�ݺ�ߣ

เรื่อง 2.6 การทดสอบด้วยแรงดึง
(Tensile Test)
2.6. การทดสอบด้วยแรงดึง (Tensile Test)
วัสดุแทบทุกชนิดที่ผลิตขึ้นมาเพื่อนาไปใช้งานต่างๆ นั้นจาเป็นอย่างยิ่งที่ต้องทราบสมบัติของมันสมบัติต่างๆ เหล่านี้
เป็นสิ่งสาคัญสาหรับนาไปแก้ไขข้อบกพร่อง หรือพัฒนาให้มีคุณภาพที่ดียิ่งขึ้นสมบัติเด่นที่มีความสาคัญข้อหนึ่งคือ สมบัติ
เชิงกลซึ่งบ่งบอกถึงความแข็งแรงและทนทานต่อการนาไปใช้งานดังนั้นการทดสอบแรงดึงของวัสดุที่เป็นส่วนหนึ่งของ
สมบัติเชิงกล จึงได้ถูกจัดทาเป็นมาตรฐานขึ้นมาเพื่อเป็นแนวทางสาหรับการทดสอบ และเพื่อเป็นแหล่งอ้างอิง
2.6.1. หลักการพื้นฐานในการทดสอบแรงดึงงานเชื่อม
หลักการทดสอบแรงดึงแนวเชื่อมเป็นการทดสอบหาค่าความต้านแรงดึง (Tensile Strength) และพลังงานที่รอยต่อ
เชื่อมหรือเนื้อเชื่อมสามารถรับภาระได้ โดยการดึงชิ้นทดสอบตามมาตรฐานด้วยแรงคงที่จนกระทั่งชิ้นทดสอบขาดจากกัน
2.6.2. วัตถุประสงค์การทดสอบ
วัตถุประสงค์ของการทดสอบแรงดึงแนวเชื่อมมี ดังนี้
1. การหาสมบัติเชิงกลของแนวเชื่อมความเค้นแรงดึงสูงสุด (Tensile Stress)
2. ความเค้นจุดคราก (Yielded Stress)
3. ขีดจากัดความยึดหยุ่น (Elastic Limit)
4. ความยึดตัว (Elongation)
5. เปอร์เซ็นต์การลดลงของพื้นที่หน้าตัด (Reduction of Area)
2.6.3. ความความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียด
ความสัมพันธ์ระหว่างความเค้น (Stress) และความเครียด (Strain) จะมีรูปแบบที่แน่นอนโดยขึ้นอยู่กับชนิดและ
ส่วนผสมทางเคมีของโลหะ ตัวอย่างในรูปที่ 2.6-1 (ก) แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นกับความเครียดของแนวเชื่อมที่
ปรากฏความเค้นจุดคราก (Yielded Stress) และรูปที่ 2.6-1 (ข) แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นกับความเครียดของแนว
เชื่อมที่ไม่ปรากฏ ความเค้นจุดครากตัว
(ก) (ข)
N/mm2 N/mm2
ความเค้น(Stress:)
ความเครียด (Strain) ความเครียด (Strain)0.2
จุดขาด
(Rupture Point)
จุดขาด
(Rupture Point)ReH
Rm
Rp0.2

