เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

1

บทท 1

คณสมบตทางกลและการทดสอบวสด

1.1 คณสมบตของวสดและการทดสอบ ในการพจารณาเลอกวสด เพอนามาใชงานในลกษณะตางๆจาเปนจะตองทราบถงคณสมบตของวสด

เพอใหไดวสดทเหมาะสมกบสภาพงานนนๆ คณสมบตของวสดทจะตองพจารณา ไดแก

1.1.1 คณสมบตทางเคม (Chemical Properties) เปนคณสมบตทเกยวกบปฏกรยาทางเคมของวสด การเลอกวสดเพอนาไปใชในงานชาง จะตองพจารณาถงคณสมบตทางเคมของวสด ไดแก การกดกรอน, สวนผสม และลกษณะโครงสรางทางเคมของสวนผสมในวสด เปนตน 1.1.2 คณสมบตทางฟสกส (Physical Properties) เปนคณสมบตของวสดทไมเกยวกบแรงทมา กระทาแตเกยวกบคณภาพหรอคณลกษณะของเนอวสด คณสมบตทางฟสกส ไดแก ความรอนจาเพาะ, การนาความรอน, สมประสทธการขยายตว, ความหนาแนน และความตานทานไฟฟา เปนตน 1.1.3 คณสมบตทางกล (Mechanical Properties) เปนคณสมบตทเกยวกบปฏกรยาทเกดขนของวสด เมอมแรงจากภายนอกมากระทาตอวสด คณสมบตทางกลไดแก ความแขงแรง, ความแขง, ความสามารถในการยดตว, ความยดหยน, ความเหนยว เปนตน

ในงานวศวกรรมคณสมบตเชงกลมความสาคญมากทสด เพราะเมอเราจะเลอกใชวสดใดๆ กตาม สงแรกทจะนามาพจารณากคอ คณสมบตเชงกลของมน การทเครองจกรหรออปกรณใดๆ จะสามารถทางานไดอยางปลอดภยขนอยกบคณสมบตเชงกลของวสดทใชทาเครองจกร อปกรณนนๆ เปนสาคญ

ความเคน (Stress)

ตามความเปนจรงความเคนหมายถง แรงตานทานภายในเนอวสดทมตอแรงภายนอกทมากระทาตอหนงหนวยพนท แตเนองจากความไมเหมาะสมทางปฏบต และความยากในการวดหาคาน เราจงมกจะพดถงความเคนในรปของแรงภายนอกทมากระทาตอหนงหนวยพนท ดวยเหตผลทวา แรงกระทาภายนอกมความสมดลกบแรงตานทานภายในโดยทวไปความเคนสามารถแบงออกไดเปน 3 ชนด ตามลกษณะของแรงทมากระทา 1. ความเคนแรงดง (Tensile Stress) เกดขนเมอมแรงดงมากระทาตงฉากกบพนทภาคตดขวาง โดยพยายามจะแยกเนอวสดใหแยกขาดออกจากกน ดงรปท 1.1a

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

2

รปท 1.1 : แสดงลกษณะของแรงกระทาชนดตางๆ

2. ความเคนแรงอด (Compressive Stress) เกดขนเมอมแรงกดมากระทาตงฉากกบพนทภาคตดขวาง เพอพยายามอดใหวสดมขนาดสนลง ดงรปท 1.1b 3. ความเคนแรงเฉอน (Shear Stress) ใชสญลกษณ t เกดขนเมอมแรงมากระทาใหทศทางขนานกบพนทภาคตดขวาง เพอใหวสดเคลอนผานจากกนดงรปท 1.1c มคาเทากบแรงเฉอน (Shear Force) หารดวยพนทภาคตดขวาง A ซงขนานกบทศทางของแรงเฉอน ในทางปฏบตความเคนทเกดจะมทง 3 แบบนพรอม ๆ กน

ความเครยดและการเปลยนรป (Strain and Deformation)

ความเครยด (Strain) คอ การเปลยนแปลงรปรางของวสด (Deformation) เมอมแรงภายนอกมา กระทา (เกดความเคน) การเปลยนรปของวสดนเปนผลมาจากการเคลอนทภายในเนอวสด ซงลกษณะของมนสามารถแบงเปน 2 ชนดใหญ ๆ คอ 1. การเปลยนรปแบบอลาสตกหรอความเครยดแบบคนรป (Elastic Deformation or Elastic Strain) เปนการเปลยนรปในลกษณะทเมอปลดแรงกระทา อะตอมซงเคลอนไหวเนองจากผลของความเคนจะเคลอนกลบเขาตาแหนงเดม ทาใหวสดคงรปรางเดมไวได ตวอยางไดแก พวกยางยด, สปรง ถาเราดงมนแลวปลอยมนจะกลบไปมขนาดเทาเดม 2. การเปลยนรปแบบพลาสตกหรอความเครยดแบบคงรป (Plastic Deformation or Plastic Strain) เปนการเปลยนรปทถงแมวาจะปลดแรงกระทานนออกแลววสดกยงคงรปรางตามทถกเปลยนไปนน โดยอะตอมทเคลอนทไปแลวจะไมกลบไปตาแหนงเดมวสดทกชนดจะมพฤตกรรมการเปลยนรปทงสองชนดนขนอยกบแรงทมากระทา หรอความเคนวามมากนอยเพยงใด หากไมเกนพกดการคนรป (Elastic Limit) แลว วสดนนกจะมพฤตกรรมคนรปแบบอลาสตก (Elastic Behavior) แตถาความเคนเกนกวาพกดการคนรปแลววสดกจะเกดการเปลยนรปแบบถาวรหรอแบบพลาสตก (Plastic Deformation)นอกจากความเครยดทง 2 ชนดนแลว ยงมความเครยดอกประเภทหนงซงพบในวสดประเภทโพลเมอร เชน พลาสตก เรยกวาความเครยดกงอลาสตกจะมลกษณะทเมอปราศจากแรงกระทาวสดจะมการคนรป แตจะไมกลบไปจนมลกษณะเหมอนเดม การวดและคานวณหาคาความเครยดมอย 2 ลกษณะคอ

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

3

ชนงานทดสอบแบบเพลากลม

ชนงานทดสอบแนวเชอม

การจบยดชนงานทดสอบบนเครองดง

รปท 1.2 : วธการทดสอบแรงดง

1. แบบเสนตรง ความเครยดทวดไดจะเรยกวา ความเครยดเชงเสน (Linear Strain) จะใชไดเมอแรงทมากระทามลกษณะเปนแรงดงหรอแรงกด คาของความเครยดจะเทากบความยาวทเปลยนไปตอความยาวเดม 2. แบบเฉอน เรยกวา ความเครยดเฉอน (Shear Strain) ใชกบกรณทแรงทกระทามลกษณะเปนแรงเฉอน คาของความเครยดจะเทากบระยะทเคลอนทไปตอระยะหางระหวางระนาบ ความสมพนธระหวางความเคนกบความเครยด (Stress-Strain Relationship)

ในการแสดงความสมพนธระหวางความเคนและความเครยด ในทนเราจะใชเสนโคงความเคน-ความเครยด (Stress-Strain Curve) ซงไดจากการทดสอบแรงดง (Tensile Test) เปนหลก โดยจะพลอตคาของความเคนในแกนตงและความเครยดในแกนนอน ดงรป 1.2 การทดสอบแรงดง นอกจากจะใหความสมพนธระหวางความเคน-ความเครยดแลว ยงจะแสดงความสามารถในการรบแรงดงของวสด ความเปราะ เหนยวของวสด (Brittleness and Ductility) และบางครงอาจใชบอกความสามารถในการขนรปของวสด (Formability) ไดอกดวย

