ASTM D638 – คำแนะนำที่ชัดเจนสำหรับกำรทดสอบแรงดึงของพลำสติก

การทดสอบเพื่อหาค่าความแข็งแรงทางแรงดึงบนพลาสติกตามมาตรฐาน ASTM D638 นั้น ทาได้อย่างไร

ASTM D638 มาตรฐานการทดสอบแรงดึงของวัสดุพลาสติก

มาตรฐาน ASTM D638 เป็นมาตรฐานการทดสอบชิ้นงานโดยทั่วไปสาหรับการหาค่าคุณสมบัติแรงดึงของทั้งพลาสติกแบบผสมเสริมแรง และพลาสติกแบบไม่ผสมเสริมแรง เนื่องด้วยปริมาณการใช้พลาสติกตลอดเวลาที่ผ่านมามีเป็นจานวนมาก จึงมีความจาเป็นที่ผู้ประกอบการต้องสามารถประเมินความแข็งแรงเชิงกลของวัสดุที่ตนเองผลิตได้อย่างถูกต้อง คาแนะนานี้จึงออกแบบมาเพื่อที่จะแนะนาคุณให้รู้จักองค์ประกอบพื้นฐานของการทดสอบแรงดึงของพลาสติกตามมาตรฐาน ASTM D638 ซึ่งประกอบไปด้วยคาอธิบายโดยสรุปของเครื่องมือ ซอฟต์แวร์ และชิ้นงานที่ต้องการ อย่างไรก็ตาม ใครก็ตามที่วางแผนจะนาการทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D638 ไปใช้นั้น ไม่ควรที่จะพิจารณาว่าคาแนะนานี้ทดแทนการอ่านเอกสารมาตรฐานได้ทั้งหมด

วัดค่ำอะไร?

มาตรฐาน ASTM D638 ทางานโดยใช้แรงดึงกับชิ้นงานทดสอบ และวัดค่าต่างๆ ของชิ้นงานที่ยังอยู่ภายใต้ความเค้น ซึ่งกระทาได้โดยเครื่องทดสอบแรงดึง ที่ช่วงความเร็วที่ใช้ในการทดสอบระหว่าง 1 ถึง 500 มิลลิเมตรต่อนาที จนกระทั่งชิ้นงานเสียรูป (ครากหรือขาด) ถึงแม้ว่ามาตรฐาน ASTM D638 จะวัดค่าคุณสมบัติแรงดึงของวัสดุได้หลากหลายคุณสมบัติ โดยทั่วๆ ไปจะมีดังนี้

  • ความแข็งแรงทางแรงดึง คือปริมาณแรงที่มากระทากับพลาสติกก่อนที่จะถึงจุดคราก (ยืดออกโดยที่กลับคืนสภาพเดิมไม่ได้) หรือขาด
  • โมดูลัสทางแรงดึง คือค่าความเค้นที่ทาให้วัสดุยืดตัวก่อนที่จะถึงจุดคราก ค่าโมดูลัสคือการวัดค่าความแข็งตึงของวัสดุ
  • ความยืด การเพิ่มขึ้นของความยาวเกจหลังจากที่ชิ้นงานขาด หารด้วยความยาวเกจตั้งต้น ซึ่งค่าความยืดยิ่งสูงเท่าไหร่ แสดงว่าความสามารถในการยืดตัวของวัสดุก็จะสูงขึ้นเท่านั้น
  • อัตราส่วนปัวซอง คือการวัดค่าความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณที่วัสดุยืดตัวออก และปริมาณการหดตัวด้านข้างของวัสดุในระหว่างกระบวนการการยืดของวัสดุ

มำตรฐำน ASTM D638 เหมำะสมกับคุณหรือไม่?

มาตรฐานการทดสอบมีอยู่มากมายสาหรับพลาสติกหลากหลายประเภท มาตรฐาน ASTM D638 ใช้ได้กับชิ้นงานพลาสติกแข็งที่มีความหนาระหว่าง 1 มิลลิเมตร ถึง 14 มิลลิเมตร เท่านั้น ถ้าชิ้นงานทดสอบของคุณเป็นแผ่นบาง หรือฟิล์มที่มีความหนาน้อยกว่า 1 มิลลิเมตร กรุณาอ้างอิงตามมาตรฐาน ASTM D882 จะเหมาะสมกว่า ถ้าคุณกาลังทดสอบอีลาสโตเมอร์ (Elastomer) กรุณาอ้างอิงมาตรฐาน ASTM D412 จะเหมาะสมกว่า วิธีการทดสอบเหล่านี้และมากกว่านี้สามารถหาได้ใน Bluehill® Universal’s Applications Modules ซึ่งจะเป็นไฟล์วิธีการทดสอบที่ปรับแต่งค่าเอาไว้ล่วงหน้าแล้วสาหรับ มาตรฐาน ASTM และ ISO ที่นิยมใช้งานกันเป็นส่วนใหญ่

