เครื่องวัดความแข็งเชิงพานิช และการใช้งาน

1. เครื่องวัดความแข็งเชิงพานิช และการใช้งาน โดย นายทัศนัยแสนพลพัฒน์ หัวน้าห้องปฏิบัติการความแข็ง, แรงบิด นายนิธิวัฒน์ สะสม นักมาตรวิทยาห้องปฏิบัติการความแข็ง ฝ่ายมาตรวิทยาเชิงกล

2. หัวข้อบรรยาย • การวัดความแข็งเบื้องต้น • การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์ • การวัดความแข็งแบบวิกเกอร์ส

3. หัวข้อบรรยาย • การวัดความแข็งเบื้องต้น • การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์ • การวัดความแข็งแบบวิกเกอร์ส

4. การวัดความแข็งเบื้องต้นการวัดความแข็งเบื้องต้น โดย คุณทัศนัย แสนพลพัฒน์ ห้องปฏิบัติการความแข็ง สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ

5. Hardness measurement ความแข็งของวัสดุคืออะไร ? ความแข็ง หมายถึง ความสามารถของวัสดุในการต้านการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง จากการถูกกระทำโดยวัสดุอื่นที่มีความแข็งกว่า โดยวิธีการกด, การกระแทก หรือขีดข่วน หมายเหตุ การกระทำดังกล่าวไม่รวมถึงการกระทำโดยวิธีทางความร้อน, ความเย็น, เคมี, ทางไฟฟ้า ฯลฯ

6. Hardness measurement สิ่งของรอบๆ ตัวเราทุกวันนี้ เกี่ยวข้องกับการวัดความแข็งมากเพียงใด ?

7. ประเภทของเครื่องมือวัดความแข็งประเภทของเครื่องมือวัดความแข็ง • การวัดความแข็งแบบขีดข่วน (Scratch hardness test) • การวัดความแข็งแบบกระดอน (Rebound hardness test) • การวัดความแข็งแบบกด (Indentation hardness test)

8. Scratch hardness test Types of Hardness testing Moh’s hardness scale การวัดความแข็งแบบ Moh นี้ เป็นการเรียงลำดับ และบอกถึงลำดับของความแข็ง ตามความสามารถในการต้านแรงขูดขีดของแร่ โดยเปรียบเทียบกับความแข็งของแร่ที่ถูกจัดทำไว้เป็นความแข็งอ้างอิง การวัดแบบนี้ถูกคิดค้นโดยนักแร่ชาวเยอรมัน Friedrich Moh ในปี 1812 โดยจัดกลุ่มความแข็งมาตรฐานอ้างอิงของแร่ไว้ 10 ชนิด ทำให้หน่วยวัดความแข็งแบบนี้มี 10 อันดับความแข็งด้วยกัน คือ 1 ถึง 10 เรียงจากแข็งน้อยไปแข็งมากกว่า

9. Scratch hardness test Types of Hardness testing Moh’s hardness scale

10. Scratch hardness test Types of Hardness testing Moh’s hardness scale

11. Scratch hardness test Types of Hardness testing Moh’s hardness scale

12. Scratch hardness test Types of Hardness testing File Testing มีหลักการเดียวกับ Moh’s hardness scale แต่แทนที่จะใช้แร่เป็นตัวแทนในการจัดอันดับต่างๆ ซึ่งได้จัดทำเป็นตะไบขึ้นให้มีความแข็งที่อันดับต่างๆ ขึ้นมาแทน ข้อดีของการใช้ File testing อีกข้อหนึ่งคือ สามารถจัดทำตะใบที่ความแข็งใดๆ ก็ได้ในหน่วยความแข็งอื่นๆ ที่นิยมใช้กัน เช่น ชุดตะไบที่จัดทำขึ้นนี้ ดังรูปถูกทำไว้ 6 อันดับความแข็งที่ 65, 60, 55, 50, 45 และ 40 HRC เป็นต้น

13. Scratch hardness test Types of Hardness testing File Testing

14. Scratch hardness test Types of Hardness testing Turner’s Sclerometer hardness test Sclerometer ถูกพัฒนาเพื่อแก้ไขจุดอ่อนของ Moh’s hardness scale ในเรื่องของความไม่ละเอียดของอันดับความแข็ง ซึ่งมีเพียง 10 อันดับ ถึงแม้ปัจจุบันจะถูกพัฒนาให้มีอันดับเพิ่มเติมแล้วก็ตาม Sclerometer เป็นเครื่องมือวัดความแข็งของแร่ โดยเฉพาะจะเห็นได้จากหน่วยวัดความแข็งของ Moh’s hardness scale ถูกเปรียบเทียบกับค่าความแข็งโดย sclerometer เช่น เพชร มีความแข็งอันดับ 10 ตาม scale ของ Moh แต่มีความแข็งเป็น 1500 ตามหน่วยของ Sclerometer