การทดสอบแรงดง (Tension Test)

วธการทดสอบนน เราจะนาตวอยางทจะทดสอบมาดงอยางชา ๆ แลวบนทกคาของความเคนและความเครยดทเกดขนไว แลวมาพลอตเปนเสนโคงดงรปท 1.3 ขนาดและรปรางของชนทดสอบมตาง ๆ กน ขนอยกบชนดของวสดนน ๆ มาตรฐานตาง ๆ ของการทดสอบ เชน มาตรฐานของ ASTM (American Society of Testing and Materials), BS (British Standards), JIS (Japanese Industrial Standards) หรอแมแต มอก. (มาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรมไทย) ไดกาหนดขนาดและรปรางของชนทดสอบไว ทงนเพอใหผลของการทดสอบเชอถอได พรอมกบกาหนดความเรวในการเพมแรงกระทาเอาไวดวย

ชนงานทดสอบ เครองดงทดสอบ ชนงานทถกดงขาด

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

4

รปท 1.3 : เสนโคงความเคน-ความเครยด (Stress-Strain Curve) แบบมจดคราก (Yield Point)

จากการศกษาเสนโคงความเคน-ความเครยด เราพบวา เมอเราเรมดงชนทดสอบอยางชา ๆ ชนทดสอบจะคอย ๆ ยดออก จนถงจดจดหนง (จด A) ซงในชวงนความสมพนธระหวางความเคน-ความเครยดจะเปนสดสวนคงท ทาใหเราไดกราฟทเปนเสนตรง ตามกฎของฮค (Hook's law) ซงกลาววาความเคนเปนสดสวนโดยตรงกบความเครยด จด A น เรยกวาพกดสดสวน (Proportional Limit) และภายใตพกดสดสวนน วสดจะแสดงพฤตกรรมการคนรปแบบอลาสตก (Elastic Behavior) นนคอเมอปลอยแรงกระทา ชนทดสอบจะกลบไปมขนาดเทาเดม เมอเราเพมแรงกระทาตอไปจนเกนพกดสดสวน เสนกราฟจะคอย ๆ โคงออกจากเสนตรง วสดหลายชนดจะยงคงแสดงพฤตกรรมการคนรปไดอกเลกนอยจนถงจด ๆ หนง (จด B) เรยกวา พกดยดหยน (Elastic limit) ซงจดนจะเปนจดกาหนดวาความเคนสงสดทจะไมทาใหเกดการแปรรปถาวร (Permanent Deformation or Offset) กบวสดนน เมอผานจดนไปแลววสดจะมการเปลยนรปอยางถาวร (Plastic Deformation) ลกษณะการเรมตนของความเครยดแบบพลาสตกนเปลยนแปลงไปตามชนดของวสดในโลหะหลายชนด เชน พวกเหลกกลาคารบอนตา (Low Carbon Steel) จะเกดการเปลยนรปอยางรวดเรว โดยไมมการเพมความเคน (บางครงอาจจะลดลงกม) ทจด C ซงเปนจดทเกดการเปลยนรปแบบพลาสตก จด C นเรยกวาจดคราก (Yield Point) และคาของความเคนทจดนเรยกวา ความเคนจดคราก (Yield Stress) หรอ Yield Strength คา Yield Strength นมประโยชนกบวศวกรมาก เพราะเปนจดแบงระหวางพฤตกรรมการคนรปกบพฤตกรรมการคงรป และในกรณของโลหะจะเปนคาความแขงแรงสงสดทเราคงใชประโยชนไดโดยไมเกดการเสยหาย วสดหลายชนดเชน อะลมเนยม ทองแดง จะไมแสดงจดครากอยางชดเจน แตเรากมวธทจะหาไดโดยกาหนดความเครยดท 0.10 - 0.20% ของความยาวกาหนดเดม (Original Gage Length) แลวลากเสนขนานกบ

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

5

กราฟชวงแรกไปจนตดเสนกราฟทโคงไปทางดานขวา ดงรปท 1.4 คาความเคนทจดตดนจะนามาใชแทนคาความเคนจดครากได ความเคนทจดนบางครงเรยกวา ความเคนพสจน (Proof Stress) หรอความเคน 0.1 หรอ 0.2% offset ดงแสดงในรปท 1.4

รปท 1.4 : เสนโคงความเคน-ความเครยดแบบทไมมจดคราก

หลงจากจดครากแลว วสดจะเปลยนรปแบบพลาสตกโดยความเคนจะคอย ๆ เพมอยางชา ๆ หรออาจจะคงทจนถงจดสงสด (จด D) คาความเคนทจดนเรยกวา Ultimate Strength หรอความเคนแรงดง (Tensile Strength) ซงเปนคาความเคนสงสดทวสดจะทนไดกอนทจะขาดหรอแตกออกจากกน (Fracture) เนองจากวสดหลายชนดสามารถเปลยนรปอยางพลาสตกไดมาก ๆ คาความเคนสงสดนสามารถนามาคานวณใชงานได นอกจากน คานยงใชเปนดชนเปรยบเทยบคณสมบตของวสดไดดวยวา คาวา ความแขงแรง (Strength) ของวสด หรอ กาลงวสดนน โดยทวไป จะหมายถงคาความเคนสงสดทวสดทนไดนเอง ทจดสดทาย (จด E) ของกราฟ เปนจดทวสดเกดการแตกหรอขาดออกจากกน (Fracture) สาหรบโลหะบางชนด เชน เหลกกลาคารบอนตาหรอโลหะเหนยว คาความเคนประลย (Rupture Strength) นจะตากวาความเคนสงสด เพราะเมอเลยจด D ไป พนทภาคตดขวางของตวอยางทดสอบลดลง ทาใหพนทจะตานทานแรงดงลดลงดวย ในขณะทเรายงคงคานวณคาของความเคนจากพนทหนาตดเดมของวสดกอนทจะทาการทดสอบแรงดง ดงนนคาของความเคนจงลดลง สวนโลหะอน ๆ เชน โลหะทผานการขนรปเยน (Cold Work) มาแลว มนจะแตกหกทจดความเคนสงสด โดยไมมการลดขนาดพนทภาคตดขวาง ดงรป 1.5 a ทานองเดยวกบพวกวสดเปราะ (Brittle Materials) เชน เซรามค ทมการเปลยนรปอยางพลาสตกนอยมากหรอไมมเลย สวนกรณของวสดทเปนพลาสตกจะเกดแตกหกโดยทตองการความเคนสงขน ดงรป 1.5 b

