วันศุกร์ที่ 4 เมษายน พ.ศ. 2557

Technical Room-001: การทดสอบความแข็ง (Hardness test) แบบ Rockwell Hardness Test

Rockwell Hardness Test

                เป็นวิธีวัดความแข็งของโลหะที่นิยมใช้มากที่สุด โดยจะวัดความแข็งจากความลึกระยะกดที่ถูกหัวกดกดด้วยแรงคงที่ ซึ่งจะแตกต่างจากแบบ Brinell และ Vicker ที่วัดจากแรงกดต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ ดังนั้นวิธีนี้จึงมีการวัดด้วยกันหลายสเกล เพื่อให้สามารถเลือกใช้วัดความแข็งได้เหมาะสมที่สุด   แรงที่ใช้กดมี 2 ส่วน คือ minor load และ major load
                Minor load เป็นแรงที่ยึดหัวกดลูกบอลเหล็กชุบแข็ง หรือหัวกดเพชรไว้บนผิวโลหะที่จะวัดความแข็ง
                Major load เป็นแรงที่มากกว่า minor load และกดลงภายหลังจากให้ minor load กับชิ้นงาน
                สำหรับมาตรฐานความแข็งแบบ Rockwell มีอยู่ 15 สเกล (ไม่รวม superficial hardness scale) ดังแสดงในตารางที่ 1

ตารางที่ 1 : การวัดความแข็งแบบ Rockwell สเกลต่างๆ


สเกล
ประเภทหัวกด
Major laod, kgf
การใช้งานทั่วไป
A
หัวกดเพชร (two scales-carbide and steel)
60
ซีเมนต์คาร์ไบด์, เหล็กกล้าที่มีขนาดบาง และเหล็กกล้าชุบแข็งผิวไม่ลึก (shallow case-hardening steel)
B
ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/16 นิ้ว (1.588 มม.)
100
โลหะผสมของทองแดง (Copper alloys), เหล็กกล้าที่ไม่แข็งมาก (soft steels), โลหะผสมของอะลูมิเนียม (aluminum alloys) และเหล็กหล่ออบเหนียว (malleable iron)
C
หัวกดเพชร
150
เหล็กกล้า, เหล็กหล่อที่มีความแข็งสูง (hard cast irons), เหล็กหล่ออบเหนียวชนิดเพอร์ริติก, ไทเทเนียม, เหล็กกล้าชุบแข็งที่ผิวลึก และวัสดุอื่นๆ ที่มีความแข็งมากกว่า 100 HRB
D
หัวกดเพชร
100
เหล็กกล้าที่มีขนาดบาง และเหล็กกล้าชุบแข็งที่ผิว  และเหล็กหล่ออบเหนียวชนิดเพอร์ริติก
E
ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/8 นิ้ว (3.175มม.)
100
เหล็กหล่อ, โลหะผสมของอะลูมิเนียม  โลหะผสมของแมกนีเซียม และโลหะสำหรับผลิตแบริ่ง
F
ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/16 นิ้ว (1.588 มม.)
60
โลหะผสมของทองแดงที่ผ่านการอบอ่อน และโลหะแผ่นบางที่ไม่แข็ง
G
ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/16 นิ้ว (1.588 มม.)
150
บรอนซ์ผสมฟอสฟอรัส (Phosphor bronze), โลหะผสมทองแดง-เบอริเลียม (beryllium copper), เหล็กหล่ออบเหนียว. โดยความแข็งสูงสุดที่วัดได้จะต้องไม่เกิน 92 HRG เพื่อป้องกันหัวกดเสียหาย
H
ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/8 นิ้ว (3.175 มม.)
60
อะลูมิเนียม, สังกะสี และตะกั่ว
K
ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/8 นิ้ว (3.175 มม.)
150
โลหะสำหรับผลิตแบริ่ง และวัสดุอื่นๆ ที่บางและนิ่ม  โดยเลือกใช้ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งขนาดเล็กและใช้แรงกดสูงเพื่อป้องกันผลของ anvil effect
L
ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/4 นิ้ว (6.350 มม.)
60
โลหะสำหรับผลิตแบริ่ง และวัสดุอื่นๆ ที่บางและนิ่ม  โดยเลือกใช้ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งขนาดเล็กและใช้แรงกดสูงเพื่อป้องกันผลของ anvil effect
M
ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/4 นิ้ว (6.350 มม.)
100
โลหะสำหรับผลิตแบริ่ง และวัสดุอื่นๆ ที่บางและนิ่ม  โดยเลือกใช้ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งขนาดเล็กและใช้แรงกดสูงเพื่อป้องกันผลของ anvil effect
P
ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/4 นิ้ว (6.350 มม.)
150
โลหะสำหรับผลิตแบริ่ง และวัสดุอื่นๆ ที่บางและนิ่ม  โดยเลือกใช้ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งขนาดเล็กและใช้แรงกดสูงเพื่อป้องกันผลของ anvil effect
R
ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/2 นิ้ว (12.70 มม.)
60
โลหะสำหรับผลิตแบริ่ง และวัสดุอื่นๆ ที่บางและนิ่ม  โดยเลือกใช้ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งขนาดเล็กและใช้แรงกดสูงเพื่อป้องกันผลของ anvil effect
S
ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/2 นิ้ว (12.70 มม.)
100
โลหะสำหรับผลิตแบริ่ง และวัสดุอื่นๆ ที่บางและนิ่ม  โดยเลือกใช้ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งขนาดเล็กและใช้แรงกดสูงเพื่อป้องกันผลของ anvil effect
V
ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/2 นิ้ว (12.70 มม.)
150
โลหะสำหรับผลิตแบริ่ง และวัสดุอื่นๆ ที่บางและนิ่ม  โดยเลือกใช้ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งขนาดเล็กและใช้แรงกดสูงเพื่อป้องกันผลของ anvil effect

