ความล้มเหลวของส่วนประกอบระหว่างการตรวจสอบขั้นสุดท้ายมักเกิดจากวัสดุที่ไม่แข็งแรงเพียงพอ แม้ว่าทุกอย่างจะดูดีจากภายนอก แต่ข้อกำหนดทางอุตสาหกรรมนั้นไม่สามารถต่อรองได้ บางทีคุณอาจได้ทำการทดสอบแล้วและทุกอย่างดูเหมือนจะดี จนกระทั่งไม่ผ่านการตรวจสอบคุณภาพ
สถานการณ์ประเภทนี้เน้นย้ำให้เห็นชัดเจนว่าเหตุใดการเลือกเครื่องทดสอบความแข็งจึงมีความสำคัญมาก
ในคู่มือนี้ Qualitest จะแนะนำคุณถึงเหตุผลว่าทำไมเครื่องทดสอบความแข็งที่สอดคล้องกับวัสดุ การใช้งาน และข้อกำหนดของอุตสาหกรรมของคุณจึงมีความสำคัญ คุณจะได้เรียนรู้ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างวิธีการทดสอบ และกรณีการใช้งานจริง เพื่อช่วยให้คุณประเมินว่าอะไรเหมาะสมที่สุด
มาแบ่งมันออกเป็นขั้นตอนกัน
เหตุใดเครื่องทดสอบความแข็งที่ถูกต้องจึงมีความสำคัญ
การใช้เครื่องทดสอบความแข็งที่ไม่เหมาะสมอาจดูเหมือนไม่ใช่เรื่องใหญ่ในตอนแรก จนกระทั่งมันกลายเป็นเรื่องใหญ่ ลองนึกถึงการทดสอบกับเหล็กเกรดสูงโดยใช้เครื่องมือที่ออกแบบมาสำหรับโลหะผสมที่อ่อนกว่า ซึ่งจะทำให้ได้ค่าการอ่านที่ไม่แม่นยำและบิดเบือนค่าความแข็งแรงที่แท้จริงของวัสดุ
หากข้อมูลที่มีข้อบกพร่องนี้ส่งผลต่อการตัดสินใจผลิตของคุณ อาจส่งผลให้ความปลอดภัยลดลง ต้องเรียกคืนสินค้าซึ่งมีต้นทุนสูง หรืออาจถึงขั้นต้องทำงานซ้ำเป็นชุดทั้งหมดก็ได้
การทดสอบความแข็งส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพและความสอดคล้องของผลิตภัณฑ์ ดังนั้น การเลือกเครื่องทดสอบความแข็งที่เหมาะสมจึงจำเป็นต้องทำความเข้าใจวัสดุของคุณ จับคู่ความสามารถในการรับน้ำหนักของเครื่องทดสอบให้ตรงกับความต้องการของคุณ และรับรองว่าคุณจะได้รับความแม่นยำตามที่อุตสาหกรรมของคุณต้องการ
ทำความเข้าใจอุปกรณ์ทดสอบความแข็ง
อุปกรณ์ทดสอบความแข็งได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดว่าวัสดุนั้นแข็งหรืออ่อนแค่ไหน โดยสรุปแล้ว อุปกรณ์เหล่านี้จะประเมินว่าวัสดุนั้นต้านทานการเสียรูปภายใต้แรงเฉพาะได้ดีเพียงใด
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากวัสดุแต่ละชนิดมีคุณลักษณะที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงควรแยกแยะจุดแข็งและข้อจำกัดของแต่ละวิธี ดังนั้น คุณควรพิจารณาให้ดีเมื่อต้องเลือกเครื่องทดสอบความแข็งที่เหมาะสม
เริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจวิธีการประเมินความแข็ง เนื่องจากแต่ละวิธีมีจุดแข็งที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุ ขนาด และระดับความแม่นยำที่ต้องการ
ด้านล่างนี้เป็นวิธีการทดสอบหลักๆ บางส่วน รวมถึงตัวทดสอบทั่วไป:
1. วิธีการวัดความลึก
วิธีการนี้วัดความแข็งโดยวัดว่าหัวเจาะจมลึกแค่ไหนในวัสดุภายใต้แรงกด 2 ครั้งติดต่อกัน คือ แรงกดเบื้องต้นเล็กน้อย ตามด้วยแรงกดหลัก โดยความแตกต่างของความลึกจะเป็นพื้นฐานในการประเมินค่าความแข็ง
ตัวทดสอบทั่วไป:
- เครื่องทดสอบความแข็ง Rockwell รวมถึง:
- ร็อคเวลล์ C (HRC) – สำหรับเหล็กและโลหะผสมที่แข็ง
- ร็อคเวลล์ บี (HRB) – สำหรับโลหะที่อ่อนกว่า เช่น ทองเหลืองหรืออลูมิเนียม
- เหมาะสำหรับ: การควบคุมคุณภาพความเร็วสูงของโลหะในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม
- เหตุใดจึงสำคัญ: วิธีนี้ให้ผลลัพธ์ที่รวดเร็วและทำซ้ำได้โดยที่ผู้ปฏิบัติงานมีความคิดเห็นส่วนตัวน้อยที่สุด ซึ่งทำให้เป็นที่ชื่นชอบในเวิร์กโฟลว์อัตโนมัติ
ยังอ่าน: การทดสอบความแข็ง Rockwell: วิธีการ สูตร ข้อมูลจำเพาะ และแผนผัง
2. วิธีการวัดด้วยแสง
แทนที่จะวัดความลึก วิธีนี้จะคำนวณความแข็งโดยการวิเคราะห์ขนาดของรอยประทับบนพื้นผิวภายใต้การขยาย จากนั้นกดหัวเจาะที่มีรูปร่างแม่นยำ ซึ่งมักเป็นเพชร ลงในตัวอย่าง และวัดรูปทรงของรอยประทับที่เกิดขึ้นโดยใช้แสง
ตัวทดสอบทั่วไป:
- เครื่องทดสอบความแข็ง Vickers (HV) เหมาะสำหรับวัสดุบาง เคลือบ และการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ
- เครื่องทดสอบความแข็ง Knoop (HK) – ปรับให้เหมาะสมสำหรับการทดสอบความแข็งระดับจุลภาคของตัวอย่างหรือหน้าตัดที่บางเป็นพิเศษ
- เหมาะสำหรับ: ห้องปฏิบัติการวิจัย การควบคุมคุณภาพสำหรับพื้นผิวเคลือบ และการใช้งานที่ต้องการความไวในการวัดสูง
- เหตุใดจึงสำคัญ: วิธีนี้โดดเด่นในเรื่องความแม่นยำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อวิเคราะห์โครงสร้างละเอียด พื้นผิวเป็นชั้น หรือส่วนประกอบขนาดเล็ก
3. วิธีการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยประทับ
ที่นี่ จะมีการใช้หัวเจาะทรงกลมขนาดใหญ่ (โดยปกติจะเป็นเหล็กกล้าชุบแข็งหรือลูกบอลคาร์ไบด์) โดยรับน้ำหนักที่ทราบได้ จากนั้นจะวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยบุ๋มวงกลมที่เกิดขึ้น จากนั้นจึงคำนวณค่าความแข็งตามนั้น
ตัวทดสอบทั่วไป:
- เครื่องทดสอบความแข็ง Brinell (HB) เหมาะที่สุดสำหรับการประเมินชิ้นงานหล่อ งานตีขึ้นรูป และชิ้นส่วนขนาดใหญ่
- เหมาะสำหรับ: พื้นผิวที่มีเนื้อหยาบหรือไม่สม่ำเสมอ เช่น เหล็กหล่อ โลหะผสมอลูมิเนียม และเหล็กกล้าอ่อน
- เหตุใดจึงสำคัญ: วิธีนี้จะกระจายน้ำหนักไปยังพื้นที่ที่กว้างขึ้น ทำให้ได้ค่าความแข็งเฉลี่ยทั่วทั้งโครงสร้างวัสดุที่ไม่สม่ำเสมอ
4. วิธีการไมโครอินเดนเทชั่นแบบยาว
วิธีนี้ใช้หัวเจาะรูปเรียวเล็กและใช้แรงทดสอบเพียงเล็กน้อย ผลลัพธ์ที่ได้คือรอยประทับที่ไม่สมมาตรซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดชั้นบางๆ หรือโซนจุลภาคอย่างแม่นยำ
ตัวทดสอบทั่วไป:
- เครื่องทดสอบความแข็ง Knoop (HK) – ออกแบบมาเพื่อการใช้งานที่มีภาระต่ำและตัวอย่างที่บอบบาง
- เหมาะสำหรับ: การเคลือบบาง โปรไฟล์ความแข็งตามหน้าตัด หรือส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่บอบบาง
