Hardness Tester PCE-DD A

เครื่องวัดความแข็ง รุ่น  PCE-DD A แบรนด์ PCE

Hardness Tester

รายละเอียด : 

• อุปกรณ์วัดความแข็งขนาดมือถือ
• จอแสดงผลดิจิตอล
• ตัวเครื่องพลาสติกรวม
• สำหรับการตรวจวัดความแข็ง A
• หน้าจอขนาดใหญ่
• ง่ายต่อการใช้

การวัดค่าความแข็งของวัสดุ

       

การวัดค่าความแข็งของวัสดุ

           ค่าความแข็งของวัสดุ เป็นสมบัติทางกลของสารที่มีความสำคัญต่อการควบคุมคุณภาพของวัตถุดิบ กระบวนการผลิต ไปจนถึงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ รอยกดบนชิ้นงานที่ได้จากเครื่องทดสอบความแข็งนั้นจะเป็นตัวบ่งบอกความแข็งแรง ความยืดหยุ่น ลักษณะโครงสร้างหรือองค์ประกอบของวัตถุดิบหรือผลิตภัณฑ์ได้เป็นอย่างดี

Hardness Tester คืออะไร ?
     
            Hardness หรือ ความแข็ง เป็นปริมาณทางฟิสิกส์ที่แสดงถึงความสามารถในการคงรูปของวัสดุต่างๆ เมื่อมีแรงภายนอกหรือโหลดมากระทำกับวัตถุนั้นๆ ความแข็งเป็นปริมาณสัมพัทธ์ที่มีความแตกต่างจากปริมาณทางฟิสิกส์อื่นๆ เช่น ระยะทาง เวลา ปริมาตร หรือกระแสไฟฟ้า ตรงที่ไม่มีจำนวนหรือมาตรฐานที่แน่นอน แต่จะขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะทางกายภาพอย่างอื่น เช่น tensile strength, yield strength, ขีดจำกัดความยืดหยุ่น ความต้านทานการเกิดรอย เป็นต้น
            ความแข็งของวัสดุ จึงกลายเป็นปัจจัยสำคัญในการควบคุมคุณภาพของผลิตภัณฑ์ การคำนวณน้ำหนัก ความดัน หรืออุณหภูมิ เพื่อที่จะดูว่าวัสดุนั้นมีความสามารถในการยืดหยุ่นได้หรือไม่เป็นสิ่งที่ยุ่งยาก การวัดค่าความแข็งเป็นหนึ่งในวิธีการดังกล่าวที่ดูเหมือนจะเป็นวิธีที่ง่ายและดีที่สุด
Hardness Tester จึงเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการวัดและทดสอบค่า ความแข็ง นั่นเอง


คำจำกัดความ

             ได้มีการให้คำจำกัดความของความแข็งตามวิธีการออกเป็น 3 แบบหลักๆ ได้แก่ Scratch Hardness, Indentation Hardness และ Rebound Hardness

Scratch Hardness
      Scratch Hardness มักถูกนำไปใช้ในการวัด ความแข็ง ของแร่ แร่ที่มีความแข็งมากกว่าจะทำให้แร่ที่มีความแข็งน้อยกว่าเกิดริ้วรอยขีดข่วนขึ้น เป็นที่ทราบกันดีว่าเพชรบริสุทธิ์เป็นสารที่มีความแข็งมากที่สุด ดังนั้นจึงเป็นตัวที่นำไปใช้ในการทดสอบความแข็งของแร่ตัวอื่นๆ และทดสอบคุณภาพของเพชรด้วยกันเอง

Indentation Hardness
      โดยหลักแล้ว Indentation Hardness จะนำไปใช้ในทางด้านวิศวกรรมและโลหะ หาความต้านทานในการเกิดรอยของวัสดุ ซึ่งจะทำการวัดโดยใช้หัวกดที่มีรูปร่างและขนาดต่างๆ กดลงบนวัสดุ และคำนวณทิศทางของผลการกดที่เกิดขึ้น
       Indentation Hardness มีวิธีการที่ใช้ในการวัด ความแข็ง อย่างหลากหลาย แต่โดยทั่วไปแล้ว ได้แก่ Brinell Hardness Test, Rockwell Hardness Test, Vickers Hardness Test และ Knoop Hardness Test ผลที่ได้จากวิธีการต่างๆ นี้จะไม่มีความเกี่ยวข้องกันเลย