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

6

รปท 1.5 : เปรยบเทยบเสนโคงความเคน-ความเครยดของวสดเปราะและวสดพลาสตก

เสนโคงความเคน-ความเครยดน นอกจากจะใชบอกคาความแขงแรง ณ จดคราก (Yield Strength) ความเคนสงสดและความเคนประลยแลว ยงจะใชบอกคาตาง ๆ ไดอกดงน คอ 1. ความเหนยว (Ductility) คาทใชวดจะบอกเปนเปอรเซนต การยดตว (Percentage Elongation) และการลดพนทภาคตดขวาง (Reduction of Area) ในทางปฏบตเรามกใชคา %El มากกวาเพราะสะดวกในการวด ความเหนยวของวสดนจะเปนตวบอกความสามารถในการขนรปของมน คอถาวสดมความเหนยวด (%El สง) กสามารถนาไปขนรป เชน รด ตขนรป ดงเปนลวด ฯลฯ ไดงาย แตถามความเหนยวตา (เปราะ , Brittle) กจะนาไปขนรปยาก หรอทาไมได เปนตน 2. Modulus of Elasticity or Stiffness ภายใตพกดสดสวนซงวสดมพฤตกรรมเปนอลาสตก อตราสวนระหวางความเคนตอความเครยดจะเทากบคาคงท คาคงทนเรยกวา Modulus of elasticity (E) หรอ Young's Modulus หรอ Stiffness มกมหนวยเปน ksi (1 ksi=1000 psi) หรอ kgf/mm2 หรอ GPa ถาแรงทมากระทาเปนแรงเฉอนเราเรยกคาคงทนวา Shear Modulus หรอ Modulus of Rigidity (G) คา E และ G ของวสดแตละชนดจะมคาเฉลยคงท และเปนตวบอกความสามารถคงรป (Stiffness, Rigidity) ของวสด นนคอ ถา E และ G มคาสง วสดจะเปลยนรปอยางอลาสตกไดนอย แตถา E และ G ตา มนกจะเปลยนรปอยางอลาสตกไดมาก คา E และ G นมประโยชนมากสาหรบงานออกแบบวสดทตองรบแรงตาง ๆ ตารางท 1.1 จะแสดงตวอยางคา E และ G ของวสด ตางๆ ไว

ตารางท 1.1 ตวอยางคาคงท และ ของวสดชนดตาง ๆ วสด Modulus of elasticity 106 psi Shear Modulus 106 psi

Aluminium alloy 10.5 4.0 Copper 16.0 6.0 Steel (plain carbon and low alloys) 29.0 11.0 Stainless Steel (18.8) 28.0 9.5 Titanium 17.0 6.5

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

7

ความคบ (Creep)

วสดสวนใหญเมออยภายใตแรงทมากระทา แมวาจะตากวาพกดยดหยน หากทงไวนาน ๆ แลว กอาจเกดการเปลยนรปอยางถาวรหรอแบบพลาสตกได ทงนขนอยกบอณหภมทใช ดวยปรากฏการณเชนนเราเรยกวา ความคบ ปรมาณของความคบทเกดจะขนอยกบชนดของวสด ปรมาณของความเคน อณหภมและเวลา หากเราใหสภาวะทเหมาะสมและมเวลาเพยงพอ ความคบจะเกดขนไดจนครบ 3 ขนตอน ดงทแสดงในรป ท 1.6

รปท 1.6 : เสนโคงความคบ

เมอเราใชแรงกระทาคงทจะเกดความเครยด (OA) ขนทนท ซงคาความเครยด OA น ขนอยกบชนดของวสดและสภาวะทให (ปรมาณของแรงกระทา ความเคนและอณหภม) และจะมความสมพนธกบคา Modulus of elasticity (E) ของวสดนน หลงจากนนวสดกจะเรมเกดความคบในชนท I ซงอตราการเกดความเครยดจะคอย ๆ ลดลง (AB) ในขนท II (BC) อตราการเกดความเครยดจะคงทและเปนอตราการเกดความเครยดตาสดในขณะทวสดเกด Creep ขน อตราการเกดความเครยดนเรยกวา Minimum Creep Rate จากนนเมอถงขนท III (CD) อตราการเกดความเครยดจะเพมขนอยางรวดเรว จนวสดขาดหรอแตกออกจากกน ทจด D การเกดความคบไมจาเปนจะตองครบทง 3 ขน ขนอยกบสภาวะและเวลาทใช ดงรปท 1.7

รปท 1.7 : Creep Curve ท Condition ตางกน

เสนบน ถาเราใหแรงกระทาททาใหเกดความเคนหรออณหภมสงพอจะเกดความคบจนครบ 3 ขน แตเสนลางนนความเคนหรออณหภมตาจะมแค 2 ขน นนคอจะไมเกดการแตกหกขน

ในกรณของพวกโพลเมอร อาจเกดความคบขนได แมทอณหภมหอง แตโลหะสวนใหญและพวกเซรามคจะไมเกดความคบทอณหภมตา แตถาทอณหภมสงกอาจเกดได ดงนน การใชพวกโลหะหรอเซรามคทอณหภมสงจะตองนาคณสมบตในการเกดความคบมาพจารณาดวย

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

8

ความแกรงหรอความเหนยว (Toughness)

ในการเลอกใชวสดสาหรบงานบางประเภท วศวกรจาเปนตองทราบถงคณสมบตความเหนยว (Toughness) ของวสด เพอประเมนโอกาสการแตกหกเสยหาย และความปลอดภยในขณะใชงานในสภาวะตางๆ เชน การใชงานเหลกกลาทนสกของรถดมพทตองรบแรงกระแทกจากการบรรทกหน เหลกกลาเครองมองานรอน หรอเหลกสาหรบงานทอความดนทใชในอณหภมตา เปนตน

ความเหนยว (Toughness) คอ ความสามารถของวสดทจะดดซบพลงงานไวไดโดยไมเกดการแตกหก ความเหนยวมความสมพนธกบความแขงแรงและความสามารถในการยดตวของวสด เนองจากโดยทวไปเรา มกจะประเมนคาความเหนยวจาก Modulus of Toughness ซงกาหนดใหมคาเทากบพนทใตเสนโคงความเคน (σ ) ความเครยด (ε ) ทไดจากการทดสอบแรงดง (Tensile test) ดงแสดงในรปท 1.8 ซงคา Modulus of Toughness น จะแสดงถงพลงงานตอหนวยปรมาตรของวสดทตองใชในการทาใหวสดเกดการแตกหกเสยหาย วสดทมความเหนยวสงกวาจะใชพลงงานตอหนวยปรมาตรของวสดทสงกวาในการทาใหวสดเกดการแตกหกเสยหาย

รปท 1.8 : Modulus of Toughness ของวสดเหนยว (a) และวสดเปราะ (b)

วธการทดสอบความเหนยวทนยมใช คอ การทดสอบแรงกระแทก (Impact Test) ซงเปนการทดสอบเพอทาการวดคา Impact Energy, Impact Transition Temperature (ITT) และศกษาผวรอยแตก (Fracture Surface) ของวสด โดยการตชนทดสอบขนาดมาตรฐาน จนเกดการแตกหก จดประสงคในการทาการทดสอบเพอศกษาเกยวกบความสามารถในการรบแรงกระแทก (Dynamic Load) ของวสด

สาหรบคาทนยมวดมากทสดในการทดสอบแรงกระแทก คอ คา Impact Energy ซงเปนพลงงานทวสดจะดดซบไวไดเมอไดรบแรงกระแทก (Dynamic Impact Force) จนเกดการแตกหก โดยมวธการทดสอบมอย 2 วธ ไดแก Charpy Impact Test และ Izod Impact Test เครองมอทดสอบทง 2 ชนดนแสดงไวในรปท 1.9

