การทดสอบครีพ
การทดสอบการคืบ (Creep Test) คืออะไร?
การทดสอบการคืบ หรือบางครั้งเรียกว่าการทดสอบการผ่อนคลายความเค้น (Stress-relaxation Test) ใช้เพื่อกำหนดปริมาณการเสียรูปที่วัสดุได้รับเมื่อเวลาผ่านไป ในขณะที่อยู่ภายใต้ภาระแรงดึงหรือแรงอัดอย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิคงที่ คำว่า "การคืบ" (Creep) นิยามว่าเป็นการเสียรูปที่เกิดขึ้นในช่วงระยะเวลาหนึ่งเมื่อวัสดุได้รับความเค้นคงที่ที่อุณหภูมิคงที่
การทดสอบการคืบเป็นพื้นฐานสำหรับวัสดุที่ต้องทนต่ออุณหภูมิการใช้งานที่แน่นอนภายใต้ภาระ การวิเคราะห์ผลการทดสอบการคืบช่วยให้วิศวกรสามารถคาดการณ์การเสียรูปของวัสดุและออกแบบผลิตภัณฑ์ที่หลีกเลี่ยงความล้มเหลวภายใต้สภาวะแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงได้
สำหรับวัสดุ เช่น โลหะและโลหะผสม คุณสมบัติสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมีนัยสำคัญที่อุณหภูมิสูงหรือลดลง การคืบในโลหะมักเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น ในขณะที่การคืบที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งเรียกว่า Cold Flow หรือการเสียรูปภายใต้ภาระ จะพบได้บ่อยในพลาสติก
การทดสอบการคืบมักดำเนินการกับส่วนประกอบและวัสดุดังต่อไปนี้:
- งานโลหะ
- สปริง
- รอยต่อบัดกรี
- วัสดุทนความร้อนสูง
อธิบายกราฟการทดสอบการคืบ
ข้อมูลที่ได้จากการทดสอบการคืบมักจะแสดงเป็นกราฟระหว่างการคืบเทียบกับเวลา โดยมีความเค้นและอุณหภูมิคงที่ ความชันของเส้นกราฟคืออัตราการคืบ และจุดสิ้นสุดของเส้นกราฟคือเวลาที่เกิดการขาด (Time for Rupture)
ตามที่ระบุในแผนภาพต่อไปนี้ การคืบของวัสดุสามารถแบ่งออกเป็นสามระยะ
- การคืบระยะแรก (Primary creep) เริ่มต้นด้วยอัตราที่รวดเร็วและช้าลงตามเวลา
- การคืบระยะที่สอง (Secondary creep) มีอัตราที่ค่อนข้างสม่ำเสมอ
- การคืบระยะที่สาม (Tertiary creep) มีอัตราการคืบที่เร่งตัวขึ้นและสิ้นสุดลงด้วยความล้มเหลวของวัสดุ ณ เวลาที่เกิดการขาด
หากเกิดความล้มเหลว จะมีการบันทึกเวลาที่เกิดการขาด หากชิ้นงานทดสอบไม่แตกหักภายในระยะเวลาการทดสอบการคืบ อาจมีการวัดการคืนตัวจากการคืบ (Creep Recovery)
วิธีการทดสอบการคืบ
ในการกำหนดคุณสมบัติการคืบ วัสดุจะถูกทำให้ได้รับภาระแรงดึงหรือแรงอัดคงที่เป็นเวลานานที่อุณหภูมิสูงคงที่ โดยทั่วไปการทดสอบเหล่านี้จะดำเนินการบน เครื่องทดสอบอเนกประสงค์ (Universal Testing Machines) หรือ เครื่องทดสอบแรงแบบไดนามิก (Dynamic Testing Machines) ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ภาระที่ควบคุมได้ในช่วงระยะเวลาที่ยาวนาน
ในขณะทำการทดสอบ จะมีการบันทึกการเสียรูปของวัสดุตามช่วงเวลาที่กำหนด และข้อมูลโดยรวมจะถูกพล็อตลงในแผนภูมิการคืบเทียบกับเวลา ความชัน ณ จุดใดๆ บนเส้นกราฟนี้เรียกว่าอัตราการคืบ ซึ่งมีหน่วยแสดงในรูปของ นิ้ว/นิ้ว/ชั่วโมง หรือเปอร์เซ็นต์ (%) ของระยะยืด/ชั่วโมง
การรักษาอุณหภูมิให้คงที่ในระหว่างการทดสอบการคืบเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากอาจเกิดการขยายตัวหรือการหดตัวจากความร้อนของวัสดุได้
ตัวอย่างมาตรฐานที่กำหนดให้มีการทดสอบการคืบ ได้แก่ ASTM E139, ASTM D2290, ASTM D2291 และ ASTM D2294 สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับขั้นตอนการทดสอบ โปรดอ้างอิงจากมาตรฐานเหล่านี้
วิธีการกำหนดการผ่อนคลายความเค้น (Stress-Relaxation)
ในการกำหนดการผ่อนคลายความเค้นของวัสดุ ชิ้นงานทดสอบจะถูกทำให้เสียรูปตามปริมาณที่กำหนด และจะมีการบันทึกการลดลงของความเค้นในช่วงเวลาที่ยาวนานของการสัมผัสกับอุณหภูมิสูงคงที่
อัตราการผ่อนคลายความเค้นคือความชันของเส้นกราฟ ณ จุดใดๆ
โบรชัวร์ระบบทดสอบรุ่นพรีเมียร์ ซีรีส์ 6800
เครื่องทดสอบวัสดุอเนกประสงค์ Instron 6800 Series มอบความแม่นยำและความน่าเชื่อถือที่เหนือชั้น ด้วยสถาปัตยกรรมระบบ Operator Protect ที่อยู่ระหว่างการจดสิทธิบัตร พร้อมด้วยชุดอุปกรณ์ Smart-Close Air Kit และคุณสมบัติ Collision Mitigation แบบใหม่ทั้งหมด ทำให้ 6800 Series ช่วยให้การทดสอบวัสดุทำได้ง่ายขึ้น ชาญฉลาดขึ้น และปลอดภัยกว่าที่เคย
โบรชัวร์ระบบทดสอบอเนกประสงค์ ซีรีส์ 3400
ระบบทดสอบวัสดุอเนกประสงค์ Instron ซีรีส์ 3400 สำหรับการทดสอบแรงดึง แรงอัด การดัด และการทดสอบคุณสมบัติอื่นๆ ของวัสดุ
โบรชัวร์ Bluehill Universal
Bluehill Universal คือซอฟต์แวร์ทดสอบวัสดุขั้นสูงของ Instron ที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อการโต้ตอบผ่านระบบสัมผัสที่ใช้งานง่ายและมีเวิร์กโฟลว์ที่คล่องตัว โดยมีวิธีการทดสอบที่ติดตั้งไว้ล่วงหน้า ฟังก์ชัน QuickTest เพื่อการตั้งค่าที่รวดเร็ว การส่งออกข้อมูลที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น และ Instron Connect สำหรับการสื่อสารกับฝ่ายบริการโดยตรง ผู้ใช้งาน Bluehill 2 และ Bluehill 3 สามารถอัปเกรดเป็นเวอร์ชันล่าสุดได้อย่างง่ายดายเพื่อประสิทธิภาพและการใช้งานที่ดียิ่งขึ้น