การทดสอบการดัดงอ

ดำเนินการทดสอบการดัดงอเพื่อให้ได้ข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติการดัดงอของวัสดุที่มีวัตถุประสงค์เพื่อใช้ในอุตสาหกรรมหรือเพื่อการวิจัยและพัฒนา ในการทำเช่นนั้น จะมีการใช้อุปกรณ์ตรวจสอบที่แตกต่างกัน

การทดสอบการดัดงอ (การทดสอบแรงดึงในการดัดงอ) เป็นวิธีการทดสอบวัสดุเพื่อหาความแข็งแรงในการดัดงอและคุณสมบัติที่สำคัญอื่นๆ ของวัสดุ การทดสอบวัสดุแบบทำลายใช้สำหรับวัสดุพลาสติก พลาสติกเสริมแรงด้วยไฟเบอร์ (FRP) โลหะ และเซรามิก การทดสอบการดัดงอมีความคล้ายคลึงกันตามลำดับ ความแตกต่างจะต่างกันไปตามจำนวนจุดกดและการรองรับของชิ้นงานทดสอบ:

• การทดสอบการดัดงอ 1 จุด
• การทดสอบการดัดงอ 3 จุด
• การทดสอบการดัดงอ 4 จุด

ในการทดสอบการดัดงอ ชิ้นงานมาตรฐานซึ่งส่วนใหญ่เป็นทรงกระบอกจะถูกวางไว้ที่จุดศูนย์กลางของอุปกรณ์ตรวจสอบ ลูกกลิ้งรองรับแบบกลม (ตลับลูกปืน) จะถูกจัดเรียงขนานกันในระยะห่าง (ความกว้างของการรองรับ) ที่กำหนด เส้นผ่านศูนย์กลางของตัวอย่างทรงกระบอกเป็นสัดส่วนกับความกว้างของการรองรับของตลับลูกปืน หัวเจาะทดสอบซึ่งเคลื่อนลงช้าๆ และด้วยความเร็วคงที่ จะโหลดตัวอย่างด้วยแรงที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งหัวเจาะแตกหรือไปถึงจุดการเสียรูปที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ โหลดสูงสุดที่กระทำในระหว่างการทดสอบการดัดงอเรียกว่าแรงหัก

ในระหว่างการทดสอบ ค่าของแรงดัดงอและการโก่งตัวจะได้รับการบันทึกไว้ จากนั้นจะมีการกำหนดคุณลักษณะของวัสดุ ลำดับการทดสอบทั้งหมดแสดงในเส้นโค้งความเค้น - ความเครียด และยังสามารถบันทึกด้วยกล้องวิดีโอได้ จะดำเนินการทดสอบการดัดงอเพื่อรับข้อมูลเกี่ยวกับพฤติกรรมการดัดงอของวัสดุที่ทดสอบจากแรงดัดงอแกนเดี่ยว ในกรณีของวัสดุเปราะ ความแข็งแรงในการดัดงอถูกกำหนดด้วยวิธีนี้ การจัดการกับวัสดุที่มีความเหนียว จะต้องกำหนดจุดยืดหยุ่นสูงสุด มุมดัดสูงสุดที่เป็นไปได้ ตลอดจนโมดูลัสของยัง ในกรณีที่เกิดการเสียรูปแบบยืดหยุ่น

ในระหว่างการทดสอบวัสดุโดยใช้การทดสอบการดัดงอ ระบบวัดแบบออปติคอลสมัยใหม่พร้อมกล้องความละเอียดสูงจะให้ภาพที่แม่นยำของชิ้นงานทดสอบ สำหรับเอกสารประกอบของชิ้นงานทดสอบแบบแบน อุปกรณ์ที่มีกล้องตัวเดียวมักจะเพียงพอแล้ว สามารถวัดรูปทรงตัวอย่างที่ซับซ้อนมากขึ้นได้อย่างแม่นยำโดยใช้กล้องสองตัว เครื่องทดสอบวัสดุจะใช้รูปแบบจุดสุ่มกับตัวอย่างก่อนหรือใช้โครงสร้างพื้นผิวที่มีอยู่ ระบบวัดแบบออปติคอลใช้อัลกอริทึมความสัมพันธ์ของภาพ: ในภาพความละเอียดสูง ระบบจะจดจำการเสียรูปที่เกิดจากการทดสอบการดัดงอ จากนั้นคำนวณการเบี่ยงเบนโดยใช้พิกัดพิกเซลของรูปแบบจุด

หากความเครียดจากการดัดงอในตัวอย่างที่ทำจากวัสดุเหนียวมีค่าต่ำกว่าแรงจำกัดของการเสียรูปพลาสติก ความเครียดจากการดัดงอนั้นจะยืดหยุ่นได้เท่านั้น หากความเครียดจากการดัดงอเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงของผลผลิต (ความเครียดวิกฤต) จะเกินค่าแรกในพื้นที่รอบนอกของชิ้นงานทดสอบ พื้นที่เหล่านี้จะเกิดการเสียรูปพลาสติก (สิ่งที่เรียกว่าการไหลของวัสดุ) จุดผลผลิตจำกัดคือค่าความเครียดจากการดัดงอจำกัดที่สามารถรับน้ำหนักวัสดุที่เสียรูปได้ง่ายโดยการดัดงอ โดยไม่ทำให้เกิดการเสียรูปถาวรในพื้นที่ขอบ

