Skip to main content
Industrial Quality Solutions
จดหมายข่าว ไทย
ย้อนกลับ
Industrial Quality Solutions
การค้นหาที่แนะนำ
การค้นหายอดนิยม
การทดสอบแรงดึง (Tensile Test)

การทดสอบแรงดึง (Tensile Test)

การทดสอบวัสดุอย่างครบถ้วนโดยเฉพาะในวิศวกรรมเครื่องกล

การทดสอบแรงดึงใช้ตรวจสอบวัสดุต่าง ๆ เช่น เหล็ก เพื่อหาค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุดของวัสดุนั้น ๆ ตัวอย่างการทดสอบแรงดึงที่เป็นมาตรฐานช่วยให้สามารถสรุปข้อสรุปเกี่ยวกับคุณสมบัติและพฤติกรรมของวัสดุในการทนต่อแรงดึงของวัสดุนั้น ๆ

การทดสอบแรงดึงคืออะไร?

การทดสอบแรงดึงเป็นวิธีการทดสอบที่เป็นมาตรฐานและกึ่งสถิติโดยในการทดสอบนี้จะมีการวัดพารามิเตอร์ของวัสดุบางประการ เป็นวิธีการทดสอบแบบทำลาย เนื่องจากตัวอย่างที่ทดสอบมักจะถูกโหลดจนเกินกว่าค่ากำลังครากของวัสดุ การทดสอบวัสดุจะทำโดยเครื่องทดสอบแรงดึงและเครื่องทดสอบอเนกประสงค์ อุปกรณ์เหล่านี้แสดงการเคลื่อนไหวในทิศทางเดียวในกราฟความเครียด-การยืดตัวและกราฟแรง-การเคลื่อนที่ พารามิเตอร์ที่กำหนดได้จะให้ข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติและพฤติกรรมการทนต่อแรงดึงของวัสดุที่ได้รับการทดสอบ เครื่องทดสอบที่ใช้จะขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของการทดสอบนั้น ๆ เครื่องทดสอบมีตั้งแต่ระบบที่วางบนโต๊ะ (3 kN) ไปจนถึงระบบ 50 kN ที่ติดตั้งกับสปินเดิลคู่ ไปจนถึงเครื่องทดสอบแรงดึงที่มีความสามารถในการรับน้ำหนักสูงระหว่าง 300 kN ถึง 2000 kN

มาตรฐานที่ใช้กับเครื่องทดสอบแรงดึง ได้แก่ มาตรฐานทั่วไป DIN 51222, DIN EN ISO 6892-1 และ DIN EN ISO 7500-1 สำหรับวัสดุโลหะ และ ISO 5893 สำหรับพลาสติกและยาง DIN 50125 กำหนดข้อกำหนดที่ใช้กับวัสดุของตัวอย่างการทดสอบแรงดึง สำหรับการยืดตัวจนถึงการแตกหักสำหรับวัสดุบางชนิดจะใช้ความยาวการวัดและสำหรับวัสดุอื่น ๆ จะใช้ปัจจัยสัดส่วน จุดประสงค์ของกระบวนการทดสอบคือการหาว่าวัสดุสามารถรับน้ำหนักได้มากน้อยเพียงใดโดยไม่เกิดการเสียรูปพลาสติกและที่แรงใดที่วัสดุจะถูกทำลาย นอกจากนี้ คุณสมบัติและพฤติกรรมการเปลี่ยนรูปของโฟมแข็ง โฟมนุ่มยืดหยุ่น ยาง และวัสดุคอมโพสิตไฟเบอร์จะถูกกำหนดขึ้นด้วย

หน้าตัดของตัวอย่างที่ใช้จะขึ้นอยู่กับวัสดุต้นฉบับที่เลือก หากเหล็กมีปริมาตรสูง จะผลิตตัวอย่างที่มีหน้าตัดกลมจากวัสดุแข็ง สำหรับการทดสอบวัสดุของแผ่นโลหะ จะต้องใช้ตัวอย่างแรงดึงแบบแบน (หน้าตัดสี่เหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยมจัตุรัส) กระบวนการทดสอบนี้มักถูกใช้ในวิศวกรรมเครื่องกล เนื่องจากสามารถสรุปข้อสรุปเกี่ยวกับประเภทของภาระอื่น ๆ ได้ด้วย

การทดสอบแรงดึงสามารถทำได้ทั้งด้วยระบบวัดที่สัมผัส (เครื่องวัดการขยายตัวแบบคลิป) และระบบวัดที่ไม่สัมผัส ในการใช้เครื่องวัดการขยายตัวแบบคลิป จะมีใบมีดอย่างน้อยสองใบที่ถูกนำไปใช้กับตัวอย่างวัสดุ ใบมีดเหล่านี้จะวัดการยืดตัวของชิ้นงานที่ถูกยึดไว้ระหว่างใบมีดทั้งสอง ในปัจจุบัน การวัดแบบไม่สัมผัสจะทำโดยใช้เครื่องวัดการขยายตัวแบบดิจิทัลและออปติคอล เซนเซอร์ที่วางอยู่ในอุปกรณ์การวัดจะจับการยืดตัวของวัสดุ อุปกรณ์การวัดประเภทนี้มีข้อดีคือสามารถจับการยืดตัวที่เกิดขึ้นเร็วได้อย่างแม่นยำ บางรุ่นยังเหมาะสำหรับการวัดวัสดุที่มีอุณหภูมิสูงมากได้อีกด้วย เครื่องวัดการขยายตัวเหล่านี้สามารถใช้ในการทดสอบแรงดึงแบบทำลายได้ด้วย เพราะมีระยะห่างเพียงพอจากชิ้นงาน