- เหตุใดจึงสำคัญ: เนื่องจากการทดสอบนี้ทำให้เกิดการรบกวนพื้นผิวน้อยที่สุด จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบพฤติกรรมของวัสดุในบริเวณหนึ่งโดยไม่กระทบต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้าง
การเปรียบเทียบเครื่องทดสอบความแข็ง
การเลือกเครื่องทดสอบความแข็งที่เหมาะสมจะช่วยให้ได้การวัดที่แม่นยำและเชื่อถือได้ แต่ละวิธีมีข้อดีเฉพาะตัวและเหมาะกับการใช้งานเฉพาะ
ด้านล่างนี้เป็นการเปรียบเทียบวิธีการทดสอบความแข็งที่ใช้กันทั่วไปที่สุดและการใช้งานที่ดีที่สุดของวิธีการเหล่านี้:
วิธีการทดสอบ | ประเภทหัวเจาะ | หลักการวัด | ที่ดีที่สุดสำหรับ | กรณีการใช้งานทั่วไป |
ถอดแบบมาจาก | ลูกเหล็กหรือกรวยเพชร | วัดความลึกของรอยบุ๋มภายใต้แรงกดหลัก หลังจากแรงกดเบื้องต้นเล็กน้อย | โลหะปานกลางถึงแข็ง | สายการผลิต การตรวจสอบอย่างรวดเร็ว |
บริเนล | เหล็กกล้าชุบแข็งหรือลูกบอลคาร์ไบด์ (โดยทั่วไปมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มม.) | วัดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยบุ๋มภายใต้ภาระหนัก | โลหะอ่อน วัสดุที่มีโครงสร้างหยาบ | งานตีขึ้นรูป งานหล่อ โลหะที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน |
วิคเกอร์ | พีระมิดเพชร (ฐานสี่เหลี่ยมจัตุรัส มุม 136° ระหว่างด้านตรงข้าม) | วัดความยาวแนวทแยงของรอยบุ๋มภายใต้แรงกดเฉพาะ | วัสดุบาง เคลือบผิว | การวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ การทดสอบความแม่นยำ |
คนนู้ | พีระมิดเพชรทรงยาว (อัตราส่วนความยาวต่อความกว้างประมาณ 7:1) | วัดความยาวแนวทแยงมุมของรอยบุ๋มภายใต้แรงกดเบา | ส่วนที่บางมาก ชิ้นส่วนเล็ก | ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ การวิเคราะห์ภาคตัดขวาง |
ใช้สถานการณ์กรณีและปัญหา
ชิ้นส่วนอะไหล่ยานยนต์
ในการผลิตยานยนต์ การเลือกเครื่องทดสอบความแข็งที่เหมาะสมจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าชิ้นส่วนต่างๆ จะสามารถทนต่อแรงเครียดและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่สูงได้ ตัวอย่างเช่น จานเบรก ชิ้นส่วนเหล่านี้ได้รับความร้อนและเย็นตัวอย่างรวดเร็วในระหว่างการเบรก ดังนั้นจึงต้องรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างภายใต้สภาวะที่รุนแรง
- ผู้ทดสอบที่แนะนำ: Rockwell หรือ Brinell ขึ้นอยู่กับวัสดุ
- เหตุผล: ร็อคเวลล์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนโลหะสำเร็จรูปเนื่องจากความเร็วและความสามารถในการทำซ้ำได้ บริเนลล์มีประโยชน์ในขั้นตอนการเลือกวัสดุขั้นต้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อประเมินเหล็กหล่อหรือเหล็กดัด
ยา
ความแข็งในผลิตภัณฑ์ยาเป็นอีกเรื่องหนึ่ง ความแข็งจะช่วยควบคุมเวลาการแตกตัวและการจัดส่งยา หากความแข็งเกินไป เม็ดยาอาจไม่ละลายอย่างเหมาะสม อย่างไรก็ตาม หากความแข็งเกินไป เม็ดยาอาจแตกสลายก่อนบรรจุหีบห่อ