 โปรแกรมที่ติดตั้งมาแล้วใน Bluhill Universal

ประเภทของชิ้นงำนทดสอบ

ประเภทของชิ้นงานทดสอบมีอยู่ 5 ประเภทที่ยอมให้ใช้สาหรับมาตรฐาน ASTM D638 ได้ ซึ่งจะมีขนาดแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับความหนาของชิ้นงานทดสอบ และจานวนรวมของวัสดุที่มีอยู่ ประเภทที่ใช้งานโดยทั่วไปคือชิ้นงานทดสอบประเภทที่ 1 ซึ่งมีความหนา 3.2 มิลลิเมตร และโดยทั่วไปผลิตชิ้นงานด้วยการฉีดขึ้นรูปพลาสติก ชิ้นงานทดสอบประเภทที่ 1 จะมีความยาวโดยรวมเท่ากับ 165 มิลลิเมตร และความกว้างเท่ากับ 13 มิลลิเมตร ซึ่งจะมีความยาว เกจเท่ากับ 50 มิลลิเมตร ชิ้นงานทดสอบที่เรียบจะถูกขึ้นรูป ตัดให้ขาดเป็นรูปร่างคล้ายกระดูก (dogbone) หรือ รูปร่างดัมเบล (dumbbell) ซึ่งทาให้แน่ใจว่าการขาดจะเกิดขึ้นที่ตรงกลางของชิ้นงานทดสอบมากกว่าบริเวณพื้นที่หน้าจับชิ้นงาน นอกเหนือจากชิ้นงานเรียบนั้น มาตรฐาน ASTM D638 ยังยอมรับสาหรับการทดสอบท่อพลาสติกแข็ง หรือแท่งพลาสติก ซึ่งทั้งคู่จะต้องทาให้เป็นรูปร่างกระดูก (dogbone) เสียก่อน

 ชิ้นงานในการทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D638

ในกรณีที่วัสดุมีอยู่จากัด ห้องปฏิบัติการส่วนมากจะใช้ชิ้นงานทดสอบประเภทที่ 4 หรือประเภทที่ 5 โดยขนาดที่ต้องการสาหรับชิ้นงานทดสอบประเภทที่ 4 จะตรงกับมาตรฐาน ASTM D412 ซึ่งเป็นการตัดขอบรูปร่างประเภท C ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถใช้เครื่องตัดชิ้นงานประเภทเดียวกันได้ ส่วนชิ้นงานทดสอบประเภทที่ 5 มีขนาดที่เล็กที่สุด และมีความยาวเกจเพียงแค่ 0.3 นิ้ว เท่านั้น

การป้อนข้อมูลของชิ้นงานทดสอบในโปรแกรม Bluehill Universal

กำรวัดชิ้นงำนทดสอบ

ชิ้นงานทดสอบทั้งหมดจะต้องถูกวัดขนาดก่อนที่จะทาการทดสอบเพื่อให้สอดคล้องกับมาตรฐาน ASTM D5947 ซึ่งไมโครมิเตอร์ส่วนใหญ่จะเหมาะสมที่จะทาการวัดขนาดชิ้นงานทดสอบได้ สาหรับเครื่องทดสอบที่มักจะแสดงผลการวัดค่าความเค้นมากกว่าแสดงแค่ค่าแรงที่วัดได้จากการทดสอบ ผู้ใช้งานจะถูกถามให้กรอกค่าพื้นที่หน้าตัด (หรือความหนา และความกว้าง) ของชิ้นงานทดสอบ เพราะว่าค่าความเค้น = แรง/พื้นที่หน้าตัด (ซึ่งจะแสดงผลในหน่วย Psi, Pa, kPa, GPa และอื่นๆ)

