What is the ISO equivalent of ASTM D638?

While ISO 527-2 is similar to ASTM D638 — both measure the tensile properties of plastics — they are not technically equivalent due to differences in specimen dimensions, test speeds, and specific procedural requirements. Manufacturers often choose the appropriate standard based on regional preferences and customer requirements. ASTM D638 is common in North America, ISO 527-2 is widely used in Europe and Asia, and manufacturers in China commonly test to both.

How do the results from ASTM D638 compare with those from ISO 527-2 and what differences should I be aware of?

While ASTM D638 and ISO 527-2 produce similar results, their terminology and calculation methods differ in important ways. ASTM refers to “% elongation” at break or yield, whereas ISO uses the term “strain.” A more significant distinction lies in the modulus calculation: ISO 527-2 requires modulus to be measured between 0.05% and 0.25% strain. ASTM D638 calculates modulus using the linear portion of the stress-strain curve, dividing strain by the corresponding stress. Additionally, ISO 527-2 allows the use of two test speeds to reduce test time for high-elongation plastics. This change in crosshead rate can influence break properties, so it’s an important detail to consider when comparing data from ASTM D638 and ISO 527-2.

Why is nominal strain required for elongation after yield?

Because necking causes non-homogeneous deformation, crosshead displacement (nominal strain) reliably captures overall specimen elongation.

What extensometer class is required for ASTM D638?

Extensometers for modulus measurement must comply with ASTM E83 Class B-2 for accuracy in strain measurement.

Can ASTM D638 be used for plastics that are conditioned (aged) or exposed to non-ambient environments (e.g., high temperature, humidity)?

Yes. ASTM D638 can be used to test plastics that have been conditioned or exposed to non‑ambient environments, including elevated temperatures. In fact, testing at higher temperatures is quite common, as it helps manufacturers understand how materials will perform under real‑world service conditions. The only requirement is that all conditioning procedures and test environments must be fully documented in the test report to ensure clarity and compliance.

What are common sources of error or non-compliance when performing an ASTM D638 tensile test and how can they be mitigated?

A common error with ASTM D638 is reporting nominal strain after the material has yielded. To avoid this, the extensometer must be removed when the specimen reaches its yield point. ASTM D638 also mandates correcting for the “toe region” of the stress-strain curve to obtain correct values for results, i.e., modulus, strain, and offset yield point, by extrapolating the corrected zero point on the strain or extension axis. Another frequent source of error is improper specimen alignment in the grips. Misalignment can affect repeatability and overall test validity. You can improve both consistency and compliance by: Using specimen alignment devices Selecting grips designed to automatically center the specimen Visually checking alignment before each test These simple steps help ensure more accurate results and adherence to ASTM D638 requirements.

What versions of ASTM D638 are currently in use and how do I tell if my lab is up to date?

ASTM D638 was last updated in 2022. To ensure you are using the current version of the standard, review the official ASTM D638 documentation on ASTM’s website.

When should I use ASTM D882 instead of D638?

Use ASTM D882 for thin films or sheeting less than 1 mm thickness; D638 applies to rigid or semi-rigid plastics between 1 – 14 mm thick.

What is the difference between ASTM D638 and D412?

The primary difference between ASTM D412 and D638 is the type of materials they are designed to evaluate under tensile loading. ASTM D638 is used for testing rigid and semi-rigid plastics, while ASTM D412 focuses on elastomeric materials. ASTM D412 does not require the use of an extensometer — the system’s crosshead travel is sufficient to meet the standard’s strain-measurement requirements. Elastomers exhibit a much larger elastic region than plastics, often necessitating a taller testing frame to accommodate their high elongation. They also tend to fail at significantly lower loads compared to most rigid and semi‑rigid plastics.

What is the difference between ASTM D638 and D1708?

ASTM D1708 is the determination of tensile properties of microtensile specimens. It uses the same testing criteria as ASTM D638 but does not require a modulus calculation and prefers the use of Type V geometry.

What is the difference between ASTM D638 and D3039?

ASTM D638 ASTM D3039 Materials ASTM D638 outlines procedures for measuring the tensile properties of both unreinforced and reinforced plastics. Materials reinforced with high‑modulus fibers, however, should instead follow ASTM D3039. Plastics tested under ASTM D638 are generally assumed to behave isotropically, meaning their properties are nearly uniform in all directions. ASTM D3039 describes methods for determining the in‑plane tensile behavior of polymer matrix composites reinforced with continuous or discontinuous high‑modulus fibers. Because continuous‑fiber composites tend to be highly anisotropic, their properties can vary significantly with direction. Specimens ASTM D638 test specimens feature a narrow gauge section with wider ends to accommodate gripping. These specimens are most commonly produced by an injection‑molding process. ASTM D3039 specimens are rectangular and flat, a design that helps minimize shear-related grip failures. Bonded or friction tabs are often used — especially for unidirectional materials — to prevent grip damage to the fibers and avoid premature failure. Specimens are usually fabricated by cutting panels or laminates using a diamond saw. Strain Measurement ASTM D638 requires the use of an extensometer meeting ASTM E83 Class B‑2 for modulus and low‑extension (<20%) measurements. For high‑elongation materials, crosshead displacement may be used to determine nominal strain. ASTM D3039 permits either an extensometer compliant with ASTM E83 Class B‑1 or strain gauges following ASTM E251. Since most composite materials fail below roughly 5% strain, these measurement devices typically do not need large travel ranges. Calculations ASTM D638 includes formulas for determining: tensile strength stress at break nominal strain at break Young’s modulus elongation at yield Poisson’s ratio (optional) ASTM D3039 provides calculations for: tensile strength tensile strain chord modulus transition strain (for materials exhibiting bilinear behavior) Poisson’s ratio (optional)

What does ASTM D638 measure?

Tensile properties of rigid and semi-rigid plastics, including tensile strength, modulus, percent elongation, and Poisson’s ratio.