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

9

วธการทดสอบของทง 2 ชนดนคลายกน คอ จะวางชนงานทดสอบไวรบแรงกระแทกจากการเหวยงของลกตมทนาหนกคาหนง (นาหนกและขนาดของตมนาหนกจะตองเปนไปตามทมาตรฐานทเลอกใชในการทาการทดสอบระบไว) พลงงานทกระแทกชนทดสอบขนอยกบมวลของลกตม และความเรวของมนขณะกระแทก จดกระแทกจะเปนจดตาสดของการเหวยง ซงเปนจดทลกตมมความเรวสงทสด เมอลกตมกระทบชนทดสอบ ลกตมจะเสยพลงงานไปจานวนหนงในการทาใหชนทดสอบหก คาพลงงานทเสยไปนกคอ คา Impact Energy นนเอง มหนวยเปน ฟต-ปอนด หรอ จล

ขอแตกตางระหวาง Charpy และ Izod กคอ การวางชนงานทดสอบ โดย Charpy test จะวางชนทดสอบไวในแนวระดบ และใหลกตมตกกระแทกทดานตรงขามกบรอยบาก สวน Izod Test จะวางชนทดสอบไวในแนวตงและใหลกตมกระแทกกบดานทมรอยบาก

ชนทดสอบจะเปนแทงยาว มพนทภาคตดขวางเปนสเหลยมจตรส และมรอยบากอยตรงกลาง รอยบากนจะทาเปนรปตว V, U หรอรปรกญแจ ขนอยกบชนดของวสดและมาตรฐานการทดสอบทเลอกใช

รปท 1.9 : การทดสอบแรงกระแทกแบบ Charpy และ Izod

รปท 1.10 : ลกษณะของชนงานทดสอบและรอยบากรอง

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

10

อณหภมมผลตอความเหนยวอยางมาก วสดเหนยวอาจจะเปลยนเปนวสดเปราะไดเมออณหภมตาลง ถาเรานาคา Impact Energy มาพลอตกบอณหภม เราจะพบวามอณหภมอยชวงหนงซงมคาของ Impact Energy ลดลงอยางรวดเรวดงรปท 1.11 คาอณหภมในชวงนเรยกวา Impact Transition Temperature (ITT) โดยคา ITT นเปนอณหภมทเกดการเปลยนแปลงคณสมบตของวสดจากวสดเหนยวมาเปนวสดเปราะ คอ เปลยนจากวสดเหนยวทมคาพลงงานสงมาเปนวสดเปราะซงมพลงงานตา

คา Impact energy จะไมนามาใชโดยตรงในการออกแบบ แตมนมประโยชนทจะใชเปนแนวทางในการประเมนคณสมบตของวสด โดยเฉพาะพวกเหลกทมคา ITT อยใกลกบอณหภมหอง เราจะตองระมดระวง ไมใชงานวสดทอณหภมตากวา ITT ของมน

โดยทวไปเราจะกาหนดคา ITT เปนคาเดยว (ไมใชชวงอณหภมดงทแสดงในรปท 1.12) โดยวธในการกาหนดคา ITT มอยหลายวธ เชน การตรวจสอบผวรอยแตก (Fracture Surface) ของชนงานทแตกหกจากการทดสอบแรงกระแทก หรอการกาหนดคา ITT โดยใชอณหภมทผวรอยแตกของชนงานทดสอบแรงกระแทกมสดสวนของพนททเกดการแตกแบบเปราะ (Brittle Fracture) กบพนททแสดงการแตกแบบเหนยว (Ductile Fracture) เปน 50:50 พอด (ซงมชอเรยกเฉพาะวา Fracture Appearance Transition Temperature - FATT)

รปท 1.12 ลกษณะพนทรอยแตกแบบเปราะ และแบบเหนยวในการทดสอบแรงกระแทก

รปท 1.11 : การแชชนงานทดสอบในนาแขงเพอลดอณหภมใหตากวา 0 องศา

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

11

การวด % การแตกแบบเหนยว

เสนผาศนยกลาง เสนผาศนยกลาง A, มม. B, มม. 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0

1.0 99 98 98 97 96 96 95 94 94 93 92 92 91 91 90 89 89 88 88 1.5 98 97 96 95 94 93 92 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 2.0 98 96 95 94 92 91 90 89 88 86 85 84 82 81 80 79 77 76 75 2.5 97 95 94 92 91 89 88 86 94 83 81 80 78 77 75 73 72 70 69 3.0 96 94 92 91 89 87 85 83 81 79 77 76 74 72 70 68 66 64 62 3.5 96 93 91 89 87 85 82 80 78 76 74 72 69 67 65 63 61 58 56 4.0 95 92 90 88 85 82 80 77 75 72 70 67 65 62 60 57 55 52 50 4.5 94 92 89 86 83 80 77 75 72 69 66 63 61 58 55 52 49 46 44 5.0 94 91 88 85 81 78 75 72 69 66 62 59 56 53 50 47 44 41 37 5.5 93 90 86 83 79 76 72 69 66 62 59 55 52 48 45 42 38 35 31 6.0 92 89 85 81 77 74 70 66 62 59 55 51 47 44 40 36 33 29 25 6.5 92 88 84 80 76 72 67 63 59 55 51 47 43 39 35 31 27 23 19 7.0 91 87 82 78 74 69 65 51 56 52 47 43 39 34 30 26 21 17 12 7.5 91 86 81 77 72 67 62 58 53 48 44 39 34 30 25 20 16 11 6 8.0 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

สาหรบวธทนยมใชกนมากทสด คอ กาหนดคา Impact Energy คาหนงขนมาเปนเกณฑ โดยควรจะมคามากกวาพลงงานทวสดจะไดรบในระหวางการใชงาน ถาวสดใดทดสอบแลวมคา Impact Energy ตากวาเกณฑทกาหนด กถอวาเปนวสดเปราะซงอาจเกดการแตกหกไดงาย จงไมควรจะนามาใชงาน และกาหนดคา ITT โดยใหมคาเทากบอณหภมททดสอบไดคา Impact Energy เทากบเกณฑทกาหนดพอด (ITT ทกาหนดโดยวธนเรยกวา Ductility Transition Temperature) คาพลงงานแรงกระแทกทใชเปนเกณฑ คอ 20 J สาหรบการทดสอบ Charpy V-Notch (ชนงานมรอยบากรปตว V) ดงนนวสดทจะนาไปใชงานจงควรจะมคา Impact Energy ตากวาเกณฑทกาหนด หรออาจใชคา Ductility Transition Temperature ในการกาหนดสภาวะการใชงาน คอ ควรจะใชงานวสดในชวงอณหภมทสงกวา Ductility Transition Temperature

รปท 1.13 : แนวคดพนฐานเกยวกบ Impact Transition Temperatureและอทธพลของอณหภมตอความเหนยว (ความเหนยว-เปราะ) ของวสด

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

12

เนองจากแตละมาตรฐานการทดสอบ จะใชชนทดสอบทมขนาดและลกษณะรอยบากทตางกน ตลอดจนพลงงานทใชในการทดสอบกตางกน สาหรบมาตรฐานอตสาหกรรมไทย เลอกใชชนงานทมรอยบากเปนตวยลก 5 มลลเมตร ขนาดชนทดสอบเทากบ 10x10x50 มลลเมตร แตสามารถใชการทดสอบทแตกตางไปจากนได และเขยนสญลกษณแทนไวดงน