- เครื่องทดสอบที่แนะนำ: เครื่องทดสอบความแข็งของเม็ดยา (โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมยา ไม่ใช่แบบ Rockwell/Brinell)
- สาเหตุ: อุปกรณ์นี้ใช้แรงอัดเพื่อกำหนดว่าเม็ดยาจะแตกเมื่อใด ซึ่งถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความสม่ำเสมอของชุดผลิตภัณฑ์และการปฏิบัติตามข้อกำหนดของ FDA
ยางอุตสาหกรรม
การทดสอบความแข็งของวัสดุยางช่วยให้มั่นใจได้ถึงความยืดหยุ่น การยึดเกาะ และความทนต่อการสึกหรอในยางออฟโรดหรือยางอุปกรณ์อุตสาหกรรม ยางที่อ่อนเกินไปอาจเสียรูปภายใต้แรงกด ในขณะที่ยางที่แข็งเกินไปอาจแตกร้าวภายใต้แรงกดหรือไม่สามารถยึดเกาะพื้นผิวได้
- เครื่องทดสอบที่แนะนำ: Durometer แบบ Shore A หรือ Shore D
- เหตุผล: เครื่องทดสอบความแข็งแบบชอร์ได้รับการออกแบบมาสำหรับอีลาสโตเมอร์และโพลีเมอร์ โดยค่า Shore A มักใช้กับยางที่อ่อนกว่า (เช่น ดอกยาง) ในขณะที่ค่า Shore D เหมาะสำหรับสารประกอบยางที่แข็งกว่า (เช่น แก้มยางที่เสริมแรง)
ยังอ่าน: วิธีการวัดความแข็งของยาง: วิธีการ เครื่องมือ และแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด
ข้อคิด
ก่อนที่จะตัดสินใจเลือกเครื่องทดสอบความแข็งเครื่องต่อไปของคุณ โปรดคำนึงถึงข้อควรพิจารณาสำคัญเหล่านี้:
- ความเข้ากันได้ของวัสดุ: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครื่องทดสอบเหมาะกับวัสดุที่คุณใช้งานอยู่
- วิธีทดสอบ: จับคู่เครื่องทดสอบให้ตรงกับระดับความแข็งที่คุณต้องการ ไม่ว่าจะเป็นมาตรฐาน Rockwell สำหรับโลหะที่พร้อมผลิต มาตรฐาน Vickers สำหรับส่วนประกอบขนาดเล็ก หรือมาตรฐาน Shore สำหรับอีลาสโตเมอร์
- ความแม่นยำและช่วงการโหลด: ยืนยันว่าเครื่องทดสอบให้ความแม่นยำและช่วงแรงตามที่แอปพลิเคชันของคุณต้องการ
- กรณีการใช้งานและสภาพแวดล้อม: พิจารณาว่าการทดสอบของคุณเป็นการวิจัยในห้องปฏิบัติการ การตรวจสอบคุณภาพภาคสนาม หรือการผลิตปริมาณมาก
สิ่งที่สำคัญพอๆ กับผู้ทดสอบก็คือพันธมิตรที่อยู่เบื้องหลังนั่นเอง Qualitest กลายเป็นชื่อที่เชื่อถือได้ในด้านการทดสอบวัสดุ ตั้งแต่เครื่องทดสอบบนโต๊ะทำงานขนาดกะทัดรัดไปจนถึงระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ เรามีเครื่องทดสอบความแข็งให้เลือกหลากหลายที่สุดในตลาด
มหาวิทยาลัยนิวยอร์ก อาบูดาบี ที่เพิ่งได้รับเลือกเมื่อไม่นานนี้ Qualitest เพื่อจัดเตรียมอุปกรณ์ให้กับห้องปฏิบัติการวิจัยวัสดุขั้นสูง โดยเลือกใช้ชุดอุปกรณ์อเนกประสงค์ที่ประกอบด้วย QualiRock™-RS Digital TWIN Rockwell เครื่องทดสอบความแข็งสากล OmniTest และระบบ QV-2000 Micro Vickers
ปัจจุบันเครื่องมือเหล่านี้รองรับภารกิจของ NYU ในการมอบการศึกษาทางด้านวิศวกรรมระดับโลกด้วยความสามารถในการทดสอบที่ล้ำสมัย
พร้อมที่จะค้นหาโซลูชันที่เหมาะสมสำหรับการตั้งค่าการรับรองคุณภาพของคุณหรือยัง?
มายกระดับกระบวนการทดสอบของคุณโดยการสำรวจของเรา แคตตาล็อกเครื่องทดสอบความแข็งฉบับเต็ม or ส่งคำถามถึงเราที่นี่