ASTM » คุณสมบัติแรงดึงของพลาสติกตามมาตรฐาน ASTM D638

คุณสมบัติแรงดึงของพลาสติกตามมาตรฐาน ASTM D638

คู่มือฉบับสมบูรณ์สำหรับการทดสอบความต้านทานแรงดึงของพลาสติกตามมาตรฐาน ASTM D638

| Instron การทดสอบแรงดึงของพลาสติกตามมาตรฐาน ASTM D638 โดยใช้อุปกรณ์จับยึดแบบนิวเมติก

เขียนโดย: Sammi Sawdey

แก้ไขโดย: Nick Erickson

ตรวจสอบโดย: Frank Lio

อัปเดตเมื่อ: 11 มีนาคม 2026

ASTM D638 เป็นหนึ่งในมาตรฐานการทดสอบที่ใช้กันแพร่หลายที่สุดสำหรับการประเมินคุณสมบัติแรงดึงของทั้งพลาสติกเสริมแรงและไม่เสริมแรง โดยช่วยให้ผู้ผลิตและวิศวกรวัสดุมีวิธีการที่เชื่อถือได้ในการประเมินประสิทธิภาพทางกลและรับประกันคุณภาพของผลิตภัณฑ์ เนื่องจากการใช้พลาสติกทั่วโลกยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง การทำความเข้าใจความต้านทานแรงดึง การยืดตัว และโมดูลัสจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเลือกวัสดุที่เหมาะสมและรักษาการปฏิบัติตามข้อกำหนดเฉพาะของอุตสาหกรรม

คู่มือฉบับสมบูรณ์นี้จะอธิบายการวัดและการคำนวณที่สำคัญตามที่กำหนดใน ASTM D638 เปรียบเทียบวิธีการนี้กับมาตรฐานแรงดึงที่เกี่ยวข้อง รายละเอียดประเภทของชิ้นงานทดสอบและข้อกำหนดในการเตรียมชิ้นงาน และระบุอุปกรณ์ทดสอบ ตั้งแต่ปากจับชิ้นงานและเครื่องวัดความยืดหยุ่น (extensometer) ไปจนถึงระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ที่จำเป็นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำและทำซ้ำได้ นอกจากนี้ยังรวมคำตอบสำหรับคำถามที่พบบ่อยเพื่อช่วยให้ผู้ใช้ทำการทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D638 ได้อย่างมั่นใจ

ค้นหาข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการใช้งานอื่นๆ ใน คลังความรู้ด้านการทดสอบพลาสติก ของเรา

เรียนรู้เพิ่มเติม

การวัดที่สำคัญใน ASTM D638

ตามมาตรฐาน ASTM D638 แรงดึงจะถูกนำไปใช้โดยใช้ เครื่องทดสอบอเนกประสงค์ (universal testing machine) ที่ความเร็วในการทดสอบตั้งแต่ 1 ถึง 500 มม./นาที จนกว่าชิ้นงานจะเกิดการคราก (yield) หรือขาดออกจากกัน

การคราก (Yield) ถูกกำหนดให้เป็นจุดที่วัสดุเปลี่ยนจากขอบเขตการเสียรูปในสภาวะยืดหยุ่น (elastic deformation) ไปสู่การเสียรูปในสภาวะพลาสติก (plastic deformation) หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ จุดที่วัสดุเริ่มเสียรูปอย่างถาวรภายใต้ความเค้น

แม้ว่า ASTM D638 จะครอบคลุมคุณสมบัติแรงดึงหลายประการ แต่โดยทั่วไปจะมีการรายงานค่าดังต่อไปนี้:

ความต้านทานแรงดึง (Tensile Strength) – ความเค้นสูงสุดที่วัสดุรับได้
โมดูลัสยืดหยุ่น (Modulus of Elasticity) – การวัดความแข็งเกร็ง (stiffness) ซึ่งสะท้อนถึงปริมาณการเสียรูปของวัสดุเพื่อตอบสนองต่อความเค้นก่อนที่จะเกิดการคราก
การยืดตัว (Elongation) – การเปลี่ยนแปลงของระยะเกจ (gauge length) เมื่อเทียบกับระยะเกจเริ่มต้นจนกระทั่งชิ้นงานเกิดการคราก ค่าที่สูงขึ้นบ่งบอกถึงความเหนียว (ductility) ที่มากขึ้น
ความเครียดที่ระบุ (Nominal Strain) – การเปลี่ยนแปลงของระยะห่างระหว่างปากจับเมื่อเทียบกับระยะห่างระหว่างปากจับเริ่มต้น จะมีการรายงานค่าความเครียดที่ระบุหากวัสดุเกิดการครากจนกระทั่งขาดออกจากกัน
อัตราส่วนปัวซอง (Poisson’s Ratio) – การคำนวณเสริมนี้แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเครียดในแนวแกนและความเครียดในแนวขวาง

ASTM D638 เป็นมาตรฐานที่เหมาะสมสำหรับวัสดุของคุณหรือไม่?

การเลือกมาตรฐานที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ รวมถึงประเภทของชิ้นงาน ความหนา และข้อกำหนดในการใช้งานขั้นสุดท้าย ASTM D638 ใช้กับชิ้นงานพลาสติกแข็งที่มีความหนาระหว่าง 1 – 14 มม. หากตัวอย่างของคุณเป็นแผ่นบางหรือฟิล์มที่มีความหนาน้อยกว่า 1 มม. คุณควรพิจารณามาตรฐาน ASTM D882

ASTM D638 เทียบกับ ISO 527-2
แม้ว่า ASTM D638 จะให้ผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกับ ISO 527-2 แต่ในทางเทคนิคแล้วทั้งสองมาตรฐานไม่เทียบเท่ากันเนื่องจากความแตกต่างในด้านขนาดและข้อกำหนดในการทดสอบ

มีความพึงพอใจในระดับภูมิภาคบางประการเกี่ยวกับมาตรฐานที่นิยมใช้กันทั่วไป:

อเมริกาเหนือ: ASTM D638
ยุโรป: ISO 527-2
จีน: มีการใช้ทั้งสองมาตรฐานอย่างแพร่หลาย

เทมเพลตวิธีการที่กำหนดค่าไว้ล่วงหน้าสำหรับ ASTM D638, ISO 527-2 และมาตรฐานการทดสอบพลาสติกอื่นๆ มีอยู่ใน โมดูลแอปพลิเคชันของ Bluehill^Universal ซึ่งช่วยให้คุณสามารถปรับเปลี่ยนหรือใช้วิธีการตามที่เป็นอยู่ได้ทันที

ประเภทตัวอย่าง

ชิ้นงานทดสอบสำหรับ ASTM D638 มี 5 ประเภท โดยแต่ละประเภทมีขนาดของตัวเองขึ้นอยู่กับความหนาของชิ้นงาน ปริมาณวัสดุที่มีอยู่ และ/หรือประสิทธิภาพภายใต้การทดสอบ

ประเภท I: โดยทั่วไปจะเลือกใช้เมื่อมีวัสดุเพียงพอ ซึ่งเป็นประเภทที่มาตรฐานแนะนำ
ประเภท II: แนะนำให้ใช้เมื่อวัสดุไม่ขาดภายในส่วนเกจที่แคบเมื่อทดสอบโดยใช้ขนาดของประเภท I
ประเภท III: กำหนดให้ใช้สำหรับวัสดุทั้งหมดที่มีความหนามากกว่า 7 มม. และสูงสุด (แต่ไม่เกิน) 14 มม.
ประเภท IV: ใช้เมื่อต้องการเปรียบเทียบโดยตรงระหว่างวัสดุที่มีลักษณะความแข็งเกร็งต่างกัน (เช่น วัสดุที่ไม่แข็งเกร็งเทียบกับกึ่งแข็งเกร็ง)
ประเภท V: เลือกใช้เมื่อวัสดุมีจำกัดหรือมีราคาสูง นอกจากนี้ยังอาจใช้เมื่อเตรียมชิ้นงานจำนวนมากในพื้นที่ทำงานที่จำกัด เช่น ในระหว่างการทดสอบด้านสิ่งแวดล้อม

ขนาดของชิ้นงานทดสอบ

	ประเภท I	ประเภท II	ประเภท III	ประเภท IV	ประเภท V
ความหนา (มม.)	≤ 7	≤ 7	7 - 14	≤ 4	≤ 4
ความกว้างโดยรวม (มม.)	19	19	29	19	9.53
ความกว้างเกจ - ส่วนที่ลดขนาดลง (มม.)	13	6	19	6	3.18
ความยาวโดยรวม (มม.)	165	183	246	115	63.5
ความยาว - ส่วนที่ลดขนาดลง (มม.)	57	57	57	33	9.53
ระยะเกจ (มม.)	50	50	50	25	7.62

โปรดตรวจสอบมาตรฐานสำหรับรายการขนาดที่กำหนดทั้งหมด: ASTM D638

การเตรียมตัวอย่าง

ชิ้นงานแบบแบนมักจะถูกขึ้นรูป ตัดด้วยแม่พิมพ์ หรือกลึงให้เป็นรูปทรงกระดูกหมา (ดัมเบล) รูปทรงนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการขาดจะเกิดขึ้นภายในส่วน เกจ แทนที่จะเป็นบริเวณที่จับยึด ASTM D638 ยังอนุญาตให้ทดสอบท่อและแท่งที่มีความแข็งเกร็ง ซึ่งจะต้องกลึงให้เป็นรูปทรงกระดูกหมาเพื่อเน้นให้เกิดการเสียหายที่ส่วนกลางและเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายความเค้นที่สม่ำเสมอ

การวัดชิ้นงาน

ต้องวัดความกว้างและความหนาของชิ้นงานก่อนการทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D5947 (วิธีการทดสอบมาตรฐานสำหรับขนาดทางกายภาพของชิ้นงานพลาสติกแข็ง) โดยไมโครมิเตอร์ส่วนใหญ่เหมาะสำหรับวัตถุประสงค์นี้ ต้องวัดความกว้างและความหนาที่กึ่งกลางของวัสดุและภายในระยะ 5 มม. จากปลายแต่ละด้านของระยะเกจ

ตัวอย่างที่ตัดด้วยแม่พิมพ์หรือกลึงจำเป็นต้องได้รับการวัดเป็นรายชิ้น

สำหรับชิ้นงานที่ขึ้นรูปด้วยการฉีด คุณสามารถวัดตัวอย่างเพียงชิ้นเดียวจากล็อตได้ หากพิสูจน์ได้ว่าความแปรปรวนในล็อตตัวอย่างน้อยกว่า 1% ชิ้นงานที่ขึ้นรูปด้วยการฉีดมักจะมีมุมเอียง (draft angle) แทนที่จะเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่สมบูรณ์ ในกรณีนี้ ควรวัดความกว้างที่กึ่งกลางของมุมเอียงเพื่อความสม่ำเสมอ

ในการแสดงค่าความเค้น (Stress) (แทนที่จะเป็นเพียงค่าแรงหรือ Force) ในซอฟต์แวร์ทดสอบ จำเป็นต้องระบุพื้นที่หน้าตัด

$S t r e s s = \frac{F o r c e}{C r o s s - S e c t i o n a l A r e a}$

เครื่องวัดตัวอย่างอัตโนมัติ

เคล็ดลับเพื่อประสิทธิภาพ:

ใช้คุณสมบัติ อุปกรณ์วัดชิ้นงานอัตโนมัติ (Automatic Specimen Measurement Device) ของ Bluehill Universal เพื่อเชื่อมต่อ ไมโครมิเตอร์ หรืออุปกรณ์วัดที่คล้ายกันได้สูงสุดสองเครื่อง เมื่อเปิดใช้งาน ค่าที่วัดได้จะถูกบันทึกโดยตรงจากอุปกรณ์และป้อนเข้าสู่ซอฟต์แวร์โดยอัตโนมัติ ซึ่งช่วยลดการป้อนข้อมูลด้วยตนเอง ลดข้อผิดพลาด และเพิ่มปริมาณงาน