15. Scratch hardness test Types of Hardness testing Turner’s Sclerometer hardness test Sclerometer ถูกคิดค้นโดย Turner ในปี ค.ศ. 1896 โดยใช้หลักการที่วัสดุที่ถูกวัดความแข็ง จะถูกขีดข่วนด้วยหัวเพชรบนพื้นผิวที่เรียบ ค่าความแข็งจะถูกจัดแบบเรียง ลำดับตามน้ำหนักของหัวกดในหน่วยกรัม และเป็นน้ำหนักที่ถูกเพิ่มจนกระทั่งทำให้เกิดรอยขีดข่วนบนวัสดุที่ถูกทดสอบ ซึ่งจะต้องสังเกตได้โดยตาเปล่า

16. Scratch hardness test Types of Hardness testing Scratch testing for material มีความคล้ายคลึงกับ sclerometer มาก เพียงแต่ค่าความแข็งจะถูกวัดแบบเรียงลำลับตามแรงเสียดทาน (Friction force) ที่หัวกดซึ่งทำจากเพชรใช้ขูดขีด นิยมใช้วัดความแข็งของ ceramic งาน coating ที่ความลึกไม่เกิน 20 um ในปัจจุบันนี้มีมาตรฐานของ scratch testing for material อยู่มากมายเช่น ASTM G171, ASTM C1624, ISO 20502 และ ISO 1518 เป็นต้น

17. Rebound hardness test Types of Hardness testing Shore’s Scleroscope เป็นวิธีการหนึ่งในกลุ่มการวัดความแข็งแบบกระดอน ถูกคิดค้นโดย Shore Instruments, Division of Instron Corp. ในประเทศอเมริกา ใช้หลักการปล่อยให้หัวกดซึ่งทำจากเพชรตกลงบนผิวชิ้นงานวัด ค่าความแข็งถูกวัดแบบเรียงลำดับจากระยะความสูงของหัวกดที่กระดอนกลับ (rebound)

18. Rebound hardness test Types of Hardness testing Shore’s Scleroscope ความแข็งที่ได้จากวิธีนี้ มีความสัมพันธ์กับ elasticity ของวัสดุมากกว่า ultimate strength ดังนั้น การใช้ตารางแปลงหน่วยความแข็งไปยังความแข็งแบบอื่นๆ จะต้องคำนึงถึงกลุ่มวัสดุอย่างมาก ซึ่งโดยส่วนใหญ่แล้ว ตารางแปลง scale ความแข็งใน ASTM E140 หรือ DIN50 150 นั้น เป็นตารางแปลง scale ความแข็งของวัสดุจำพวก unalloyed หรือ low-alloyed steel เท่านั้น หากเป็นวัสดุกลุ่มอื่นอาจให้ความผิดพลาดสูงในการแปลงหน่วย ซึ่งอาจจัดกลุ่มวัสดุตาม Yong’s Modulus ได้ดังนี้

19. Rebound hardness test Types of Hardness testing Shore’s Scleroscope **** ข้อควรระวัง การวัดความแข็งด้วย Rebound hardness test ทุกประเภท จะมีผลกระทบจากปัจจัยอื่นๆ ได้ เช่น ความเรียบผิวงาน, มวลของชิ้นงาน, ความหนา, รูปร่างผิวงาน เป็นต้น

20. Rebound hardness test Types of Hardness testing Leeb Hardness Test Leeb hardness test ถูกคิดค้นประดิษฐ์โดย D.Leeb ชาวสวิสเซอร์แลนด์ เป็นเครื่องมือวัดความแข็งแบบกระดอนชนิดหนึ่ง เหมาะสำหรับงานโลหะหล่อชิ้นงานใหญ่ ถือว่าเป็น Portable hardness tester ที่มีมาตรฐานรองรับ เช่น ASTM A956 เป็นต้น Leeb hardness เป็นการวัดแบบเรียงลำดับความแข็ง จากการสูญเสียพลังงานจลน์และกระดอนกลับ ความเร็วสัมผัสชิ้นงานก่อนกระดอน และความเร็วในการกระดอนกลับ ถูกวัดเพื่อเป็นตัวแทนของการวัดการสูญเสียพลังงานจลน์ HL = 1,000 เมื่อ A คือ ความเร็ว Hammer ก่อนกระทบชิ้นงาน B คือ ความเร็ว Hammer หลังกระทบชิ้นงาน