Rebound Hardness
      Rebound Hardness หรือที่รู้จักกันว่า Dynamic หรือ Absolute Hardness ใช้ในการวัดการคืนรูปของวัสดุ โดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า Scleroscope



เทคนิคการทดสอบความแข็ง

      เดิมเทคนิคในการทดสอบ ความแข็ง มีด้วยกัน 3 วิธี คือ Brinell Hardness, Rockwell Hardness และ Vickers Hardness ซึ่งการทดสอบจะวัดความลึกของหัวกดที่จมลงไปในเนื้อวัสดุ ภายใต้แรงกดและระยะเวลาที่กำหนด ในปัจจุบันวิธีการวัดความแข็ง ได้แก่ Rockwell Hardness, Brinell Hardneess, Vickers Hardness, Knoop Hardness และ Shore

Rockwell hardness Test
      เป็นวิธีการวัด ความแข็ง โดยการวัดและเปรียบเทียบความลึกของรอยกดบนพื้นผิววัสดุเมื่อมีแรงกดขนาดต่างๆ มากระทำ ซึ่งจะแบ่งออกเป็น 2 ช่วง คือ แรงกดนำ (preload) ขนาด 10 กิโลกรัม สำหรับการทดสอบแบบปกติ และขนาด 3 กิโลกรัม เพื่อทำการทดสอบพื้นผิว และใส่เพิ่มเข้าไปให้ได้ แรงกดเต็ม (full load) เป็น 60, 100 หรือ 150 สำหรับการทดสอบแบบปกติ และ 15, 30 หรือ 45 เพื่อการทดสอบพื้นผิว แล้วทำการคำนวณค่าความแข็ง Rockwell หัวกดที่ใช้อาจเป็นลูกเหล็กกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดต่างๆ หรือรูปกรวยที่มีมุม 120 องศา และมีเพชรทรงกลมขนาดรัศมี 0.2 มิลลิเมตรอยู่ที่ปลาย การทดสอบแบบนี้เป็นการทดสอบที่ง่าย รวดเร็ว เหมาะสำหรับชิ้นงานที่มีความแข็งสม่ำเสมอตลอดชิ้นงาน

Brinell Hardneess Test
      เป็นวิธีการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยกดที่เกิดจากหัวกดประเภทเหล็กหรือคาร์ไบด์ที่มีรูปร่างเป็นทรงกลมขนาดต่างๆ บนพื้นผิวของวัสดุ แต่โดยทั่วไปมักมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มิลลิเมตร และแรงกดขนาด 50-3,000 กิโลกรัม แล้วนำไปคำนวณค่าความแข็ง Brinell ตัวเลขต่างๆ ที่ได้จะบอกถึงเงื่อนไขที่ใช้ในการทดสอบ เช่น 75 HBW 10/500/30 หมายความว่า ความแข็ง Brinell มีค่าเท่ากับ 75 หัวกดที่ใช้มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 10 มิลลิเมตร ที่แรงกด 500 กิโลกรัม และใช้เวลาในการกด 30 วินาที เป็นต้น การทดสอบนี้มีข้อจำกัดของวัสดุที่นำมาใช้ทดสอบนั้นต้องมีค่าความแข็งไม่เกิน 650 HBW ถ้ามากกว่านี้ วิธีการแบบ Rockwell และ Vickers จะมีความเหมาะสมมากกว่า
การทดสอบแบบ Brinell จะให้รอยกดที่มีความลึกและกว้างกว่าวิธีการอื่นๆ จึงเหมาะสำหรับการวัดค่าความแข็งของตัวอย่างที่มีขนาดใหญ่ และใช้ได้ทั้งวัสดุที่มีลักษณะเป็นเนื้อเดียว (homogeneous) หรือเนื้อผสม (heterogeneous) เนื่องจากขนาดของรอยกดจะครอบคลุมเฟสหรือองค์ประกอบทั้งหมดของเนื้อวัสดุ

