บทที่ 7 การทดสอบแรงอัด Compression Test

1. บทที่ 7การทดสอบแรงอัด Compression Test 1302 423 Industrial Materials Testing Dr. Sukangkana Lee

4. ทิศทางของแรงอัดจะตรงข้ามกับการทดสอบโดยการดึงทิศทางของแรงอัดจะตรงข้ามกับการทดสอบโดยการดึง วัตถุประสงค์หลักของการทดสอบ • ทดสอบความต้านทานต่อแรงกดอัดของวัสดุ • ศึกษาลักษณะการเสียรูป หรือแตกหักของชิ้นงาน

5. ลักษณะของการทดสอบแรงอัดลักษณะของการทดสอบแรงอัด • การทดสอบโดยการอัด นิยมใช้ทดสอบวัสดุที่มีคุณสมบัติเปราะ เช่น เหล็กหล่อ หรือคอนกรีต เพราะจะให้ผลการทดสอบถูกต้องแน่นอนกว่าการทดสอบกับโลหะเหนียว • การทดสอบเริ่มจากเพิ่มแรงอัดอย่างช้าๆ และสม่ำเสมอ จนกระทั่งชิ้นงานเสียรูป และแตก • รูปร่างของชิ้นงานจะเป็น ทรงกระบอก หรือลูกบาศก์

6. 4. การเสียรูปอาจจะมีลักษณะพองออก เหมือน รูปถัง (Barrel) ซึ่งจะไม่เกิดคอคอดเหมือนกับการทดสอบโดยการดึง F F

7. ข้อควรระวังในการทดสอบข้อควรระวังในการทดสอบ • ส่วนปลายชิ้นทดสอบ จะต้องตกแต่งหรือเตรียมให้พื้นผิวราบและตั้งฉากกับแกนชิ้นทดสอบ เพราะจะทำให้แรงอัดสามารถกระทำได้ตามแนวแกนชิ้นทดสอบ ชิ้นงานเอียงเนื่องจากแรงอัดไม่กระทำตามแนวแกนและมีแรงเสียดทาน

8. ขณะทดสอบมักจะเกิด การโก่งงอได้ ซึ่งเรียกว่า Buckling หรือเกิดการดัดเนื่องจาก มีความเค้นดัด (Bending stress) เนื่องจากชิ้นทดสอบมีความสูงเกินไป เมื่อเทียบกับพื้นที่หน้าตัด ชิ้นงานโก่งงอเนื่องจากชิ้นทดสอบอาจสูงเกินไป

10. เนื่องจากการขยายตัวออกทางด้านข้างของชิ้นทดสอบ ส่งผลให้ เกิดความเสียดทานบริเวณผิวสัมผัสระหว่างแท่นรองรับ (Bearing block) กับปลายชิ้นทดสอบ จะเป็นผลทำให้เกิดระบบความเค้นที่ซับซ้อน ซึ่งก่อให้เกิดความยุ่งยากมากในการคำนวณหาความเค้นที่ถูกต้อง

11. ความสัมพันธ์ระหว่างส่วนสูงและพื้นที่หน้าตัดของชิ้นทดสอบ จะต้องมีอัตราส่วนตามมาตรฐานและเหมาะสมกับเครื่องทดสอบ ในทางปฎิบัตินิยมเลือกใช้ชิ้นทดสอบที่มีขนาด ความสูง (h)ประมาณ สองเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลาง (d) ( h2d )

12. พฤติกรรมของวัสดุภายใต้แรงอัด 1. วัสดุเปราะ เช่น เหล็กหล่อ และ คอนกรีต เมื่อได้รับแรงอัดสูงเกินกว่าความสามารถที่จะรับไว้ได้ ก็จะเกิดการแตกทันที โดยไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดรูปร่าง

15. รอยแตกของโลหะเปราะภายใต้แรงอัด จะมีรอยแตกทำมุมประมาณ 45 องศากับแนวแรง แสดงว่าแตกหักด้วย แรงเฉือน (Shear) • ทั้งนี้เพราะว่าวัสดุเปราะ มีค่า ความแข็งแรงเฉือนสูงสุดต่ำกว่า ความแข็งแรงอัดสูงสุด และความแข็งแรงดึงสูงสุด 45°

16. 2. โลหะเหนียว เช่นเหล็กกล้า และ อลูมิเนียม เมื่อได้รับแรงอัดสูงเกินกว่าความแข็งแรงที่จุดคราก ก็จะเกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง โดยมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางขยายโตขึ้น พองออกเหมือนถัง (Barrel shape) ซึ่งทำให้มีพื้นที่รองรับแรงอัดได้เพิ่มขึ้น

17. 3. Long specimen h=8d เหมาะสำหรับการหาค่า Modulus of elasticity 1. Short specimen h=0.9d เหมาะสำหรับ Bearing metal 2. Medium specimen h=3d เหมาะสำหรับการทดสอบทั่วไป จากมาตรฐาน ASTME9 ได้กำหนดสัดส่วนของชิ้นงานที่เหมาะสมไว้ดังนี้ Z d h Y X

18. Mechanical properties Percent of compression 60 50 40 30 20 10 0 Compressive strength Zn 500 1000 1500 Steel Cast iron โลหะส่วนใหญ่จะมีค่าความต้านทานแรงอัดสูงสุด (Ultimate compressive strength) มากกว่า ความต้านทานแรงดึงสูงสุด(Ultimate tensile strength)

19. dO Δh hO df hf Horizontal strain Vertical strain

20. Compression strength • Poission ratio • Young’s Modulus (Elastic limit)

21. แท่นกดบน Spherical seat SphericalBearing block r specimen Bearing block แท่นกดล่าง วิธีการทดสอบ

22. SphericalBearing block Spherical seat Bearing block

23. Spherical seat จะช่วยกระจายแรงอัดให้สม่ำเสมอทั่วทั้วพื้นที่หน้าตัด • การอัดต้องอัดตามแนวแกน และจากเพิ่มแรงอัดอย่างช้าๆ และสม่ำเสมอ • สิ้นสุดการทดสอบเมื่อ • วัสดุเปราะ อัดจนชิ้นทดสอบแตก • วัสดุเหนียว อัดจนชิ้นทดสอบมีความสูงเหลือเพียง หนึ่งในสาม ของความสูงเดิม • บันทึกค่าแรงอัดสูงสุด