KU 30/3 คอทา การทดสอบ โดยใชพลงงานในการกระแทก 30 kg m และใชชนทดสอบทมรอยบากลก 3 มลลเมตร

ความลา (Fatigue) เมอวสดถกแรงซงตากวาคาความแขงแรงสงสด (Ultimate Strength) มากระทากลบไปกลบมาซา ๆ กนกอาจจะเกดการแตกหกขนได เนองจากเกดความลาหรอ Fatigue ขน ความลาทเกดในวสดน เปนสาเหตใหญของการเสยหายของชนสวนเครองจกรตาง ๆ เพราะตลอดอายงานของเครองจกร เชน เครองยนต สวตชรเลย ฯลฯ จะตองเกดความเคนสลบไปสลบมาเปนลาน ๆ ครง ทาใหเกดการลาขนในชนสวนตาง ๆ ของมนได ขบวนการเกดความลาทแทจรงยงไมเปนทเขาใจดนก แตจากการศกษาพบวาความลาจะเกดเปน 2 ระยะ คอ ระยะแรกจะเกดรอยแตกขน เมอมความเคนรวมศนย (Stress Concentration) ในบรเวณนน และในระยะทสอง เมอมความเคนซาไปซามารอยแตกนกจะโตขนเรอยๆ จะมพนทภาคตดขวางของวสดลดลง จนกระทงแรงกระทาตอหนวยพนทสงกวาคาความแขงแรงสงสด วสดกจะแตกหกจากกน

รปท 1.14 : ลกษณะรอยขาดเนองจากการลาตว

ถาเรากาหนดจานวนรอบของความเคนททาซาไปซามาแลว (โดยปกตจะใชทคา 106 รอบ) คาความเคนทจะทาใหวสดแตกหกไดทจานวนรอบของความเคนรอบนน ๆ เราเรยกวา Fatigue Strength สาหรบโลหะโดยเฉพาะพวกเหลก จะมคาความเคนอยคาหนง ซงถาใชความเคนตากวานแลว ไมวาจานวนรอบของแรงกระทาจะเปนเทาใด วสดจะไมแตกออก คาความเคนนเรยกวา Endurance Limit

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

13

หางจากขอบหรอรอยเดมมากกวา 3 เทาของ D

หนามากกวา 8 เทาของ h

ความแขง (Hardness) ความแขง คอ ความตานทานตอแรงกด การขดสและการกลงของวสด ดงนนการทดสอบความแขงจง

สามารถทาไดหลายวธ แตในเชงโลหะวทยา การวดความแขงจะเปนการทดสอบความสามารถของโลหะในการตานทานตอการแปรรปถาวร เมอถกแรงกดจากหวกดกระทาลงบนชนงานทดสอบ โดยมวธในการทดสอบทนยมใชงาน ดงน

1. Brinell Hardness Test (HB)

เปนการวดความแขงโดยอาศยแรงกดคงทกระทากบลกบอลเหลกกลาชบแขงลงบนผวชนงานทดสอบคาความแขงจะคานวณจากแรงกดทกระทาตอหนงหนวยพนทผว โดยพนทผวมลกษณะเปนผวโคง ดงนนสามารถคานวณคาความแขงไดตามสตร ดงน

HB =

โดยท HB คอ คาความแขงแบบ Brinell (kgf/mm2)

P คอ แรงกด (kgf)

D คอ เสนผานศนยกลางของลกบอลเหลกกลา (mm.)

d คอ เสนผานศนยกลางของรอยกด (mm.)

รปท 1.15 : การทดสอบแบบ Brinell

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

14

รปท 1.16 : วธการทดสอบแบบ Brinell

แรงกดสาหรบการทดสอบจะอยในชวง 500-3000 kgf และลกบอลเหลกกลาจะมเสนผาศนยกลาง 1.0 - 10 มม. โดยใชระยะเวลาในการกดประมาณ 10-15 วนาท สาหรบเหลกหรอเหลกกลา และ 30 วนาทสาหรบโลหะนม (เชน ตะกว ดบก เปนตน) อยางไรกตาม เนองจากโลหะมความแขงทแตกตางกน หากโลหะททดสอบนมและใชแรงกดมาก จะมผลทาใหระยะทหวกดจมลงไปลกมาก จนอาจเกนกวาครงลก ซงจะมผลตอการคานวณคาความแขงผดพลาดได หรอหากเลอกแรงกดนอยไปเมอเทยบกบขนาดของลกบอลเหลกกลากจะทาให

โลหะ คาความแขงโดยประมาณ (HB) อตราสวน P/D2

เหลกกลาและเหลกหลอ มากกวา 100 30 ทองแดง, ทองแดงผสม, อะลมเนยมผสม 30-200 10

อะลมเนยม 15-100 5 ดบก, ดบกผสม, ตะกว, ตะกวผสม 3-20 1

สาหรบการทดสอบเหลกกลาชบแขง หรอโลหะทมความแขงสงมากๆ จะไมสามารถทดสอบดวยลกบอลเหลกกลาชบแขงได จะตองใชลกบอลทงสเตนคารไบตขนาด 2.45 มม. แทนซงจะใชสาหรบทดสอบวสดทแขงตงแต 444 ถง 627 HB

รปท 1.17 : ลกษณะการทดสอบแบบ Brinell ทไมถกตอง

การแปลผลทาไดไมแมนยาเชนกน ดงนนการเลอกใชแรงกด และขนาดลกบอลจะแตกตางกนไปดวย เพอปองกนขอบกพรองทจะพบไดในการทดสอบดวยวธน เราสามารถพจารณาไดจากอตราสวน P/D2 ดงตอไปน

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

15

ขอควรระวงสาหรบการวดความแขงดวยวธน ไดแก

- ผวของชนงานทดสอบตองเรยบ เพอใหไดคาเสนผานศนยกลางของรอยกดทแนนอน และทผวของชนงานทดสอบตองไมม oxide scale หรอสงแปลกปลอม นอกจากนการเตรยมผวตองระวงอยางมาก โดยหลกเลยงกรรมวธรอน (heating) และกรรมวธเยน (cold working)

- ตองระวงตาแหนงการทดสอบโดยใหระยะหวกดอยหางจากขอบแตละดานของชนงานอยางนอย 3 เทาของเสนผานศนยกลางของลกบอล ระยะหางของแตละรอยกดหางกนอยางนอย 3 เทาของเสนผานศนยกลางของลกบอล และชนงานตองมความหนาอยางนอย 8 เทาของความลกของการกด

- ควรวดเสนผานศนยกลางรอยกด 2 ครงในแนวตงฉากกน แลวหาคาเฉลยเพอนาไปคานวณหาความแขงตอไป

การวดความแขงแบบ Brinell มขอด คอ ในการกด 1 ครงจะครอบคลมหลายๆ เฟสของชนงาน ทาใหไดคาความแขงทสมาเสมอ ซงหากวดดวยวธทใชหวกดขนาดเลกมาก อาจทาใหวดไดเพยงเฟสเดยว ทาใหคาความแขงทได ไมไดเปนคาทแสดงถงความแขงของทงวสดนน แตขอจากดของวธนคอ ชนงานตองมขนาดใหญเพยงพอทจะวดกบหวกดได และไมควรวดกบชนงานทมรศมผวโคงนอยกวา 1 นว