  • บล็อกเนื้อหาภายนอก

    เครื่องเล่นวิดีโอถูกปิดกั้นเนื่องจากการกำหนดลักษณะเกี่ยวกับคุกกี้ของคุณ หากต้องการเปลี่ยนแปลงการตั้งค่าและเล่นวิดีโอ โปรดคลิกปุ่มด้านล่างและให้ความยินยอมที่จะใช้เทคโนโลยีการติดตาม "เพื่อการทำงาน"

กระบวนการทำงานของการทดสอบแรงดึง

การทดสอบแรงดึงแบบดั้งเดิมคือการทดสอบที่เรียกว่าการทดสอบการแตกหัก ตัวอย่างที่เป็นมาตรฐานจะถูกยึดเข้ากับเครื่องทดสอบ และเมื่อแรงดึงเพิ่มขึ้น ตัวอย่างจะถูกยืดจนกว่าจะเกิดการแตกหักหรือฉีกขาด จะใช้ชิ้นงานที่มีหน้าตัดขนาดเล็กเท่านั้นในการทดสอบ การยืดตัวของตัวอย่างจะถูกดำเนินการโดยไม่เกิดการกระแทกและที่ความเร็วต่ำ ในระหว่างการทดสอบแรงที่มีผลต่อสิ่งประดิษฐ์และการยืดตัวในช่วงการวัดจะถูกวัด ระหว่างการทดสอบ จะมีการวัดแรงที่กระทำต่อชิ้นงานและการยืดตัวในช่วงการวัด

เครื่องทดสอบแรงดึงประกอบด้วยครอสเฮดที่ยึดติดและครอสเฮดที่เคลื่อนที่ได้ ซึ่งขับเคลื่อนโดยสปินเดิลหนึ่งหรือสองตัว ฟังก์ชันการขับเคลื่อนทำงานด้วยระบบไฮดรอลิกหรือไฟฟ้า ก่อนการทดสอบแรงดึง ความเร็วของครอสเฮดจะถูกกำหนด และตัวอย่างจะถูกยึดระหว่างครอสเฮดโดยใช้ตัวจับยึด จากนั้น ครอสเฮดจะถูกเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ไปในทิศทางเดียวจนกว่าวัสดุจะฉีกขาด อุปกรณ์ทดสอบจะบันทึกการเปลี่ยนรูปของตัวอย่างวัสดุรวมถึงแรงที่ต้องใช้โดยการเคลื่อนที่ของครอสเฮดหรือเครื่องวัดการขยายตัว จากนั้น ความเครียดและความเค้นจะถูกคำนวณโดยการเชื่อมโยงค่าที่อ่านได้กับขนาดของตัวอย่างการทดสอบแรงดึง ความเครียดจะถูกกำหนดจากหน้าตัดของตัวอย่างก่อนการทดสอบ การยืดตัวจนถึงการแตกหักจะถูกคำนวณจากการเคลื่อนที่ของครอสเฮด

ในการทดสอบแรงดึงอื่น ๆ ชิ้นส่วนหรือชิ้นงานจะถูกกระทำด้วยแรงดึงจนกว่าจะถึงภาระการทดสอบที่ต้องการ นี่คือลักษณะของการทดสอบแรงดึงแบบไม่ทำลาย การทดสอบวัสดุประเภทนี้จะดำเนินการเพื่อให้มั่นใจว่าส่วนที่ถูกโหลดมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดทางเทคนิค เนื่องจากการประมวลผลเพิ่มเติมอาจเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุ วัสดุจึงต้องได้รับการทดสอบอีกครั้งในภายหลัง

  • การทดสอบแรงดึงของ Aramis (Aramis Tensile Test)

กราฟความเค้น-ความเครียด (Stress-strain curve)

จากกราฟความเค้น-ความเครียดที่สร้างขึ้นหลังการทดสอบแรงดึง พารามิเตอร์ต่อไปนี้จะถูกกำหนด:

  • ความต้านทานแรงดึงสูงสุด (Ultimate tensile strength)
  • Young’s modulus
  • Yield strength (lower, upper)
  • จุดผลผลิต (Yield point)
  • การยืดตัวจนถึงการแตกหัก (Failure strain)
  • ความเครียดแบบสม่ำเสมอ (Uniform strain)
  • จุดหดตัว (Necking)

