การทดสอบแรงดึงและแรงอัด

การทดสอบแรงดึงและแรงอัดเป็นวิธีการทดสอบเชิงกลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการประเมินประสิทธิภาพของวัสดุหรือส่วนประกอบภายใต้แรงที่ใช้

ในการ ทดสอบแรงดึง ชิ้นงานจะถูกทดสอบด้วยแรงดึงจนถึงจุดที่กำหนด เช่น จุดคราก แรงดึงสูงสุด หรือจุดแตกหัก ซึ่งแสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติต่างๆ เช่น แรงดึง ความแข็ง การ ยืดตัว และความเหนียว ใน การทดสอบแรงอัด ชิ้น งานจะถูกทดสอบด้วยแรงผลัก ซึ่งมักจะใช้เพื่อประเมิน ความแข็งแรงอัด พฤติกรรมการเสียรูป หรือประสิทธิภาพการโก่งงอ

การทดสอบเหล่านี้สามารถดำเนินการได้ในรูปแบบการทดสอบแบบคงที่ (Static Test) ซึ่งใช้แรงกดคงที่จนกว่าจะถึงจุดเป้าหมายหรือจุดบกพร่อง หรือในรูปแบบการทดสอบแบบไดนามิก (Dynamic Test) ซึ่งแรงกดจะเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาเพื่อจำลองสภาวะการทำงาน การทดสอบแบบคงที่มักใช้สำหรับการระบุลักษณะเฉพาะของวัสดุพื้นฐานและการควบคุมคุณภาพ ในขณะที่การทดสอบแบบไดนามิกหรือการทดสอบความล้า (Delta Test) จะให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความทนทานในระยะยาวและรูปแบบความล้มเหลว

เครื่องทดสอบระบบไฟฟ้าเครื่องกล เช่น MultiTest-dV ถูกใช้อย่างแพร่หลายทั้งในงานทดสอบแรงดึงและแรงอัด เครื่องทดสอบเหล่านี้ผสานการควบคุมมอเตอร์ที่แม่นยำเข้ากับเซ็นเซอร์วัดแบบดิจิทัล ช่วยให้สามารถทดสอบซ้ำได้สูงและบันทึกข้อมูลประสิทธิภาพการทำงานได้อย่างละเอียด

ระบบไฟฟ้าเครื่องกลและเซอร์โวไฮดรอลิก

เทคโนโลยีการกระตุ้นสองอย่างหลักที่ใช้ในการทดสอบแรงดึงและแรงอัด ได้แก่ ระบบไฟฟ้ากลไกและระบบเซอร์โวไฮดรอลิก

ระบบไฟฟ้าเครื่องกลใช้สกรูหรือแอคชูเอเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์เพื่อออกแรง ระบบเหล่านี้มีความแม่นยำสูง ความสามารถในการทำซ้ำที่ยอดเยี่ยม และการควบคุมที่ละเอียดแม่นยำในช่วงแรงและความเร็วที่หลากหลาย ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความละเอียดในการวัดสูง เช่น การทดสอบชิ้นส่วนที่บอบบาง พลาสติก อีลาสโตเมอร์ และชิ้นส่วนโลหะขนาดเล็ก ยกตัวอย่างเช่น ช่วง ทดสอบ MultiTest-dV ให้การควบคุมแรงที่แม่นยำภายใน ±0.1% ของน้ำหนักที่ระบุ การตั้งค่าความเร็วที่ยืดหยุ่นตั้งแต่ 0.1 มม./นาที ถึงมากกว่า 1,000 มม./นาที และการบันทึกข้อมูลในตัว

ระบบเซอร์โวไฮดรอลิกใช้น้ำมันไฮดรอลิกแรงดันสูงเพื่อสร้างการเคลื่อนที่ ระบบนี้สามารถส่งแรงได้สูงมาก และมักใช้ในการทดสอบชิ้นส่วนขนาดใหญ่หรือชิ้นส่วนโครงสร้างในภาคส่วนต่างๆ เช่น อวกาศ และ ยานยนต์ ระบบนี้เหมาะสำหรับการทดสอบแบบวนรอบและการทดสอบความล้าความเร็วสูง แต่ต้องการการบำรุงรักษามากกว่าและโดยทั่วไปแล้วจะประหยัดพลังงานน้อยกว่าระบบไฟฟ้าเครื่องกล

