สมบัติเชิงกลของการทดสอบแรงดึง
ความแข็งของจุดคลาก (Yield Strength) เมื่อมีความเค้นมากระทำต่อวัตถุ วัตถุจะเกิดความเคียดหรือวัตถุเปลี่ยนแปลรูปร่างไป ถ้านำความเค้นออกจากวัตถุจะคืนสู่สภาพเดิม ลักษระนี้เรียนว่า การเปลี่ยนแปลงรูปร่างแบบชั่วคราวหรือแบบยืดหยุ่น (elastic deformation) หากเพิ่มความเค้นอย่างต่อเนื่องจนถึงจุดหนึ่งแล้วปลดปล่อยแรงกระทำ ปรากฏว่าวัสดุจะไม่หดกลับสู่ตำแหน่งเริ่มต้น ลักษณะนี้เรียกว่า การเปลี่ยนแปลงรูปร่างแบบถาวร (slastic diformation) โดยจุดวิกฤติที่บ่งบอกการเปลี่ยนรูปแบบถาวร เรียกว่า จุดคลาก (yield piont) ช่วงเริ่มต้นจนกระทั่งถึงจุคลาก เรียกว่า ขีดจำกัดยืดหยุ่น (elastic limit) หากให้แรงเกินจุดนี้วัตถุจะเปลี่ยนรูปถาวรหรืความสำพันธ์ระหว่างความเค้นและความเคลียดจะไม่เป็นเส้นตรงซึ่งจุดนี้ เรียกว่า ขีดจำกัดสัดส่วน (proportional limit) ในวัสดุส่วนใหญ่จะมีค่าขีดจำกัดยืดหยุ่นและค่าขีดจำกัดสัดส่วนใกล้เคียงกันมากงไม่สามารถหาค่าได้อย่างชัดเจนแน่นอน การวัดหาค่าทั้งสองขึ้นอยู่กับความไวของเครื่องมือที่ใช้ โดยทั่วไปมักใช้วิธีค่าความเคลียดออฟเซต (offset strain value) ที่ค่า 0.002 หรือ 0.2% โดยลากเส้นตรงจากจุดออฟเซต ในกรณีนี้ค่าเริ่มจาก 0.002 ที่แกนความเคลียดแล้วลากขนานไปกับช่วงขีดจำกัดยืดหยุ่นจนกระทั่งจัดเส้นกราฟความเค้น – ความเครียด
ความเค้น (Stress)
เป็นลักษณะของแรงต้านที่อยู่ภายในของโลหะ ที่มีความพยายามในการต้านทานต่อแรงภายนอก ที่มากระทำต่อวัสดุนั้นๆ โดยแบ่งชนิดของความเค้นได้เป็นดังนี้ คือ
Tensile Stress หมายถึง ความเค้นแรงดึงที่เกิดจาก Tensile Force ที่มากระทำต่อชิ้นงาน
Compressive Stress หมายถึงความเค้นแรงกด หรือ ความเค้นแรงอัด
Shear Stress หมายถึงความเค้นแรงเฉือน เป็นความเค้นที่เกิดจาก Shear Force
Bending Stress หมายถึงความเค้นแรงดัด เป็นความเค้นที่เกิดขึ้นต่อเมื่อชิ้นงานนั้นๆได้รับแรงดัด
Torsion Stress หมายถึงความเค้นแรงบิด เป็นความเค้นที่เกิดจาก Torque กระทำตอชิ้นงานนั้นๆ
ความเครียด (Stain)
เป็นความเครียดที่ปรากฏภายใต้แรงที่มากระทำต่อเนื้อของวัสดุ จนวัสดุเกิดรับแรงนั้นใว้ไม่ใหว ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดและรูปร่างไปในทิศทางของแรงที่มากระทำ เช่น เกิดการยืดตัวออก (Elongation) หรือหดตัวเข้า (Contraction)โดยแบ่งชนิดของความเครียดได้เป็นดังนี้ คือ
Tensile Stain หมายถึง ความเครียดแรงดึงที่เกิดจาก Tensile Force ที่มากระทำต่อชิ้นงาน
Compressive Stain หมายถึงความเครียดแรงกด หรือ ความเครียดแรงอัด
Shear Stain หมายถึงความเครียดแรงเฉือน เป็นความเครียดที่เกิดจาก Shear Force
ความยืดหยุ่น (Flexible)
ความยืดหยุ่นก็คือการที่มีแรงจากภายนอกมากระทำจนเกิดการปลี่ยนแปลง รูปร่างอย่างชั่วคราว (Elastic Deformation) และเมื่อเราปล่อยแรงกระทำนั้นออก ก็จะสามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมได้เอง คุณบัติจะคล้ายๆกับการเป็นสปริงนั่นเอง