Vickers Hardness Test
      เทคนิคนี้เป็นการพัฒนามาจากการทดสอบแบบ Brinell เพื่อลดปัญหาของความถูกต้องในการวัด หัวกดที่ใช้ในวิธีการนี้ คือ เพชร ซึ่งมีรูปร่างเป็นปิระมิดฐานสี่เหลี่ยมจัตุรัส และมีมุมระหว่างผิวหน้าด้านตรงข้ามกันเท่ากับ 136 องศา แรงกดที่ใช้อยู่ระหว่าง 1 กรัม - 100 กิโลกรัม ใช้ระยะเวลากดประมาณ 10-15 วินาที รอยที่เกิดขึ้นมีขนาดเล็กในระดับไมครอนจึงต้องอาศัยกล้องจุลทรรศน์ในการช่วยคำนวณความแข็ง
      ค่า ความแข็ง ที่ได้จะแสดงออกมาดังเช่น 800 HV/10 ซึ่งหมายถึง มีค่า ความแข็ง Vickers 800 และใช้แรงกด 10 กิโลกรัม ค่าความแข็งที่ได้จากวิธีการนี้จะให้ผลที่ชัดเจนและเป็นรูปแบบมากกว่าวิธีการอื่นๆ และสามารถใช้ทดสอบวัสดุได้อย่างหลากหลายทั้งที่มีองค์ประกอบสม่ำเสมอและไม่สม่ำเสมอ

Knoop Hardness Test
      วิธีการนี้จะคล้ายคลึงกับวิธี Vickers แต่หัวกดที่ใช้เป็นเพชรรูปร่างปิระมิดที่มีมุมเป็น 130 องศา และ 172 องศา 30 ลิปดา เนื่องจากหัวกดมีลักษณะเรียวยาวจึงสร้างรอยกดที่มีความยาวของเส้นทแยงมุมมากกว่าวิธีการอื่นๆ ถึง 7 เท่า ทำให้สามารถเห็นภาพรอยกดได้อย่างชัดเจนแม้ใช้แรงกดต่ำ เทคนิคนี้จึงเหมาะสำหรับการทดสอบฟิล์มบาง หรือวัสดุที่เปราะแตกง่าย รวมถึงการทดสอบสมบัติที่ขึ้นอยู่กับทิศทาง (anisotropy) ได้

Shore
      Shore Scleroscope เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการคำนวณ ความแข็ง ของวัสดุในเทอมของความยืดหยุ่น โดยหัวกดที่มีปลายเป็นเพชรจะถูกปล่อยออกจากตำแหน่งความสูงที่กำหนดลงบนส่วนที่ต้องการทดสอบ ค่าความแข็งจะขึ้นอยู่กับความสูงของหัวกดที่กระดอนกลับ วัสดุที่มีความแข็งมาก หัวกดก็จะกระดอนสูง
      ค่า ความแข็ง Shore จะหมายถึงค่าที่วัดความต้านทานของวัสดุที่จะทำให้เกิดรอย ยิ่งค่านี้มีค่าสูงมากเท่าไหร่ จะยิ่งแสดงว่าวัสดุจะเกิดรอยได้ยาก การทดสอบด้วยวิธีนี้เป็นที่นิยมใช้ในการทดสอบความแข็งของพลาสติกและยางเช่นเดียวกันกับวิธีการ Rockwell

