วิธีการใช้งาน เครื่องทดสอบความแข็ง Hardness Tester

ในภาคอุตสาหกรรมที่ผลิตเหล็กหรือโลหะที่มีความแข็งแตกต่างกันออกไปนั้น เราจะสามารถแยกเกรดหรือชนิดของโลหะได้อย่างไร การทดสอบความแข็งของเหล็กหรือโลหะนั้นใช้หลักการหรือมีหลักเกณฑ์ใดมาตัดสิน ดังนั้นเครื่องมือที่สามารถช่วยเราในการทดสอบเพื่อควบคุมคุณภาพตามมาตรฐานที่กำหนดไว้เป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง จึงจำเป็นต้องทำการ สอบเทียบเครื่องมือวัด ชนิดนี้กันเป็นประจำ วันนี้ผู้เขียนจะพามาทำความรู้จักกับเครื่องมือทดสอบชนิดนี้กัน นั้นคือ…..!!!

Hardness Tester เครื่องทดสอบความแข็ง

 

เครื่องทดสอบความแข็ง (Hardness Tester) คือเครื่องมือวัดชนิดหนึ่งที่ใช้วัดและทดสอบหาค่าความต้านทานของโลหะหรือชิ้นงาน มีทั้งแบบพกพาและแบบตั้งโต๊ะ เป็นแบบดิจิตอลและอนาล็อก โดยการเลือกใช้ขึ้นอยู่กับลักษณะงานตามความเหมาะสม ผู้ใช้งานควรศึกษารายละเอียดเครื่องทดสอบความแข็งก่อนซื้อ โดยส่วนใหญ่นำไปใช้งานเกี่ยวกับการควบคุมคุณภาพชิ้นงานโลหะให้ได้ตามสเปคที่กำหนดไว้ หรือใช้ทดสอบแยกชนิดโลหะว่าเป็นเกรดเดียวกันหรือไม่ เป็นต้น

นิยามความแข็งคือ วัตถุที่สามารถทนต่อแรงกระทำหรือแรงต้านทานที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างถาวรได้ เช่นการกลึง การขัดขูดเสียดสี และแรงกด ความแข็ง (Hardness) ไม่สามารถบ่งบอกด้วยน้ำหนัก เวลา หรือความยาวได้ แต่จะหาค่าได้จากการทดสอบให้เกิดร่องรอยถาวรเท่านั้น โดยมีวิธีการทดสอบดังนี้

1. การขีดข่วน เพื่อทดสอบดูว่ารอยที่ขูดขีดเป็นรอยลึกมากเพียงใด โดยใช้วัตถุที่แข็งกว่าเช่นเพชร, Tungsten carbideหรือเหล็กชุบแข็ง เป็นต้น ขูดให้เกิดรอยบนชิ้นงาน
2. การขัดเสียดสี เพื่อทดสอบดูว่าเกิดการสึกหรอมากเพียงใด โดยการใช้ตะไบขัดที่ชิ้นงาน
3. การทดสอบแบบกด เพื่อทดสอบดูว่าขนาดรอยยุบตัวจากการกด โดยใช้แรงที่หัวกดของเครื่องทดสอบความแข็งกระทำลงบนชิ้นงาน

การทดสอบแบบที่ 3 เป็นการทดสอบที่นิยมแพร่หลายในภาคอุตสาหกรรมและมีความแม่นยำเที่ยงตรงที่สุด ซึ่งในปัจจุบันนี้ ได้มีเครื่องมือทดสอบความแข็ง (Hardness tester ) ที่มีคุณภาพสูงให้เลือกใช้งานหลากหลายประเภท โดยเครื่องทดสอบความแข็งมีอยู่ 3 ประเภทหลักๆ ด้วยกันรวมถึงลักษณะที่แตกต่างกัน และวิธีการทดสอบ ดังนี้