รูปที่ 2.6-1 แสดงกราฟเปรียบเทียบแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง ความเค้น–ความเครียด
ของวัสดุที่ปรากฏจุดครากตัวและไม่ปรากฏจุดครากตัว
ที่มา : Guide to Welding, No. 26.101
ผลการทดสอบวัสดุที่ปรากฏความเค้นจุดครากตัว (Yielded Stress) จะได้กราฟ ดังรูปที่ 2.6-2
รูปที่ 2.6-2 แสดงจุดต่างๆ บนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเค้น–ความเครียด ของวัสดุที่ปรากฏจุดครากที่มา :
AWS Education Department, p. 6-17
1) ขอบเขตการได้สัดส่วนกัน (Proportional Limit)
จากรูปที่ 2.6-3 เมื่อเพิ่มภาระให้กับชิ้นทดสอบด้วยแรงคงที่ ความเค้นจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเครียด บริเวณ
ใต้เส้นกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเค้น–ความเครียดที่ระบายสี ของวัสดุเหล็กกล้าทาสปริง คาร์บอนสูงและ
เหล็กกล้างานโครงสร้าง คือขอบเขตการยืดหยุ่นอัตราส่วนระหว่างความเค้นกับความเครียดภายใน ขอบเขตของความยืดหยุ่น
นี้เรียกว่าพิกัดของความยืดหยุ่น (Modulus of Elasticity)
ต้านทานแรงดึงได้สูงสุด
(Maximum Load)
จุดขาด
(Rupture Point)
จุดครากตัวบน
(Upper Yielded Point)
จุดครากตัวล่าง (Lower Yielded Point)
ช่วงการครากตัว (Yielded Point
Elongation)การยืดตัวที่สม่าเสมอ
(Uniform Elongation)
ช่วงระยะการยืดตัวทั้งหมด(Total
Elongation)
ความเครียด (Strain)

รูปที่ 2.6-3 แสดงกราฟเปรียบเทียบขอบเขตการได้สัดส่วนโดยตรงต่อกัน (Proportional Limit) ระหว่าง ความเค้น–
ความเครียด ของวัสดุเหล็กสปริงคาร์บอนสูงกับเหล็กกล้าคาร์บอนต่า
ที่มา : AWS Education Department, p. 6-19
2) จุดคราก (Yield Point) หรือ ความเค้นพิสูจน์ (Proof Stress)
เมื่อทาการดึงชิ้นทดสอบจนกระทั่งความเค้นของชิ้นทดสอบเพิ่มขึ้นถึงระดับ ReH ในรูปที่2.6-1 ชิ้นทดสอบจะยืดตัว
ต่อไปโดยไม่ต้องเพิ่มแรงกระทา ความเค้นที่จุดนี้หาได้จาก
ทดสอบนทดสอบก่อนาตัดของชิ้พื้นที่หน้
Rดับแรงกระทาระ
Stres)(Yieldดครากความเค้นจุ eH

สาหรับแนวเชื่อมเหล็กหล่อ เหล็กกล้าสเตนเลสเกรดออสเทนนิติค เกรดเฟอร์ริติก เกรดมาร์เทนซิติก และวัสดุ
โครงสร้างผลึก FCC เช่น อลูมินัม ทองแดงฯ จะไม่ปรากฏความเค้นที่จุดครากตัว (Yielded Stress) ดังนั้นความเค้นที่จุดคราก
จะใช้ความเค้นพิสูจน์เท่ากับ 0.2 % ของความเครียด โดยวิธีลากเส้นตรงขนานกับช่วงยืดหยุ่น (Elastic limit) ไปตัดกับเส้น
แสดงความ สัมพันธ์ระหว่าง ความเค้น–ความเครียด จะได้ค่าความเค้นพิสูจน์หน่วยความเค้นจะมีหน่วยเป็น ปอนด์ต่อ
ตารางนิ้ว (Lbs/in.2
) เมกาปาสคาล (Mpa) นิวตันต่อตารางมิลลิเมตร (N/mm2
) หรือ กิโลกรัมแรงต่อตารางมิลลิเมตร (Kgf./
mm2
)
เหล็กกล้าคาร์บอนสูงทาสปริง
(High Carbon Spring Steel)
ต้านความเค้นได้สูงแต่อัตราการยืดตัว
ต่า
เหล็กกล้างานโครงสร้าง
(Structural Steel) ต้านความ
เค้นได้ต่าแต่มีอัตราการยืดตัวสูง
มาก
จุดขาด
(Rupture Point)

