การทดสอบแรงอัดด้วยแผ่นกดที่นั่งบนลูกบอลกลม

อาจจะดูเหมือนเป็นการทดสอบที่ง่าย แต่การทดสอบแรงอัดนั้นถือเป็นหนึ่งในการทดสอบที่เข้าใจน้อยที่สุดและมักจะให้ผลการทดสอบที่ประกอบไปด้วยข้อผิดพลาด ถึงแม้จะเป็นตรงไปตรงมาที่จะทำการทดสอบแรงอัดระหว่างแผ่นกดสองแผ่น แต่สำหรับการทดสอบชิ้นงานเปราะไปจนถึงยางนิ่ม แต่ละประเภทของชิ้นงานจะมีความท้าทายที่ต่างกัน
ความท้าทายแรกได้แก่การได้ศูนย์ แผ่นกดอาจจะไม่ขนานกับพื้นผิวของชิ้นงาน ทำให้มีจุดสัมผัสเริ่มต้นบนขอบของชิ้นงานทดสอบซึ่งจะสร้างความเค้นสะสมที่ทำให้เกิดความเสียหายหรือเกิดโมเมนต์แรงดัดในชิ้นงานและทำให้เสียหายก่อนเวลาอันควร ความท้าทายนี้จะมีความรุนแรงต่อวัสดุเปราะแต่จะไม่รุนแรงต่อวัสดุที่นิ่มหรือเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้มาก

วิธีแก้ปัญหาที่เราแนะนำได้แก่การใช้แผ่นกดที่นั่งบนลูกบอลกลมเพื่อที่จะให้สามารถจัดศูนย์ได้ด้วยตนเองบนพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบทำให้จะมีการสัมผัสที่สม่ำเสมอ อย่างไรก็ตามวิธีในการจัดศูนย์ของแผ่นกดก็มีความสำคัญเช่นกัน ในการกระทำอย่างถูกต้อง จุดศูนย์กลางของการหมุนจะอยู่บนพื้นผิวที่สัมผัสกับชิ้นงานทดสอบ เมื่อจุดศูนย์กลางของการหมุนอยู่เหนือหรือใต้พื้นผิว การจัดศูนย์นั้นจะทำให้เกิดการเคลื่อนที่ด้านข้างซึ่งจะจำกัดความสามารถของแผ่นกดที่จะจัดศูนย์หรือให้แรงด้านข้างที่ไม่ต้องการแก่ชิ้นงานทดสอบ เรามักแนะนำให้ใช้เพียงแค่หนึ่งแผ่นกดที่นั่งบนลูกกลมในการทดสอบ
ความสำคัญของสิ่งนี้สะท้อนให้เห็นในหลายมาตรฐานการทดสอบแรงอัดที่อธิบายในข้อกำหนด ตัวอย่างเช่น มาตรฐาน ASTM E9 ระบุว่า พื้นผิวกลมของก้อนวัสดุจะต้องถูกกำหนดโดยเส้นรัศมีที่มีจุดเริ่มต้นที่พื้นผิวราบที่สัมผัสอยู่บนชิ้นงานทดสอบ
 
อย่างไรก็ตาม การใช้เทคนิคการนั่งบนลูกกลมของแผ่นกดนี้ ไม่ใช่ว่าจะไม่มีผลกระทบต่อการทดสอบ เนื่องจากการใช้เทคนิคนี้จะทำให้สภาพที่เกิดขึ้นบริเวณปลายของชิ้นงานทรงกระบอกเมื่อตกอยู่ภายใต้แรงอัดมีลักษณะที่เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งความแตกต่างที่เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนสภาพนี้มักจะมีค่าน้อยยกเว้นแต่ในกรณีที่ชิ้นงานมีลักษณะยาว (มีอัตราส่วนระหว่างความสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลางมีค่าสูง) หรือถูกวางในตำแหน่งที่เยื้องจากแกนศูนย์กลางของแผ่นกด เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว จึงนิยมที่จะทำการล็อกแผ่นกดเพื่อป้องกันการเกิดการหมุนภายหลังจากที่ได้สัมผัสชิ้นงานแล้ว การล็อกนี้ควรจะทำโดยใช้นิ้วมือให้แน่นเท่านั้นเพื่อป้องกันผู้ใช้งานจะทำให้เกิดการเยื้องศูนย์ได้ แต่ก็แน่นเพียงพอที่จะป้องการการเกิดการหมุนของแผ่นกด
 