1. Brinell Hardness Test
2. Vickers Hardness Test
3. Rockwell Hardness Test

1. Brinell hardness Test 

เป็นวิธีการทดสอบความแข็งโดยอาศัยแรงกดคงที่กระทำกับลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง (Harness Steel Ball) หรือลูกบอลคาร์ไบด์ (Tungsten Carbide Ball) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง D กดลงบนผิวชิ้นงานทดสอบด้วยแรง F ค้างหัวกดไว้ชั่วครู่แล้วยกออก จะทำให้เกิดรอยกดที่มีความลึก t และมีเส้นผ่านศูนย์กลางรอยกดเฉลี่ย d ดังรูป ซึ่งได้ค่าจากการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางรอยกดในแนวตั้งฉากกันสองค่าแล้วหาค่าเฉลี่ย ลูกบอลเหล็กชุบแข็งสามารถสร้างรอยกดที่ลึกและกว้างได้ ค่าความแข็งจะคำนวณจากแรงกดที่กระทำต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ผิว ใช้หน่วยการวัดเป็น HB วิธีการทดสอบนี้เหมาะกับโลหะผสมอลูมิเนียม โลหะผสมทองแดง

รูปที่ 1 ลักษณะการทดสอบแบบ Brinell

1. Vickers Hardness Test

เป็นการทดสอบความแข็งโดยใช้หัวกดเพชร ฐานเป็นพีระมิดสี่เหลี่ยม ปลายหัวกดทำมุม 136 องศา กดค้างลงไปเป็นเวลา 10-15 วินาที รอยกดเส้นทแยงที่ยุบตัวลงบนชิ้นงาน จะถูกวัดโดยกล้องจุลทรรศน์ ค่าความแข็งจะคำนวณจากแรงกดของค่าเฉลี่ยของเส้นทแยงที่กระทำต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ของผิวเช่นเดียวกับการทดสอบแบบ Brinell โดยการทดสอบวิธีนี้หัวกดที่ทำมาจากเพชรจะมีความแข็งสูงมาก ดังนั้นในการใช้งานจึงสามารถวัดค่าความแข็งได้ตั้งแต่โลหะที่นิ่มมาก จนถึงโลหะที่แข็งมากๆ โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนหัวกด โดยใช้หน่วยในการวัดเป็น HV ข้อดีของการทดสอบความแข็งแบบ Vickers คือการอ่านค่าที่แม่นยําสูง และหัวกดแบบเดียวสามารถใช้ได้กับทุกประเภทของวัสดุรวมถึงวัตถุที่ชุบแข็งด้วย ส่วนข้อเสียคือ มีราคาแพงกว่าเครื่องทดสอบความแข็งแบบ Brinell และ Rockwell

 

รูปที่ 2 ลักษณะการทดสอบแบบ Vickers

 

3. Rockwell Hardness Tester

เป็นวิธีทดสอบความแข็งของโลหะด้วยหัวกดเพชรรูปทรงกรวยหรือหัวกดลูกบอลเหล็กชุบแข็ง โดยจะวัดหาค่าความแข็งจากความลึกของรอยยุบตัวด้วยแรงกระทำที่คงที่จากหัวกดโดยตรงเป็นหลัก ไม่ได้อ้างอิงจากสมการวัดแรงกดต่อพื้นที่เหมือนแบบ Brinell หรือ Vickers โดยใช้หน่วยการวัดเป็น HRA, HRB และ HRC วิธีการทดสอบนี้ให้ผลการวัดที่ค่อนข้างแม่นยำสูง แลใช้อุปกรณ์น้อยชิ้นเมื่อเทียบกับเครื่องมืออื่น ซึ่งการทดสอบประเภทนี้เป็นที่นิยมใช้มากที่ จากการทดสอบดังกล่าว จะเห็นได้ว่าวิธีการทดสอบความแข็งแบบ Rockwell เป็นวิธีการทดสอบที่ง่ายต่อการใช้งาน เมื่อเทียบกับ Vickers และ Brinell แต่ก็มีข้อเสียบ้างอยู่เช่นเดียวกันคือ มีพิสัยในการวัดที่แคบและไม่ครอบคลุมเท่าที่ควร

รูปที่ 3 ลักษณะการทดสอบแบบ Rockwell

ส่วนประกอบของเครื่องทดสอบความแข็ง

รูปที่ 4 ตัวอย่างส่วนประกอบของเครื่องทดสอบความแข็ง

 