21. Rebound hardness test Types of Hardness testing Leeb Hardness Test เช่นเดียวกับ Shore’s seleroscope hardness test ผลการวัดความแข็งจะขึ้นอยู่กับค่า Yong’s Modulus มากกว่า Ultimate Strength และค่าความแข็งอาจผิดพลาดจากผลกระทบของความเรียบผิวงาน. มวลของชิ้นงาน, ความหนา, รูปร่างผิวงาน เป็นต้น และควรคำนึงถึงประเภทของวัสดุในการแปลงค่าความแข็งไปยังหน่วยอื่นเหมือน Rebound hardness test ทั่วไป

22. Indentation hardness test Types of Hardness testing Brinell Hardness Test เป็นวิธีการวัดความแข็งแบบกด (Indentation Method) ที่เก่าแก่ที่สุดวิธีหนึ่ง และยังคงได้รับความนิยมใช้อยู่ในปัจจุบัน ถูกคิดค้นโดย Dr.John August Brinell ชาวสวิเดน ในปี ค.ศ. 1900 Brinell hardness test ใช้หลักการออกแรงกดผ่านหัวกดรูปทรงกลม (Ball Indenter) ด้วยแรงที่กำหนดไว้ ผลการวัดความแข็ง Brinell ได้จากผลหารของแรงกดในหน่วยกิโลกรัม (kgf) ด้วยพื้นที่ผิวที่ถูกกดด้วย Ball Indenter ในหน่วยของตารางมิลลิเมตร (mm2)ซึ่งถูกวัดทางอ้อมโดยคำนวณจากเส้นผ่านศูนย์กลางของหลุมที่ถูกกดหลังถอนแรงกดออกแล้ว

23. Indentation hardness test Types of Hardness testing Brinell Hardness Test Brinell hardness scale (HB) = = = d = เมื่อ F = Test force ในหน่วย N D = เส้นผ่านศูนย์กลางของหัวกดทรงกลมในหน่วย mm. D = เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของหลุมที่ถูกกดบนชิ้นงาน d1, d2 = เส้นผ่านศูนย์กลางของหลุมที่ถูกกดบนชิ้นงานตั้งฉากกัน 90

24. Indentation hardness test Types of Hardness testing Brinell Hardness Test การเลือกขนาดแรงกดและขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของหัวกดนี้ จะต้องคำนึงถึงปัจจัยที่สำคัญตัวหนึ่ง คือ ค่าอัตราส่วนแรงกด-เส้นผ่านศูนย์กลาง (Force-diameter ratio) มีค่าดังนี้ Force - diameter ratio = แรงกดและขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของหัวกดจะต้องอยู่ใน 1 – 30 N/mm2เพื่อไม่ให้หัวกดเปลี่ยนแปลงรูปร่างหรือเสียหายได้ และขณะหัวกดยังคงรูปทรงกลมอยู่ในเกณฑ์ยอมรับได้ ตลอดจนผลการวัดความแข็งของ Brinell hardness ในวัสดุเดียวกันจะให้ค่าความแข็งเปลี่ยนแปลงตามแรงกด แต่จะให้ค่าผลการวัดที่สอดคล้องกัน ถ้าใช้ค่าอัตราส่วนแรงกด–เส้นผ่านศูนย์กลาง (Force–diameter ratio) ที่เท่ากันดังตัวอย่างรูปที่แสดง

25. Indentation hardness test Types of Hardness testing Brinell Hardness Test ISO 6506 กำหนดให้เลือกค่า Force–diameter ratio ให้สอดคล้องกับวัสดุที่ทำการทดสอบ และความแข็งที่ปรากฏ