รูปที่ 2.6-4 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเค้น (Stress) ความเครียด (Strain)
ช่วง OA กราฟเป็นเส้นตรงแสดงว่าความเครียดแปรผันโดยตรงกับความเค้นถ้าปล่อยแรงดึงออกวัสดุจะกลับคืน
สภาพเดิมที่จุด A เป็นค่าความเค้นสูงสุดที่ความเครียดแปรผันโดยตรงกับความเค้น จุด A เรียกว่าขีดจากัดของสัดส่วน
(Proportional Limit)
ช่วง AB กราฟจะเริ่มโค้งงอแบนจากเดิม (ช่วงสั้นๆ) จุด B เป็นจุดสุดท้ายที่วัสดุจะกลับคืนสภาพเดิมได้ จุด B เรียกว่า
ขีดจากัดความยืดหยุ่น (Elastic Limit)
ช่วง BC กราฟจะโค้งแบนไปอีกระยะหนึ่ง เมื่อเลยจุด C วัสดุจะยืดตัวออกได้เองโดยไม่ต้องออกแรงเพิ่มขึ้น จุด C
เรียกว่า จุดคราก (Yield Point)
ช่วง CE กราฟจะโค้งยาวจากจุด C เมื่อออกแรงดึงวัสดุจะยืดต่อไปอีกจนถึงจุด D ซึ่งเป็นจุดสูงสุดที่วัสดุจะรับความ
เค้นได้ จุด D เรียกว่าจุดประลัย (Ultimate Strength) จากนั้นวัสดุจะยืดตัวออกเองจนถึงจุด E วัสดุจะขาดออกจากกัน จุด E
เรียกว่า จุดแตกหัก (Breaking Point)
การเปลี่ยนแปลงจากจุด O ถึงจุด B เป็นการเปลี่ยนแปลงแบบ Elastic (ช่วงที่ 1) คือวัสดุจะกลับสู่สภาพเดิมเมื่อหยุด
ออกแรง ส่วนการเปลี่ยนแปลงหลังจุด B เป็นการเปลี่ยนแปลงแบบ Plastic (ช่วงที่ 2) คือวัสดุไม่สามารถคืนกลับสู่สภาพเดิม
ได้เมื่อหยุดออกแรงกระทา วัสดุบางชนิดที่ไม่มีความเหนียวจะหาจุกครากไม่ได้และจุดอื่นๆ ก็ไม่เด่นชัด
3) ความต้านแรงดึงสูงสุด (Ultimate Tensile Strength)
เมื่อเพิ่มภาระแก่ชิ้นทดสอบเลยจุดคราก ชิ้นงานจะยืดขึ้นเรื่อยๆจนขาดที่ภาระสูงสุด (Rm) ค่าความต้านแรงดึงสูงสุด
สามารถคานวณได้จาก
ทดสอบนทดสอบก่อนาตัดของชิ้พื้นที่หน้
Rะดับแรงกระที่ร
):StressTensile(Ultimateงดึงสูงสุดความเค้นแร m
Rm 
4) การยืดตัว (Elongation) และการลดลงของพื้นที่หน้าตัด (Reduction of Area) บอกสมบัติการอ่อนตัว(Ductility)
ของแนวเชื่อมแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์