การจัดแนวชิ้นงาน

การจัดแนวที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำ การจัดแนวที่ผิดพลาดอาจทำให้ผลการทดสอบมีความแปรปรวนอย่างมาก

ควรใส่ชิ้นงานให้ตั้งฉากกับหน้าปากจับโดยไม่มีการเอียง และใช้สิ่งต่อไปนี้:

หน้าปากจับที่มีความกว้างใกล้เคียงกับชิ้นงานเพื่อช่วยให้จัดแนวด้วยสายตาได้ง่าย
ปากจับที่จะจัดแนวชิ้นงานให้อยู่ตรงกลางของแนวแรงดึง — แนะนำให้ใช้ ปากจับแบบทำงานด้วยลมจากด้านข้าง (pneumatic side action) และ ปากจับแบบลิ่ม (wedge action grips)
อุปกรณ์จัดแนวชิ้นงานที่ติดตั้งบนตัวปากจับ แถบหยุดที่ปรับได้นี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการวางตำแหน่งจะสม่ำเสมอและทำซ้ำได้ในทุกการทดสอบ

| Instron อุปกรณ์ช่วยจัดวางชิ้นงานบนอุปกรณ์จับยึดแรงดึงแบบนิวเมติกที่ทำงานจากด้านข้าง

อุปกรณ์ช่วยจัดวางชิ้นงานที่แสดงบนอุปกรณ์จับยึดแบบนิวเมติกที่ทำงานจากด้านข้าง

การจัดการแรงที่ไม่ต้องการก่อนการทดสอบ

เมื่อปากจับเริ่มหนีบชิ้นงาน อาจเกิดแรงอัดขึ้นได้ หากไม่จัดการอย่างเหมาะสม แรงเหล่านี้อาจทำให้ผลลัพธ์คลาดเคลื่อน หรือแม้แต่ทำให้วัสดุเสียหายก่อนการทดสอบ

เราขอแนะนำสิ่งต่อไปนี้เพื่อจัดการกับแรงที่ไม่ต้องการก่อนการทดสอบ:

อย่าปรับสมดุล / เซ็ตศูนย์แรงเหล่านี้หลังจากใส่ชิ้นงานแล้ว เพราะจะทำให้เกิดค่าเบี่ยงเบน (offset) ในผลลัพธ์
กำหนดค่า Bluehill Universal เพื่อปรับแรงให้เป็นมาตรฐานสำหรับชิ้นงานทุกชิ้น และกำจัดระยะฟรี / แรงอัด เพื่อให้มั่นใจว่ามีเส้นฐาน (baseline) ที่สม่ำเสมอ
ในเครื่องทดสอบอเนกประสงค์ Instron 6800 Series ให้เปิดใช้งาน Specimen Protect เพื่อป้องกันความเสียหายต่อชิ้นงานในระหว่างการติดตั้ง เมื่อเปิดใช้งาน ระบบจะปรับตำแหน่งหัวขับ (crosshead) โดยอัตโนมัติเพื่อรักษาแรงที่ไม่ต้องการให้ต่ำกว่าขีดจำกัดที่กำหนดไว้ก่อนที่จะตั้งค่าขีดจำกัดการทำงาน

การคำนวณและผลลัพธ์

การรายงานความเครียดที่ระบุเทียบกับความเครียดจากเครื่องวัดความยืดหยุ่น

เมื่อนำเสนอผลการทดสอบ สิ่งสำคัญคือต้องแน่ใจว่ามีการกำหนดคำศัพท์อย่างถูกต้องเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานและสามารถเปรียบเทียบระหว่างห้องปฏิบัติการได้ ข้อผิดพลาดในการรายงานที่พบบ่อยสำหรับ ASTM D638 คือการใช้ความเครียดจากเครื่องวัดความยืดหยุ่นในกรณีที่ต้องใช้ความเครียดที่ระบุ

ความเครียดที่ระบุ (Nominal strain) ถูกกำหนดโดย ASTM D638 ว่าเป็นความเครียดที่วัดจากการเคลื่อนที่ของหัวขับ ไม่ใช่จากเครื่องวัดความยืดหยุ่น ทำไม? พลาสติกมักจะไม่เสียรูปอย่างสม่ำเสมอ ความเครียดสามารถกระจุกตัวอยู่ในบริเวณเล็กๆ เนื่องจากการเกิดคอคอด (necking)

สำหรับวัสดุที่เกิดคอคอดหรือมีจุดคราก จะไม่สามารถรายงานเปอร์เซ็นต์การยืดตัวที่จุดขาดผ่านเครื่องวัดความยืดหยุ่นได้ เนื่องจากการเกิดคอคอดอาจเกิดขึ้นนอกระยะเกจของเครื่องวัดความยืดหยุ่น ดังนั้น จึงต้องใช้ความเครียดที่ระบุเพื่อรายงานเปอร์เซ็นต์การยืดตัวหลังการคราก

การใช้เครื่องวัดความยืดหยุ่นสำหรับความเครียดที่จุดขาดจะยอมรับได้ก็ต่อเมื่อความเครียดมีความสม่ำเสมอและวัสดุไม่แสดงอาการคอคอดหรือการครากเท่านั้น

โมดูลัส

พฤติกรรมของวัสดุที่แตกต่างกันต้องการการคำนวณโมดูลัสที่แตกต่างกันเพื่อบันทึกส่วนยืดหยุ่นของการทดสอบได้อย่างแม่นยำ ซอฟต์แวร์ทดสอบที่ทันสมัยส่วนใหญ่ช่วยให้สามารถปรับแต่งการคำนวณเหล่านี้ได้ — การทำความเข้าใจวิธีการคำนวณเป็นสิ่งสำคัญสำหรับผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอ

แนวทางทั่วไป ได้แก่:

Secant Modulus – เส้นที่ลากจากจุดศูนย์ไปยังจุดที่ผู้ใช้กำหนดบนกราฟความเค้น-ความเครียด มีประโยชน์เมื่อวัสดุไม่แสดงขอบเขตเชิงเส้นที่แท้จริง
Young’s Modulus – เป็นวิธีที่พบบ่อยที่สุด วิธีนี้จะกำหนดความชันจากหลายขอบเขตและรายงานความชันที่ชันที่สุดผ่านการหาค่าที่เหมาะสมที่สุดด้วยวิธีกำลังสองน้อยที่สุด (least-squares fit)

ซอฟต์แวร์ Bluehill Universal มีเครื่องมือคำนวณ Young’s modulus อัตโนมัติ หรือผู้ใช้สามารถกำหนดจำนวนขอบเขตที่เฉพาะเจาะจงได้

ตัวอย่างกราฟ Secant Modulus

อุปกรณ์ทดสอบที่แนะนำสำหรับ ASTM D638

ระบบทดสอบ

การทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D638 ดำเนินการบน เครื่องทดสอบอเนกประสงค์ เช่น Instron 6800 Series ความจุของระบบโดยทั่วไปขึ้นอยู่กับแรงสูงสุดที่คาดการณ์ไว้:

สำหรับพลาสติกส่วนใหญ่ ระบบทดสอบที่มีความจุแรง 5 kN หรือ 10 kN (1,124 lbf หรือ 2,248 lbf) มักจะเพียงพอ
สำหรับพลาสติกเสริมแรงที่มีความแข็งแรงสูง อาจต้องใช้ระบบทดสอบที่มีความจุแรง 30 kN หรือ 50 kN (6,744 lbf หรือ 11,240 lbf)

สำหรับการทดสอบในสภาวะที่ไม่อยู่ในอุณหภูมิห้อง สามารถเพิ่ม ห้องควบคุมสภาวะแวดล้อม (environmental chamber) เข้าไปในการกำหนดค่าพร้อมกับแนวแรงที่ปรับเปลี่ยนแล้ว

ด้ามจับแบบดึง

แรงหนีบที่มั่นคงและสม่ำเสมอช่วยป้องกันการลื่นไถล — ซึ่งเป็นปัญหาที่พบบ่อยในพลาสติกที่บางลงเมื่อได้รับความเค้น

แนะนำให้ใช้ ปากจับแบบทำงานด้วยลมจากด้านข้าง ที่มีหน้าปากจับแบบฟันเลื่อยสำหรับพลาสติกแข็ง การออกแบบด้วยระบบลมช่วยให้มั่นใจได้ว่าแรงหนีบจะสม่ำเสมอ แม้ว่าวัสดุจะบางลงในระหว่างการทดสอบ
สำหรับแรงที่เกิน 10 kN แนะนำให้ใช้ ปากจับแบบลิ่มที่ทำงานด้วยมือ พร้อมหน้าปากจับแบบฟันเลื่อย ซึ่งให้การหนีบที่แข็งแรงและการออกแบบที่รัดแน่นได้ด้วยตัวเอง ช่วยให้ชิ้นงานมั่นคงในขณะที่ถูกดึง

ปากจับแบบทำงานด้วยลมจากด้านข้าง

ปากจับแบบลิ่มที่ทำงานด้วยมือ

เครื่องวัดการยืดตัว

โมดูลัสยืดหยุ่นเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่คำนวณได้ที่สำคัญที่สุดของ ASTM D638 ในการบันทึกค่าโมดูลัสอย่างแม่นยำ คุณต้องมีอุปกรณ์วัดความเครียดที่เหมาะสม

คำแนะนำสำหรับเครื่องวัดความยืดหยุ่นสำหรับ ASTM D638 ขึ้นอยู่กับการยืดตัวของวัสดุ เป้าหมายปริมาณงาน ข้อกำหนดในการคำนวณ และความจำเป็นในการทดสอบที่อุณหภูมิสูงหรือต่ำ

| Instron เครื่องวัดความยืดหยุ่นแบบคลิปออนแนวแกนสถิต (Static Axial Clip On Extensometer)

เครื่องวัดความยืดหยุ่นแบบคลิปออน (Clip-On Extensometers)

เครื่องวัดความยืดหยุ่นแบบคลิปออน เป็นอุปกรณ์ที่มีระยะเกจคงที่ซึ่งจะถูกติดตั้งด้วยมือก่อนการทดสอบและถอดออกเมื่อเกิดการครากหรือก่อนการขาด ในการวัดอัตราส่วนปัวซอง สามารถเพิ่ม เครื่องวัดความยืดหยุ่นแบบคลิปออนแนวขวาง เพื่อบันทึกการเปลี่ยนแปลงความกว้างในขอบเขตยืดหยุ่น นอกจากนี้ยังสามารถใช้ เครื่องวัดความยืดหยุ่นแบบคลิปออนสองแกน (biaxial) เพื่อบันทึกความเครียดในแนวแกนและแนวขวางพร้อมกันได้

| Instron AutoX750 เครื่องวัดความยืดหยุ่นแบบสัมผัสอัตโนมัติ

เครื่องวัดความยืดหยุ่นแบบสัมผัสอัตโนมัติ (Automatic Contacting Extensometers)

เครื่องวัดความยืดหยุ่นแบบสัมผัสอัตโนมัติจะติดตั้งและถอดออกจากชิ้นงานโดยไม่ต้องใช้ผู้ปฏิบัติงาน ทำให้เหมาะสำหรับห้องปฏิบัติการที่มีปริมาณงานสูงโดยการลดการจัดการด้วยมือและความแปรปรวนในการวางตำแหน่ง รองรับระยะเกจหลายระยะเพื่อให้เหมาะกับขนาดชิ้นงานและมาตรฐานการทดสอบที่แตกต่างกัน AutoX750 สามารถใช้สำหรับการวัดแนวแกนเพียงอย่างเดียว และ AutoXBiax สำหรับสองแกน

| Instron เครื่องวัดการยืดตัวแบบวิดีโอขั้นสูง AVE3

เครื่องวัดความยืดหยุ่นแบบวิดีโอที่ไม่สัมผัส (Non-Contacting Video Extensometers)