26. Indentation hardness test Types of Hardness testing Brinell Hardness Test พิสัยการวัดความแข็งของ Brinell Hardness

27. Indentation hardness test Types of Hardness testing Vickers Hardness Test Vickers hardness test ถูกคิดค้นและประดิษฐ์โดย R.Smith และ G.Sandland วิศวกรบริษัท Vickers Ltd. ประเทศอังกฤษ ในปี ค.ศ. 1925 สามารถกล่าวได้ว่า Vickers hardness test มีช่วงการวัดที่กว้างที่สุด ครอบคลุมความต้องการในการวัดความแข็งทั้งหมด และสามารถประยุกต์ใช้งานได้กับวัสดุเกือบทุกชนิดได้ด้วย scale เดียว ข้อดีที่เหนือกว่าการวัดแบบ Brinell hardness อีกประการหนึ่งคือ ผลการวัดค่าความแข็งคงที่ไม่เปลี่ยนไปตามแรงกด ซึ่ง Brinell hardness จะให้ผลการวัดความแข็งเปลี่ยนไปตามอัตราส่วนแรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางหัวกด (force-diameter ratio) Vickers hardness test มีหลักการคล้ายคลึงกับ Brinell hardness test กล่าวคือ ออกแรงกดไปยังชิ้นงานผ่านหัวกดซึ่งทำจากเพชร และมีรูปทรงพีระมิดมีมุมยอดปิระมิด 136

28. Vickers hardness number, HV = = = 0.1891· และ d = เมื่อ F = แรงกดในหน่วย N d = เส้นทแยงมุมเฉลี่ยในหน่วย mm d1, d2 = เส้นทแยงมุมของหลุมกดทั้ง 2 ด้าน ในหน่วย mm Indentation hardness test Types of Hardness testing Vickers Hardness Test ค่าความแข็งในหน่วย Vickers hardness, HV สามารถคำนวณได้จาก ผลหารของแรงกดในหน่วยกิโลกรัม (kgf) ด้วยเพื่อที่ผิวภายใต้แรงกด ซึ่งถูกวัดทางอ้อมโดยการวัดเส้นทแยงมุมทั้งสองด้านของหลุมกดหลังถอนหัวกดออกแล้ว ดังนี้

29. Indentation hardness test Types of Hardness testing Vickers Hardness Test ในบางครั้งเราอาจแสดงผลการวัดในหน่วย Pa หรือ MPa ได้ โดยคูณด้วย 9.80665 x 106และ 9.80665 ตามลำดับ ข้อควรระวังของ Vickers hardness คือ ความเรียบผิวงานจะต้องดีมากเมื่อเทียบกับการวัดด้วย Rockwell hardness test มิฉะนั้นจะไม่สามารถวัดเส้นทแยงมุมของหลุมกดได้ และปัญหาความถูกต้อง (Accuracy) ของตัว Microscope เองให้ความถูกต้องไม่ดีกว่า 1 um (บางกรณีให้ผิดพลาดถึง 10 um) จึงเป็นการยากที่จะวัดความแข็งในหน่วยนี้ที่เส้นทแยงมุมเล็กๆ โดยเฉพาะงาน Micro hardness

30. Indentation hardness test Types of Hardness testing Knoop Hardness Test Knoop hardness test นี้มีหลักการทำงานคล้ายคลึงกับ Vickers hardness มาก แตกต่างกันที่รูปร่างหัวกดเท่านั้นเอง ซึ่งหัวกดของ knoop hardness ทำจากเพชรพีระมิด โดยมีมุมยอดแหลม 130 และ 172.5 ดังรูป Knoop hardness test นี้ถูกคิดค้นขึ้นในปี ค.ศ. 1939 โดย Fredrick knoop และเพื่อนร่วมงานของเขา ณ National Bureau of Standard (ปัจจุบันคือ NIST) ประเทศสหรัฐอเมริกา และถูกทำให้เป็นมาตรฐานตามเอกสาร ASTM D-1474 ค่าความแข็งของ Knoop hardness คำนวณได้จากสัดส่วนผลหารของแรงกดผ่านหัวกดในหน่วยกิโลกรัม (kgf) ต่อพื้นที่ผิวภายใต้แรงกดในหน่วยตารางมิลลิเมตร (mm2) ซึ่งถูกวัดทางอ้อม ซึ่งคำนวณจากเส้นทแยงมุมด้านยาวในหน่วยมิลลิเมตร (mm) Knoop hardness number, HK = = เมื่อ F = แรงกดในหน่วย kgf C = ค่าคงที่ในการคำนวณหาพื้นที่ภายใต้แรงกดม 0.070279 l = เส้นทแยงมุมด้านขวาในหน่วย mm