ค่าความแข็งจะแสดงเป็น 2 ส่วน คือ ตัวเลขค่าความแข็งที่วัดได้ และสัญลักษณ์ของสเกลที่ใช้วัด (แสดงถึงลักษณะหัวกดที่ใช้วัด  ค่า และmajor load) ตัวอย่าง เช่น 64.0 HRC หมายความค่า ตัวเลขความแข็งที่อ่านได้เท่ากับ 64.0 ด้วยการวัดแบบ Rockwell สเกล C ที่ใช้หัดกดเพชร และมีค่า major load เท่ากับ 100 kgf
                ส่วนใหญ่การทดสอบเหล็กกล้า และวัสดุอื่นๆ จะใช้เป็น Rockwell สเกล C และ B อย่างไรก็ตาม เนื่องจากไม่ได้มีการกำหนดสเกลที่ชัดเจน ดังนั้นจึงควรพิจารณาถึงปัจจัยอื่นๆ ด้วย เพื่อให้เลือกใช้สเกลได้เหมาะสมที่สุด ซึ่งปัจจัยต่างๆ ที่ต้องคำนึงถึง ได้แก่
?       ชนิดของวัสดุ โดยทั่วไปผลการทดสอบที่ดีที่สุด ได้จากการใช้แรงกดสูงที่สุดเท่าที่ชิ้นงานทดสอบจะสามารถรับได้ และจากตารางที่ 1 จะบอกได้ว่าวัสดุที่ทดสอบควรใช้สเกลแบบไหน เช่น วัสดุแข็ง เช่น เหล็กกล้า หรือทังสเตนคาร์ไบด์ จะต้องใช้สเกล A, C, D เท่านั้น
?       ความหนาของชิ้นงานทดสอบ  ควรมากกว่าความลึกของรอยกดอย่างน้อย 10 เท่า  เพื่อให้ได้ค่าความแข็งที่ถูกต้อง ซึ่งการวัดความลึกรอยกด แบ่งได้เป็น 2 ส่วน ดังนี้
-            ความลึกรอยกด = (100 - ค่าความแข็งที่วัดได้) x 0.002       สำหรับหัวกดเพชร
-            ความลึกรอยกด = (130 - ค่าความแข็งที่วัดได้) x 0.002       สำหรับหัวกดบอล
นอกจากนี้ภายหลังการทดสอบจะต้องไม่มีรอยนูนเกิดขึ้นทางด้านหลังของชิ้นงานทดสอบด้วย
?       รูปร่างของชิ้นงานทดสอบ และตำแหน่งในการวัด
-            ชิ้นงานรูปทรงยาว จะต้องติดตั้งแท่นรองรับเพื่อให้มั่นใจได้ว่า ผิวทดสอบที่ทำการวัดความแข็งตั้งฉากกับแนวกดของหัวกด
-            ชิ้นงานทรงกระบอก  การวัดค่าความแข็งให้ถูกต้องจะต้องใช้ค่า correction factor ช่วยปรับค่าความแข็งที่อ่านได้  เนื่องจากในการวัดความแข็งของผิวนูน (convex) หักกดจะกดลงไปลึกมากกว่าปกติ ดังนั้นค่าที่อ่านได้จะน้อยกว่าความเป็นจริง  ดังนั้นค่า correction factor (ตารางที่ 2) จะถูกบวกเข้าไปเมื่อวัดความแข็งกับผิวชิ้นงานทรงกระบอก นอกจากนี้ในการวัดความแข็งชิ้นงานทรงกระบอกจะต้องใช้แท่นตัววี (V anvil) เพื่อช่วยรองรับชิ้นงานทดสอบให้อยู่นิ่งกับที่

ตารางที่ 2 : ค่า Correction factors สำหรับการวัดความแข็งชิ้นงานทรงกระบอก
Correction factors สำหรับชิ้นงานทดสอบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับ
ค่าความแข็งที่อ่านได้
6.350 มม.
(0.250 นิ้ว)
9.525 มม.
(0.375 นิ้ว)
12.700 มม.
(0.500 นิ้ว)
15.875 มม.
(0.625 นิ้ว)
19.050 มม.
(0.750 นิ้ว)
22.225 มม.
(0.875 นิ้ว)
25.400 มม.
(1.000 นิ้ว)
การทดสอบความแข็ง ด้วยลูกบอล 1/16 นิ้ว (1.588 มม.) (Rockwell สเกล B, F และ G)
0
*
*
*
*
4.5
3.5
3.0
10
*
*
*
5.0
4.0
3.5
3.0
20
*
*
*
4.5
4.0
3.5
3.0
30
*
*
5.0
4.5
3.5
3.0
2.5
40
*
*
4.5
4.0
3.0
2.5
2.5
50
*
*
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
60
*
5.0
3.5
3.0
2.5
2.0
2.0
70
*
4.0
3.0
2.5
2.0
2.0
1.5
80
5.0
3.5
2.5
2.0
1.5
1.5
1.5
90
4.0
3.0
2.0
1.5
1.5
1.5
1.0
100
3.5
2.5
1.5
1.5
1.0
1.0
0.5
การทดสอบความแข็ง ด้วยหัวกดเพชร (Rockwell สเกล C, D และ A)
20
*
*
*
2.5
2.0
1.5
1.5
30
*
*
2.5
2.0
1.5
1.5
1.0
40
*
2.5
2.0
1.5
1.0
1.0
1.0
50
2.5
2.0
1.5
1.0
1.0
0.5
0.5
60
1.5
1.0
1.0
0.5
0.5
0.5
0.5
70
1.0
1.0
0.5
0.5
0.5
-
-
80
0.5
0.5
0.5
-
-
-
-

หมายเหตุ :   *  เป็น correction factor ที่เกิน 5.0 (สำหรับ Rockwell สเกล B, F และ G) และ 3.0 (สำหรับ Rockwell สเกล C, D และ A) ซึ่งไม่เป็นที่ยอมรับ จึงไม่รวมอยู่ในตาราง
-            การวัดความแข็งผิวด้านใน (เช่น ด้านในของวงแหวน) ส่วนใหญ่จะใช้หัวกดแบบ gooseneck adapter
-            ระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของรอยกด กับขอบของชิ้นงานทดสอบควรมากกว่า 2.5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางรอยกด  และไม่ควรวัดความแข็งในบริเวณที่ใกล้กับตำแหน่งเดิม โดยควรเว้นระยะห่างไว้ไม่น้อยกว่า 4 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางรอยกด

ขอบคุณที่มา: http://www.rmutphysics.com/charud/specialnews/6/iron1/index5.htm
สนใจผลิตภัณฑ์ : http://www.tonanasia.net
-
ป้ายกำกับ: , , , , , , , , , , , , ,

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น

สมัครสมาชิก: ส่งความคิดเห็น (Atom)