1 / 41

สมบัติเชิงกลของวัสดุ

บทที่ 5. สมบัติเชิงกลของวัสดุ. 1. ความเค้น. ความเค้น ( stress) คือ  แรงกระทำในเนื้อวัสดุต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ที่ตั้งฉากหรือขนานกับแรงนั้น . มีหน่วยเป็น N/m 2 หรือ  Pa หรือ lb/in 2 1 N/m 2 = 1 Pa 1 lb/in 2 = 6.89 10 3 Pa.

helga
Download Presentation

สมบัติเชิงกลของวัสดุ

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. บทที่ 5 สมบัติเชิงกลของวัสดุ

  2. 1. ความเค้น ความเค้น (stress)คือ  แรงกระทำในเนื้อวัสดุต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ที่ตั้งฉากหรือขนานกับแรงนั้น  มีหน่วยเป็นN/m2หรือ  Pa หรือ lb/in2 1 N/m2 = 1 Pa 1 lb/in2 = 6.89103 Pa

  3. Exแท่งอลูมิเนียม มีเส้นผ่านศูนย์กลาง = 0.500 นิ้ว ถูกแรงกระทำ 2500 lb จงหาความเค้นของแท่งโลหะนี้ จาก = 2500/ (/4)(0.5)2 = 12700 lb/m2

  4. 2. ความเครียด (Strain)   ความเครียด ()   =  ความยาวที่เปลี่ยนไป (l - lo)ความยาวเริ่มต้น (lo) ดังนั้น จึง ไม่มีหน่วย Ex : ชิ้นโลหะอลูมิเนียม กว้าง 0.5 นิ้ว หนา 0.04 นิ้ว ยาว 8 นิ้ว มีจุดกำหนดเกจช่วงระยะ 2.00 นิ้วที่จุดกึ่งกลาง เมื่อชิ้นงานถูกดึงที่ช่วงระยะเกจเปลี่ยนไปเป็น 2.65 นิ้ว จงหาความเครียด และเปอร์เซ็นต์ความยาวที่เปลี่ยนแปลงไป

  5. 3. Poisson Ratio http://training.ce.washington.edu/WSDOT/Modules/03_materials/Images/Main%20Page%20Pictures/poisson.jpg

  6. Typical Values of Poisson’s Ratio

  7. 4. Shear http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d0/Shear_scherung.svg/602px-Shear_scherung.svg.png http://www.eng.uc.edu/~gbeaucag/RyanBreese/Rheolog/rheology_files/image001.jpg

  8. Tensile Testing การทดสอบแรงดึง เป็นวิธีที่นิยมใช้เพื่อวัดคุณสมบัติความต้านทานของวัสดุต่อแรงที่มากระทำ http://www.ssi.shimadzu.com/products/images/testing/iso527-tensile-image1.jpg

  9. http://www.mtec.or.th/labs/mech/tips7.html http://www.twi.co.uk/twiimages/jk69f4.gif

  10. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Al_tensile_test.jpghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Al_tensile_test.jpg

  11. Stress vs. Strain curve typical of structural steel 1. Ultimate Strength2. Yield Strength3. Rupture4. Strain hardeningregion5. Necking region A: Apparent stress (F/A0)B: Actual stress (F/A)

  12. 1. Elastic modulus • Elastic modulus : Hook’s law • = E •  E = / • E = Elastic modulus = Young’s modulus • หน่วย : psi / Pa

  13. 2. Yield strength • กำลังวัสดุที่จุดครากที่ 0.2% offset (proof strength/ offset yield strength) • วัสดุเริ่มจะมีการแปรรูปแบบถาวร (plastic deformation) 3. Ultimate strength • เป็นค่ากำลังสูงสุดบนกราฟ ความเค้น-ความเครียด 4. % Elongation 5. % Reduction Area

  14. http://www.auf.asn.au/const_images/stress_strain4.jpg

  15. The Bend Test for Brittle Materials Yield strength, Tensile strength, Breaking strength : are the same Flexural strength = modulus of rupture F = fracture load L = distance between the two outer point w = width of the specimen h = height of the specimen http://www.emeraldinsight.com/fig/0180570504001.png

  16. www.aws.org/itrends/11-03/feature1.html www.thefabricator.com/WeldingInspection/Weldi... http://meetjoeblog.net/wp-content/uploads/2009/02/bending_test.jpg

  17. การทดสอบความแข็ง (Hardness Test) การทดสอบความแข็งจะเกี่ยวของกับการวัดความตานทานตอการเกิดเปนรอยกด โดยใช้เครื่องมือที่เป็นลักษณะหัวกดที่มีหลายแบบ เช่น แบบหัวบอล แบบระนาบ หรือแบบกรวยปลายมนหรือปรามิด ซึ่งปกติทําจากเหล็กกลา หรือเพชรและใช้ทดสอบภายใต้สภาวะน้ำหนักคงที่โดยการวัดน้ำหนักที่จะทําใหเกิดรอยกดตามที่กําหนดหรือวัดรอยกดที่เกิดขึ้นภายใตแรงกระทํานั้น