เครื่องวัดความยืดหยุ่นแบบวิดีโอที่ไม่สัมผัสสามารถบันทึกข้อมูลโมดูลัสได้ และมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการทดสอบในสภาวะที่ไม่อยู่ในอุณหภูมิห้องด้วยห้องควบคุมสภาวะแวดล้อม รวมถึงสถานการณ์การทำความร้อนและความเย็น เนื่องจากติดตั้งอยู่นอกห้องควบคุมอุณหภูมิ จึงหลีกเลี่ยงความผันผวนของอุณหภูมิที่เกิดขึ้นเมื่อเปิดประตูห้องในระหว่างการทดสอบ ตัวอย่างของเครื่องวัดความยืดหยุ่นประเภทนี้คือ AVE3 Advanced Video Extensometer ของ Instron

ระบบอัตโนมัติสำหรับความต้องการปริมาณงานสูง

ห้องปฏิบัติการที่มีความต้องการการทดสอบในปริมาณมากควรพิจารณา ระบบอัตโนมัติ เพื่อเร่งกระบวนการทำงานและเพิ่มปริมาณงาน โซลูชันเหล่านี้มีตั้งแต่การอัปเกรดแบบกึ่งอัตโนมัติไปจนถึงระบบทดสอบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ

ระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ — เช่น AT3 แบบเคลื่อนที่ 3 แกน หรือ AT6 ที่กำหนดค่าด้วยหุ่นยนต์ 6 แกน ของ Instron — สามารถรวมการวัดชิ้นงาน การทำเครื่องหมายชิ้นงาน การจัดการวัสดุ การทดสอบ การวัดความเครียด และการถอดชิ้นงานเข้าด้วยกัน การกำหนดค่าบางอย่างสามารถประมวลผลชิ้นงานได้หลายร้อยชิ้นโดยไม่ต้องใช้ผู้ปฏิบัติงาน

ประโยชน์ที่ได้รับ ได้แก่:

ลดความแปรปรวนจากข้อผิดพลาดของมนุษย์
ขยายเวลาการทดสอบเกินเวลาเลิกงาน ช่วยเพิ่มจำนวนตัวอย่างต่อวัน
การวางตำแหน่ง การจัดแนว และจังหวะเวลาที่สม่ำเสมอมากขึ้นในชุดตัวอย่างขนาดใหญ่
ผู้ปฏิบัติงานสามารถมุ่งเน้นไปที่งานอื่นๆ ที่สร้างมูลค่าเพิ่ม โดยปล่อยให้งานที่ใช้เวลานานและซ้ำซากเป็นหน้าที่ของระบบอัตโนมัติ

คำถามที่พบบ่อย

มาตรฐาน ISO ที่เทียบเท่ากับ ASTM D638 คืออะไร?

แม้ว่า ISO 527-2 จะคล้ายกับ ASTM D638 — ทั้งสองมาตรฐานวัดคุณสมบัติแรงดึงของพลาสติก — แต่ในทางเทคนิคแล้วทั้งสองมาตรฐานไม่เทียบเท่ากันเนื่องจากความแตกต่างในด้านขนาดชิ้นงาน ความเร็วในการทดสอบ และข้อกำหนดขั้นตอนเฉพาะ

ผู้ผลิตมักจะเลือกมาตรฐานที่เหมาะสมตามความพึงพอใจในระดับภูมิภาคและข้อกำหนดของลูกค้า ASTM D638 เป็นเรื่องปกติในอเมริกาเหนือ ISO 527-2 มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในยุโรปและเอเชีย และผู้ผลิตในจีนมักจะทดสอบตามทั้งสองมาตรฐาน

ผลลัพธ์จาก ASTM D638 เปรียบเทียบกับ ISO 527-2 อย่างไร และมีความแตกต่างอะไรที่ฉันควรทราบ?

แม้ว่า ASTM D638 และ ISO 527-2 จะให้ผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกัน แต่คำศัพท์และวิธีการคำนวณมีความแตกต่างกันในประเด็นสำคัญ ASTM จะใช้คำว่า “% elongation” ที่จุดขาดหรือจุดคราก ในขณะที่ ISO จะใช้คำว่า “strain”

ความแตกต่างที่สำคัญยิ่งกว่านั้นอยู่ที่การคำนวณโมดูลัส:

ISO 527-2 กำหนดให้วัดโมดูลัสระหว่างความเครียด 0.05% ถึง 0.25%
ASTM D638 คำนวณโมดูลัสโดยใช้ส่วนเชิงเส้นของกราฟความเค้น-ความเครียด โดยหารความเครียดด้วยความเค้นที่สอดคล้องกัน

นอกจากนี้ ISO 527-2 ยังอนุญาตให้ใช้ความเร็วในการทดสอบสองระดับเพื่อลดเวลาในการทดสอบสำหรับพลาสติกที่มีการยืดตัวสูง การเปลี่ยนแปลงอัตราความเร็วของหัวขับนี้อาจส่งผลต่อคุณสมบัติที่จุดขาด ดังนั้นจึงเป็นรายละเอียดที่สำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อเปรียบเทียบข้อมูลจาก ASTM D638 และ ISO 527-2

ทำไมจึงต้องใช้ความเครียดที่ระบุสำหรับการยืดตัวหลังการคราก?

เนื่องจากการเกิดคอคอดทำให้เกิดการเสียรูปที่ไม่สม่ำเสมอ การเคลื่อนที่ของหัวขับ (ความเครียดที่ระบุ) จึงสามารถบันทึกการยืดตัวโดยรวมของชิ้นงานได้อย่างเชื่อถือได้

ต้องใช้เครื่องวัดความยืดหยุ่นระดับ (class) ใดสำหรับ ASTM D638?