กลุ่มชิ้นงานที่ถูกตัดให้เป็นรูปร่างหรือขึ้นรูปนั้นต้องถูกวัดขนาดทีละชิ้น แต่สาหรับผู้ใช้งานที่ใช้ชิ้นงานทดสอบที่มาจากการฉีดพลาสติกขึ้นรูป (injection molded specimens) แค่ต้องวัดขนาดของชิ้นงานชิ้นเดียวจากกลุ่มชิ้นงาน ซึ่งจะให้ค่าแตกต่างกันที่ยอมรับได้ไม่เกิน 1% ชิ้นงานทดสอบที่มาจากการฉีดพลาสติกขึ้นรูปนั้นมักจะขึ้นรูปในลักษณะที่แม่พิมพ์มีมุมลาดเอียง (draft angle) แทนที่จะเป็นสี่เหลี่ยมอย่างสมบูรณ์แบบ ซึ่งจะต้องถูกนาไปพิจารณาในการวัดขนาดของชิ้นงานทดสอบ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าการวัดความกว้างนั้นจะต้องวัดที่ตรงกลางของมุมลาดเอียงเสมอ

2850-007

คุณลักษณะของ อุปกรณ์วัดขนาดของชิ้นงานแบบอัตโนมัติ ในโปรแกรม Bluehill Universal อนุญาตให้ผู้ใช้งานเชื่อมต่อไมโครมิเตอร์ได้ถึง 2 อุปกรณ์ หรืออุปกรณ์วัดขนาดอื่นๆ ไปยังคอมพิวเตอร์ และป้อนข้อมูลไปถึงซอฟต์แวร์โดยตรง ซึ่งจะช่วยลดโอกาสในการเกิดความผิดพลาดขณะป้อนข้อมูลโดยผู้ใช้งาน และเพิ่มประสิทธิภาพในการทางาน

เครื่องทดสอบวัสดุ

การทดสอบวัสดุตามมาตรฐาน ASTM D638 ส่วนมากจะใช้เครื่องทดสอบแรงดึงแบบตั้งโต๊ะ โดยทั่วไปจะใช้เครื่องที่มีขนาด 5 กิโลนิวตัน หรือ 10 กิโลนิวตัน (1125 หรือ 2250 ปอนด์) แต่สาหรับพลาสติกผสมเสริมแรงและคอมโพสิต (composites) ที่มีความแข็งแรงมากขึ้น เครื่องทดสอบที่มีขนาดใหญ่ขึ้น – อย่างเช่นเครื่องทดสอบขนาด 30 กิโลนิวตัน หรือ 50 กิโลนิวตัน อาจจะตรงตามความต้องการมากกว่า

เครื่องทดสอบแบบอเนกประสงค์ Instron รุ่น 5960 และรุ่น 3360

อุปกรณ์จับยึดชิ้นงำนทดสอบ

มันมีความสาคัญที่ชิ้นงานทดสอบจะถูกจับยึดไว้อย่างแน่นหนาภายในเครื่องทดสอบแรงดึง อุปกรณ์จับยึดชิ้นงานทดสอบแบบหนีบจากด้านข้างด้วยแรงดันลม (Side action pneumatic grips) ที่มีหน้าจับชิ้นงานทดสอบแบบฟันเลื่อยเป็นอุปกรณ์จับยึดชิ้นงานทดสอบที่ดีที่สุดสาหรับการจับพลาสติกแข็ง ด้วยการใช้อุปกรณ์จับยึดชิ้นงานทดสอบแบบหนีบจากด้านข้างด้วยแรงดันลม ขนาดแรงที่จับยึดชิ้นงานทดสอบจะถูกคงอยู่ด้วยแรงดันลม ซึ่งเหลืออยู่คงที่แม้ว่าความหนาของชิ้นงานทดสอบจะเปลี่ยนไปในขณะที่กาลังทาการทดสอบอย่างเห็นได้ชัดก็ตาม สาหรับแรงดึงที่มากกว่า 10 กิโลนิวตัน ซึ่งปกติจะพบได้เฉพาะในวัสดุเสริมแรงนั้น ควรใช้อุปกรณ์จับยึดชิ้นงานทดสอบแบบลิ่มหมุนด้วยมือ (manual wedge action grips) จะเหมาะสมกว่า

แผนผังแสดงให้เห็นถึงหัวจับชิ้นงานทดสอบและชุดปรับความเที่ยงตรงบนเครื่องทดสอบอเนกประสงค์

