)นงานทดสอบตองมการแตกหกสมบรณจงถอวาคาพลงงานตานทานทKทดสอบไดมความถกตองและนาเชKอถอ ตางจากการทดสอบแบบไอซอดซK งช)นงานไมจาเปนตองแตกหกสมบรณ ดงน)นในการทดสอบการกระแทกดวยแรงดดของคานตองระบวาช)นงานมการแตกหกหรอไมอยางไร ซK งไดมมาตรฐาน ISO 180 และ ASTM D256 ไดกาหนดการแตกหกไวเพKอใหเกดการเขาใจทKตรงกนของผทดสอบไวดงน) สญลกษณ C การแตกหกสมบรณ สญลกษณ H การแตกหกแบบบานพบ ยงมช)นสวนของช)นทดสอบตดอย สญลกษณ P การแตกหกบางสวน แตกหกนอยกวาแบบ H โดยมระยะการแตกหกนอยกวา 90% สญลกษณ NB ไมแตกหก เพยงแตเกดการดดงอ

18

ภาพท6 19 ประเภทของการแตกหกของช)นงานทดสอบแรงกระแทกแบบคาน

ปจจยท6มผลตอการทดสอบ เพKอใหคาทKไดออกมามความถกตองและแมนยา ควรคานงถงปจจยในการทดสอบดงตอไปน) - รอยบาก โดยเฉพาะในการทดสอบแบบไอซอดและชารปมกจะมการทาบาก กอใหเกดจดออนแอของช)นงานเพKอเปนการกาหนดใหช)นงานเกดการแตกหกทKบรเวณรอยบาก ไมเกดการแตกหกทKบรเวณจบยด ดงน)นการบากจงเปนการจาลองสภาพคลายกบช)นงานทKมจดบกพรองซK งเปนจดทKทาใหเกดการแตกหกน)นเอง การทาบากจงมความสาคญอยางยKงในการแตกหกของช)นงานทดสอบ จงควรระมดระวงในการเตรยมช)นงานบรเวณรอยบากใหมความสมKาเสมอ ไมมเศษหรอจดสรางความแตกหกนอกเหนอจากรอยบากทKสรางไว รวมไปถงรศมและความลกของรอยบากในช)นงานทKนามาทดสอบตองมขนาดเดยวกนทกช)นงานทดสอบ เพKอใหผลการทดสออกมาแมนยา โดยสวนมากนยมใชเครKองมอในการทารอยบาก

ภาพท6 20 เครKองทารอยบาก

19

(ก) (ข)

ภาพท6 21 ลกษณะรอยบาก (ก) รอยบากทKด (ข) รอยบากทKมจดบกพรอง

- การจบยดช)นงาน เปนปจจยหนKงทKสงผลตอผลการทดสอบทKได แตไมสงผลตอการทดสอบแบบชารป เนKองจากช)นงานทดสอบแบบชารปไมมการถกจบยด ดงน)นในการทดสอบแบบอKนๆ ทKมการจบยดช)นงานจงควรมระบบการจบยดช)นงานทKแนนหนา ไมเคลKอนทKไดงายเมKอถกแรงกระแทก โดยอาจใชระบบแรงดนลมหรอแรงดนน)ามนมาชวยในการจบยดช)นงาน - ความเรวในการทดสอบ ตองมการควบคมความเรวในการทดสอบใหคงทK ซK งควรพจารณาน) าหนกของหวกระแทกและการเปลKยนแปลงระดบความสงของการปลอยหวกระแทกควบคไปดวย - ความหนาของช)นงาน ช)นงานทKนามาทดสอบควรมความหนาไมตKากวา 6.36 มลลเมตร เนKองจากช)นงานทKมความหนาตKากวามกจะใหพลงงานกระแทกทKสงกวา เนKองจากช)นงานบางสามารถบดตวและงอตวในระหวางการกระแทกไดมากกวาช)นงานทKหนา - อณหภมในการทดสอบ สาหรบพลาสตกอณหภมมผลตอความแขง ความเปราะ และความนKมตวของพลาสตกแตละชนดเปนอยางมาก เนKองจากพลาสตกมอณหภมคลายแกว (Tg) และอณหภมความเปนผลก (Tc) ดงน)นในการทดสอบพลาสตกควรเลอกอณหภมใหเหมาะสมกบการทดสอบดวย

20

2.7 ประโยชนท6ไดรบ 2.7.1 ประโยชนท6ผรบทนไดรบ 1) ไดเพKมพนความรดานการทดสอบสมบตทางกลของพลาสตก 2) นาความรและเอกสารทKไดรบมาใชประกอบการเขยนหนวยการเรยนการสอนเกKยวกบ พอลเมอรและพลาสตก ในชดวชาวทยาศาสตรและเทคโนโลยการพมพและบรรจภณฑ ของสาขาวชาวทยาศาสตรและเทคโนโลย 2.7.2 ประโยชนท6มหาวทยาลยไดรบ 1) เอกสารการสอนของมหาวทยาลย มเน)อหาการเรยนการสอนทKทนสมย

2) นกศกษามความรพ)นฐานของพลาสตกและเขาใจการทดสอบสมบตทางกลทKสาคญได 3) สามารถนามาศกษาประยกตใชในการทางานวจยเกKยวกบการทดสอบสมบตทางกลของ

บรรจภณฑพลาสตกได

2.8 ขอเสนอแนะ พลาสตกเปนวสดทKมการใชงานมาก ท)งน) เพราะความหลากหลายในดานสมบตและการข) นรป ความรพ)นฐานสาคญเพKอใหสามารถจาแนกพลาสตกไดจงเปนสKงสาคญ รวมท)งสมบตสาคญของพลาสตก เพKอการเลอกใชงานใหเหมาะสม การทดสอบสาคญเพKอใหทราบชนดพลาสตกและสมบตของพลาสตกเพKอป ร บ ป ร ง ส ม บต ข อ ง พ ล า ส ต ก ใ ห เ ห ม า ะ ส ม เ ป น สK ง ส า คญ เ ช น กน อ ย า ง ไ ร ก ต า ม เ นK อ ง จ า กมหาวทยาลยสโขทยธรรมาธราชไมมเครKองมอทดสอบพลาสตกทKจะชวยใหนกศกษาเขาใจเน)อหาไดมากข)น การเรยนรดวยการเยKยมชมการทดสอบและเครKองมอทดสอบทKทนสมยของศนยเทคโนโลยโลหะและวสดแหงชาต หรอการจดทาสKอประกอบจากศนยฯ สามารถชวยใหนกศกษาไดรบความรเพKมเตมไดมากข)นดวย

21

3. ภาพบรรยากาศการสมมนา