  18. การทดสอบความแข็งกับวัสดุโลหะสวนใหญเปนการทดสอบแบบ Brinell หรือ Rockwell สวนการทดสอบแบบอื่นคือการทดสอบแบบ Shore , Vickers, Rockwell superficial และเครื่องทดสอบ Herbert จะใชในการทดสอบโลหะที่มีความแข็งแรงสูง หรือ เหล็กกล้าที่ผานการชุบผิวนอกจากนั้นในการทดสอบความแข็ง บางครั้งตองทําการทดสอบกับวัสดุที่เล็กและบางมาก หรือวัสดุที่มีระดับความแข็งแตกตางกันที่พื้น ผิว เ ปน บ ริเ ว ณ แ ค บ ๆ จึง จํา เ ปน ตอ ง พัฒ น า เ ค รื่อ ง ท ด ส อ บ ค ว า ม แ ข็ง ร ะ ดับ จุล ภ า ค (microhardness tester) เชน Knoop เป็นต้น

  19. การทดสอบแบบ Brinell • เป็นการทดสอบความแข็งแบบน้ำาหนักคงที่ในการกดหัวกดเหล็กกลาชุบแข็งลงบนพื้นผิว • ชิ้นทดสอบ โดยปกติจะใชหัวกดลูกบอลเหล็กกลาชุบแข็งหรือทังสเตนคารไบดขนาด 10 mm. • กดลงบนผิวชิ้นทดสอบดวยน้ำหนักกด 3000 kg สําหรับโลหะแข็ง 1500 kg สําหรับโลหะที่มีความแข็งปานกลาง และ 500 kg หรือต่ำ กว่านั้นสำหรับวัสดุอ่อนนิ่ม

  20. www.twi.co.uk/content/jk74.html

  21. การทดสอบความแข็ง Rockwell • การทดสอบ Rockwell จะทดสอบดวยน้ำหนักตางกันสามชุดกับหัว • กดสามขนาด สวนการทดสอบ Brinell จะมีขนาดหัวกดที่ตางไปและใชน้ำหนักกดที่มากกวามากรวมทั้งการทดสอบแบบ Rockwell จะมีรอยกดที่ไดมีขนาดเล็กและตื้นกวา • สวนวัสดุที่นํามาทดสอบสามารถใชกับวัสดุกลุมเดียวกันกับการทดสอบ Brinell แตสามารถทําการทดสอบไดเร็วกวา เนื่องการทดสอบแบบ Rockwell สามารถอานคาความแข็งไดทันทีจากหนาป ดเคร  องตามมาตรฐาน ื่ ASTM E 18

  22. ในการทดสอบเริ่มแรกจะใชน้ำหนักกดเบื้องตน 10 kg คางไวซึ่งจะทําใหเกิดรอยกดเบื้องตนบนชิ้นทดสอบ โดยสังเกตเข็มบนหนาปดเครื่องที่แสดงน้ำหนักกดเบื้องตนจะเขาสู • บริเวณที่กําหนดจากนั้นใหใสน้ำหนักกดแทจริง โดยปกติถาใชหัวกดบอลน้ำหนักกดแทจริงจะอยูในชวงประมาณ 60 ถึง 100 kg และถาใชหัวกดเพชรจะใชน้ำหนักกดแทจริงไดถึง 150 kg สวนหัวกดบอลจะใชขนาดเสนผานศูนยกลาง 1/16 นิ้วและหัวกดบอลขนาด 1/8 1/4 และ 1/2 นิ้วจะใชกับวัสดุที่ออนกวา • หลังจากใสน้ำหนักกดแทจริงและนําน้ำหนักกดออกใหอานคาความแข็งจากหนาปดเครื่องโดยที่น้ำหนักกดเบื้องตนยังคางอยู่

  23. สเกลการทดสอบความแข็งแบบ Rockwell สเกล หัวกด น้ำหนักกด (kg) A เพชร 60 B บอล 1/16 นิ้ว 100 C เพชร 150 D เพชร 100 E บอล 1/8 นิ้ว 100 F บอล 1/16 นิ้ว 60 G บอล 1/16 นิ้ว 150

  24. Principal of the Rockwell Test 1. The indenter moves down into position on the part surface 2. A minor load is applied and a zero reference position is established 3. The major load is applied for a specified time period (dwell time) beyond zero 4. The major load is released leaving the minor load applied The resulting Rockwell number represents the difference in depth from the zero reference position as a result of the application of the major load. home.iitk.ac.in/~kamalkk/ME-371.htm

  25. The Hardness Test : Rockwell Hardness Test • Rockwell hardness values are expressed as a combination of a hardness number and a scale symbol representing the indenter and the minor and major loads. • The hardness number is expressed by the symbol HR and the scale designation. There are 30 different scales. The majority of applications are covered by the Rockwell C and B scales for testing steel, brass, and other metals. However, the increasing use of materials other than steel and brass as well as thin materials necessitates a basic knowledge of the factors that must be considered in choosing the correct scale to ensure an accurate Rockwell test. • The choice is not only between the regular hardness test and superficial hardness test, with three different major loads for each, but also between the diamond indenter and the 1/16, 1/8, 1/4 and 1/2 in. diameter steel ball indenters. • If no specification exists or there is doubt about the suitability of the specified scale, an analysis should be made of the following factors that control scale selection: • Type of material • Specimen thickness • Test location • Scale limitations

