73มกราคม - มนาคม 2560

Materials CharacterizationM

การเตรยมชนทดสอบแรงดงสำาหรบพลาสตก

ธนภทร ศรโมรา

หองปฏบตการทดสอบสมบตทางฟสกสหนวยวเคราะหลกษณะเฉพาะของวสด

• ศนยเทคโนโลยโลหะและวสดแหงชาตe-mail: thanaps@mtec.or.th

ทราบหรอไมวา กวาสงตางๆ รอบตวเราจะกลายมาเปนผลตภณฑใหใชงานไดนน นอกจากจะตองผานกระบวนการออกแบบอยางถกตองแลว ผออกแบบยงตองมความรความเขาใจเกยวกบสมบตของวสดเปนอยางดเพอใหสามารถเลอกใชวสดไดอยางเหมาะสม

74มกราคม - มนาคม 2560

การทดสอบสมบตทางกลเปนวธหนงในการตรวจสอบ สมบตของวสดวาเหมาะสมตอการนำาไปใชงาน

หรอไม การทดสอบแรงดง (tensile test) เปนการทดสอบทไดรบความนยมอยางกวางขวางในการตรวจสอบสมบตของวสดในขนพนฐาน คาตางๆ ทไดจากการทดสอบแรงดง เชน ความตานทานแรงดงสงสด เปอรเซนตการยดตว มอดลส และอนๆ ถกนำาไปใชควบคมคณภาพ และจำากดการใชงานของผลตภณฑตางๆ เพอประโยชนสงสดและความปลอดภยใน การใชงาน

การเตรยมชนทดสอบเปนกระบวนการทม ความสำาคญ หากวสดมสมบตทด แตกระบวนการเตรยมชนทดสอบไมถกตอง และผเตรยมชนทดสอบขาดความรความเขาใจ เมอนำาชนทดสอบนไปทดสอบ กอาจสงผลใหการแปลผลผดเพยนไปจากทควรจะเปน

บทความนขอกลาวถงกระบวนการเตรยมชนทดสอบแรงดงสำาหรบพลาสตกแบบทวๆ ไป โดยไมระบถงมาตรฐานการทดสอบแรงดงสำาหรบพลาสตกมาตรฐานใดมาตรฐานหนง

พลาสตก เตรยมชนทดสอบแรงดงอยางไร? เครองมอและอปกรณทใชเตรยมชนทดสอบแรงดงสำาหรบพลาสตกมอะไรบาง? และแตละประเภทมขอจำากดในการใชงานอยางไร? เพอใหเขาใจงาย ผเขยน ขอแบงประเภทของตวอยางพลาสตกสำาหรบงานทดสอบ แรงดงเปน 4 ประเภทดงน

1. เมดพลาสตก (Pellets)

การทดสอบแรงดงของตวอยางเมดพลาสตกนทำาไดโดยนำาเมดพลาสตกไปขนรปใหเปนชนทดสอบสำาหรบทดสอบดวยเทคนคแมพมพแบบฉด (injection mold) และแมพมพแบบกดอด (compression mold) เทคนคดงกลาวสามารถอธบายพอสงเขปไดดงน

1.1. แมพมพแบบฉด

แมพมพแบบฉดเปนกระบวนการหนงท นยมใชในการเตรยมชนทดสอบแรงดง โดยใช เมดพลาสตกทตองการทดสอบปอนเขาเครองฉด พลาสตก เครองจะหลอมเมดพลาสตกดวย

สภาวะทกำาหนดตามสมบตของเมดพลาสตก ชนดตางๆ จากนนจะฉดพลาสตกหลอมเหลวเขาสแมพมพ เมอพลาสตกหลอมเหลวมอณหภมตำาลงจนสามารถปลดชนงานออกจากแมพมพได กจะไดชนทดสอบแรงดงทพรอมสำาหรบนำาไปทดสอบ

การเตรยมชนทดสอบแรงดงดวยวธน สนเปลองเมดพลาสตกเพราะตองใช เ มดพลาสตกในปรมาณมาก และมคาใชจายในการเตรยมตวอยางทคอนขางสง นอกจากคาฉดขนรปแลว พลาสตกบางตวตองอบไลความชนกอนฉดขนรปดวยทำาใหมคาใชจายในสวนนเพมขนมา

ขอดของเทคนคน คอ สามารถออกแบบแมพมพใหเตรยมชนทดสอบประเภทอนๆ ไดในครงเดยวตอรอบการฉดขนรปแตละครง กลาวคอ การฉดหนงครงจะไดทงชนงานสำาหรบทดสอบแรงดง แรงดด และแรงกระแทกพรอมกน

ภาพท1 ลกษณะของเครองฉดพลาสตก

ภาพท2ลกษณะแมพมพแบบผสม (A ชนทดสอบแรงดง, B ชนทดสอบแรงกระแทก, C ชนทดสอบแรงดด)ภาพจาก www.megacorporation.com

75มกราคม - มนาคม 2560

1.2 แมพมพแบบกดอด

การใชแมพมพแบบกดอดเปนวธการขนรปทนยมใชมากทสดในอตสาหกรรมเมอเทยบกบแมพมพแบบอนๆ เนองจากงายและสะดวก เครองขนรปเปนระบบไฮดรอลก (hydraulic press) ซงมราคาไมสงมาก ตวเครองประกอบดวยแผนอด (platen) ทำาหนาทใหแรงดนและใหความรอนแบบคงทแกแมพมพเพอทำาใหเมดพลาสตกหลอมละลายจนเตมเบาพมพ ซงจะไดชนงานทมรปรางตามตองการ เมออณหภมลดลงจนสามารถปลดชนงานออกจากแมพมพได จงนำาชนงานดงกลาวไปตดดวยแมพมพตด (die cut) สำาหรบทดสอบแรงดงตอไป