ความท้าทายข้อที่สองได้แก่แรงเสียดทาน เมื่อตกอยู่ภายใต้แรงอัด ชิ้นงานทดสอบจะพยายามที่จะขยายตัวแบบอิลาสติกในแนวด้านข้าง (ผลกระทบจากปัวร์ซอง) หรือแบบพลาสติก (เพื่อรักษาปริมาตรให้คงที่) อย่างไรก็ตามแผ่นกดซึ่งมีความแกร่งนี้จะไม่มีการขยายตัว ซึ่งเมื่อสัมผัสอยู่กับชิ้นงานทดสอบจะเกิดแรงเสียดทานที่ทำให้มีการจำกัดการขยายตัวของชิ้นงานทดสอบ ผลกระทบโดยรวมได้แก่จะทำให้ชิ้นงานทดสอบเปลี่ยนรูปทรงเป็นทรงถังเบียร์ และเกิดความเค้นในแนวขวางขึ้นที่ทำให้เพิ่มค่าความแกร่งปรากฏในแนวแกนของชิ้นงานทดสอบ ซึ่งสิ่งที่เกิดขึ้นเหล่านี้จะส่งผลให้เกิดความผิดพลาดของการวัดได้ ความรุนแรงของความผิดพลาดนี้จะตรงข้ามกับผลกระทบจากการได้ศูนย์ของชิ้นงานทดสอบ โดยจะมีความรุนแรงมากกว่าในวัสดุที่นิ่มหรือเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้มาก แต่ก็ไม่อาจมองข้ามได้สำหรับวัสดุเปราะถึงแม้จะมีผลกระทบต่ำกว่า

เพื่อที่จะลดแรงเสียดทาน มีความสำคัญที่แผ่นกดนี้จะต้องมีความแข็ง (อย่างน้อย 55 HRC) และมีพื้นผิวที่เรียบ นอกจากนี้ไม่ควรจะมีสัญลักษณ์วงแหวนสลักอยู่บนพื้นผิวของแผ่นกดเนื่องจากว่าจะส่งผลในการเพิ่มแรงเสียดทาน และนอกจากนี้ควรจะมีการหล่อลื่นพื้นผิวด้วยน้ำมันหรือจาระบี

แต่แผ่นกดที่มีขนาดใหญ่และพื้นผิวเรียบก็จะมีปัญหาใหม่ที่ต้องระวัง ได้แก่การจัดศูนย์กลางของชิ้นงานทดสอบ เนื่องจากการที่เยื้องศูนย์ออกมาของชิ้นงานทดสอบออกจากตำแหน่งจุดศูนย์กลางของแกนของอุปกรณ์ถ่ายทอดแรงจะส่งผลให้เกิดโมเมนต์ของแรงดัดขึ้นในชิ้นงาน แต่หากส่วนประกอบต่าง ๆ ของอุปกรณ์ถ่ายทอดแรง ได้แก่ แผ่นกด ชุดนั่งของลูกกลม โหลดเซลล์ และโครงเครื่องทดสอบ มีความแกร่งในแนวด้านข้าง การเกิดโมเมนต์ดังกล่าวจะถูกจำกัดและมีค่าน้อย แต่สำหรับวัสดุเปราะที่มีความแกร่งตัวสูงแล้ว ค่าโมเมนต์แรงดัดที่เกิดขึ้นก็ไม่อาจที่จะมองข้ามได้และการวางชิ้นงานในตำแหน่งจุดศูนย์กลางของแผ่นกดย่อมมีความสำคัญ วิธีแก้ปัญหาที่ใช้ทั่วไปได้แก่การทำสัญลักษณ์วงแหวนบนแผ่นกดเพื่อที่จะใช้เป็นตำแหน่งสำหรับการสังเกตในการวางชิ้นงานทดสอบ แต่ด้วยความต้องการที่แผ่นกดจะต้องมีพื้นผิวที่เรียบ การทำสัญลักษณ์แบบจุลภาคจึงเป็นเพียงวิธีเดียวที่แก้ไขปัญหานี้และมีความคงทนถาวร


About This Solution

Related Standards: ASTM D695 | ASTM C109 | ASTM E9 | ASTM C469 | ASTM C165
Specimen Type: สี่เหลี่ยม | สี่เหลี่ยมจัตุรัส | ทรงกระบอก
Materials: โลหะ | พลาสติก | แอสฟัลต์/หิน/คอนกรีต | คอมโพสิต
Type of Test: แรงอัด
Business Sector: วิชาการ | อากาศยาน | บริการรับจ้างทดสอบ

You are viewing a static image in place of an informative flash animation. Please download Adobe® Flash Player and refresh this page to view the animation.
Interested in this Solution?
Contact Us

Related Literature:


Our Labs

Instron application labs are used for both research and development, as well as testing customer samples to assist in finding the right equipment.
Contact our Application Specialists to determine the solution that's best for you!