2. Vickers Hardness Test

เปนการวดความแขงโดยใชหวกดเพชรมลกษณะเปนปรามดฐานสเหลยม ทปลายหวกดทามม 136º (เปนมมทมองศาใกลเคยงกบหวกดลกษณะกลมมากทสด) เปนเวลา 10-15 วนาท คาความแขงจะคานวณจากแรงกดทกระทาตอหนงหนวยพนทผวเชนเดยวกบการทดสอบแบบ Brinell แตวธนหวกดเปนเพชรซงมความแขงสงมากๆ ดงนนในการใชงานจงสามารถวดคาความแขงไดตงแตโลหะทนมมาก (HV ประมาณ 5) จนถงโลหะทแขงมากๆ (VHN ประมาณ 1500) โดยไมตองเปลยนหวกด จะเปลยนกเฉพาะแรงกดเทานน โดยมตงแต 1-120 kgf ขนอยกบความแขงของโลหะททดสอบ ซงทาใหวธนมขอไดเปรยบกวา Brinell คอ ไมตองคานงถงอตราสวน P/D2 และขอจากดในดานความหนาของชนงานทดสองเนองจากหวกดเพชรมขนาดเลกมาก

HV =

โดยท HV คอ คาความแขงแบบ Vicker (kgf/mm2)

P คอ แรงกด (kgf)

d คอ ขนาดเสนทะแยงมม d1 และ d2 เฉลย (mm.)

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

16

รปท 1.18 : ลกษณะรอยกดจากหวเพชรของ Vickers Hardness Test

ขอควรระวงสาหรบการวดความแขงดวยวธน ไดแก

- การเลอกใชนาหนกกดมผลตอความแขงดวย คอ ถาเลอกนาหนกนอยเกนไป จะไดคาความแขงทผด แตถาชนงานนมและใชนาหนกกดมากเกนไป อาจทาใหเกดปญหากบหวกดเพชรตอนคลายหวกดได

- ผวของชนงานทดสอบตองไมม oxide scale หรอสงแปลกปลอม การเตรยมผวของชนทดสอบตองใชความระมดระวงอยางมาก และหลกเลยงกรรมวธรอน (heating) หรอกรรมวธเยน (cold working)

- ไมควรวดความแขงในบรเวณทใกลกบตาแหนงเดม โดยควรเวนระยะหางไวไมนอยกวา 2.5 เทาของเสนทแยงมมรอยกด ทงตามแนวแกน x และ y

- ความหนาของชนงานทดสอบควรมากกวาอยางนอย 1.5 เทาของเสนทแยงมมของรอยกด และหลงจากการทดสอบวดความแขง ไมควรมการเปลยนแปลงใดๆ ใหเหนทางดานหลง (อกดานหนง) ของชนงานทดสอบ

- การอานคาความยาวเสนทแยงมม จะขนกบสายตาของแตละคน ดงนนควรใหคนใดคนหนงเปนผอานคา

วธทดสอบนไมเปนทนยมในการใชงานสาหรบภาคอตสาหกรรม เนองจากขอจากดททดสอบไดชา ตองมเตรยมผวทด เพอใหไดคาเสนทแยงมมของรอยกดทแนนอน และมโอกาสผดพลาดในการวดระยะเสนผานศนยกลางได

หวทดสอบเพชรทรงพรามดหวทดสอบเพชรทรงพรามด ชนงานทดสอบชนงานทดสอบ

d1 d2

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

17

3. Rockwell Hardness Test

เปนวธวดความแขงของโลหะทนยมใชมากทสด โดยจะวดความแขงจาก ”ความลก” ระยะกดทถกหวกดกดดวยแรงคงท ซงจะแตกตางจากแบบ Brinell และ Vicker ทวดจากแรงกดตอหนงหนวยพนท ดงนนวธนจงมการวดดวยกนหลายสเกล เพอใหสามารถเลอกใชวดความแขงไดเหมาะสมทสด แรงทใชกดม 2 สวน คอ minor load และ major load

รปท 1.19 : วธการกดทดสอบแบบ Rockwell Hardness Test

Minor load เปนแรงทยดหวกดลกบอลเหลกชบแขง หรอหวกดเพชรไวบนผวโลหะทจะวดความแขง

Major load เปนแรงทมากกวา minor load และกดลงภายหลงจากให minor load กบชนงาน

สาหรบมาตรฐานความแขงแบบ Rockwell มอย 15 สเกล (ไมรวม superficial hardness scale) ดงแสดงในตารางท 1

ตารางท 1 : การวดความแขงแบบ Rockwell สเกลตางๆ

สเกล ประเภทหวกด Major laod, kgf

การใชงานทวไป

A หวกดเพชร (two scales-carbide and steel)

60 ซเมนตคารไบด, เหลกกลาทมขนาดบาง และเหลกกลาชบแขงผวไมลก (shallow case-hardening steel)

B ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/16 นว (1.588 มม.)

100 โลหะผสมของทองแดง (Copper alloys), เหลกกลาทไมแขงมาก (soft steels), โลหะผสมของอะลมเนยม (aluminum alloys) และเหลกหลออบเหนยว (malleable iron)

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

18

สเกล ประเภทหวกด Major laod, kgf

การใชงานทวไป

C หวกดเพชร 150 เหลกกลา, เหลกหลอทมความแขงสง (hard cast irons), เหลกหลออบเหนยวชนดเพอรรตก, ไทเทเนยม, เหลกกลาชบแขงทผวลก และวสดอนๆ ทมความแขงมากกวา 100 HRB

D หวกดเพชร 100 เหลกกลาทมขนาดบาง และเหลกกลาชบแขงทผว และเหลกหลออบเหนยวชนดเพอรรตก

E ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/8 นว (3.175มม.)

100 เหลกหลอ, โลหะผสมของอะลมเนยม โลหะผสมของแมกนเซยม และโลหะสาหรบผลตแบรง

F ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/16 นว (1.588 มม.)

60 โลหะผสมของทองแดงทผานการอบออน และโลหะแผนบางทไมแขง

G ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/16 นว (1.588 มม.)

150 บรอนซผสมฟอสฟอรส (Phosphor bronze), โลหะผสมทองแดง-เบอรเลยม (beryllium copper), เหลกหลออบเหนยว. โดยความแขงสงสดทวดไดจะตองไมเกน 92 HRG เพอปองกนหวกดเสยหาย

H ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/8 นว (3.175 มม.)

60 อะลมเนยม, สงกะส และตะกว

K ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/8 นว (3.175 มม.)

150 โลหะสาหรบผลตแบรง และวสดอนๆ ทบางและนม โดยเลอกใชลกบอลเหลกกลาชบแขงขนาดเลกและใชแรงกดสงเพอปองกนผลของ anvil effect

L ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/4 นว (6.350 มม.)

60 โลหะสาหรบผลตแบรง และวสดอนๆ ทบางและนม โดยเลอกใชลกบอลเหลกกลาชบแขงขนาดเลกและใชแรงกดสงเพอปองกนผลของ anvil effect

M ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/4 นว (6.350 มม.)

100 โลหะสาหรบผลตแบรง และวสดอนๆ ทบางและนม โดยเลอกใชลกบอลเหลกกลาชบแขงขนาดเลกและใชแรงกดสงเพอปองกนผลของ anvil effect

P ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/4 นว (6.350 มม.)

150 โลหะสาหรบผลตแบรง และวสดอนๆ ทบางและนม โดยเลอกใชลกบอลเหลกกลาชบแขงขนาดเลกและใชแรงกดสงเพอปองกนผลของ anvil effect

R ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/2 นว (12.70 มม.)

