11 การทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์

การทดสอบความแข็งโดยการสร้างรอยขนาดเล็ก

      การทดสอบความแข็งแบบบริเนลจะสร้างรอยบุ๋มที่มีขนาดใหญ่พอสมควร บางครั้งชิ้นงานที่ได้รับการทดสอบไม่สามารถนำกลับมาใช้งานได้อีก ถ้ามีการทดสอบหลาย ๆ ชิ้น จะทำให้เกิดชิ้นงานที่เสียหายเป็นจำนวนมากจากการทดสอบ

      ดังนั้นแล้ว จึงได้มีการคิดค้นเครื่องทดสอบความแข็งที่สร้างรอยทดสอบให้มีขนาดเล็กลง ที่เรียกว่า การทดสอบความแข็งด้วยการสร้างรอยขนาดเล็ก เพื่อที่สามารถนำชิ้นงานที่ผ่านการทดสอบมาใช้งานได้ต่อไป

      ข้อดีอีกอย่างหนึ่งก็คือ การทดสอบสร้างรอยเล็กนี้ยังสามารถนำมาทดสอบกับชิ้นงานที่มีความบาง, เปราะ หรือชิ้นส่วนที่มีขนาดเล็ก ๆ ได้อีกด้วย      

      เครื่องมือทดสอบที่เรียกกันว่า เครื่องทดสอบความแข็งสร้างรอยขนาดเล็ก (Mircohardness testers) ในการทดสอบสามารถจ่ายแรงทดสอบได้น้อยกว่า และหัวกดจุดมีลักษณะที่แหลมคม จึงทำให้เกิดรอยกดมีขนาดเล็ก

      การทดสอบความแข็งขนาดเล็กที่จะกล่าวในหนังสือเล่มนี้ มีอยู่ด้วยกันสองวิธี ได้แก่ การทดสอบความแข็งขนาดเล็กแบบวิคเกอร์ (Vickers microhardness testing) และการทดสอบความแข็งรอยขนาดเล็กแบบคนูบ (Knoop microhardness testing)

      วัสดุที่นิยมนำมาทดสอบกับการทดสอบความแข็งรอยขนาดเล็ก นอกจากโลหะทั่วไปแล้ว ยังมี โลหะแผ่นบาง, แผ่นฟอยด์โลหะ (Metal foils), ลวด, แก้ว และเซรามิกส์

      วัสดุที่กล่าวมานี้ เมื่อถูกรอยกดที่มากจะทำให้เกิดการแตก หรือเสียหาย จึงเหมาะที่จะนำมาทดสอบสร้างรอยขนาดเล็ก นอกจากจะสามารถทดสอบชิ้นงานที่บางแล้ว ยังสามารถทดสอบชิ้นงานที่มีพื้นผิวแข็งได้อีกด้วย การทดสอบแบบนี้นิยมนำมาใช้ในงานวิจัยในห้องปฏิบัติการ หรือในกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรม

3.7 การทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์

รูปเครื่องทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

      เครื่องทดสอบความแข็งสร้างรอยขนาดเล็กแบบวิคเกอร์ หรือเรียกกันง่าย ๆ ว่าเครื่องทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์ อยู่ในรูปที่ด้านบน การทำงานของเครื่องมีความคล้ายคลึงกันกับเครื่องทดสอบแบบบริเนล แต่จะมีความแตกต่างกันดังนี้  

o หัวกดที่มีรูปร่างต่างกัน

o แรงกระทำที่น้อยกว่า

o หน่วยวัดความแข็งที่ไม่เหมือนกัน

ตารางที่ 3.3 เปรียบเทียบการทดสอบแบบบริเนล และวิคเกอร์

รูปการทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์

      มุมของหัวกดเพชรมีค่าประมาณ 136° ดูที่รูป แรงที่ใช้ในการกดอยู่ที่ 50 กิโลกรัม ในบางครั้งการทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์จะใช้แรงที่มีค่ามากกว่า หรือน้อยกว่า 50 กิโลกรัม ก็ได้ เช่น 5,10, 20, 30 หรือ 100 กิโลกรัม แรงที่ใช้กด ควรค้างไว้ที่ชิ้นทดสอบประมาณ 30 วินาที พื้นผิวที่ทดสอบควรที่จะราบเรียบ, แบน, สะอาด และเป็นแนวระนาบก่อนที่จะทำการทดสอบ

สิ่งที่น่าสังเกต การทดสอบแบบวิคเกอร์นั้นใช้แรงเพียง 50 กิโลกรัม ซึ่งน้อยกว่าแบบบริเนล คือ 3000 กิโลกรัมอย่างมาก จึงเป็นสาเหตุทำใช้ชิ้นงานที่ทดสอบเสียหายไม่มาก

