เครื่องวัดการยืดตัว

ควรใช้อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นเมื่อใดก็ตามที่ต้องการการวัดสเตรนที่แม่นยำ ซึ่งไม่สามารถอนุมานได้อย่างน่าเชื่อถือจากการเคลื่อนที่ของหัวทดสอบเพียงอย่างเดียว การเคลื่อนที่ของหัวทดสอบรวมถึงผลกระทบจากความยืดหยุ่นของเครื่อง การเข้าที่ของปากคีบ และการเบี่ยงเบนของชุดรับแรง ซึ่งทั้งหมดนี้อาจทำให้ค่าสเตรนจริงของชิ้นงานสูงเกินจริงอย่างมาก โดยเฉพาะในวัสดุที่มีความแข็งเกร็งสูงหรือที่ค่าสเตรนต่ำ อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นมีความจำเป็นต่อการหาค่า มอดูลัสความยืดหยุ่น, ความต้านทานแรงดึงที่จุดคราก และคุณสมบัติอื่นๆ ที่ขึ้นกับสเตรน และเป็นข้อกำหนดของมาตรฐานการทดสอบวัสดุส่วนใหญ่ รวมถึง ISO 6892-1, ASTM E8/E8M และ ISO 527 ตามกฎทั่วไป หากผลการทดสอบของคุณขึ้นอยู่กับ เส้นโค้งความเค้น-ความเครียด ที่แม่นยำ คุณควรใช้อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่น

ระยะเกจ คือระยะอ้างอิงที่กำหนดระหว่างจุดสัมผัสสองจุดของอุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นบนชิ้นงานที่ยังไม่มีความเครียด ค่าสเตรนคำนวณจากการเปลี่ยนแปลงของความยาวนั้นหารด้วยระยะเกจเริ่มต้น มาตรฐานการทดสอบจำนวนมากระบุระยะเกจที่ต้องการโดยสัมพันธ์กับขนาดของชิ้นงาน ตัวอย่างเช่น ISO 6892-1 มักใช้ระยะเกจแบบแปรผันที่ 5.65√S₀ การเลือกระยะเกจที่ถูกต้องสำหรับชิ้นงานและมาตรฐานของคุณเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สอดคล้องและเปรียบเทียบกันได้

การจะถอดอุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นออกก่อนการขาดหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับวัสดุและลักษณะการเสียหาย สำหรับวัสดุที่มีความเหนียวซึ่งมีการเสียหายอย่างค่อยเป็นค่อยไป โดยทั่วไปสามารถติดอุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นไว้ได้จนถึงจุดขาด สำหรับวัสดุที่เปราะหรือมีความแข็งแรงสูงซึ่งขาดแบบระเบิด พลังงานที่ปล่อยออกมาขณะขาดอาจทำให้อุปกรณ์เสียหายได้ ในกรณีเหล่านี้แนะนำให้ถอดออกก่อนการเสียหาย สำหรับอุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นแบบคลิปออนมาตรฐาน โดยปกติจะต้องหยุดการทดสอบชั่วคราวเพื่อถอดอุปกรณ์ออกด้วยตนเองก่อนดำเนินการต่อ AutoX750 และ AutoXBiax สามารถตั้งค่าให้ถอยกลับโดยอัตโนมัติที่เกณฑ์ที่กำหนด ช่วยลดความจำเป็นในการขัดจังหวะการทดสอบ และ อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นแบบวิดีโอ ไม่จำเป็นต้องถอดออกเนื่องจากไม่มีการสัมผัสทางกายภาพกับชิ้นงาน

ยางและอีลาสโตเมอร์มีการเสียรูปที่สูงมาก ซึ่งมักจะอยู่ที่สเตรน 500–1000% ทำให้ไม่สามารถใช้อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นแบบคลิปออนมาตรฐานส่วนใหญ่ได้เนื่องจากมีช่วงการเคลื่อนที่จำกัด สำหรับวัสดุเหล่านี้ อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นแบบวิดีโอ เป็นตัวเลือกที่ได้รับความนิยม โดยจะติดตามจุดสองจุดที่แต้มไว้บนผิวชิ้นงานด้วยระบบออปติคัลโดยไม่มีการสัมผัสทางกายภาพ ไม่มีผลต่อพฤติกรรมของวัสดุ และไม่มีความเสี่ยงที่เซนเซอร์จะเสียหายจนถึงจุดขาด อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นช่วงวัดยาว XL ของ Instron ก็เป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่ใช้งานได้ โดยให้ระยะเคลื่อนที่เชิงกลสูงสุด 750 มม. แม้ว่าจะเป็นโซลูชันที่เรียบง่ายกว่าเมื่อเทียบกับความยืดหยุ่นและช่วงการวัดที่อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นแบบวิดีโอมีให้ ทั้งสองวิธีสอดคล้องกับข้อกำหนด ISO 37 และ ASTM D412 สำหรับการทดสอบแรงดึงของยางวัลคาไนซ์และอีลาสโตเมอร์

อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นได้รับการสอบเทียบและจัดประเภทตาม ISO 9513 (ระดับสากล) หรือ ASTM E83 (สหรัฐอเมริกา) ซึ่งกำหนดระดับความแม่นยำ เช่น Class 0.5, Class 1 และ Class 2 โดยระบุค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ตลอดช่วงการวัด ระดับที่ต้องการสำหรับการทดสอบของคุณมักจะระบุไว้ในมาตรฐานการทดสอบวัสดุที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น ISO 6892-1 กำหนดให้ใช้ Class 1 หรือดีกว่าสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นของ Instron มาพร้อมกับใบรับรองการสอบเทียบที่ตรวจสอบย้อนกลับได้ถึงมาตรฐานแห่งชาติ พร้อมบริการสอบเทียบซ้ำเพื่อรักษาความสอดคล้องอย่างต่อเนื่อง

อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นแนวแกนจะวัดสเตรนตามแนวการรับแรง ซึ่งเป็นทิศทางหลักของการเสียรูปใน การทดสอบแรงดึง หรือ การทดสอบแรงอัด ส่วนอุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นแนวขวางจะวัดสเตรนในแนวตั้งฉากกับแนวการรับแรง โดยตรวจจับการลดลงของความกว้างหรือเส้นผ่านศูนย์กลางขณะที่ชิ้นงานถูกดึง เมื่อใช้ร่วมกัน การวัดทั้งแนวแกนและแนวขวางจะช่วยให้สามารถคำนวณ อัตราส่วนปัวซอง ซึ่งเป็นอัตราส่วนของสเตรนด้านข้างต่อสเตรนแนวแกนได้ Instron มีหลายวิธีในการวัดทั้งสองอย่างพร้อมกันในการทดสอบเดียว: อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นแบบคลิปออนแนวขวาง เฉพาะทางที่จับคู่กับ อุปกรณ์แนวแกน, การกำหนดค่าแบบ สองแกน และ แบบคลิปออนหาค่าเฉลี่ย, อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นแบบสัมผัสอัตโนมัติ AutoXBiax และ อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นแบบวิดีโอ AVE3 ซึ่งสามารถวัดสเตรนแนวแกนและแนวขวางด้วยระบบออปติคัลโดยไม่มีการสัมผัสทางกายภาพกับชิ้นงาน

อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นแบบสัมผัสอัตโนมัติ จะติดตั้งและถอดออกจากชิ้นงานโดยอัตโนมัติภายใต้การควบคุมของซอฟต์แวร์ ช่วยลดการจัดการด้วยมือระหว่างการทดสอบ เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมการทดสอบการผลิตที่มีปริมาณงานสูงและเซลล์ทดสอบอัตโนมัติ ซึ่งการลดเวลาต่อรอบ การลดความแปรปรวนจากผู้ปฏิบัติงาน และการรักษาตำแหน่งระยะเกจที่สม่ำเสมอเป็นสิ่งสำคัญอันดับต้นๆ AutoX750 และ AutoXBiax ของ Instron เข้ากันได้กับระบบทดสอบอเนกประสงค์และระบบไฮดรอลิกสถิตที่หลากหลาย และทำงานร่วมกับซอฟต์แวร์ Bluehill ได้อย่างสมบูรณ์เพื่อการควบคุมการทดสอบที่ราบรื่น

ขึ้นอยู่กับประเภทของอุปกรณ์วัดความยืดหยุ่น อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นแบบคลิปออน มักจะถูกกำหนดให้ใช้กับระยะเกจเฉพาะ ห้องปฏิบัติการที่ทดสอบตามมาตรฐานหรือรูปทรงชิ้นงานที่หลากหลายมักจะต้องมีอุปกรณ์แยกต่างหากสำหรับแต่ละระยะเกจ อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นแบบวิดีโอ เป็นตัวเลือกที่ยืดหยุ่นที่สุด สามารถวัดได้ครอบคลุมระยะเกจ การยืดตัว และประเภทวัสดุที่หลากหลายโดยไม่ต้องเปลี่ยนฮาร์ดแวร์ อุปกรณ์จะติดตามจุดสองจุดที่แต้มลงบนผิวชิ้นงานโดยตรงด้วยระบบออปติคัล ดังนั้นระยะเกจจึงกำหนดได้ง่ายๆ จากการวางตำแหน่งจุด ส่วน AutoX750 รองรับการวางตำแหน่งระยะเกจโดยอัตโนมัติภายในช่วงการเคลื่อนที่ ทำให้เหมาะสำหรับห้องปฏิบัติการที่ทดสอบชิ้นงานหลากหลายขนาดโดยไม่ต้องปรับแต่งด้วยมือระหว่างการทดสอบ