  26. HR = E – e F0 = preliminary minor load in kgf F1= additional major load in kgf F= total load in kgf e = permanent increase in depth of penetration due to major load F1 measured in units of 0.002 mm E= a constant depending on form of indenter: 100 units for diamond indenter, 130 units for steel ball indenter HR = Rockwell hardness number D = diameter of steel ball. home.iitk.ac.in/~kamalkk/ME-371.htm

  27. Advantages of the Rockwell hardness method include the direct Rockwell hardness number readout and rapid testing time. Disadvantages include many arbitrary non-related scales and possible effects from the specimen support anvil (try putting a cigarette paper under a test block and take note of the effect on the hardness reading! Vickers and Brinell methods don't suffer from this effect). www.ami.ac.uk/courses/topics/0123_mpm/index.html

  28. สเกล Rockwell อยูในรูปของเศษสวน 100 และแตละคาความแข็งมี คาความลึกรอยกดเทากับ 0.002 mm ดังนั้น 4 ถาอานคาความแข็งไดเปน 53 HRB กับ 56 HRBหมายถึงทั้งสองมีรอยกดตางกันเทากับ 3 x 0.002 mm นั้นคือ 0.006 mm สเกล B ใชในการทดสอบวัสดุความแข็งปานกลางในชวง 0 – 100 HRB ถาใชหัวกดบอลวัดคาความแข็งของวัสดุเกิน 100 HRB อาจทําใหหัวบอลเกิดการยุบตัวทําใหไดคาความแข็งที่คลาดเคลื่อนได สวนสเกล C มักใชทดสอบกับวัสดุที่มีคาความแข็งมากกวา 100 HRB ซึ่งปกติแล้วเหล็กกล้าจะมีคาความแข็งสูงสุดประมาน 70 HRC และการวัดความแข็งดวยสเกล C จะอยูที่ประมาณ 20 HRC ขึ้นไป เนื่องจากการทดสอบความแข็งต่ำกวา 20 HRC ไดรอยกดที่เล็กมากทําใหคาความแข็งที่ไดไมนาเชื่อถือในการทดสอบใหเลือกใชสเกลที่ใชหัวกดบอลที่มีขนาดเล็กที่สุดเทาที่จะเปนไปไดทั้งนี้เพราะความวองไวในการตรวจวัดจะลดลงตามขนาดรอยกดที่เพิ่มขึ้น

  29. การทดสอบแบบ Vickers เปนการทดสอบความแข็งโดยใชหัวกดเพชรรูปปรามิดฐานสี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาดเล็ก ซึ่งมีองศาของปลายแหลม 136 องศา น้ำหนักกดที่ใชจะอยูระหวาง 5-120 กิโลกรัม โดยจะเพิ่มครั้งละ 5 กิโลกรัม การทดสอบนี้มีหลักการเดียวกันกับการทดสอบความแข็ง Brinell คือคาความแข็งที่ไดคิดจากน้ำหนักกดที่กระทําตอพื้นที่ของ รอยกด

  30. F= Load in kgfd = Arithmetic mean of the two diagonals, d1 and d2 in mmHV = Vickers hardness www.twi.co.uk/content/jk74.html www.bestar-steel.com/cn/hardnessTesting.php

  31. http://www.nhml.com/i/resources_NHML_hardness_testing_fig2.gifhttp://www.nhml.com/i/resources_NHML_hardness_testing_fig2.gif

  32. Hardness of plastics and elastomers www.engineeringpolymers.com/epbb/ch09.html

  33. http://www.iun.edu/~geos/Zoran%20IUN/G%20101/Photos/Mohs%20%20scale.jpghttp://www.iun.edu/~geos/Zoran%20IUN/G%20101/Photos/Mohs%20%20scale.jpg

  34. Impact Test www.wmtr.com/Content/impact_testing.htm www.castingmanufacturers.com/facilities.asp

  35. Charpy impact test http://www.twi.co.uk/twiimages/jk71f2.gif

  36. การบ้าน : หาวิธีการคำนวณหาพลังงานที่เกิดจากการทดสอบแบบกระแทก www.steinwall.com/ART-impact-testing.html http://www.matweb.com/reference/images/izod_apparatus.gif

  37. Creep Test http://www.pktooling.co.uk/pk-images/gm-aerosol-creep-test-fixture.jpg www.twi.co.uk/content/jk81.html

  38. www.twi.co.uk/content/jk81.html www.engr.usask.ca/.../geoe118/geoe118.037.html

  39. Fatigue Test http://www.surfaceng.com/photos/large/testing_fatigue1.jpg www.risoe.dk/afm/products/mechanical/fatigue.htm www.dynaflow-inc.com/Services/matr&d.htm

  40. http://www.engrasp.com/doc/etb/mod/fm1/stresslife/Figure5.gifhttp://www.engrasp.com/doc/etb/mod/fm1/stresslife/Figure5.gif

More Related