ขาดนทดสอบก่อนความยาวชิ้
ขาดนทดสอบก่อนความยาวชิ้-ขาดนทดสอบหลังความยาวชิ้
การยืดตัวเปอร์เซนต์ 
100
สอบก่อนขาดาตัดชิ้นทดพื้นที่หน้
สอบก่อนขาดาตัดชิ้นทดพื้นที่หน้-สอบหลังขาดาตัดชิ้นทดพื้นที่หน้
สอบหลังขาดาตัดชิ้นทดพื้นที่หน้% 
5) การจุดขาด (Rupture Point)
เป็นจุดที่วัสดุขาดหรือแตกหัก เนื่องจากไม่สามารถรับภาระงาน ได้อีก
2.6.4. เครื่องทดสอบและอุปกรณ์
ในการทดสอบแรงดึง ชิ้นทดสอบด้านบนและล่างจะถูกยึดไว้ที่หัวจับชิ้นงาน (Grip) น้ามันไฮดรอลิก จากปั๊มจะไหล
เข้าตามท่อด้านล่างดันลูกสูบแท่นหัวจับด้านบนให้ดึงแท่นหัวจับตัวล่าง เพื่อดึงชิ้นทดสอบขาดออกจากกันในขณะที่ดึง ความ
ดันของน้ามันไฮดรอลิก ในท่อบนจะดันให้ระบบกลไกทางกลของเกจวัด ชี้บอกความเค้น (Stress) และดันให้ตัวเขียนเส้น
ภาพแสดง ความเค้นแรงดึงและความเครียด (Stress-Strain) จนกระทั่งชิ้นทดสอบถูกดึงขาดออกจากกัน นอกจากนี้เครื่อง
ทดสอบอเนกประสงค์ยังสามารถใช้ทดสอบแรงอัด แรงดัด แรงเฉือนได้อีกด้วย เครื่องทดสอบอเนกประสงค์ปัจจุบันส่วน
ใหญ่จะพัฒนาควบคุมการทางานและแสดงผลการทดสอบด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์ดังแสดงในรูปที่ 2.6-5
รูปที่ 2.6-5 แสดงเครื่องทดสอบอเนกประสงค์ควบคุมการทางานและแสดงผลการทดสอบ
ด้วยคอมพิวเตอร์
รูปที่ 2.6-6 แสดงการทดสอบด้วยแรงดึง (Tensile Test) ควบคุมการทางานและแสดงผลการทดสอบด้วยคอมพิวเตอร์

2.6.5. การเตรียมชิ้นทดสอบ
ใช้สาหรับหาสมบัติทางกลของเนื้อเชื่อม (Weld Metal) ปกติจะใช้ในการทดสอบหาสมบัติเชิงกลของลวดเชื่อมเป็น
ส่วนใหญ่ การเตรียมชิ้นทดสอบดังแสดงในรูปที่ 2.6-7
รูปที่ 2.6-7 แสดงการเตรียมชิ้นทดสอบการทดสอบด้วยแรงดึง (Tensile Test)
2.6.6. ขั้นตอนและวิธีการทดสอบ
1) ตัวแปรที่มีผลต่อการทดสอบแรงดึง
1. การเพิ่มแรงดึงทดสอบที่ไม่สม่าเสมอ
2. อุณหภูมิขณะทาการทดสอบ
3. การปรับเครื่อง (Calibration) ที่ไม่ได้มาตรฐาน
4. การจับชิ้นทดสอบไม่อยู่ในแนวแกนของแรงดึง
2) การเตรียมชิ้นทดสอบแรงดึงแนวเชื่อม
1) ออกแบบและกาหนดรายละเอียดในการเชื่อมทดสอบ (Welding Procedure Specifications : WPS)
2. ปฏิบัติการเตรียมชิ้นงานเชื่อมทดสอบ
3. ตั้งค่าพารามิเตอร์ในการเชื่อม ตามกาหนด
4. ทาการเชื่อมตาม WPS
5. ทาการแบ่งตัดชิ้นทดสอบตามมาตรฐาน ASME
ชิ้นงานทดสอบแรงดึง (Tensile Test)
ส่วนที่ตัดทิ้ง

รูปที่ 2.6-8 แสดงการจับชิ้นงานทดสอบด้วยแรงดึง (Tensile Test) ด้วยหัวจับ
รูปที่ 2.6-9 แสดงชิ้นงานทดสอบด้วยแรงดึง (Tensile Test) จุดขาด (Rupture Point)
รูปที่ 2.6-10 แสดงผลการทดสอบด้วยแรงดึง (Tensile Test)

รูปที่ 2.6-11 แสดงผลการทดสอบด้วยแรงดึง (Tensile Test)

�ݺ�ߣ

2 6

Recommended

More Related Content

What's hot (20)

Viewers also liked (13)

More from Pannathat Champakul (20)

2 6