การทดสอบแรงดึงของวัสดุนิกเกิล-ไทเทเนียม (ไนทินอล) แบบซูเปอร์อิลาสติกตามมาตรฐาน ASTM F2516
ASTM F2516 ระบุวิธีการทดสอบมาตรฐานสำหรับการประเมินคุณสมบัติแรงดึงของวัสดุนิกเกิล-ไทเทเนียม (ไนทินอล) แบบซูเปอร์อิลาสติก ต่างจากวัสดุทั่วไป ไนทินอลแสดงพฤติกรรมที่เป็นเอกลักษณ์ - โครงสร้างของมันเปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและเมื่อได้รับความเค้นเชิงกล
ส่งผลให้เกิดรูปแบบความเค้น-ความเครียดที่แตกต่างกันระหว่างการให้แรงและการคลายแรง เพื่อบันทึกพฤติกรรมนี้อย่างถูกต้อง ASTM F2516 จึงวัดทั้งความแข็งแรงระนาบบนและล่าง แทนที่จะวัดความแข็งแรง ณ จุดครากเพียงค่าเดียว
การทดสอบเกี่ยวข้องกับการยืดวัสดุในแรงดึงถึง 6% ของความเครียด การคลายแรงลงให้ต่ำกว่า 7MPa แล้วดึงจนขาด - ให้มุมมองที่ครอบคลุมเกี่ยวกับสมรรถนะเชิงกลของวัสดุ
ไนทินอลใช้ทำอะไร?
คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของไนทินอลทำให้มันมีคุณค่าอย่างยิ่งในด้านชีวการแพทย์ มักใช้ในการผลิตขดลวดค้ำยัน ลวดจัดฟัน สายนำสายสวน อุปกรณ์ยึดกระดูก และคีมตัดชิ้นเนื้อ
หนึ่งในคุณสมบัติที่น่าทึ่งที่สุดของไนทินอลคือความจำรูปร่าง: เมื่อขึ้นรูปที่อุณหภูมิเฉพาะ มันจะ "จำ" รูปร่างนั้นได้ เมื่อทำให้เย็นลง สามารถเปลี่ยนรูปร่างได้ แต่เมื่อให้ความร้อนกลับไปที่อุณหภูมิเดิม มันจะกลับคืนสู่รูปร่างเริ่มต้นโดยอัตโนมัติ พฤติกรรมนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการออกแบบขดลวดค้ำยัน ขดลวดค้ำยันที่ทำจากไนทินอลสามารถพับให้กะทัดรัดเพื่อสอดใส่ผ่านหลอดเลือดได้ง่าย และขยายตัวเป็นรูปทรงกระบอกตามที่ต้องการเมื่อถึงอุณหภูมิร่างกาย
ไนทินอลยังใช้อย่างแพร่หลายในทันตกรรมจัดฟัน เหล็กดัดฟันที่ทำจากลวดไนทินอลค่อยๆ เคลื่อนฟันให้เข้าแนวโดยใช้ความร้อนจากช่องปากกระตุ้นผลความจำรูปร่างของลวด ต่างจากเหล็กดัดฟันแบบดั้งเดิม ลวดไนทินอลรักษาแรงกดคงที่และต้องการการปรับน้อยครั้งกว่า ช่วยเพิ่มความสบายของผู้ป่วยและประสิทธิภาพการรักษา
การติดตั้งการทดสอบ
การทดสอบ ASTM F2516 มักดำเนินการโดยใช้เครื่องทดสอบแบบสองคอลัมน์ เช่น ระบบทดสอบอเนกประสงค์ซีรีส์ 6800 ของ Instron ซึ่งให้ความแม่นยำและการควบคุมที่จำเป็นสำหรับวัสดุซูเปอร์อิลาสติก โหลดเซลล์ขนาด 5 kN มักเหมาะสำหรับชิ้นงานไนทินอลส่วนใหญ่
วิธีการทดสอบ ASTM F2516 ที่กำหนดค่าไว้ล่วงหน้ามีอยู่ใน Bluehill Universal โมดูลแอปพลิเคชันทางการแพทย์ชีวภาพ และต้องใช้โมดูล TestProfiler เพื่อดำเนินการทดสอบทั้งลำดับ
| การติดตั้งการทดสอบ ASTM F2516 | |
|---|---|
| 1) | ระบบทดสอบอเนกประสงค์ซีรีส์ 6800 |
| 2) | ซอฟต์แวร์ Bluehill Universal |
| 3) | โหลดเซลล์ซีรีส์ 2580 |
| 4) | ที่จับเชือกและด้ายแบบนิวเมติก 2714-005 |
ที่จับและอุปกรณ์จับยึด
การเลือกที่จับสำหรับการทดสอบ ASTM F2516 ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของชิ้นงาน ที่จับเชือกและด้ายแบบนิวเมติกเหมาะสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กกว่า ให้การจับยึดที่มั่นคงและนุ่มนวล สำหรับชิ้นงานที่ใหญ่กว่า ที่จับด้านข้างแบบนิวเมติกพร้อมหน้าสัมผัสแบบฟันเลื่อยให้แรงจับที่สม่ำเสมอตลอดการทดสอบเพื่อป้องกันการลื่นไถล
รุ่น 1 kN | หมายเลขแคตตาล็อก 2712-041
การวัดความเครียด
การวัดความเครียดในการทดสอบ ASTM F2516 ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของลวด Nitinol สำหรับชิ้นงานขนาด 0.2 มม. หรือเล็กกว่า สามารถวัดความเครียดได้อย่างแม่นยำโดยใช้การเคลื่อนที่ของหัวจับ สำหรับลวดที่มีขนาดใหญ่กว่า 0.2 มม. จำเป็นต้องใช้เครื่องวัดการยืดตัวระดับ C ตัวเลือกที่นิยมได้แก่ เครื่องวัดการยืดตัวแบบสัมผัสอัตโนมัติ AutoX750 ของ Instron และ เครื่องวัดการยืดตัวด้วยวิดีโอขั้นสูง AVE3 เนื่องจากอุปกรณ์ แบบหนีบ แบบดั้งเดิมอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดเนื่องจากน้ำหนักและการกระทบกับชิ้นงานที่บอบบาง
นอกจากนี้ เส้นผ่านศูนย์กลางของชิ้นงานและความยาวเกจจะกำหนดความเร็วในการทดสอบที่เหมาะสม เพื่อให้การตั้งค่าง่ายขึ้น สามารถใช้ Expression Builder ใน Bluehill Universal เพื่อปรับความเร็วการทดสอบโดยอัตโนมัติตามพารามิเตอร์ของชิ้นงานให้เป็นไปตามมาตรฐาน
การควบคุมอุณหภูมิก็สำคัญเช่นกัน การทดสอบต้องดำเนินการที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสออสเทนไนต์ของวัสดุอย่างน้อย 5°C เพื่อให้แน่ใจว่าไนทินอลอยู่ในเฟสออสเทนไนต์อย่างสมบูรณ์ การทดสอบต่ำกว่าค่าขีดจำกัดนี้อาจส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนเฟสบางส่วน ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำของผลลัพธ์
3400 Series – โซลูชันการทดสอบราคาประหยัด
ระบบทดสอบอเนกประสงค์ Instron 3400 ซีรีส์สำหรับการทดสอบแรงดึง แรงอัด การดัดงอ และคุณสมบัติอื่น ๆ ของวัสดุ
TestProfiler Module Data Sheet
The TestProfiler module in Bluehill® 3 Software contains functionality that helps design engineers perform faster, precise design validation, allowing companies to dramatically reduce the time to market for new products. Also ideal for performing component quality testing commonly used with customers testing foam and spring, and for performing proof-loading tests.
2714-005 Pneumatic Cord and Yarn Grips
Pneumatic cord and yarn grips provide a convenient method for clamping fiber, cord, yarns and fine wires to reduce the problem associated with testing these materials. Rated capacity 1 kN.
AVE3 Advanced Video Extensometer
The AVE3 Advanced Video Extensometer offers precision strain measurement for tensile, compression, and bend tests without the need for multiple clip-on devices.
Automatic Contacting Extensometer – Model AutoX 750
The AutoX 750 is a high-resolution, long-travel automatic contacting extensometer. It can be mounted onto any electromechanical 3300, 3400, 5500, 5900, or 6800 Series tabletop or floor model system as well as LX, DX, HDX, and KPX static hydraulic testing systems. It is well suited for applications involving plastics, metals, biomedical, composites, elastomers, and more. The AutoX has a maximum travel of 750 mm and accuracy of ± 1 µm.