ความอ่อนตัว (Ductilily)
เป็นสมบัติเชิงกลอย่างหนึ่งของวัสดุที่รับแรงกดหรือแรงอัด แล้วเกิดเปลี่ยนรูปร่างอย่างถาวร (Elastic Deformation) โดยเฉพาะอาจเกิดการอ่อนตัว ตีแผ่ให้ป็นแผ่นบางได้ดี ตัวอย่างเช่น ทองคำ
ความเปราะ (Brittleness)
เป็นสมบัติเชิงกลอย่างหนึ่งของวัสดุที่รับแรงเพียงเล็กน้อย แล้วเกิดการขาดออกจากกัน เช่น เหล็กหล่อ แก้ว เป็นต้น โดยจะคิดจากค่า 5% ของความเครียดเป็นหลัก กล่าวคือวัสดุใดๆก็ตามที่เกิด การแตกหักก่อนค่า 5% ของความเครียดวัสดุนั้นก็จะมีความเปราะมากนั่นเอง
ความเหนียว (Toughness)
เป็นสมบัติของวัสดุที่สามารถยืดตัวออกไปได้อย่างถาวร หรือเป็นการเปลี่ยแปลงรูปร่างอย่าง ถาวร ซึ่งจะคิดจากค่า 5% ของความเครียดเป็นหลักเช่นกัน
ความแข็งแรง (Strength)
หมายถึงความแข็งแรงดึงสูงสุด (Ultimate Tensile Strength) ความแข็งแรงกดหรือแรงอัด สูงสุด (Ultimate Compressive Strength) ซึ่งเราสามารถจะสังเกตุได้จาก Stress-Stain Curve ซึ่งตรงจุดแตกหัก(Breaking Point) นั้นเราจะเรียกกันว่า เป็นจุดความแข็งแรงที่จุดแตกหักนั่นเอง
ความแข็งแกร่ง (Stiffness)
หมายถึงสมบัติของวัสดุที่แสดงความสามารถในการต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงรูป ร่างหรือ ต่อการเปลี่ยนรูปในช่วง Elastic limit ในขณะที่กำลังรับแรงนั้นๆอยู่ ค่าความแกร่งจะเปลี่ยนแปลงไป ตามค่าของ Modulus of Elastic และค่า Rigdity
พลาสติกซิตี (Plasticity)
หมายถึงสมบัติของวัสดุที่สามารถในการเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้โดยที่มิได้เกิด ขาดหรือแตกหัก โดยเฉพาะจะมีความสำคัญมากในงาน Rolling Extruding และ Drawing เป็นต้น
ความล้า (Fatique)
หมายถึงแรงที่กระทำต่อวัสดุเป็นจังหวะๆหรือซ้ำๆจนวัสดุนั้นเกิดการเปราะและแตกหักในภายหลัง
การคืบ (Creep)
หมายถึงการเกิดความเครียดอย่างถาวร (Permanent Set) อย่างช้าๆภายในเนื้อของวัสดุที่ต้อง รับแรงทางกลเป็นเวลาตอเนื่องเนิ่นนานและอุณหภูมิสูงๆ จนกระทั่งเนื้อของวัสดุนั้นๆเกิดการเคลื่อนตัว ของอะตอม ภายในเนื้อของวัสดุจนกระทั่งเกิดการขาดจากกันไปในที่สุด
ฮิสเตอริซิสทางกล
หมายถึงพลังงานที่ถูกสะสมอยู่ภายในเนื้อของวัสดุ อันเป็นสาเหตุมาจากวัสดุนั้นๆปล่อยพลังงาน ที่รับใว้กลับออกมาไม่หมด จึงเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน ( Thermal Energy) ออกมาแทนนั่นเอง
อ้างอิง
https://www.mtec.or.th/mcu/phml/index.php/th/2014-09-12-03-39-42/31-2009-04-20-04-12-48
http://www.ssi-steel.com/index.php/about-ssi/product-process/service-center/beneficial-information/metallurgical-aspect-of-hot-rolled-steel/mechanical-properties-of-hot-rolled-steel/testing-of-mechanical-properties/tensile-test
หนังสือ วัสดุวิศวกรรม เรียบเรียงโดย ดร. กิตติพงษ์ กิมะพงศ์ พร้อมคณะ
eng.sut.ac.th/metal/images/stories/02_Mechanical_Properties.pdf