ความต้านทานแรงดึงสูงสุด (Ultimate tensile strength)

ความเครียดของตัวอย่างวัสดุจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจนกระทั่งไม่จำเป็นต้องเพิ่มแรงต่อไปเพื่อทำให้เกิดการยืดตัว จากนั้น ตัวอย่างวัสดุจะขาดออก ในระหว่างช่วงที่วัสดุมีการยืดตัวอย่างสม่ำเสมอ จะเกิดจุดหดตัวขึ้นที่จุดหนึ่งของชิ้นงาน การเกิดส่วนคอดที่เรียกว่าการคอดตัวนี้ จะเกิดขึ้นเมื่อแรงที่กระทำเกินค่ามากที่สุด จากนั้น จะทำการวัดค่าความเครียดจากแรงดึง จุดหดตัวจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนกระทั่งตัวอย่างวัสดุขาดออก หากชิ้นงานเป็นแท่งโลหะ จะมีการเคลื่อนตัวผิดปกติจำนวนมากในโครงข่ายผลึกจนไม่สามารถทำให้แข็งตัวได้ การเคลื่อนตัวเหล่านี้มีส่วนทำให้เกิดโพรงภายในวัสดุ จากนั้น จุดหดตัวและการเกิดโพรงจะทำให้พื้นที่หน้าตัดของตัวอย่างวัสดุลดลง หากมีแรงเครียดกระทำต่อพื้นที่หน้าตัดที่ลดลง จุดหดตัวจะยิ่งเพิ่มขึ้น แท่งโลหะขาดออก

(Distinct) Yield strength

จะแตกต่างกันระหว่างความต้านทานแรงดึงสูงสุดด้านบนและด้านล่าง ความต้านทานแรงดึงสูงสุดด้านบนอธิบายถึงจุดที่ตัวอย่างเริ่มเปลี่ยนรูปพลาสติกเป็นครั้งแรก ไฟเบอร์ของวัสดุฉีกขาด สิ่งนี้ทำให้เกิดการลดลงของความเครียดและการยืดตัวถาวรของตัวอย่าง ความต้านทานแรงดึงสูงสุดด้านล่างอธิบายถึงจุดหลังจากการเปลี่ยนรูปครั้งแรกที่การลดลงของความเครียดดึงอยู่ในจุดที่สูงที่สุด จากนั้น ความเครียดดึงจะเพิ่มขึ้นต่อเนื่องอีกครั้ง สำหรับตัวอย่างที่มีความต้านทานแรงดึงที่ชัดเจน ความเครียดจะลดลงก่อนที่จะเกิดการแตก: การยืดตัวยังคงเพิ่มขึ้นเมื่อวัสดุเริ่มเกิดการเสียรูป สำหรับวัสดุที่ไม่มีความต้านทานแรงดึงที่ชัดเจน เช่น เหล็กที่ขึ้นรูปเย็นและรีดเย็น การแตกจะเกิดขึ้นในช่วงความต้านทานแรงดึงสูงสุด วัสดุเช่น เหล็กโครงสร้างที่ไม่ผสมโลหะ (St 37) มีความต้านทานแรงดึงที่ชัดเจน

Young’s modulus

Young’s modulus อธิบายถึงพฤติกรรมการเปลี่ยนรูปเชิงเส้น-ยืดหยุ่น หากความต้านทานแรงดึงยังไม่ถึง จุดที่การเปลี่ยนรูปจะลดลงทั้งหมดหากไม่มีแรงเพิ่มเติมถูกนำมาใช้ พารามิเตอร์นี้เหมือนกับความชันของเส้นตรงของ Hooke

จุดผลผลิต (Yield point)

จุดต้านทานแรงดึงคือค่าความเครียดที่เมื่อเกินจุดนี้ไป ตัวอย่างจะยืดออกถาวร ถึงแม้ว่าจะไม่มีการใช้แรงเพิ่มเติม ตัวอย่างการดึงจะไม่กลับสู่ความยาวเดิม

การยืดตัวจนถึงการแตกหัก (Failure strain)

การยืดตัวจนถึงการแตกหักคือการยืดตัวถาวรของชิ้นงานหลังจากการแตกหัก

ความเครียดแบบสม่ำเสมอ (Uniform strain)

การยืดตัวสม่ำเสมอคือการยืดตัวที่ไม่เป็นสัดส่วนของตัวอย่างการดึงเมื่อถึงแรงสูงสุดหรือความเครียดสูงสุด

บทสรุป

การทดสอบการดึงถูกใช้ในหลายอุตสาหกรรมในปัจจุบัน มักจะได้รับการสนับสนุนจากอุปกรณ์การวัดแบบไม่สัมผัสที่ใช้เทคโนโลยีการถ่ายภาพด้วยกล้อง อุปกรณ์การวัดเหล่านี้ให้ผลการวัดที่มีความแม่นยำมากขึ้นและยังเหมาะสมกับการทดสอบที่ตัวอย่างถูกทำลาย

แชร์หน้านี้

ผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง