Technical Room-021: คู่มือการใช้งานเครื่องทดสอบความแข็ง Brinell Hardness Tester (CV-3000LDB) / เรียบเรียงข้อมูลโดย ADMIN PI (TONAN ASIA AUTOTECH)

คู่มือการใช้งานเครื่องทดสอบความแข็ง

Brinell Hardness Tester (CV-3000LDB)

อุปกรณ์เครื่อง

1.          เครื่องทดสอบค่าความแข็ง (CV-3000 LDB)

2.          กล้องวัดชิ้นงาน กำลังขยาย 20 เท่า

3.          หัวกดแบบลูกบอล 

       3.1      ขนาด 2.5 มิลลิเมตร

3.2      ขนาด 5 มิลลิเมตร

3.3      ขนาด 10 มิลลิเมตร

4.          แท่นวางชิ้นงานรูปตัววี ขนาด 80 มิลลิเมตร

5.          แท่นวางชิ้นงาน ขนาด 160 มิลลิเมตร

6.          แท่งวางชิ้นงาน ขนาด 80 มิลลิเมตร

7.          ก้อนเหล็กทดสอบ 150-250 HBW 10/3000

8.          ก้อนเหล็กทดสอบ 75-125 HBW 10/1000

9.          ก้อนเหล็กทดสอบ 150-250 HBW 2.5/187.5

10.          ฟิวส์ขนาด 2A

11.          ใบ Certificate

การทำงานของหน้าจอของเครื่อง

1.  ช่องตัวเลขข้างบนจะเป็นการบอกแรงกดที่เลือก ซึ่งตัวเลขสีน้ำเงินเข้ม 52.5 , 100 , 125 , 
     187.5 , 250 ไฟจะขึ้นเป็นสีเขียว ส่วนตัวเลขสีขาว 500 , 750 , 1000 , 1500 , 3000 
     ไฟจะขึ้นเป็นสีแดง

2.  หน้าจอสีเทาจะแสดงผลเป็นตัวเลขดิจิตอล ทางซ้ายจะแสดงตัวเลขแรงกดที่เลือก 
     ส่วนหน้าจอทางขวาจะแสดงเป็นตัวเลขนับเวลาที่ใช้ในการทดสอบ

3.  ปุ่ม Time ใช้ปรับเลือกระยะเวลาที่ใช้ในการทดสอบ

4.  ปุ่ม Force ใช้ปรับเลือกแรงกดที่ใช้ในการทดสอบ

5.  ปุ่ม CLR กดเมื่อตัวเลขค้างที่หน้าจอให้กลับมาเป็นศูนย์

6.  ช่องที่เป็น LOADING , DWELL , UN-LOADING จะเป็นการทำงานของเครื่องระหว่างทดสอบ

วิธีการทดสอบชิ้นงาน

1. ให้กดปุ่มขึ้น-ลง Force ก่อนโดยเลือกแรงกดที่จะใช้ทดสอบ

2. ให้กดปุ่มขึ้น-ลง Time เลือกระยะเวลาที่เครื่องทำการทดสอบ

3. นำชิ้นงานวานบนแท่นวางชิ้นงาน

4. หมุนแท่นให้ชิ้นงานติดกับหัวกด เมื่อติดแล้วให้หมุนต่อไปจนได้ยินเสียงเครื่องเตือนจึงหยุดหมุน 
จากนั้นเครื่องจะทำงานเองทั้งหมด สังเกตตัวเลขช่องทางด้านซ้ายจะวิ่งขึ้นไปเรื่อยๆจนไปสิ้นสุดที่   เลือก แรงทดสอบไว้ เมื่อถึงแล้วตัวเลขจะค้างค่าไว้ เปลี่ยนมาดูช่องทางขวาเวลาที่ตั้งไว้จะเริ่มนับถอยหลังเมื่อนับจนถึง 0  แล้วตัวเลขช่องทางซ้ายก็จะลดลงมาเรื่อยๆ ปล่อยให้ลดจนได้ยินสียงเครื่อง
เตือนหรือเสียงหยุดการทำงานค่อยหมุนแท่นชิ้นงานลงแล้วเอาชิ้นงานออก สังเกตว่าชิ้นงานจะเกิดเป็นรอยหลุมกดจากนั้นค่อยไปส่องกล้องเพื่อวัดความกว้างของหลุมกด

เรียบเรียงโดย: PI {Tonan Asia Autotech}

Technical Room-003: การทดสอบความแข็งแบบ Brinell Hardness Test (HB)

Brinell Hardness Test (HB)

เป็นการวัดความแข็งโดยอาศัยแรงกดคงที่กระทำกับลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งลงบนผิวชิ้นงานทดสอบ  ค่าความแข็งจะคำนวณจากแรงกดที่กระทำต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ผิว โดยพื้นที่ผิวมีลักษณะเป็นผิวโค้ง  ดังนั้นสามารถคำนวณค่าความแข็งได้ตามสูตร ดังนี้

HB = 

โดยที่              HB  คือ  ค่าความแข็งแบบ Brinell (kgf/mm2)

                        P   คือ  แรงกด (kgf)

                        D   คือ  เส้นผ่านศูนย์กลางของลูกบอลเหล็กกล้า (mm.)

                        d   คือ  เส้นผ่านศูนย์กลางของรอยกด (mm.)



รูปที่ 1 : การทดสอบแบบ Brinell

แรงกดสำหรับการทดสอบจะอยู่ในช่วง 500-3000 kgf และลูกบอลเหล็กกล้าจะมีเส้นผ่าศูนย์กลาง 1.0 - 10 มม. โดยใช้ระยะเวลาในการกดประมาณ 10-15 วินาที สำหรับเหล็กหรือเหล็กกล้า  และ 30 วินาทีสำหรับโลหะนิ่ม (เช่น ตะกั่ว  ดีบุก เป็นต้น) อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโลหะมีความแข็งที่แตกต่างกัน หากโลหะที่ทดสอบนิ่มและใช้แรงกดมาก จะมีผลทำให้ระยะที่หัวกดจมลงไปลึกมาก จนอาจเกินกว่าครึ่งลูก ซึ่งจะมีผลต่อการคำนวณค่าความแข็งผิดพลาดได้ หรือหากเลือกแรงกดน้อยไปเมื่อเทียบกับขนาดของลูกบอลเหล็กกล้าก็จะทำให้การแปลผลทำได้ไม่แม่นยำเช่นกัน ดังนั้นการเลือกใช้แรงกด และขนาดลูกบอลจะแตกต่างกันไปด้วย เพื่อป้องกันข้อบกพร่องที่จะพบได้ในการทดสอบด้วยวิธีนี้   เราสามารถพิจารณาได้จากอัตราส่วน P/D2 ดังต่อไปนี้

โลหะ	ค่าความแข็งโดยประมาณ (HB)	อัตราส่วน P/D2
เหล็กกล้าและเหล็กหล่อ	มากกว่า 100	30
ทองแดง, ทองแดงผสม, อะลูมิเนียมผสม	30-200	10
อะลูมิเนียม	15-100	5
ดีบุก, ดีบุกผสม, ตะกั่ว, ตะกั่วผสม	3-20	1

รูปที่ 2 : ลักษณะการทดสอบแบบ Brinell ที่ไม่ถูกต้อง


สำหรับการทดสอบเหล็กกล้าชุบแข็ง หรือโลหะที่มีความแข็งสูงมากๆ จะไม่สามารถทดสอบด้วยลูกบอลเหล็กกล้าชุบแช็งได้  จะต้องใช้ลูกบอลทังสเตนคาร์ไบด์ขนาด 2.45 มม. แทนซึ่งจะใช้สำหรับทดสอบวัสดุที่แข็งตั้งแต่ 444 ถึง 627 HB

                ข้อควรระวังสำหรับการวัดความแข็งด้วยวิธีนี้ ได้แก่

- ผิวของชิ้นงานทดสอบต้องเรียบ เพื่อให้ได้ค่าเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยกดที่แน่นอน  และที่ผิวของชิ้นงานทดสอบต้องไม่มี oxide scale หรือสิ่งแปลกปลอม   นอกจากนี้การเตรียมผิวต้องระวังอย่างมาก โดยหลีกเลี่ยงกรรมวิธีร้อน (heating) และกรรมวิธีเย็น (cold working)

- ต้องระวังตำแหน่งการทดสอบโดยให้ระยะหัวกดอยู่ห่างจากขอบแต่ละด้านของชิ้นงานอย่างน้อย  3 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกบอล   ระยะห่างของแต่ละรอยกดห่างกันอย่างน้อย 3 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกบอล   และชิ้นงานต้องมีความหนาอย่างน้อย 8 เท่าของความลึกของการกด

                - ควรวัดเส้นผ่านศูนย์กลางรอยกด 2 ครั้งในแนวตั้งฉากกัน  แล้วหาค่าเฉลี่ยเพื่อนำไปคำนวณหาความแข็งต่อไป

                การวัดความแข็งแบบ Brinell มีข้อดี คือ ในการกด 1 ครั้งจะครอบคลุมหลายๆ เฟสของชิ้นงาน ทำให้ได้ค่าความแข็งที่สม่ำเสมอ  ซึ่งหากวัดด้วยวิธีที่ใช้หัวกดขนาดเล็กมาก อาจทำให้วัดได้เพียงเฟสเดียว ทำให้ค่าความแข็งที่ได้  ไม่ได้เป็นค่าที่แสดงถึงความแข็งของทั้งวัสดุนั้น   แต่ข้อจำกัดของวิธีนี้ คือ ชิ้นงานต้องมีขนาดใหญ่เพียงพอที่จะวัดกับหัวกดได้ และไม่ควรวัดกับชิ้นงานที่มีรัศมีผิวโค้งน้อยกว่า 1 นิ้ว

ขอบคุณที่มา: http://www.rmutphysics.com/charud/specialnews/6/iron1/index5.htm
สนใจเครื่องวัดความแข็ง : http://www.tonanasia.net