ASTM D638 สามารถใช้กับพลาสติกที่ผ่านการปรับสภาพ (บ่ม) หรือสัมผัสกับสภาวะแวดล้อมที่ไม่อยู่ในอุณหภูมิห้อง (เช่น อุณหภูมิสูง ความชื้น) ได้หรือไม่?

ได้ ASTM D638 สามารถใช้ทดสอบพลาสติกที่ผ่านการปรับสภาพหรือสัมผัสกับสภาวะแวดล้อมที่ไม่อยู่ในอุณหภูมิห้อง รวมถึงอุณหภูมิที่สูงขึ้นได้ ในความเป็นจริง การทดสอบที่อุณหภูมิสูงขึ้นนั้นค่อนข้างเป็นเรื่องปกติ เนื่องจากช่วยให้ผู้ผลิตเข้าใจว่าวัสดุจะมีประสิทธิภาพอย่างไรภายใต้สภาวะการใช้งานจริง

ข้อกำหนดเพียงอย่างเดียวคือขั้นตอนการปรับสภาพและสภาวะแวดล้อมในการทดสอบทั้งหมดต้องได้รับการบันทึกไว้อย่างครบถ้วนในรายงานผลการทดสอบเพื่อให้แน่ใจว่ามีความชัดเจนและเป็นไปตามมาตรฐาน

แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดหรือการไม่ปฏิบัติตามข้อกำหนดที่พบบ่อยเมื่อทำการทดสอบแรงดึงตามมาตรฐาน ASTM D638 คืออะไร และจะบรรเทาได้อย่างไร?

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยใน ASTM D638 คือการรายงานความเครียดที่ระบุหลังจากวัสดุเกิดการครากแล้ว เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ ต้องถอดเครื่องวัดความยืดหยุ่นออกเมื่อชิ้นงานถึงจุดคราก

ASTM D638 ยังกำหนดให้มีการแก้ไข “toe region” ของกราฟความเค้น-ความเครียดเพื่อให้ได้ค่าที่ถูกต้องสำหรับผลลัพธ์ เช่น โมดูลัส ความเครียด และจุดครากแบบออฟเซ็ต โดยการประมาณค่าจุดศูนย์ที่แก้ไขแล้วบนแกนความเครียดหรือแกนการยืดตัว

แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดที่พบบ่อยอีกประการหนึ่งคือการจัดวางชิ้นงานทดสอบในอุปกรณ์จับยึดที่ไม่เหมาะสม การจัดวางที่ไม่ตรงแนวอาจส่งผลต่อความสามารถในการทำซ้ำและความถูกต้องโดยรวมของการทดสอบ คุณสามารถปรับปรุงทั้งความสม่ำเสมอและการปฏิบัติตามข้อกำหนดได้โดย:

การใช้อุปกรณ์ช่วยจัดวางชิ้นงานทดสอบ
การเลือกอุปกรณ์จับยึดที่ออกแบบมาเพื่อจัดกึ่งกลางชิ้นงานทดสอบโดยอัตโนมัติ
การตรวจสอบการจัดวางด้วยสายตาก่อนการทดสอบแต่ละครั้ง

ขั้นตอนง่ายๆ เหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงผลลัพธ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นและการปฏิบัติตามข้อกำหนดของ ASTM D638

ปัจจุบันมีการใช้งาน ASTM D638 เวอร์ชันใดบ้าง และฉันจะทราบได้อย่างไรว่าห้องปฏิบัติการของฉันเป็นปัจจุบันแล้ว?

ASTM D638 ได้รับการอัปเดตล่าสุดในปี 2022 เพื่อให้แน่ใจว่าคุณกำลังใช้มาตรฐานเวอร์ชันปัจจุบัน โปรดตรวจสอบ เอกสารอย่างเป็นทางการของ ASTM D638 บน เว็บไซต์ของ ASTM

เมื่อใดที่ฉันควรใช้ ASTM D882 แทน D638?

ความแตกต่างระหว่าง ASTM D638 และ D412 คืออะไร?

ความแตกต่างหลักระหว่าง ASTM D412 และ D638 คือประเภทของวัสดุที่ออกแบบมาเพื่อประเมินภายใต้แรงดึง โดย ASTM D638 ใช้สำหรับการทดสอบพลาสติกแข็งและกึ่งแข็ง ในขณะที่ ASTM D412 มุ่งเน้นไปที่วัสดุอีลาสโตเมอร์

ASTM D412 ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องวัดความยืดหยุ่น (Extensometer) เนื่องจากการเคลื่อนที่ของหัวทดสอบ (Crosshead) ของระบบเพียงพอที่จะเป็นไปตามข้อกำหนดการวัดความเครียดของมาตรฐาน วัสดุอีลาสโตเมอร์มีช่วงยืดหยุ่นที่กว้างกว่าพลาสติกมาก ซึ่งมักต้องใช้โครงเครื่องทดสอบที่สูงกว่าเพื่อรองรับการยืดตัวที่สูง นอกจากนี้ วัสดุเหล่านี้มักจะขาดที่ภาระแรงดึงที่ต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับพลาสติกแข็งและกึ่งแข็งส่วนใหญ่

ความแตกต่างระหว่าง ASTM D638 และ D1708 คืออะไร?

ASTM D1708 คือการหาคุณสมบัติแรงดึงของชิ้นงานทดสอบขนาดเล็ก (Microtensile) โดยใช้เกณฑ์การทดสอบเดียวกับ ASTM D638 แต่ไม่จำเป็นต้องคำนวณค่ามอดูลัส และนิยมใช้รูปทรงแบบ Type V

ความแตกต่างระหว่าง ASTM D638 และ D3039 คืออะไร?