รูปรอยทดสอบจากเครื่องทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์

เราสามารถวัดความยาวของเส้นทแยงมุมจากรอยกดได้หลายวิธีได้แก่

· ใช้กล้องจุลทรรศน์ที่คล้ายกับการวัดแบบบริเนล

· ใช้เครื่องมือวัดเปรียบเทียบที่เรียกว่า ไมโครมิเตอร์บาร์เรล (Micrometer barrel)

· ใช้การอ่านจากข้อมูลดิจิตอล (Digital readout)

· ใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์แสดงรูปของรอยกดในหน้าจอคอมพิวเตอร์

รูปเครื่องมือวัดเปรียบเทียบที่อ่านด้วยระบบดิจิตอล

รูปรอยกดที่แสดงที่หน้าจอคอมพิวเตอร์

รูปรอยกดที่แสดงบนคอมพิวเตอร์

3.7.1ขั้นตอนการทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์

ขั้นตอนการทำงานจะมีความใกล้เคียงกันกับแบบบริเนล โดยมีขั้นตอนดังนี้

รูปขั้นตอนการกด และวัดรอยบุ๋มพิระมิด

วิดีโอการทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์

1. นำชิ้นงานทดสอบมาวางบนทั่ง ใต้เครื่องกด

2. ให้หัวกดเพชรที่มีสัณฐานเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส ให้เคลื่อนหัวกดลงมาอย่างช้า ๆ จนไปสัมผัสกับชิ้นทดสอบ จากนั้นก็ค่อย ๆ เพิ่มแรงกดไปให้ถึง 50 กิโลกรัม

3. นำหัวกดออกไป พบว่าชิ้นงานจะเกิดรอยบุ๋ม เป็นรูปทรงพิระมิด (Pyramidal) ขนาดเล็ก

รูปรอยที่ได้จากการทดสอบแบบวิคเกอร์

รูปรอยบุ๋มพิระมิดทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์

4. ทำการวัดความยาวเส้นทแยงมุมของรอยกด แล้วนำมาคำนวณจากความยาวเส้นทแยงมุม หรือเทียบกับตารางเปรียบเทียบ ค่าที่วัดได้ก็จะเปลี่ยนไปเป็นหน่วยดีพีเฮช (Diamond Pyramid Hardness: DPH) จะใช้สมการข้างล่างนี้นำมาคำนวณ

สมการ (3.2)

กำหนดให้   DPH = ค่าความแข็งที่ได้จากหัวกดเพชรรอยพีระมิดของวิคเกอร์ หน่วยเป็น DPH

                F = แรง หรือภาระที่กระทำกับชิ้นงานทดสอบ หน่วยกิโลกรัม

                d = ความยาวของแนวทแยงของรอยเว้าในหน่วยมิลลิเมตร

ตัวอย่าง 3.2 ชิ้นงาน ถูกนำมาเข้าเครื่องทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์ เพื่อหาค่าความแข็งในชิ้นงาน ใช้หัวกดเพชรรูปทรงพีระมิด กดลงไปที่ชิ้นงานด้วยแรงกระทำ 50 กิโลกรัม จนชิ้นงานเป็นรอยบุ๋มเป็นรูปพีระมิด สามารถวัดเส้นทแยงมุมได้ 0.5 มิลลิเมตร ให้หาค่าความแข็งของชิ้นงาน

วิธีทำ จากโจทย์กำหนดให้เป็นการทดสอบแบบวิคเกอร์ F = 50 kg, d = 0.5 mm, DPH = ? DPH

นำสมการ (3.2) มาคำนวณ

วิธีทำตัวอย่าง 3.2

\ ค่าความแข็งจากเครื่องทดสอบวิคเกอร์ = 370 DPH ตอบ

ตารางเปรียบเทียบการทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์

ตาราง 3.4 ตารางเปรียบเทียบ ตัวเลข DPH สำหรับการทดสอบความแข็งวิคเกอร์

ข้อดีของการทดสอบความแข็งรอยขนาดจิ๋วแบบวิคเกอร์

       ข้อได้เปรียบของวิคเกอร์จะมีมากกว่าแบบบริเนล ดังนี้

o การทดสอบวิคเกอร์สามารถใช้กับวัสดุที่แข็งกว่าได้ เพราะว่าจุดหัวกดสามารถทำให้เกิดรอยบุ๋มได้ง่ายกว่าแบบลูกบอล

o การทดสอบแบบวิคเกอร์สามารถนำไปใช้ในพื้นที่ที่มีขนาดเล็กกว่าได้

o การทดสอบแบบวิคเกอร์ใช้แรงน้อย

วิดีโอการทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“ปัญหาทุกปัญหามีไว้ให้แก้ ไม่ใช่ให้กลุ้ม”