หน่วยที่ 1 การทดสอบเชิงกล |
3. สมบัติเชิงกลของวัสดุ (Mechanical Properties) สมบัติเชิงกลของวัสดุ (Mechanical Properties) คือ พฤติกรรมอย่างหนึ่งของวัสดุที่แสดงออกมาเมื่อมีแรงภายนอกเข้ามากระทำ 3.1 ความยืดหยุ่น (Elastic Properties) Youngs Modulus หรือ กฎของฮุค (Hookes Law) คือ เมื่อมีแรงภายนอกมากระทำกับวัสดุ จนวัสดุมีการเปลี่ยนรูปร่างชั่วคราว (Elastic Deformation) แต่วัสดุสามารถกลับสู่สภาพเดิมได้ 3.2 ความเหนียว (Ductility) คือ เป็นค่าที่บอกถึงความสามารถของการขึ้นรูปของวัสดุ บอกเป็นเปอร์เซนต์การยืดตัว (Percentage Elongation) และการลดพื้นที่ภาคตัดขวาง วัสดุที่มีค่าเปอร์เซนต์การยืดตัวสูงสามารถนำไปขึ้นรูปได้ดี 3.2.1. ความเหนียวแตกหัก (Toughness) คือ ความสามารถในการดูดซับพลังงานไว้ได้โดยไม่เกิดการแตกหักของวัสดุ 3.3 ความเปราะ (Brittleness) คือความเครียดของวัสดุที่เกิดการแตกหักก่อนค่า 5% ก็คือวัสดุนั้นจะรับแรงภายนอกเพียงเล็กน้อยก็เกิดการขาดหรือแตกหัก เช่น แก้วเป็นต้นค่าความเครียดของความเปราะจะน้อยกว่าค่าความเหนียว ดังรูปที่ 6 3.4 ความแข็งแรง (Strength) คือ วัสดุที่นำมาขึ้นรูปเป็นชิ้นงานแล้วมีความทนต่อภาระทางกล ตรงจุดแตกหักคือ ค่าความแข็งแรงสูงสุด 3.5 ความแข็งแกร่ง (Stiffness) คือ วัสดุที่แข็งแกร่งจะมีค่าโมดุลัสยืดหยุ่นสูง สามารถรักษาขนาด และต่อต้านการเปลี่ยนรูปในช่วง Elastic limit 3.6 ความแข็ง (Hardness) คือ ความต่อต้านของการเปลี่ยนรูปถาวรหรือการขูดขีด อย่างไรก็ตามการใช้ประโยชน์ของหลักความแข็งนั้นก็คือ การตรวจสอบคุณภาพของผลผลิต เช่น กระบวนการปรับความร้อนได้กระทำอย่างถูกต้องหรือไม่โดยดูจากความแข็งที่ผู้ออกแบบเป็นคนกำหนด 3.7 ความล้า (Fatique) คือ แรงที่มากระทำกับวัสดุซ้ำ ๆ จนวัสดุเกิดการแตกหักเสียหาย 3.8 การครีพ (Creep) คือ การเกิดความเครียดอย่างถาวร อย่างช้า ๆ ภายในเนื้อของวัสดุที่ต้องรับแรงทางกลเป็นเวลานาน และอุณหภูมิสูง ๆ จนกระทั่งเนื้อของวัสดุนั้น ๆ เกิดการเปลี่ยนรูป (Plastic) ภายในเนื้อของวัสดุจนกระทั่งเกิดการขาดจากกันไปในที่สุด 3.9 พลาสติกซิกตี้ (Plasticity) คือ จะมีความสำคัญมากในงาน Rolling Extruding และ Drawing ความสามารถของวัสดุในการเปลี่ยนรูปร่างได้โดยไม่มีการแตกหักหรือขาดแต่อย่างใด 3.10 ความเค้น (Stress) คือ ลักษณะของแรงต้านที่อยู่ภายในของโลหะ ที่มีความพยายามต้านต่อแรงภายนอก ที่มากระทำต่อวัสดุนั้น ๆ 3.10.1 ความเค้นแรงดึง (Tensile Stress) คือ จะเกิดขึ้นเมื่อมีแรงดึงกระทำตั้งฉากต่อพื้นที่ภาคตัดขวาง โดยพยายามที่จะแยกวัสดุให้ออกจากกัน ดังรูปที่ 7 3.10.2 ความเค้นแรงกดหรือความเค้นแรงอัด (Compressive stress) คือ ที่เกิดขึ้นเมื่อมีแรงอัดกระทำตั้งฉากต่อพื้นที่ภาคตัดขวาง เพื่อพยายามให้วัสดุสั้นลง ดังรูปที่ 8 3.10.3 ความเค้นแรงเฉือน (Shear stress) คือ เกิดขึ้นเมื่อมีแรงมากระทำขนานกับพื้นที่หน้าตัดขวาง แต่ทิศทางตรงข้างกัน เพื่อให้วัสดุเคลื่อนที่ออกจากกัน จะมีค่าเท่ากันแรงเฉือนหารด้วยพื้นที่หน้าตัด ดังรูปที่ 9 3.10.4 ความเค้นดัด (Bending stress) คือ จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อชิ้นงานนั้น ๆ ได้รับแรงดัด เมื่อได้รับแรงอัดแล้วชิ้นงานจะเกิดการโค้งงอ ดังรูปที่ 10 3.10.5 ความเค้นเฉือนแรงบิด (Torsion stress) คือ ความเค้นที่เกิดจาก ทอร์ก (Torque) กระทำต่อชิ้นงานที่พื้นที่หน้าตัดขวางของเพลา ดังรูปที่ 11 3.10.6 ความเครียด (Strain) คือ การเปลี่ยนแปลงของวัตถุเมื่อมีแรงภายนอกมากระทำต่อวัตถุ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเป็นการเปลี่ยนแปลงต่อขนาดเดิม
|