31. Indentation hardness test Types of Hardness testing Knoop Hardness Test โดยปกติแล้ว Knoop hardness ถูกนำไปใช้ในงานคล้ายคลึงกับ Vickers hardness แต่ลักษณะของหัวกดที่ทำให้หลุมกดมีเส้นทแยงมุมด้านหนึ่งยาวกว่าอีกด้านหนึ่งถึง 7 เท่า และมีความลึกเพียง 1 ใน 30 ของเส้นทแยงมุมด้านยาวนี้ ทำให้ Knoop hardness เหมาะสมกับงาน Micro hardness อย่างมาก เพราะเส้นทแยงมึมที่ยาวขึ้นนี้ทำให้วัดด้วย Microscope ง่ายขึ้น และความลึกเพียง1 ใน 30 ของเส้นทแยงมุมด้านยาวนี้ ยังเหมาะกับงาน thin coating และวัสดุแข็งเปราะ เช่น กระจก, เซรามิก อีกด้วย

32. Indentation hardness test Types of Hardness testing Rockwell Hardness Test Rockwell hardness test ถูกประดิษฐ์คิดค้นขึ้นโดย Stanly P.Rockwell นักโลหะวิทยาชาวอเมริกันในปี ค.ศ. 1919 เมื่อเทียบกับการวัดความแข็งแบบกดวิธีอื่นๆ แล้ว Rockwell Hardness test เป็นการวัดความแข็งที่รวดเร็วมีความถูกต้อง (Accuracy) สูง ต้องการการเตรียมชิ้นงานทดสอบน้อย และขึ้นอยู่กับผู้ปฏิบัติการวัดต่ำ โดยหลักการแล้วผู้ประดิษฐ์ต้องการเรียงลำดับความแข็งจากระยะไม่คืนตัวของชิ้นงาน หลังถูกกดด้วยแรงกดผ่านหัวกดที่ถูกกำหนดไว้ โดยมีเงื่อนไขว่า วัสดุที่ให้ระยะไม่คืนตัวหลังถูกกดมากมีความแข็งในหน่วย Rockwell น้อย และวัสดุใดที่ให้ระยะไม่คืนตัวน้อยก็จะถือว่ามีความแข็งมากเป็นอัตราส่วนเชิงเส้นไป

33. Indentation hardness test Types of Hardness testing Rockwell Hardness Test จากแนวคิดดังกล่าวข้างต้น Rockwell hardness test ถูกกำหนดให้มีแรงกด 2 ระดับด้วยกัน เรียกว่า แรงกดเบื้องต้น (Preliminary test force) และแรงกดหลัก (total test force) กระบวนการวัดเริ่มจากชิ้นงานทดสอบจะถูกกดด้วยแรงกดเบื้องต้นผ่านหัวกด ตำแหน่งจมที่เกิดขึ้นนี้ จะถูกอ้างเป็นตำแหน่งอ้างอิง จากนั้นจะเพิ่มแรงกดเป็นแรงกดหลักและทิ้งไว้ด้วยเวลาที่กำหนด ระยะไม่คืนตัวจะถูกวัดเทียบกับตำแหน่งอ้างอิง หลังถอนแรงกดหลักออกให้เหลือเพียงแรงกดเบื้องต้น ดังรูป สาเหตุที่ผู้คิดค้น Rockwell hardness test ออกแบบให้กดด้วยแรงกดเบื้องต้นก่อน และอ้างตำแหน่งดังกล่าวเป็นตำแหน่งอ้างอิง แทนที่จะกดด้วยแรงกดหลักโดยตรงและอ้างตำแหน่งอ้างอิงจากผิวชิ้นงานทดสอบ เนื่องจากเพื่อลดผลกระทบจาก Backlash ของเครื่องมือวัดระยะจม ซึ่งส่วนใหญ่แล้วในช่วงเวลานั้นนิยมใช้ dial gauge ประกอบกับลดผลกระทบจากความเรียบ (surface roughness) ของชิ้นงานทดสอบ

34. Indentation hardness test Types of Hardness testing Rockwell Hardness Test จากหลักการปฏิบัติงานดังที่กล่าวมาแล้ว จะเห็นว่า Rockwell hardness test เป็นวิธีการวัดความแข็งที่ง่ายต่อการใช้งาน เมื่อเทียบกับ Vickers hardness หรือ Brinell hardness แต่ในทางกลับกัน Rockwell hardness test กลับมีจุดอ่อนอยู่มาก เช่น มีพิสัยการวัดที่แคบไม่ครอบคลุมความแข็งใช้งาน, ไม่สามารถควบคุมขนาดพื้นที่ผิวกดได้ ไม่สามารถควบคุมความลึกของงานทดสอบได้ เพื่อให้การทดสอบความแข็งแบบ Rockwell hardness test สามารถนำไปใช้งานวัดความแข็งได้ครอบคลุม การทดสอบความแข็งแบบนี้จึงต้องกำหนดหน่วยวัดย่อยลงไปอีกมากมาก เช่น Rockwell scale A, B, C, …เป็นต้น โดยแตกต่างกันที่ 1. แรงกดเบื้องต้น (Preliminary test force) 2. แรงกดหลัก (Total test force) 3. หัวกด (Indentor) และหลักเกณฑ์ในการเลือก Hardness Rockwell หน่วยย่อยใดๆ นั้นให้พิจารณาจาก 1. ประเภทของวัสดุ 2. ระยะซึมลึกในการทดสอบ 3. ระดับความแข็งที่ทดสอบ

35. หัวข้อบรรยาย • การวัดความแข็งเบื้องต้น • การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์ • การวัดความแข็งแบบวิกเกอร์ส

36. การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์ • โครงสร้าง

37. การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์ • โครงสร้าง (ต่อ)

38. การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์ h • หลักการทำงาน ผิวชิ้นงาน

39. การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์ Rockwell hardness scale Preliminary test force F0 (N) Total test force F(N) Field of application (Rockwell hardness test) Type of indenter (mm) Hardness symbol HRA Diamond cone 98.07 588.4 20 HRA to 88 HRA A HRB Ball 1.5875 mm 98.07 980.7 20 HRB to 100 HRB B HRC Diamond cone 98.07 1.471 20 HRC to 70 HRC C HRD Diamond cone 98.07 980.7 40 HRD to 77 HRD D HRE Ball 3.175 mm 98.07 980.7 70 HRE to 100 HRE E HRF Ball 1.5875 mm 98.07 588.4 60 HRF to 100 HRF F HRG Ball 1.5874 mm 98.07 1471 30 HRG to 94 HRG G HRH Ball 3.175 mm 98.07 588.4 80 HRH to 100 HRH H HRK Ball 3.175 mm 98.07 1471 40 HRK to 100 HRK K Regular Rockwell scales • scale ของ รอกเวลล์

40. การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์ Type of indenter (mm) Hardness symbol Rockwell hardness scale Preliminary test force F0 (N) Total test force F(N) Field of application (Rockwell hardness test) HR15N Diamond cone 29.42 147.1 70 HR15N to 94 HR15N 15N HR30N Diamond cone 29.42 294.2 42 HR30N to 86 HR30N 30N HR45N Diamond cone 29.42 441.3 20 HR45N to 77 HR45N 45N HR15T Ball 1.5875 mm 29.42 147.1 67 HR15T to 93 HR15T 15T HR30T Ball 1.5875 mm 29.42 294.2 29 HR30T to 82 HR30T 30T HR45T Ball 1.5875 mm 29.42 441.3 10 HR45T to 72 HR45T 45T Superficial Rockwell scales • scale ของ รอกเวลล์ (ต่อ)

41. การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์ HRA Rockwell hardness = 100 – h/0.002 HRC HRD HRB HRE HRF Rockwell hardness = 130 – h/0.002 HRG HRH HRK HRN Rockwell hardness = 100 – h/0.001 HRT Rockwell hardness calculation • การคำนวณค่าความแข็ง

42. การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์ ☹เพราะระยะจม, h วัดได้ดีอยู่ระหว่าง 0.030 mm- 0.200 mm (ช่วงต้นศตวรรษที่20)☹เพราะข้อจำกัดของขนาดเพชร ที่ทำหัวกดindenter • ทำไม รอกเวลล์ มีหลาย scale ? ☺เพราะต้องการควบคุมขนาดหลุมกด ☹เพราะหัวกดindenter ทนความเค้นได้จำกัด ☺เพราะต้องการควบคุมระยะจม ☹เพราะหัวกด indenter ทนความเค้นได้จำกัด

43. การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์ • ขั้นตอนดำเนินการ วัด/ทดสอบ 1. การวัดทดสอบการดำเนินภายใต้สภาวะแวดล้อม 10C-35 C 2. ทำความสะอาดเครื่องวัดและทดสอบ 2.1 มีการถอด, เปลี่ยน หัวกดความแข็งหรือแท่นวางชิ้นงาน (Anvil) หรือ 2.2 อยู่ในช่วงเวลาการทำความสะอาดที่กำหนด หรือ 2.3 มีเหตุสงสัยในผลการวัด/ทดสอบ 3. Exercise โดยกดวัดชิ้นงานทั้ง 2 ครั้ง โดยไม่บันทึกค่า ถ้า..... 3.1 เครื่องทดสอบความแข็งถูกใช้งานครั้งล่าสุดนานกว่า 24 ชั่วโมงหรือ 3.2 มีการถอด, เปลี่ยน หัวกดความแข็งหรือแท่นวางชิ้นงาน (Anvil) 4. ทำความสะอาดชิ้นงานทดสอบ

44. การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์ • ขั้นตอนดำเนินการ วัด/ทดสอบ • 5. กดชิ้นงานด้วยแรงกด Preliminary test force, Fo ด้วยเวลา  3 วินาที ตำแหน่ง ของ indenter ต้องอยู่ในพิกัดที่กำหนด และปรับหน้าปัดให้ชี้ 100 HRC กรณี เป็นแบบเข็ม • 6. เพิ่มแรงกดจาก Preliminary test force, F0 เป็น total test force, F1ด้วยช่วง เวลา 1 วินาที ถึง 8 วินาที • 7. ให้ Total test force กระทำบนชิ้นงานด้วยเวลา 4 วินาที 2 วินาที • ถอน Total test force ให้คงค้างค่าแรงกดเฉพาะ Preliminary test force • อ่านค่าความแข็งหลังจากเข็มนิ่งแล้วด้วยเวลาอันสั้น • (ต้องอ่านค่าหลังจากทิ้งไว้ประมาณ 3 วินาที ถึง 5 วินาที)

45. การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์ - ในกรณีที่เครื่องถูกออกแบบ, ผลิต และสอบเทียบให้เป็นไปตาม ISO 6508-2 • ความถูกต้อง (Accuracy) ของเครื่องทดสอบความแข็ง

46. การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์ Force calibration Rockwell Hardness Machine Depth measurement, Length calibration Indenter, shape Calibration Testing cycle, Time calibration Hardness measurement, Indirect calibration • ผังการสอบเทียบเครื่องทดสอบความแข็ง Calibration diagram of Rockwell hardness testing machine

47. การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์ • ปัจจัยที่มีผลต่อความผิดพลาดในการวัด • -ความสะอาดเครื่องทดสอบความแข็ง • -การยืดตัวของโครงเครื่อง (frame deformation) • -แท่นวางชิ้นงาน (Anvil) • -การเยื้องศูนย์ • -แรงสั่นสะเทือน • -ชิ้นงาน • -การเตรียมชิ้นงาน • -ความหนา • -ชิ้นงานมีลักษณะเพลา • -ชิ้นงานมีลักษณะทรงกลม • -ตำแหน่งกดชิ้นงาน • -หัวกด (Indenter) • แรงกด และจังหวะเวลา (Testing cycle) • การเลือก Scale และการแปลงหน่วย

48. การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์ • การเฝ้าระวังผลการวัดและทดสอบ • ตรวจสอบลักษณะรูปร่างของ Indenter ด้วย Microscope เป็นระยะๆ • เฝ้าเปรียบเทียบค่าความแตกต่างของผลการวัด/ทดสอบ เทียบกับ reference indenter • การทำ check deformation • การทำ Intermediate check ควรกระทำทุกวัน กดอย่างน้อย 3 ค่า ค่าเฉลี่ยต้องไปเกิน Accuracy ของ scale นั้นๆ • การสุ่มทดสอบชิ้นงานซ้ำ (เฝ้าระวังการปฏิบัติงาน)

49. หัวข้อบรรยาย • การวัดความแข็งเบื้องต้น • การวัดความแข็งแบบรอกเวลล์ • การวัดความแข็งแบบวิกเกอร์ส

50. การวัดความแข็งแบบวิกเกอร์สการวัดความแข็งแบบวิกเกอร์ส Loading Lever Pushing rod Loading Metal Microscope Weight support Weights Turret turning knob Load changing rod Indenter Weight Disk Table Load changing dial Elevating Shaft Loading speed adjusting Hand Wheel Load Handle • โครงสร้าง 50