	ASTM D638	ASTM D3039
วัสดุ	ASTM D638 กำหนดขั้นตอนสำหรับการวัดคุณสมบัติแรงดึงของทั้งพลาสติกที่ไม่เสริมแรงและพลาสติกเสริมแรง อย่างไรก็ตาม วัสดุที่เสริมแรงด้วยเส้นใยมอดูลัสสูงควรปฏิบัติตาม ASTM D3039 แทน โดยทั่วไปพลาสติกที่ทดสอบภายใต้ ASTM D638 จะถือว่ามีพฤติกรรมแบบไอโซโทรปิก (Isotropic) ซึ่งหมายความว่าคุณสมบัติของวัสดุจะเกือบสม่ำเสมอในทุกทิศทาง	ASTM D3039 อธิบายวิธีการหาพฤติกรรมแรงดึงในระนาบของวัสดุคอมโพสิตที่มีเมทริกซ์เป็นพอลิเมอร์ ซึ่งเสริมแรงด้วยเส้นใยมอดูลัสสูงแบบต่อเนื่องหรือไม่ต่อเนื่อง เนื่องจากคอมโพสิตแบบเส้นใยต่อเนื่องมักมีความเป็นแอนไอโซโทรปิก (Anisotropic) สูง คุณสมบัติของวัสดุจึงอาจแตกต่างกันอย่างมากตามทิศทาง
ชิ้นงานทดสอบ	ชิ้นงานทดสอบตาม ASTM D638 จะมีส่วนวัดที่แคบและส่วนปลายที่กว้างกว่าเพื่อรองรับการจับยึด ชิ้นงานเหล่านี้ส่วนใหญ่มักผลิตด้วยกระบวนการฉีดขึ้นรูป (Injection-molding)	ชิ้นงานทดสอบตาม ASTM D3039 จะเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้าและแบน ซึ่งเป็นการออกแบบที่ช่วยลดความล้มเหลวในการจับยึดที่เกี่ยวข้องกับแรงเฉือน มักมีการใช้แถบติดยึด (Tabs) แบบติดกาวหรือแบบเสียดสี โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่มีทิศทางเดียว เพื่อป้องกันความเสียหายจากอุปกรณ์จับยึดต่อเส้นใยและหลีกเลี่ยงความล้มเหลวก่อนเวลาอันควร โดยปกติชิ้นงานจะถูกผลิตโดยการตัดแผ่นชิ้นงานหรือลามิเนตด้วยเลื่อยเพชร
การวัดความเครียด	ASTM D638 กำหนดให้ใช้เครื่องวัดความยืดหยุ่น (Extensometer) ที่เป็นไปตาม ASTM E83 Class B-2 สำหรับการวัดมอดูลัสและการยืดตัวต่ำ (<20%) สำหรับวัสดุที่มีการยืดตัวสูง อาจใช้ระยะเคลื่อนที่ของหัวทดสอบเพื่อหาค่าความเครียดที่กำหนด (Nominal strain)	ASTM D3039 อนุญาตให้ใช้เครื่องวัดความยืดหยุ่นที่เป็นไปตาม ASTM E83 Class B-1 หรือสเตรนเกจ (Strain gauges) ตาม ASTM E251 เนื่องจากวัสดุคอมโพสิตส่วนใหญ่จะขาดที่ความเครียดต่ำกว่าประมาณ 5% อุปกรณ์วัดเหล่านี้จึงมักไม่จำเป็นต้องมีช่วงระยะการเคลื่อนที่ที่กว้างมากนัก
การคำนวณ	ASTM D638 ประกอบด้วยสูตรสำหรับคำนวณ: ความแข็งแรงดึง ความเค้นที่จุดแตกหัก ความเครียดที่กำหนด ณ จุดขาด (Nominal strain at break) มอดูลัสของยัง (Young’s modulus) การยืดตัวที่จุดคราก อัตราส่วนปัวซอง (ไม่บังคับ)	ASTM D3039 มีการคำนวณสำหรับ: ความแข็งแรงดึง ความเครียดดึง โมดูลัสคอร์ด ความเครียดช่วงรอยต่อ (Transition strain) (สำหรับวัสดุที่มีพฤติกรรมแบบไบลิเนียร์) อัตราส่วนปัวซอง (ไม่บังคับ)

ASTM D638 วัดค่าอะไรบ้าง?

หมายเหตุทิ้งท้าย

คู่มือนี้ให้ภาพรวมขององค์ประกอบสำคัญที่เกี่ยวข้องกับการทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D638 อย่างไรก็ตาม คู่มือนี้ไม่ได้ใช้แทนมาตรฐานอย่างเป็นทางการ ผู้ที่วางแผนจะทำการทดสอบนี้ควรปรึกษามาตรฐานฉบับเต็มสำหรับคำแนะนำที่ครบถ้วนและข้อกำหนดในการปฏิบัติตาม

เกี่ยวกับผู้เขียน

Sammi Sawdey

Sammi Sawdey เป็นวิศวกรอาวุโสด้านการประยุกต์ใช้งานที่ Instron โดยมีความเชี่ยวชาญด้านการทดสอบพลาสติกและการวิเคราะห์คุณลักษณะของวัสดุ ด้วยความเชี่ยวชาญอย่างลึกซึ้งในระเบียบวิธีทดสอบแบบสถิต เธอให้คำปรึกษาแก่ลูกค้าในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมายเกี่ยวกับวิธีเพิ่มประสิทธิภาพระบบการทดสอบเพื่อความแม่นยำ ประสิทธิภาพ และการปฏิบัติตามข้อกำหนด บทบาทของ Sammi กำหนดให้ต้องติดตามมาตรฐาน ASTM และ ISO ล่าสุด แนวโน้มอุตสาหกรรมที่เกิดขึ้นใหม่ และแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดอย่างต่อเนื่อง ซึ่งช่วยให้เธอสามารถแนะนำลูกค้าไปสู่ผลลัพธ์การทดสอบที่มีคุณภาพสูงและเชื่อถือได้

ทรัพยากร

| Instron โบรชัวร์การทดสอบพลาสติก Instron