60 โลหะสาหรบผลตแบรง และวสดอนๆ ทบางและนม โดยเลอกใชลกบอลเหลกกลาชบแขงขนาดเลกและใชแรงกดสงเพอปองกนผลของ anvil effect

S ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/2 นว (12.70 มม.)

100 โลหะสาหรบผลตแบรง และวสดอนๆ ทบางและนม โดยเลอกใชลกบอลเหลกกลาชบแขงขนาดเลกและใชแรงกดสงเพอปองกนผลของ anvil effect

V ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/2 นว (12.70 มม.)

150 โลหะสาหรบผลตแบรง และวสดอนๆ ทบางและนม โดยเลอกใชลกบอลเหลกกลาชบแขงขนาดเลกและใชแรงกดสงเพอปองกนผลของ anvil effect

คาความแขงจะแสดงเปน 2 สวน คอ ตวเลขคาความแขงทวดได และสญลกษณของสเกลทใชวด (แสดงถงลกษณะหวกดทใชวด คา และmajor load) ตวอยาง เชน 64.0 HRC หมายความคา ตวเลขความแขงทอานไดเทากบ 64.0 ดวยการวดแบบ Rockwell สเกล C ทใชหดกดเพชร และมคา major load เทากบ 100 kgf

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

19

สวนใหญการทดสอบเหลกกลา และวสดอนๆ จะใชเปน Rockwell สเกล C และ B อยางไรกตาม เนองจากไมไดมการกาหนดสเกลทชดเจน ดงนนจงควรพจารณาถงปจจยอนๆ ดวย เพอใหเลอกใชสเกลไดเหมาะสมทสด ซงปจจยตางๆ ทตองคานงถง ไดแก

> ชนดของวสด โดยทวไปผลการทดสอบทดทสด ไดจากการใชแรงกดสงทสดเทาทชนงานทดสอบจะสามารถรบได และจากตารางท 1 จะบอกไดวาวสดททดสอบควรใชสเกลแบบไหน เชน วสดแขง เชน เหลกกลา หรอทงสเตนคารไบด จะตองใชสเกล A, C, D เทานน

> ความหนาของชนงานทดสอบ ควรมากกวาความลกของรอยกดอยางนอย 10 เทา เพอใหไดคาความแขงทถกตอง ซงการวดความลกรอยกด แบงไดเปน 2 สวน ดงน

- ความลกรอยกด = (100 - คาความแขงทวดได) x 0.002 สาหรบหวกดเพชร

- ความลกรอยกด = (130 - คาความแขงทวดได) x 0.002 สาหรบหวกดบอลนอกจากน

ภายหลงการทดสอบจะตองไมมรอยนนเกดขนทางดานหลงของชนงานทดสอบดวย

> รปรางของชนงานทดสอบ และตาแหนงในการวด

- ชนงานรปทรงยาว จะตองตดตงแทนรองรบเพอใหมนใจไดวา ผวทดสอบททาการวดความ

แขงตงฉากกบแนวกดของหวกด

- ชนงานทรงกระบอก การวดคาความแขงใหถกตองจะตองใชคา correction factor ชวยปรบ

คาความแขงทอานได เนองจากในการวดความแขงของผวนน (convex) หกกดจะกดลงไปลกมากกวาปกต ดงนนคาทอานไดจะนอยกวาความเปนจรง ดงนนคา correction factor (ตารางท 2) จะถกบวกเขาไปเมอวดความแขงกบผวชนงานทรงกระบอก นอกจากนในการวดความแขงชนงานทรงกระบอกจะตองใชแทนตวว (V anvil) เพอชวยรองรบชนงานทดสอบใหอยนงกบท

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

20

ตารางท 2 : คา Correction factors สาหรบการวดความแขงชนงานทรงกระบอก

Correction factors สาหรบชนงานทดสอบทมเสนผานศนยกลางเทากบ คาความแขงทอาน

ได

6.350 มม.

(0.250 นว)

9.525 มม.

(0.375 นว)

12.700 มม.

(0.500 นว)

15.875 มม.

(0.625 นว)

19.050 มม.

(0.750 นว)

22.225 มม.

(0.875 นว)

25.400 มม.

(1.000 นว)

การทดสอบความแขง ดวยลกบอล 1/16 นว (1.588 มม.) (Rockwell สเกล B, F และ G) 0 * * * * 4.5 3.5 3.0 10 * * * 5.0 4.0 3.5 3.0 20 * * * 4.5 4.0 3.5 3.0 30 * * 5.0 4.5 3.5 3.0 2.5 40 * * 4.5 4.0 3.0 2.5 2.5 50 * * 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 60 * 5.0 3.5 3.0 2.5 2.0 2.0 70 * 4.0 3.0 2.5 2.0 2.0 1.5 80 5.0 3.5 2.5 2.0 1.5 1.5 1.5 90 4.0 3.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.0 100 3.5 2.5 1.5 1.5 1.0 1.0 0.5

การทดสอบความแขง ดวยหวกดเพชร (Rockwell สเกล C, D และ A) 20 * * * 2.5 2.0 1.5 1.5 30 * * 2.5 2.0 1.5 1.5 1.0 40 * 2.5 2.0 1.5 1.0 1.0 1.0 50 2.5 2.0 1.5 1.0 1.0 0.5 0.5 60 1.5 1.0 1.0 0.5 0.5 0.5 0.5 70 1.0 1.0 0.5 0.5 0.5 - - 80 0.5 0.5 0.5 - - - -

หมายเหต : * เปน correction factor ทเกน 5.0 (สาหรบ Rockwell สเกล B, F และ G) และ 3.0 (สาหรบ Rockwell สเกล C, D และ A) ซงไมเปนทยอมรบ จงไมรวมอยในตาราง

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

21

- การวดความแขงผวดานใน (เชน ดานในของวงแหวน) สวนใหญจะใชหวกดแบบ

gooseneck adapter

- ระยะหางระหวางจดศนยกลางของรอยกด กบขอบของชนงานทดสอบควรมากกวา 2.5 เทา

ของเสนผานศนยกลางรอยกด และไมควรวดความแขงในบรเวณทใกลกบตาแหนงเดม โดยควรเวนระยะหางไวไมนอยกวา 4 เทาของเสนผานศนยกลางรอยกด

ตารางท 3 : เปรยบเทยบคาความแขงตามวธตางๆ

BRINELL ROCKWELL SUPERFICIAL ROCKWELL

10 m/m Ball

Diamond Brale 1/16" Ball "N" Brale Penetrater 3000 kgm Load

TENSILE STRENGTH

150 kgf C Scale

60 kgf A Scale

100 kgf D Scale

100 kgf B Scale

15 kg Load 15N

30 kg Load 30N

45 kg Load 45N

Dia. Of Ball

Impression in m/m

Hardness Number

VICKERS OR FIRTH DIAMOND HARDNESS

NUMBER

Equivalent 1000 lb. Sq.

In.