      นอกจากวิธีการที่กล่าวมาข้างต้นแล้วยังมีวิธีการอื่นๆอีก ได้แก่ Moh Hardness Test ซึ่งเป็นวิธีการที่ใช้สำหรับดูว่าวัสดุสามารถเกิดรอยขีดข่วนจากวัสดุอื่นได้มากน้อยเท่าไหร่วิธีการนี้เหมาะสมสำหรับการวัดความแข็งของแร่ธาตุแต่ไม่เหมาะสำหรับการวัด ความแข็ง ในอุตสาหกรรมเหล็กหรือเซรามิกส์ อีกวิธีคือ Barcol Hardness เป็นวิธีการหาค่าความแข็งโดยการคำนวณจากความสามารถในการต้านรอยที่เกิดจากเหล็กแหลมที่มีโหลดสปริง

ความแข็ง

1.ความแข็งคืออะไร
    ความแข็ง (Hardness) คือ การต้านทานต่อการเสียรูปของวัสดุ หรือ ความต้านทานต่อการกระทำต่อวัสดุ เมื่อวัสดุสูญเสียความต้านทาน ก็จะก่อให้เกิด ความเสียหาย (Damaged), รอยบุ๋ม (Dent), ความเสื่อม หรือความทรุดโทรมอื่น ๆ ซึ่งเป็นผลที่ได้จากแรง หรือความกดดันที่กระทำต่อวัสดุนั้น ในความต้องการที่จะรู้ค่าความแข็งของวัสดุ จำเป็นต้องหาเครื่องมือมาวัด เครื่องมือนี้จะสร้างรอยกดบุ๋มเป็นจุด บนพื้นผิว ด้วยแรงกดที่กระทำบนพื้นผิววัสดุที่ต้องการทราบความแข็ง

2. ความสัมพันธ์กันของความแข็งกับคุณสมบัติด้านอื่น ๆ

    ความแข็ง คือคุณสมบัติของโลหะ ที่มีความสำคัญต่อวัสดุ ซึ่งมีการเกี่ยวพันกับคุณสมบัติอื่น ๆ ของโลหะด้วย เช่น  ความแข็งแกร่ง (Strength), ความเปราะ (Brittleness) และความสามารถในการยืดตัว (Ductility) ในการวัดความแข็งของโลหะนั้น จะเป็นต้องที่จะต้องวัดความแข็งแกร่ง, ความเปราะ และยืดเป็นแผ่นของโลหะ โดยทางอ้อมโดยทราบจากการทดลอง แล้วนำมาคำนวณหาคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกันได้

3. การวัดความแข็ง

    มีวิธีการมากมายที่นำมาใช้วัดความแข็งของโลหะ แต่ในหนังสือเล่มนี้จะกล่าวถึงวิธีการวัดความแข็งสองวิธีที่ได้รับความนิยม ได้แก่ วัดความแข็งโดยการกดเป็นรอย (Penetration hardness) และวัดความแข็งโดยการสร้างรอยขีดข่วน (Scratch hardness)

  3.1)วัดความแข็งโดยการกดเป็นรอย เป็นเทคนิคการวัดที่มีความแม่นยำมากที่สุด ในการใช้เครื่องทดสอบเป็นตัววัด ตัวเครื่องกดนี้ใช้แรงในการกดชิ้นโลหะให้เกิดรอยบุ๋มลงไปในเนื้อโลหะ และทำการวัดขนาดรอยกด และแรงที่ใช้กด แล้วนำมาคำนวณเพื่อหาค่าความความแข็งของโลหะ


  3.2)วัดความแข็งโดยการสร้างรอยขีดข่วน เป็นการวัดแบบรวดเร็ว และหยาบ ชิ้นงานโลหะที่ใช้วิธีนี้หาค่าความแข็ง โดยใช้ของมีคมที่มีความแข็งกว่าชิ้นงานตัวอย่าง มาขีดบนชิ้นงานให้เกิดรอยขีดข่วน การวัดแบบนี้จะไม่มีค่าออกมาเป็นตัวเลข แต่จะใช้ความรู้ และประสบการณ์ เพื่อตัดสินว่าชิ้นงานนั้นเป็นชิ้นงานที่ “แข็ง” หรือ “อ่อน” ซึ่งขึ้นอยู่กับผลของรอยขีดข่วน

                                     ตัวอย่าง เครื่องมือวัดความแข็ง Hardness Tester MH210