กำรปรับแนวของชิ้นงำนทดสอบ

เพื่อที่จะทดสอบได้อย่างถูกต้อง ชิ้นงานทดสอบจะต้องถูกจับยึดตั้งฉากกับหน้าจับชิ้นงานทดสอบ (jaw faces) และไม่ลาดเอียงให้เป็นมุม ชิ้นงานทดสอบที่ไม่ได้ปรับแนวให้ถูกต้องนั้นจะทาให้เกิดผลลัพธ์ได้หลายรูปแบบ และควรดูแลให้เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นงานทดสอบได้ถูกปรับแนวโดยตลอดในแต่ละการทดสอบ

ความแตกต่างระหว่างการ Alignment ที่ดีและไม่ดี

มีวิธีหนึ่งที่จะช่วยจัดการปัญหาของการไม่ได้ปรับแนวให้ถูกต้องนั้น ทาได้โดยการใช้แผ่นหน้าจับชิ้นงาน (jaw face) ที่มีความกว้างใกล้เคียงกับชิ้นงานทดสอบของคุณ เป็นการปรับแนวของชิ้นงานทดสอบเทียบกับหน้าจับชิ้นงานอย่างง่ายๆ และมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า แต่วิธีที่ง่ายที่สุดที่จะป้องกันการไม่ได้ปรับแนวให้ถูกต้องนั้น คือการใช้อุปกรณ์ปรับแนวชิ้นงานทดสอบ (specimen alignment device) ที่จะติดตั้งบนอุปกรณ์จับยึดชิ้นงานทดสอบโดยตรง โดยอุปกรณ์นี้จะเป็นแท่งโลหะที่จะมีจุดปลายเพื่อปรับแนวชิ้นงานทดสอบ ดังนั้นผู้ใช้งานสามารถบอกได้อย่างง่ายๆ ว่า ชิ้นงานทดสอบของคุณได้ถูกปรับแนวไว้อย่างถูกต้องแล้ว

เมื่ออุปกรณ์จับยึดชิ้นงานทดสอบได้หนีบชิ้นงานทดสอบไว้อย่างแน่นหนาเพื่อที่จะทาการทดสอบแล้ว ส่วนมากจะเกิดแรงกดอัดที่ชิ้นงานทดสอบ ซึ่งเป็นแรงที่เราไม่ต้องการ โดยแรงกดอัดนี้ถึงแม้จะกดอัดเพียงชั่วครู่ ก็อาจจะเป็นอุปสรรคต่อผลการทดสอบถ้าไม่ได้รับการปฏิบัติให้ถูกต้อง จึงเป็นสิ่งสาคัญที่ผู้ใช้งานไม่ควรที่จะปรับค่าแรงให้เป็นศูนย์หลังจากที่หนีบชิ้นงานทดสอบแล้ว ซึ่งจะทาให้ผลการทดสอบถูกหักลบกลบออกไป ซอฟต์แวร์ Bluehill Universal ถูกเขียนโปรแกรมมาให้สามารถปรับค่าแรงของชิ้นงานทดสอบหลายๆ ชิ้นงานกลับมาเป็นปกติ และสามารถลบช่วงหย่อนของแรง (slack) หรือแรงกดอัดออกได้ ทาให้แน่ใจว่าผลการทดสอบของชิ้นงานทดสอบแต่ละชิ้นสอดคล้องกัน สาหรับเครื่องทดสอบแรงดึงรุ่น 5900 Series เราจะแนะนาการใช้ปุ่ม Specimen Protect อยู่เสมอ ซึ่งถูกออกแบบมาให้ป้องกันความเสียหายที่เกิดขึ้นต่อชิ้นงานทดสอบหรือเครื่องจักรในขณะทาการเตรียมการทดสอบชิ้นงาน ก่อนที่ขอบเขตของการทดสอบชิ้นงานจะถูกกาหนด เมื่อกดปุ่ม Specimen Protect แล้ว เครื่องจะทาการปรับหัวเคลื่อนที่ของเครื่องทดสอบ (crosshead) เพื่อรักษาแรงที่กระทากับชิ้นงานทดสอบให้อยู่ภายใต้ขอบเขตที่ผู้ใช้งานได้กาหนดไว้ตอนต้น

กรุณาชมวิดีโอนี้เพื่อการเรียนรู้เพิ่มเติมสาหรับการใช้ปุ่ม Specimen Protect

อุปกรณ์วัดระยะยืดตัวสำหรับกำรทดสอบแรงดึง

โมดูลัสของสภาพยืดหยุ่น (Modulus of elasticity) – เป็นค่าที่บอกปริมาณการยืดตัวหรือการเสียรูปของชิ้นงานภายใต้แรงดึงว่ามีมากเท่าใด ซึ่งเป็นข้อมูลประเภทหนึ่งที่สาคัญมากที่รวบรวมได้จากการทดสอบแรงดึงพลาสติกมาตรฐาน ASTM D638 ผู้ใช้งานจาเป็นต้องใช้อุปกรณ์วัดค่าความเครียด (strain) ที่เหมาะสม นั่นก็คืออุปกรณ์วัดระยะยืดตัว (extensometer) เพื่อรวบรวมข้อมูลการทดสอบ อุปกรณ์วัดระยะยืดตัว (extensometer) นั้นต้องผ่านการสอบเทียบระดับ B-2 (Class B-2) ตามมาตรฐาน ASTM E83 ด้วย

อุปกรณ์วัดระยะยืดตัว (extensometer) มีอยู่หลายแบบให้เลือก ขึ้นอยู่กับความต้องการของห้องปฏิบัติการวิจัยของคุณ ประเภทที่ใช้ง่ายที่สุดคือประเภทที่ระยะเกจคงที่ (fixed-gauge length) รุ่น 2630 series clip-on extensometer ผู้ใช้งานต้องนาชิ้นงานทดสอบมาติดด้วยคลิปของอุปกรณ์วัดระยะยืดตัวโดยตรงในการเริ่มต้นการทดสอบของแต่ละชิ้นงานทดสอบ และถอดอุปกรณ์วัดระยะยืดตัวออกหลังจากที่ชิ้นงานทดสอบครากหรือก่อนชิ้นงานทดสอบจะขาด

 อุปกรณ์วัดการยืดตัวของวัสดุในแนวตรงและแนวขวาง

อุปกรณ์วัดระยะยืดตัวแบบ AutoX750 เป็นอุปกรณ์ที่จะยึดติดกับชิ้นงานทดสอบโดยอัตโนมัติโดยไม่ถูกรบกวนโดยผู้ทาการทดสอบ ซึ่งจะเป็นประโยชน์ในห้องปฏิบัติการที่มีความต้องการปริมาณงานทดสอบที่มาก เนื่องจากประหยัดเวลาในการจัดการด้วยตนเองของผู้ใช้งาน และให้การวางตาแหน่งบนชิ้นงานทดสอบได้คงที่ในหลายๆ ชิ้นงานทดสอบ การวางตาแหน่งคงที่นั้นทาให้เกิดค่าโมดูลัสที่สามารถเทียบกันได้อย่างเหมาะสมในแต่ละชิ้นงาน สาหรับการทดสอบตามมาตรฐานอื่นๆ เช่น มาตรฐาน ASTM D790 นั้น อุปกรณ์วัดระยะยืดแบบอัตโนมัติสามารถกาหนดความพลิกแพลงในการใช้ระยะเกจในการทดสอบหลายๆ ระยะได้ในอุปกรณ์เดียวด้วยเช่นกัน

อุปกรณ์วัดการยืดตัวของวัสดุแบบอัตโนมัติ

บ่อยครั้งที่พลาสติกที่ถูกทดสอบส่วนใหญ่จะถูกกาหนดให้ถูกใช้งานภายใต้สภาวะที่ไม่ปกติ การที่จะจาลองการใช้งานเหล่านี้นั้น การทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D638 ได้ถูกทดสอบภายในตู้ควบคุมอุณหภูมิ (temperature chamber) ที่สามารถทาความร้อนหรือทาความเย็น (LN2 หรือ CO2) ในกรณีทั้งหลายเหล่านี้ การใช้อุปกรณ์วัดระยะยืดตัวแบบวิดีโอที่ไม่สัมผัสกับชิ้นงานทดสอบ non-contacting Advanced Video Extensometer (AVE2) จะเป็นทางเลือกที่เหมาะสม เพราะว่าตัว AVE2 นี้จะเก็บข้อมูลค่าโมดูลัสโดยปราศจากการเปิด-ปิดตู้ควบคุมอุณหภูมิโดยผู้ใช้งานขณะทาการทดสอบ และการเปิด-ปิดตู้ควบคุมอุณหภูมินั้นยังจะทาให้อุณหภูมิเกิดการผันผวนในขณะทาการทดสอบอีกเช่นกัน

เครื่องทดสอบแบบอเนกประสงค์ พร้อมตู้ควบคุมอุณหภูมิการทดสอบและอุปกรณ์วัดการยืดตัวของวัสดุแบบกล้องวิดีโอ 

ถ้าคุณกาลังทดสอบชิ้นงานเพื่อหาค่าอัตราส่วนปัวซอง (Possion’s ratio)อยู่ จาเป็นต้องใช้อุปกรณ์วัดระยะแนวขวาง (transverse extensometer) เพื่อวัดความเปลี่ยนแปลงของความกว้างตลอดช่วงขอบเขตยืดหยุ่น (elastic region) ของชิ้นงานทดสอบ คุณสามารถใช้อุปกรณ์วัดระยะแนวขวางแบบเดี่ยว (standalone transverse extensometer) ร่วมกับอุปกรณ์วัดระยะยืดแบบคลิป หรือแบบอัตโนมัติได้ หรือคุณสามารถใช้อุปกรณ์วัดระยะทั้ง 2 แนวแกน (biaxial device) เพื่อวัดค่าความเครียดทั้งในแนวดึง (axial strain) และแนวขวาง (transverse strain) ได้พร้อมๆ กัน

การทดสอบชิ้นงานพลาสติกบนเครื่องทดสอบแบบอเนกประสงค์พร้อมอุปกรณ์วัดการขยายตัวของวัสดุแบบ Axial และ Biaxial

กำรคำนวณข้อมูล และผลกำรทดสอบ

เมื่อคุณจะทาเสนอผลการทดสอบต่างๆ มีความสาคัญที่ต้องทาให้แน่ใจว่าข้อตกลงต่างๆ ได้ถูกระบุไว้อย่างถูกต้องเพื่อที่จะรองรับตามมาตรฐานและทาให้การเปรียบเทียบข้อมูลการทดสอบในแต่ละห้องปฏิบัติการนั้นง่ายขึ้น

หน้าจอแสดงการคำนวณค่าในโปรแกรม Bluehill Universal

กำรวัดค่ำควำมเครียด

ความผิดพลาดโดยทั่วไปในการรายงานข้อมูลการทดสอบนั้นจะรายงานค่าความเครียดโดยใช้แหล่งการวัดค่าที่ไม่ถูกต้อง (ใช้หัวเคลื่อนที่ของเครื่องทดสอบแทนที่จะเป็นอุปกรณ์วัดระยะยืด) ซึ่งสามารถก่อให้เกิดผลการทดสอบที่แตกต่างกันอย่างมาก

มาตรฐานการทดสอบพลาสติกอ้างถึงศัพท์หนึ่งที่ถูกเรียกว่าค่าความเครียดวิศวกรรม (nominal strain) ซึ่งถูกกาหนดได้แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับประเภทของการทดสอบ สาหรับมาตรฐาน ASTM D638 นั้น ค่าความเครียดวิศวกรรมถูกกาหนดได้จากการเคลื่อนที่ของหัวเคลื่อนที่ของเครื่องทดสอบ ไม่ได้กาหนดจากอุปกรณ์วัดระยะยืด เพราะว่าพลาสติกไม่ได้แตกหักจากกันเป็นเนื้อเดียวกัน และค่าความเครียดมักจะถูกสนใจส่วนที่เล็กมากๆ ของชิ้นงานทดสอบ คุณสมบัติที่เรียกว่า “การเกิดคอคอด (necking)” สาหรับชิ้นงานทดสอบใดๆ ก็ตามที่มีจุดคอด หรือจุดครากนั้น เปอร์เซ็นต์การยืดตัวที่จุดขาดของชิ้นงานโดยการวัดด้วยอุปกรณ์วัดระยะยืดจะไม่สามารถถูกนาไปรายงานผลได้ เนื่องจากการเกิดคอคอดอาจจะเกิดด้านนอกระยะเกจของอุปกรณ์วัดระยะยืด ดังนั้นค่าความเครียดวิศวกรรมจะถูกใช้รายงานผลเป็นเปอร์เซ็นต์การยืดตัวที่จุดใดๆ ก็ตามหลังจากเกิดการคราก การใช้อุปกรณ์วัดระยะยืดสาหรับค่าความเครียดที่จุดขาดของชิ้นงานนั้นจะได้รับการยอมรับก็ต่อเมื่อค่าความเครียดของชิ้นงานทดสอบเป็นค่าเดียวกันตลอดทั้งชิ้นงานทดสอบ และไม่แสดงการคอคอด หรือการคราก