เมื่อเกิดการเสียรูปลักษณะนี้ขึ้น สามารถระบุได้โดยตรงจากการเจาะทดสอบ: การโก่งตัวจะถูกวัดโดยสัมพันธ์กับแรงที่ใช้ ค่าที่กำหนดไว้แสดงในไดอะแกรมการโก่งตัว-แรง เมื่อการโก่งตัวเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง พื้นที่ภายในของชิ้นงานทดสอบมีส่วนเกี่ยวข้องมากขึ้นเรื่อยๆ ในการเสียรูปพลาสติก นี่เป็นผลมาจากความเครียดที่เพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น สำหรับเหล็ก จุดผลผลิตจำกัดจะสูงกว่าความแข็งแรงผลผลิตระหว่าง 10 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ เนื่องจากความเครียดเชิงเส้นเพิ่มขึ้น หากความแข็งแรงของผลผลิตเกินกว่าในเส้นใยขอบในระหว่างการทดสอบการดัดงอ เส้นใยด้านในและเส้นใยที่มีความยืดหยุ่นโดยเฉพาะจะเป็นอุปสรรคต่อการเคลื่อนที่ของการไหล

การทดสอบการดัดงอด้วยวัสดุเหนียวแตกต่างจากที่ทำด้วยวัสดุเปราะ: วัสดุที่แข็งอาจได้รับความเสียหายจากการเสียรูปพลาสติกอย่างรุนแรงได้ แต่ไม่สามารถแตกหักได้ ไม่ว่าจะใช้แรงที่มากเพียงใดก็ตาม ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด ชิ้นงานทดสอบจะถูกดึงผ่านระหว่างตลับลูกปืน ดังนั้นการทดสอบการดัดงอด้วยตัวอย่างเหนียวจะเสร็จสิ้นเมื่อเกินจุดให้ผลผลิต ความแข็งแรงในการดัดงอของวัสดุเหนียวถูกกำหนดโดยจุดเวลาที่การเสียรูปพลาสติกเกิดขึ้น

ตัวอย่างที่ทำจากวัสดุเปราะ แสดงพฤติกรรมการดัดงอที่แตกต่างกันในระหว่างการทดสอบวัสดุ ซึ่งแตกโดยไม่มีพฤติกรรมการไหลของวัสดุที่มองเห็นได้ชัดเจน ดังนั้น การกำหนดจุดผลผลิตจำกัดจึงซับซ้อนมากกว่าสำหรับวัสดุเปราะ เพื่อที่จะสามารถกำหนดหาความแข็งแรงในการดัดงอได้ จะต้องกำหนดค่าความเครียดจากการดัดงอสูงสุดที่ตัวอย่างจะแตกหัก อย่างไรก็ตามความแข็งแรงในการดัดงอเป็นค่าสมมติที่ไม่เหมือนกันกับความเครียดจากการดัดงอที่เกิดขึ้นจริงในวัสดุ อีกลักษณะหนึ่งของการทดสอบการดัดงอด้วยวัสดุเปราะคือการโก่งตัว คำศัพท์ทางเทคนิคนี้อธิบายถึงการโก่งตัวที่เป็นไปได้มากที่สุดของตัวอย่างก่อนที่จะเกิดการแตกหัก

การโก่งตัวที่แตกหักขึ้นอยู่กับความกว้างที่รองรับ: ระยะห่างระหว่างตลับลูกปืนที่มากขึ้นทำให้การโก่งตัวดีขึ้น เพื่อตรวจสอบความแข็งแรงของวัสดุเปราะ การทดสอบการดัดงอมักจะเหมาะสมมากกว่าการทดสอบแรงดึง เนื่องจากวัสดุจะได้รับแรงดัดเพียงอย่างเดียวเท่านั้น หากตัวอย่างนี้ถูกนำไปทดสอบแรงดึง อาจจะแตกหักก่อนเวลาอันควร และเกิดปัญหาในการวัดได้ สำหรับวัสดุเปราะบางบางประเภท การทดสอบแรงดึงจึงถูกแทนที่ด้วยการทดสอบการดัดงอ ตามมาตรฐาน DIN EN ISO 178 วัสดุที่สำคัญเหล่านี้ได้แก่ แผ่นเทอร์โมเซตติ้งและวัสดุขึ้นรูป สารประกอบการฉีดขึ้นรูปเทอร์โมพลาสติก และพลาสติกเสริมแรงด้วยไฟเบอร์

เมื่อทดสอบวัสดุโดยใช้การทดสอบการดัดงอ ความแตกต่างจะเกิดขึ้นระหว่างการทดสอบการดัดงอ 1, 3 และ 4 จุด ขึ้นอยู่กับจำนวนจุดอรงดันและประเภทของการรองรับชิ้นงานทดสอบ

การทดสอบการดัดงอจะดำเนินการด้วยตัวอย่างมาตรฐานและจุดความดัน 3 หรือ 4 จุด (การทดสอบการดัดงอ 3 จุด, 4 จุด) ซึ่งส่งผลให้ชิ้นงานทดสอบถูกทำลายหรือเสียรูปพลาสติก (เฉพาะกับวัสดุเหนียว) มาตรวิทยาแบบออปติคอลรุ่นล่าสุดให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำกว่าขั้นตอนการวัดทั่วไป