80 92 87 97 92 87 1865 79 92 86 92 87 1787 78 91 85 96 91 86 1710 77 91 84 91 85 1633 76 90 83 96 90 84 1556 75 90 83 89 83 1478 74 89 82 95 89 82 1400 73 89 81 88 81 1323 72 88 80 95 87 80 1245 71 87 80 87 79 1160 70 87 79 94 86 78 1076 69 86 78 94 85 77 1004 68 86 77 85 79 942 67 85 76 93 84 75 894 66 85 76 93 83 73 854 65 84 75 92 82 72 2.25 745 820 64 84 74 81 74 2.30 710 789 63 83 73 92 80 70 2.30 710 763 62 83 73 91 79 69 2.35 682 746 61 82 72 91 79 68 2.35 682 720 60 81 71 90 78 67 2.40 653 697 59 81 70 90 77 66 2.45 627 674 326 58 80 69 89 76 65 2.55 578 653 315 57 80 69 89 75 63 2.55 578 633 304

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

22

56 79 68 88 74 62 2.60 555 613 294 55 79 67 88 73 61 2.60 555 595 287 54 78 66 87 72 60 2.65 534 577 279 53 77 65 87 71 59 2.70 514 560 269 52 77 65 86 70 57 2.75 495 544 261 51 76 64 86 69 56 2.75 495 528 254 50 76 63 86 69 55 2.80 477 513 245 49 75 62 85 68 54 2.85 461 498 238 48 75 61 85 67 53 2.90 444 484 232 47 74 61 84 66 51 2.90 444 471 225 46 73 60 84 65 50 2.95 432 458 219 45 73 59 83 64 49 3.00 415 446 211 44 73 59 83 63 48 3.00 415 434 206 43 72 58 82 62 47 3.05 401 423 202 42 72 57 82 61 46 3.10 388 412 198 41 71 56 81 60 44 3.10 388 402 191 40 70 55 80 60 43 3.15 375 392 185 39 70 55 80 59 42 3.20 363 382 181 38 69 54 79 58 41 3.25 352 372 176 37 69 53 109 79 57 40 3.30 341 363 171 36 68 52 109 78 56 39 3.35 331 354 168 35 68 52 108 78 55 37 3.35 331 345 163 34 67 51 108 77 54 36 3.40 321 336 159 33 67 50 107 77 53 38 3.45 311 327 154 32 66 49 106 76 52 34 3.50 302 318 150 31 66 48 106 76 51 33 3.55 293 310 146 30 65 48 105 75 50 32 3.60 285 302 142 29 65 47 104 75 50 30 3.65 277 294 138 28 64 46 103 74 49 29 3.70 269 286 134 27 64 45 103 73 48 28 3.75 262 279 131 26 63 45 102 73 47 27 3.80 255 272 126 25 63 44 101 72 46 26 3.80 255 266 124 24 62 43 100 72 45 24 3.85 248 260 122 23 62 42 99 71 44 23 3.90 241 254 118 22 62 42 99 71 43 22 3.95 235 248 116 21 61 41 98 70 42 21 4.00 229 243 113 20 61 40 97 69 42 20 4.05 23 238 111 18 95 4.10 217 230 107 16 94 4.15 212 222 102 14 92 4.25 203 213 98 12 90 4.35 192 204 92 10 89 4.40 187 195 90 8 87 4.50 179 187 87 6 85 4.60 170 180 83 4 84 4.65 166 173 79

เอกสารประกอบการเรยนวชา InE191 Engineering Material

อ.อนวฒน, อ.ประกาศต ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร

23

2 82 4.80 156 166 77 0 81 4.80 156 160 74

79 4.90 149 156 73 77 5.00 143 150 70 74 5.10 137 143 67 72 5.20 131 137 65 70 5.30 126 132 62 68 5.40 121 127 60 65 5.50 116 122 58 5.60 112 117 56

แหลงคนควาเพมเตม : - สถาบนเหลกและเหลกกลาแหงประเทศไทย http://www.isit.or.th/ - มณฑล ฉายอรณ “การทดสอบความแขงแรงของวสด”

หนงสออเลกทรอนกส

ฟสกส 1(ภาคกลศาสตร( ฟสกส 1 (ความรอน)

ฟสกส 2 กลศาสตรเวกเตอร

โลหะวทยาฟสกส เอกสารคาสอนฟสกส 1ฟสกส 2 (บรรยาย( แกปญหาฟสกสดวยภาษา c ฟสกสพศวง สอนฟสกสผานทางอนเตอรเนต

ทดสอบออนไลน วดโอการเรยนการสอน หนาแรกในอดต แผนใสการเรยนการสอน

เอกสารการสอน PDF กจกรรมการทดลองทางวทยาศาสตร

แบบฝกหดออนไลน สดยอดสงประดษฐ

การทดลองเสมอน

บทความพเศษ ตารางธาต)ไทย1) 2 (Eng)

พจนานกรมฟสกส ลบสมองกบปญหาฟสกส

ธรรมชาตมหศจรรย สตรพนฐานฟสกส

การทดลองมหศจรรย ดาราศาสตรราชมงคล

แบบฝกหดกลาง

แบบฝกหดโลหะวทยา แบบทดสอบ

ความรรอบตวทวไป อะไรเอย ?

ทดสอบ)เกมเศรษฐ( คดปรศนา

ขอสอบเอนทรานซ เฉลยกลศาสตรเวกเตอร

คาศพทประจาสปดาห ความรรอบตว

การประดษฐแของโลก ผไดรบโนเบลสาขาฟสกส

นกวทยาศาสตรเทศ นกวทยาศาสตรไทย

ดาราศาสตรพศวง การทางานของอปกรณทางฟสกส

การทางานของอปกรณตางๆ

การเรยนการสอนฟสกส 1 ผานทางอนเตอรเนต

1. การวด 2. เวกเตอร3. การเคลอนทแบบหนงมต 4. การเคลอนทบนระนาบ5. กฎการเคลอนทของนวตน 6. การประยกตกฎการเคลอนทของนวตน7. งานและพลงงาน 8. การดลและโมเมนตม9. การหมน 10. สมดลของวตถแขงเกรง11. การเคลอนทแบบคาบ 12. ความยดหยน13. กลศาสตรของไหล 14. ปรมาณความรอน และ กลไกการถายโอนความรอน15. กฎขอทหนงและสองของเทอรโมไดนามก 16. คณสมบตเชงโมเลกลของสสาร

17. คลน 18.การสน และคลนเสยง การเรยนการสอนฟสกส 2 ผานทางอนเตอรเนต

1. ไฟฟาสถต 2. สนามไฟฟา3. ความกวางของสายฟา 4. ตวเกบประจและการตอตวตานทาน 5. ศกยไฟฟา 6. กระแสไฟฟา 7. สนามแมเหลก 8.การเหนยวนา9. ไฟฟากระแสสลบ 10. ทรานซสเตอร 11. สนามแมเหลกไฟฟาและเสาอากาศ 12. แสงและการมองเหน13. ทฤษฎสมพทธภาพ 14. กลศาสตรควอนตม 15. โครงสรางของอะตอม 16. นวเคลยร

การเรยนการสอนฟสกสทวไป ผานทางอนเตอรเนต

1. จลศาสตร )kinematic) 2. จลพลศาสตร (kinetics) 3. งานและโมเมนตม 4. ซมเปลฮารโมนก คลน และเสยง

5. ของไหลกบความรอน 6.ไฟฟาสถตกบกระแสไฟฟา 7. แมเหลกไฟฟา 8. คลนแมเหลกไฟฟากบแสง9. ทฤษฎสมพทธภาพ อะตอม และนวเคลยร

ฟสกสราชมงคล