โปรแกรม Bluhill Universal แสดงค่ากราฟของความเค้น - ความเครียด และผลการคำนวณต่างๆ

โมดูลัส

พลาสติกที่แสดงพฤติกรรมที่แตกต่างกันอาจต้องการการคานวณค่าโมดูลัสที่แตกต่างกันที่จะจับช่วงยืดหยุ่นตัว (elastic portion) ของการทดสอบได้อย่างเหมาะสม ซอฟต์แวร์การทดสอบรุ่นใหม่ส่วนใหญ่จะอนุญาตให้มีการปรับแต่งการคานวณค่าโมดูลัส ดังนั้นความเข้าใจว่าโมดูลัสถูกคานวณออกมาได้อย่างไรจึงจาเป็นที่จะทาให้แน่ใจในความสอดคล้องกันของผลการทดสอบต่างๆ

สาหรับวัสดุที่ไม่ได้แสดงพฤติกรรมการการยืดตัวเชิงเส้นอย่างแท้จริงนั้น มักจะแนะนาให้ใช้ค่าโมดูลัสแบบซีเคนต์ (secant modulus) ซึ่งจะสร้างเส้นโมดูลัสระหว่างจุดศูนย์ของข้อมูล และจุดใดๆ ก็ตามที่ผู้ใช้งานกาหนดบนเส้นกราฟ การคานวณค่าโมดูลัสแบบเซกเมนต์ (segment modulus) หรือค่าโมดูลัสแบบคอร์ด (chord modulus) จะสร้างเส้นตัดระหว่างจุดเริ่มต้นและจุดสุดท้ายที่กาหนดเอาไว้ และทาการสร้างรูปแบบกาลังสองน้อยที่สุด (least- squares fit) แต่โดยทั่วๆ ไปแล้ว มักจะใช้การคานวณค่าโมดูลัสของยัง (Young’s modulus) เพื่อหาค่าความชันของจานวนช่วงของข้อมูลการทดสอบที่แบ่งไว้ทั้งหมด และรายงานเส้นกราฟที่ชันที่สุดด้วยการสร้างรูปแบบกาลังสองน้อยที่สุด สาหรับซอฟต์แวร์ Bluehill Universal นั้นอนุญาตให้ผู้ใช้งานสามารถหาจานวนช่วงของข้อมูลการทดสอบหรือไม่ก็ใช้การคานวนค่าโมดูลัสของยังแบบอัตโนมัติ (Automatic Young’s Modulus calculation) ก็ได้

ปริมำณงำนทดสอบ

สาหรับห้องปฏิบัติการที่มีความต้องในการทดสอบชิ้นงานเป็นจานวนมาก การเปลี่ยนแปลงการตั้งค่าของเครื่องทดสอบแรงดึงสามารถทาให้เพิ่มความรวดเร็วในกระบวนการการทดสอบ และเพิ่มปริมาณงานทดสอบได้ ขึ้นอยู่กับ และรวมไปถึงระบบเครื่องจักรทดสอบแบบอัตโนมัติทั้งหมด ซึ่งระบบอัตโนมัติทั้งหมดนั้น (fully automated systems) ถูกออกแบบเพื่อรวมกระบวนการการวัดค่าต่างๆ ของชิ้นงานทดสอบ, การใส่ชิ้นงานทดสอบเข้าในเครื่องทดสอบแรงดึง และการถอดชิ้นงานออกจากเครื่องทดสอบแรงดึง ไว้ด้วยกันทั้งหมด และสามารทางานลักษณะนี้ได้หลายชั่วโมงโดยไม่ต้องมีผู้ใช้งานเข้าไปเกี่ยวข้อง ระบบเหล่านี้จะช่วยลดความแปรปรวนต่างๆ ที่เกิดขึ้นได้จากความผิดพลาดของมนุษย์ และสามารถปล่อยให้ทางานต่อไปได้ เพื่อให้ได้ผลการทดสอบที่ต่อเนื่องถึงแม้ว่าหมดเวลางานของผู้ปฏิบัติงาน และผู้ปฏิบัติงานกลับบ้านไปแล้วก็ตาม


รายการที่เกี่ยวข้อง