วิธีเลือกความจุแรงที่เหมาะสมสำหรับเครื่องทดสอบ

การเลือกเครื่องทดสอบที่เหมาะสมสำหรับการทดสอบแรงดึง แรงอัด แรงดัด แรงเฉือน แรงลอก และแรงฉีก จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยหลายประการอย่างรอบคอบ รวมถึงช่วงแรง ขนาดชิ้นงาน มาตรฐานการทดสอบ และความสามารถของเครื่องจักร สูตรคำนวณหลักด้านล่างนี้จะช่วยกำหนดคุณสมบัติของเครื่องจักรที่จำเป็น พร้อมตัวอย่างเพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้น

เครื่องทดสอบแรงดึงใช้วัดความแข็งแรงต่อแรงดึงสูงสุดและการยืดตัวของวัสดุ

Fmax=σmax × A

โดยที่:

Fmax = แรงสูงสุดที่ต้องการ (N)

σmax = ความแข็งแรงต่อแรงดึงสูงสุดของวัสดุ (MPa)

A = พื้นที่หน้าตัดของชิ้นงานทดสอบ (mm²)

ตัวอย่าง: สำหรับชิ้นงานเหล็กที่มี σmax = 400 MPa และพื้นที่หน้าตัด A = 100 mm²:

เครื่องทดสอบแรงดึงขนาด 50 kN จะเหมาะสม

การทดสอบแรงอัดเป็นการกำหนดความต้านทานของวัสดุต่อแรงอัด

Fmax=σc × A

โดยที่:

Fmax = แรงสูงสุดที่ต้องการ (N)

σc = ความต้านทานแรงอัดของวัสดุ (MPa)

A = พื้นที่หน้าตัดของชิ้นงานทดสอบ (mm²)

ตัวอย่าง: สำหรับลูกบาศก์คอนกรีตที่มี σc = 30MPa และ A = 150² = 22,500mm²:

เครื่องทดสอบแรงอัดขนาด 1000 kN จะเหมาะสมที่สุด

การทดสอบการดัดงอเป็นการประเมินความแข็งแรงในการดัดของวัสดุ

โดยที่:

σf = ความเค้นดัด (MPa)

F = แรงที่ใช้ (N)

L = ความยาวช่วง (mm)

b = ความกว้างของชิ้นงานทดสอบ (mm)

h = ความหนาของชิ้นงานทดสอบ (mm)

ตัวอย่าง: สำหรับคานไม้ที่มี L=500 มม., b=50 มม., h=25 มม. และต้องการความเค้น 10 MPa:

เครื่องทดสอบการดัดขนาด 5 kN จะเหมาะสม

การทดสอบแรงเฉือนเป็นการกำหนดความแข็งแรงต่อแรงเฉือนของวัสดุ

โดยที่:

Fmax = แรงเฉือนสูงสุด (N)

τ = กำลังเฉือนของวัสดุ (MPa)

A = พื้นที่เฉือน (mm²)

ตัวอย่าง: สำหรับแผ่นอลูมิเนียมที่มี τ = 90 MPa และ A = 200 mm²:

Fmax = 90 × 200 = 18,000 N (18 kN)

แนะนำให้ใช้เครื่องทดสอบแรงเฉือนขนาด 20 kN

การทดสอบแรงลอกวัดความแข็งแรงของการยึดเกาะระหว่างวัสดุที่ถูกยึดติดกัน

โดยที่:

P = กำลังลอก (N/mm)

F = แรงที่วัดได้ (N)

W = ความกว้างของชิ้นงานทดสอบ (mm)

ตัวอย่าง: สำหรับเทปที่มี F = 50 N และ W = 25 mm:

ต้องใช้เครื่องทดสอบแรงลอกที่มีความสามารถในการวัดแรงอย่างน้อย 5 N

การทดสอบแรงฉีกขาดจะกำหนดความต้านทานของวัสดุต่อแรงดึงฉีกขาด

โดยที่:

Ftear = ความแข็งแรงต่อแรงฉีกขาด (N/mm)

F = แรงที่วัดได้ (N)

t = ความหนาของชิ้นงานทดสอบ (mm)

ตัวอย่าง: สำหรับแผ่นยางที่มี F = 100N และ t = 2mm:

จำเป็นต้องใช้เครื่องทดสอบแรงฉีกขาดที่มีความจุ 100 N

เมื่อเลือกเครื่องทดสอบ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าความสามารถในการรับแรงสูงสุดของเครื่องมีค่าอย่างน้อย 1.2 ถึง 1.5 เท่าของแรงที่คำนวณได้ เพื่อรองรับค่าเผื่อความปลอดภัยและความผันแปรที่คาดไม่ถึง นอกจากนี้ ให้พิจารณาการปฏิบัติตามมาตรฐานการทดสอบที่เกี่ยวข้อง (ASTM, ISO, GB, EN, JIS) และคุณสมบัติของเครื่อง เช่น การควบคุมความเร็ว การเก็บข้อมูล และระบบอัตโนมัติในการทดสอบ

จากการใช้สูตรและตัวอย่างข้างต้น วิศวกรและผู้ผลิตสามารถกำหนดคุณสมบัติของเครื่องทดสอบที่เหมาะสมกับข้อกำหนดของวัสดุและการใช้งานเฉพาะของตนได้อย่างแม่นยำ