การทดสอบแบบคงที่และความล้า

การทดสอบแบบสถิตจะใช้แรงหรือการเคลื่อนที่คงที่จนกว่าจะถึงจุดที่กำหนดหรือเกิดการแตกหัก ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการกำหนดคุณสมบัติต่างๆ เช่น ความต้านทานแรงดึง ความต้านทานจุดคราก และ โมดูลัสแรงอัด

การทดสอบความล้า (Fatigue Testing) จะใช้และกำจัดภาระซ้ำๆ เพื่อจำลองความเค้นที่ส่วนประกอบจะเผชิญขณะใช้งาน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการคาดการณ์อายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์และการระบุจุดที่อาจเกิดความล้มเหลว การทดสอบความล้ารอบสูงอาจดำเนินการได้มากถึงหนึ่งล้านรอบที่ภาระต่ำ ในขณะที่การทดสอบความล้ารอบต่ำจะประเมินประสิทธิภาพภายใต้ความเค้นที่สูงกว่าและรอบที่น้อยกว่า

การทดสอบทั่วไปประกอบด้วย:

• การเตรียมตัวอย่าง – ตัวอย่างจะถูกเตรียมตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง โดยมีการควบคุมขนาดและการตกแต่งพื้นผิว วัสดุที่ทดสอบโดยทั่วไป ได้แก่ โลหะ พลาสติก อีลาสโตเมอร์ วัสดุผสม และสิ่งทอ
• การติดตั้งในกรอบทดสอบ – ชิ้นงานจะถูกยึดด้วย อุปกรณ์จับยึดหรืออุปกรณ์ยึด ที่เหมาะสมเพื่อป้องกันการลื่นไถลหรือความเสียหาย การทดสอบแรงอัด มักใช้แผ่นเพลทแบนหรือ จิ๊กอัด
• การใช้แรง – เครื่องจักรจะจ่ายแรงที่ควบคุมด้วยความเร็วที่กำหนด เซลล์โหลด จะวัดแรงที่กระทำ และเอ็กเทนโซมิเตอร์จะติดตามการยืดตัวหรือ แรงอัด
• การควบคุมสิ่งแวดล้อม – การทดสอบอาจดำเนินการที่อุณหภูมิแวดล้อมหรือภายในห้องเพื่อจำลองความร้อน ความเย็น หรือความชื้น
• การจับและวิเคราะห์ข้อมูล – การวัดจะถูกบันทึกเป็นเส้นโค้งแรง-การกระจัด หรือความเค้น-ความเครียด ซึ่งเผยให้เห็นพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น โมดูลัสของความยืดหยุ่น จุดยืดหยุ่น และภาระสูงสุดก่อนเกิดความล้มเหลว

ระบบต่างๆ เช่น MultiTest-dV สามารถใช้งานร่วมกับเซ็นเซอร์ความแม่นยำสูง เช่น เซลล์โหลด VFG, AFG หรือ ELS เอ็กเทนโซมิเตอร์ สามารถวัดค่าความเครียดอย่างละเอียด เพื่อให้มั่นใจว่าได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำและทำซ้ำได้

การใช้งานทางอุตสาหกรรม

การทดสอบแรงดึงและแรงอัดใช้ในหลายอุตสาหกรรมเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพการออกแบบ รับรองคุณภาพ และปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านกฎระเบียบ:

• ยานยนต์ – ประเมินเพลาขับ โบลต์ สปริง และตัวยึดเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานภายใต้ภาระปลอดภัย
• อุปกรณ์ทางการแพทย์ – การวัดแรงของลูกสูบเข็มฉีดยา ความยืดหยุ่นของท่อ และ ความแข็งแรงของแรงดึง ของไหมเย็บตามมาตรฐานความปลอดภัย
• บรรจุภัณฑ์ – การทดสอบแรงผลักและดึงของฝาขวด ซีล และตัวปิด เพื่อให้สมดุลระหว่างความแข็งแรงในการปิดผนึกกับความสะดวกในการเปิด
• การบินและอวกาศและการป้องกันประเทศ – การประเมินความสมบูรณ์ของโครงสร้างของตัวยึด ขายึด และส่วนประกอบแบบคอมโพสิตภายใต้สภาวะที่รุนแรง

การรับรองคุณภาพและวงจรชีวิตผลิตภัณฑ์

เมื่อนำไปใช้ตั้งแต่ช่วงแรกของการพัฒนาผลิตภัณฑ์ การทดสอบเหล่านี้จะช่วยตรวจจับข้อบกพร่องของวัสดุ ตรวจสอบความถูกต้องของการออกแบบ และจำลองสภาพการใช้งาน ด้วยการใช้ซอฟต์แวร์ควบคุมและวิเคราะห์ เช่น VectorPro วิศวกรสามารถกำหนดลำดับการทดสอบอัตโนมัติ รวบรวมชุดข้อมูลโดยละเอียด และสร้างรายงานที่พร้อมสำหรับการปฏิบัติตามข้อกำหนด ข้อมูลที่ได้จะช่วยสนับสนุนการพัฒนาผลิตภัณฑ์และการวางแผนการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์

Mecmesin นำเสนอระบบต่างๆ สำหรับการทดสอบแบบคงที่และแบบวงจร รวมถึง:

• เครื่องทดสอบแรงขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ MultiTest-dV – ระบบไฟฟ้าเครื่องกลขนาดกะทัดรัดสำหรับการควบคุมคุณภาพและการวิจัย ให้การควบคุมความเร็วอย่างละเอียด เอาต์พุตดิจิทัล และความเข้ากันได้กับอุปกรณ์จับยึดและอุปกรณ์ติดตั้งหลากหลายประเภท
• เครื่องทดสอบวัสดุเสาเดี่ยว OmniTest เหมาะสำหรับการใช้งานแรงปานกลาง ให้ความสามารถในการรับน้ำหนักที่มากขึ้นและสามารถปรับให้เหมาะกับการทดสอบประเภทต่างๆ ได้หลากหลาย
• เครื่องทดสอบวัสดุเสาคู่ OmniTest ออกแบบมาสำหรับการทดสอบโหลดสูงหรือส่วนประกอบขนาดใหญ่ โดยให้ความเสถียรและความจุที่จำเป็นสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง

ระบบทั้งหมดรองรับการตั้งค่าการทดสอบแบบกำหนดเอง ห้องทดสอบสภาพแวดล้อม และการบูรณาการกับ เครื่องวัดระยะขยาย เซลล์โหลด ความแม่นยำสูง และซอฟต์แวร์วิเคราะห์ขั้นสูง

การทดสอบแรงดึงและแรงอัดได้รับการควบคุมโดยมาตรฐานสากลที่รับรองความสามารถในการเปรียบเทียบและการปฏิบัติตามข้อกำหนด:

• ISO 527 – คุณสมบัติแรงดึงของพลาสติก
• ISO 7500 – การตรวจสอบระบบการวัดแรงของเครื่องทดสอบ
• ASTM D638 – คุณสมบัติแรงดึงของพลาสติก
• ASTM E8 – การทดสอบแรงดึงของวัสดุโลหะ
• ASTM D695 – คุณสมบัติการบีบอัดของพลาสติกแข็ง

ในภาคส่วนที่มีการควบคุม เช่น อุตสาหกรรม การบินและอวกาศ ยานยนต์ และ อุปกรณ์ทางการแพทย์ การปฏิบัติตามมาตรฐานเหล่านี้ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการอนุมัติผลิตภัณฑ์และการรับรองคุณภาพ

การเลือกอุปกรณ์ทดสอบแรงดึงและแรงอัดที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ประเภทของวัสดุ ช่วงแรง ความเร็วในการทดสอบ สภาพแวดล้อม และมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง ทีมงานด้านเทคนิคของ Mecmesin สามารถให้คำแนะนำในการเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมที่สุด และพัฒนาขั้นตอนการทดสอบเพื่อให้มั่นใจว่าผลลัพธ์มีความแม่นยำ ทำซ้ำได้ และเป็นไปตามมาตรฐาน