1 / 29

บทที่ 6 การทดสอบแรงดึง Tension Test

บทที่ 6 การทดสอบแรงดึง Tension Test. 1302 423 Industrial Materials Testing Dr. Sukangkana Lee. บทนำ. การทดสอบแรงดึง มีวัตถุประสงค์ เพื่อวัดคุณสมบัติความต้านทานของวัสดุต่อแรงดึง เป็นประโยชน์ในการออกแบบ และการเลือกใช้วัสดุให้เหมาะสมกับลักษณะการใช้งาน

cain
Download Presentation

บทที่ 6 การทดสอบแรงดึง Tension Test

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 6การทดสอบแรงดึง Tension Test 1302 423 Industrial Materials Testing Dr. Sukangkana Lee

  2. บทนำ การทดสอบแรงดึง มีวัตถุประสงค์ เพื่อวัดคุณสมบัติความต้านทานของวัสดุต่อแรงดึง • เป็นประโยชน์ในการออกแบบ และการเลือกใช้วัสดุให้เหมาะสมกับลักษณะการใช้งาน • ในการทดสอบจะเป็นการใช้แรงดึงที่เพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอดึงชิ้นงานให้ยืดออกและขาดในที่สุด • โดยปกติแล้วมักจะทดสอบกับวัสดุที่เหนียวมากกว่าเปราะ

  3. วิธีการทดสอบ • กลึงแต่งชิ้นทดสอบ (specimen) จากชิ้นงานตัวอย่าง (sample) ให้ได้ขนาดตามมาตรฐานที่ใช้อ้างอิง เช่น มอก., JIS เป็นต้น • ทำความสะอาดชิ้นทดสอบ (specimen)    ใช้กระดาษทรายลูบชิ้นทดสอบ ถ้าผิวมีสนิม เพื่อป้องกันการเลื่อน ของชิ้นงานจากหัวจับขณะทำการดึง • ตรวจสอบความเรียบ ตรง ของชิ้นทดสอบโดยจะต้องไม่โกงงอ • ทำการวัดและบันทึกค่าขนาดและมิติของชิ้นทดสอบ • ทำการดึงด้วยเครื่องดึง (Tensile machine) ซึ่งเมื่อดึงเสร็จสิ้น (ชิ้นงานขาดจากกันเป็นสองส่วน)      • วาดกราฟและคำนวณค่าต่างๆ ที่เราต้องการ

  4. การวิเคราะห์ข้อมูล True stress Engineering stress

  5. ช่วงการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่น (Elastic deformation) • ระยะยืดตัว AB จะ แปรผันตรง กับแรงที่มาดึง เป็นเส้นตรง เรียกว่า Proportional limit • ความชันของเส้นตรงนี้จะเรียกว่า Young’s Modulus of Elasticity • เมื่อวัสดุยืดตัวอีกเล็กน้อยจะถึงจุด C ซึ่งเป็นจุดที่เริ่มที่จะมีการแปรรูปแบบถาวร หรือ จุดครากบน (Upper Yield Point) • โดยวัสดุที่ได้รับแรงดึงในช่วง AC เมื่อทำการหยุดดึง ความยาวของชิ้นงานจะหดกลับไปยังความยาวเริ่มแรกของวัสดุนั้น

  6. ช่วงการเปลี่ยนรูปแบบถาวร (Plastic deformation) • สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนเมื่อทำการแปรรูปต่อจาก จุด C   ชิ้นงานจะสามารถยืดตัวออกไปได้ (เรียกการเกิด Plastic flow) ด้วยความเค้นที่ลดลงและคงที่ในช่วงสั้นๆที่ จุด D ซึ่งเป็น จุดครากล่าง (Lower Yield point) • ค่าความเค้นที่จุด D นี้เรียกว่า ความต้านทานแรงดึงที่จุดคราก (Yield strength)หรือ ความเค้นคราก (Yield Stress)

  7. การเกิดของจุดครากบนและล่างนี้จะเป็นคุณสมบัติเฉพาะของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำการเกิดของจุดครากบนและล่างนี้จะเป็นคุณสมบัติเฉพาะของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ • เมื่อเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำได้รับแรงถึง จุดครากบน จะเกิดการเสียรูปที่ไม่สม่ำเสมอตลอดความยาวพิกัด แต่ จะกระจายสม่ำเสมอตลอดความยาวพิกัดเมื่อถึง จุดครากล่าง • จนกระทั่งมีความเครียดถาวรสม่ำเสมอตลอดความยาวพิกัด ซึ่งเรียกว่าเกิด the Lüders strain หลังจากนั้นชิ้นทดสอบจะมีพฤติกรรมภายใต้แรงกระทำ คือ แข็งแรงขึ้นเมื่อความเครียดเพิ่มขึ้น (strain-hardening) เหมือนกับวัสดุอื่นที่ไม่มีจุดคราก

  8. สำหรับโลหะที่ไม่ปรากฏจุดครากที่ชัดเจนให้เห็น เช่น เหล็กกล้าคาร์บอนหลังจากผ่านการรีดปรับผิว (Skin pass rolling) และที่ผ่านการอบอ่อน และโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก เป็นต้น • ดังนั้น การคำนวณค่าความต้านทานแรงดึงที่จุดคราก จะใช้วิธีการลากเส้นขนานกับช่วงที่กราฟเป็นเส้นตรง (Proportional limit) เรียกว่า Offset method • เช่น วัดที่ระยะห่าง 0.2% ของ Gauge length ไปตัดกับเส้นกราฟที่ได้จากการดึง

  9. ค่าความเค้นที่จุด Y เรียกว่า ความเค้นพิสูจน์ (Proof stress) ที่ 0.2%

  10. ชิ้นทดสอบ • ลักษณะภาคตัดขวางมีได้หลายลักษณะ เช่น วงกลม, สี่เหลี่ยมจัตุรัส หรือ สี่เหลี่ยมผืนผ้า • ชิ้นทดสอบจะได้จากการสุ่ม • ชิ้นงานอาจจะตัดมาจากผลิตภัณฑ์โดยตรง หรือต้องผ่านการกลึงแต่งเพื่อให้ได้ขนาด ซึ่งให้เป็นไปตามมาตรฐาน มอก 244 เล่ม 4-2525

  11. Gauge length

  12. การเตรียมชิ้นงานที่ผิดพลาดการเตรียมชิ้นงานที่ผิดพลาด

  13. การยึดชิ้นทดสอบ • ต้องให้แรงดึงทดสอบอยู่ในแนวแกนของชิ้นทดสอบ • ต้องไม่ทำให้เกิดการแกว่ง หรือเกิดการดัดโค้งระหว่างที่ทำการทดสอบ • รูบร่างของบริเวณจะจับยึดสามารถทำได้หลายแบบ เช่น แบบเรียบ, เป็นบ่า, เกลียว, รูสำหรับสลัก เป็นต้น

  14. อุปกรณ์จับยึดต้องมีความแข็งแรงเพียงพอต่อแรงกระทำ ส่วนมากมีลักษณะเป็นลิ่ม (Wedge grips) แต่จะไม่เหมาะสำหรับชิ้นงานที่เป็นโลหะเปราะเพราะจะทำให้แตกได้

  15. ตัวอย่างการจับยึดชิ้นงานตัวอย่างการจับยึดชิ้นงาน Spherical bearing มีไว้เพื่อป้องกัน______________

  16. ข้อสังเกตุ และ ควรระวัง • Elongation • วัดได้จากการนำชิ้นงานหลังจากชิ้นงานขาดจากกันแล้ว มาต่อให้สนิทที่สุด ในแนวเส้นตรง แล้วทำการวัด • ซึ่งอาจจะมีข้อผิดพลาดของสัญลักษณ์ไม่ชัดเจน และ human error ซึ่งอาจจะแก้ไขได้โดยการใช้เครื่องวัดการยืด (Extensometer) จะมีลักษณะเป็นไมโครมิเตอร์ หรือนาฬิกาวัด

  17. ถ้าตำแหน่งที่ขาดไม่อยู่ในช่วง gauge length ต้องทำใหม่ • เปอร์เซนต์การยืด จะไม่เท่ากันตลอดความยาว เมื่อเกิดคอคอด % Elongation ของชิ้นงาน = 31.25% แต่ถ้าพิจารณาตลอดความยาวGauge length จะพบว่า มีค่าตั้งแต่ 20-78% และ บริเวณคอคอด(5) มี% สูงสุด 1 2 3 4 5 6 7 8

  18. 2. ขนาดของชิ้นงาน • ทั่วไปจะกำหนด ความยาวพิกัด Lo=5.65So0.5 หรือ Lo=5d เป็น ชิ้นทดสอบได้สัดส่วน • ถ้าค่าสัดส่วน L/d ต่ำกว่านี้ จะมีผลต่อค่า %ความยืด และการลดลงของพื้นที่หน้าตัด • ถ้าค่า L/d=0 จะทำให้มีลักษณะเหมือนรอยบาก และทำให้เป็น บริเวณรวมของความเค้น (stress concentration) จะทำให้ค่าความแข็งแรงเพิ่มขึ้น แต่ความเหนียวลดลงมาก

  19. Length:Diameter ratio (a) Effect of Ductility (b) Effect on stress-strain L=3d L=2d L=0.5d L=d L=0d

  20. 3. ลักษณะการแตกของชิ้นงาน (a) (b) (c) (d) (e) (f) (a) Flat and Granular; Cast iron (b) Cup Cone, Silky; Mild Steel, Al (c) Partial cup-cone; Mild steel (d) Star fracture; Cold-worked or Heat-treated materials (e) Irregular; Wrought alloy (f) Cup Cone, Silky; Flat specimen

  21. 4. การเยื้องศูนย์ของชิ้นทดสอบ • อาจเกิดจากการจับชิ้นงานไม่ดี หรือวาง grip ไม่ดี จะทำให้ stress กระจายไม่ทั่วหน้าตัด หรือกระจายไม่สม่ำเสมอ เกิดแรงดึงไม่เท่ากันตลอดช่วงความยาวพิกัด (gauge length) • ส่งผลให้พิกัดของกราฟ โดยเฉพาะช่วงProportional limit น้อยกว่าความเป็นจริง • จะมีผลกระทบกับค่า strength ของชิ้นงานที่เปราะ และในการทดลองที่ต้องการหาค่า Elasticity ของวัสดุ

  22. 5. ความเร็วทดสอบ • ถ้าอัตราการดึงเร็วเกินไป จะทำให้เพิ่มความแข็งแรงดึง แต่ค่าการยืดลดลง • จะมีผลกระทบมากกับค่า strength ของโลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ เช่น ตะกั่ว สังกะสี พลาสติก เป็นต้น • ความสัมพันธ์ ระหว่างการเปลี่ยนแปลงของแรงดึง หรือ การยืด จะเป็นแบบ logarithm กับ ความเร็ว

  23. เช่น ในการทดสอบชิ้นงานมาตรฐานของเหล็กกล้า ถ้าเราเพิ่มความเร็วการดึง เป็น 8 เท่าคือ จาก1.25 เป็น 10 mm/min จะทำให้ความเค้นจุดครากเพิ่มขึ้น4%,ความเค้นดึง เพิ่มขึ้น 2% และ Elongation ลดลง 5% • ชิ้นงานหล่อ ไม่มีรับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงความเร็วมากนัก

  24. 6. อุณหภูมิการทดสอบ 6.1 อุณหภูมิต่ำ • วัสดุที่ใช้งานที่อุณภูมิต่ำ เช่น ชิ้นส่วนตู้เย็น, ชิ้นส่วนบรรจุสารเคมี หรือชิ้นส่วนเครื่องจักรที่ใช้ในสภาพภูมิอากาศอุณหภูมิต่ำ • เราทราบดีแล้วว่า ductility ลดลง เมื่อ T ต่ำลง • ส่วนใหญ่มักจะได้ค่า tensile strength สูงขึ้นถ้า T ต่ำลง • แต่ ค่า Yield strength มักจะเปลี่ยนแปลงไม่เป็นไปตามสัดส่วนเดียวกันกับค่า tensile strength

  25. 6.2 อุณหภูมิสูง • ชิ้นส่วนที่ต้องใช้งานที่อุณหภูมิสูง เช่น ชิ้นส่วนเครื่องจักร เครื่องบิน • ดังนั้นการทดสอบที่ อุณหภูมิสูง ต้องคำนึงถึง • การลดลงของ strength เมื่อ T สูงขึ้น • อัตราการเกิด Creep • ผลกระทบของ strain rate (พิจารณาจาก ความเร็วดึง) • ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างจุลภาค และโลหะวิทยา

  26. การทดสอบ Tensile test • ศึกษาวิธีการทดสอบ มอก. 244 เล่ม 4-2525 • ออกแบบใบบันทึกผลการทดลอง • เตรียมชิ้นงาน • อลูมิเนียม 12.5 mm, กลุ่มละ 1 ชิ้น • เหล็กเพลาขาว 12.5 mm , กลุ่มละ 1 ชิ้น • ทองเหลือง 12.5 mm, กลุ่มละ 1 ชิ้น

More Related