อุปกรณ์ทั้งสองชนิดใช้วัดสเตรน แต่ทำงานในลักษณะที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง สเตรนเกจเป็นอุปกรณ์ต้านทานขนาดเล็กที่ติดลงบนผิวชิ้นงานโดยตรง เมื่อวัสดุเสียรูป เกจจะเสียรูปตามไปด้วย ทำให้ความต้านทานไฟฟ้าเปลี่ยนไปตามสัดส่วนของสเตรน การติดตั้งที่เหมาะสมต้องใช้ช่างเทคนิคที่มีทักษะ: การเตรียมพื้นผิว การทากาวที่แม่นยำ และการเดินสายไฟที่ถูกต้อง ล้วนมีความสำคัญต่อการได้ข้อมูลที่เชื่อถือได้ ส่วนอุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นเป็นเครื่องมือแยกต่างหากที่วัดการเปลี่ยนแปลงของระยะห่างระหว่างจุดสองจุดที่กำหนดบนชิ้นงาน ไม่ว่าจะผ่านการสัมผัสเชิงกลหรือการติดตามด้วยระบบออปติคัล

สเตรนเกจเหมาะสำหรับการวัดสเตรนที่จุดเฉพาะบนโครงสร้างหรือรูปทรงที่ซับซ้อน อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับการทดสอบวัสดุที่ต้องการระยะเกจที่แน่นอน การตั้งค่าที่ง่ายระหว่างการทดสอบ และความสอดคล้องกับมาตรฐานการทดสอบ เช่น ISO 9513 และ ASTM E83 โดยไม่ต้องใช้เวลาเตรียมการหรือความเชี่ยวชาญเฉพาะทางเหมือนที่สเตรนเกจต้องการ

แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดของอุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ การตั้งค่าระยะเกจไม่ถูกต้อง การวางตำแหน่งคมมีดบนชิ้นงานไม่สม่ำเสมอ และการลื่นไถลของจุดสัมผัสระหว่างการทดสอบ ซึ่งทั้งหมดนี้ทำให้เกิดความแปรปรวนในการวัดสเตรน สำหรับ อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นแบบคลิปออน แรงหนีบที่น้อยหรือมากเกินไปอาจทำให้อุปกรณ์ลื่นไถลหรือส่งผลต่อพฤติกรรมของชิ้นงาน การวางแนวที่ไม่ตรงกันระหว่างอุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นและแนวการรับแรงอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดจากการดัด โดยเฉพาะในการทดสอบแรงอัด ซึ่ง อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นแบบหาค่าเฉลี่ย ได้รับการออกแบบมาเพื่อชดเชยสิ่งนี้โดยเฉพาะ สภาวะแวดล้อม โดยเฉพาะความผันผวนของอุณหภูมิและการไหลของอากาศในบริเวณใกล้เคียงชิ้นงาน อาจส่งผลต่อความเสถียรของภาพและทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดด้วยอุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นแบบวิดีโอ อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นแบบวิดีโอ AVE3 ของ Instron มีเทคโนโลยีการจัดการแสงและการไหลของอากาศในตัวที่ออกแบบมาเพื่อลดผลกระทบของตัวแปรเหล่านี้ต่อความแม่นยำในการวัด การสอบเทียบตาม ISO 9513 หรือ ASTM E83 อย่างสม่ำเสมอเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการระบุและแก้ไขข้อผิดพลาดเชิงระบบ

อุปกรณ์วัดความยืดหยุ่นวัดสเตรนทางวิศวกรรม ซึ่งคือการเปลี่ยนแปลงของระยะเกจหารด้วยระยะเกจเริ่มต้น สเตรนทางวิศวกรรมเป็นผลลัพธ์มาตรฐานที่กำหนดโดยมาตรฐานการทดสอบวัสดุส่วนใหญ่ รวมถึง ISO 6892-1 และ ASTM E8/E8M และเพียงพอสำหรับการใช้งานการทดสอบวัสดุส่วนใหญ่ที่การเสียรูปค่อนข้างน้อย ส่วนสเตรนจริงซึ่งคำนึงถึงระยะเกจที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องขณะชิ้นงานเสียรูป สามารถคำนวณได้จากค่าสเตรนทางวิศวกรรมในขั้นตอนการประมวลผลภายหลังหากจำเป็น สำหรับการทดสอบการเสียรูปขนาดใหญ่ เช่น อีลาสโตเมอร์หรือโลหะที่มีความเหนียวสูง ความแตกต่างระหว่างสเตรนทางวิศวกรรมและสเตรนจริงจะมีความสำคัญมากขึ้นและควรนำมาพิจารณาเมื่อตีความผลลัพธ์