วิธีการใช้งานเครื่องทดสอบความแข็ง

• เปิดสวิตซ์เครื่องที่ปุ่ม On/Off
• ประกอบหัวกดใส่เข้าไปกับตัวเครื่องและเลือกชนิดหัวกดให้ตรงกันกับเครื่องทดสอบ
• กดปุ่มเพื่อตั้งค่าความแข็งให้เป็นศูนย์ก่อนการทดสอบชิ้นงาน
• ตั้งค่าเครื่องมือทดสอบ เช่นแรงกด เวลาในการกด เป็นต้น
• นำชิ้นงานทดสอบวางบนแท่นรอง Stage X-Y
• จากนั้นเลื่อน Stage ขึ้นโดยใช้มือหมุนปรับ โฟกัสจนเห็นภาพพื้นผิวของชิ้นงาน โดยใช้เลนซ์กำลังขยายในการตรวจวัดค่า
• วัดขนาดของรอยยุบที่ปรากฏบนจอภาพ ซึ่งรับภาพผ่านเลนซ์ขยาย และบันทึกค่า

ข้อควรระวังในการใช้เครื่องมือวัดความแข็ง

• ชิ้นงานควรมีความหนาเท่ากันทั้งชิ้นและผ่านการขัดพื้นผิวเพื่อให้เห็นรอยทดสอบที่ชัดเจน ไม่ควรมีสิ่งแปลกปลอมใดเข้ามาบนพื้นผิวระหว่างทดสอบ
• ควรล็อกตัวอย่างให้นิ่งโดยใช้ตัวหนีบที่ติดมากกับฐานเครื่อง เพื่อช่วยในการจับยึดชิ้นงาน ไม่ให้ชิ้นงานเกิดการเคลื่อนที่ในระหว่างการกดทดสอบ
• ควรวางให้พื้นผิวของชิ้นงานตัวอย่าง ให้อยู่ในแนวตั้งฉากกับหัวกด
• ไม่ควรกดเร็วจนเกินไป อาจส่งผลทำให้การวัดค่านั้นขาดความคงที่ ดังนั้นผู้ใช้งานควรศึกษาความเร็วในการกดที่เหมาะสม เพื่อให้การวัดนั้นตรงหรือใกล้เคียงความเป็นจริงมากที่สุด
• ไม่ควรใช้เวลาในการกดนานมากจนเกินไป อาจส่งผลทำให้ค่าความแข็งน้อยกว่าความเป็นจริงได้ หรือใช้เวลาน้อยเกินไปก็อาจทำให้ได้รอยที่ไม่ชัดเจน เพราะพื้นผิวชิ้นงานเกิดการคืนตัว ควรใช้ค่าประมาณ 10-15 วินาทีในชิ้นงานนั้นๆ
• ขณะเลื่อนตัวอย่างชิ้นงานขึ้นควรระมัดระวัง อย่าให้ชิ้นงานชนกับเลนส์วัตถุ เพราะอาจทำให้เกิดความเสียหายกับอุปกรณ์ได้
• อุณหภูมิที่สูงเกินไป ต่ำเกินไป ความชื้นภายในอากาศ ไปจนถึงแรงสั่นสะเทือนเล็กๆ ล้วนมีโอกาสส่งผลกระทบทำให้การวัดค่าที่ละเอียดอ่อนคลาดเคลื่อน ทางผู้ใช้งานเองควรใส่ใจในเรื่องดังกล่าวเป็นสำคัญด้วย เพื่อความแม่นยำในการทดสอบที่มากที่สุด
• ส่งสอบเทียบประจำปี เพื่อวัดค่าความเที่ยงตรงของเครื่องมือทดสอบความแข็ง โดยบริษัทแคลิเบรชั่น แลบอราทอรี จำกัด สามารถสอบเทียบได้

CLC Scope lab (Accredited 17025:2017)

ทางแล็บแคลิเบรชั่น แลบอราทอรี สามารถสอบเทียบและได้รับการรับรอง Accredited 17025:2017 วิธีการ สอบเทียบเครื่องมือวัด Hardness Tester ของต่างประเทศ (ANAB จากประเทศสหรัฐอเมริกา)

Scope ที่ได้รับการรับรองมีดังนี้

Function HRA 35, 60, 85

Function HRBS 40, 70, 90

Function HRBW 40, 70, 90

Function HRC 20, 30, 40, 50, 60, 65

สอบเทียบโดยวิธีการ Comparison with Reference Hardness Block

Credited by Timnorton

 

ขอใบเสนอราคา     ติดต่อเรา

บริการสอบเทียบด้านมวลและเครื่องชั่ง

—————

VDO l สอบเทียบ”เครื่องชั่ง”เอง ทำได้หรือไม่? มีวิธีอย่างไร

VDO l “เครื่องชั่ง” อยากปรับค่าเอง ทำอย่างไร