ขอดของการขนรปดวยวธน คอ ใชเมด พลาสตกในปรมาณทนอยมากเมอเทยบกบการฉด ขนรป สวนขอดอยทสำาคญ คอ ใชขนรปไดเฉพาะ พลาสตกทมจดหลอมเหลวไมสงมากเทานน

ภาพท3 ลกษณะของเครองขนรปโดยใชแมพมพแบบกดอด

ภาพท4 ลกษณะของแมพมพตดสำาหรบตดชนทดสอบแรงดงแบบเปลยนใบมดได

ภาพท5ลกษณะแมพมพแบบกดอด

2. แผนพลาสตก (Plastic Sheet)

การเตรยมชนทดสอบแรงดงตวอยางแผนพลาสตกเตรยมไดงายและสะดวกกวาการฉดขนรป เครองมอหรออปกรณในการเตรยมชนทดสอบแรงดงของแผนพลาสตกมดงน

2.1 การตดดวยแมพมพตดมาตรฐาน

วธนนยมใชกบตวอยางทมความหนาไมมากเกนไป มความเหนยว ไมเปราะแตกหกงาย เนองจากในขนตอนของการเตรยมจะใชแมพมพตดมาตรฐานตางๆ เชน ASTM D638 Type IV, ASTM D412, ISO 527 เปนตน ตดแผนตวอยาง

76มกราคม - มนาคม 2560

2.3 การตดดวยเลเซอร(LaserCut)

การตดดวยเลเซอร1เปนการใชพลงงานความรอน มขอด คอ รองตดทไดมขนาดเลก สนแนวตดตรง แตมขอจำากดเรองความหนา และมคาใชจายคอนขางสงเมอเทยบกบวธอนๆ สำาหรบการเตรยมชนทดสอบแรงดงดวยวธนจะนยมใชกบตวอยางจำาพวกแผนอะครลก

ภาพท6 ลกษณะของแมพมพตดสำาหรบตดชนทดสอบแรงดงแบบทไมสามารถเปลยนใบมดได

ภาพท7ลกษณะของเครองกดลอกแบบและแบบมาตรฐาน

1 LASER หรอ Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation หมายถง แสงทเกดจากการกระตนอะตอม หรอโมเลกลของสารประกอบ หรอสารละลายบางชนด เชน ทบทม แกสคารบอนไดออกไซด และแกสผสมฮเลยม-นออน เปนตน เลเซอรจากตนกำาเนดชนดหนงๆ จะประกอบดวยแสงซงมความถเดยวกนและเฟสตรงกน ดงนน จงเปนการงายทจะรวม ลำาแสงใหตกกระทบบนพนทขนาดเลกๆ ได ซงกรณนความเขมของแสงจะสงมากพอทจะนำามาใชเจาะหรอตดโลหะได [3]

ใหไดลกษณะของชนทดสอบ เครองตดทใชอาจเปนแบบมอกด (ภาพท 4) หรอ นวแมตกสกได แมพมพตดมาตรฐานนม 2 แบบหลกๆ คอ แบบเปลยนใบมดได (ภาพท 4) และแบบทไมสามารถเปลยนใบมดได (ภาพท 6)

2.2 การกดลอกแบบ(CopyMilling)

กระบวนการกดลอกแบบจะใชแบบมาตรฐานทตองการ แลวปอนชนงานผานใบมดกดจนไดขนาดตามทตองการ จดเดนของการเตรยมชนทดสอบดวยวธน คอ สามารถเตรยมตวอยางทคอนขางเปราะได หรอแมแตตวอยางทมความแขงสงจนไมสามารถตดดวยแมพมพตดมาตรฐานได เชน พลาสตกเชงประกอบ (composite plastic)

ขอดอยทสำาคญของวธการกดลอกแบบ คอ จะมเศษของวสดและฝนผงในปรมาณทมาก มกลนทไมพงประสงคของชนงานบางจำาพวก ตลอดจนตองใชผเตรยมทมประสบการณในการใชงานเครองมอดงกลาวพอสมควร นอกจากน ชนทดสอบทเตรยมไดยงไมสามารถนำาไปทดสอบไดทนท ตองมการขดเกบผวจากการกดอกครงดวยกระดาษทรายละเอยดทำาใหเสยเวลา แตกเปนทางเลอกหนงในการเตรยมชนทดสอบทมความเปราะหรอแขงมาก

ภาพท8 ลกษณะของเครองตดเลเซอรภาพจาก http://glorystarlaser.en.made-in-china.com

77มกราคม - มนาคม 2560

ทมาและขอมลเพมเตม

1. http://rubber.oie.go.th/ELibrary.aspx?cid=742. http://www.vrsteel.com/th_business_news_detail.php?news_id=667

3. พจนานกรมศพทวสดศาสตรและเทคโนโลย

ภาพท10ลกษณะของแมพมพแบบเยนภาพจาก Mold_forum.reapermini.com

3. ผลตภณฑสำาเรจรปจากพลาสตก

(Products from Plastic)

การทดสอบสมบตแรงดงของผลตภณฑสำาเรจรป จากพลาสตกเปนการสอบสมบตของวสดเมอถกนำามา ผลตเปนผลตภณฑ ไมวาจะเปนขวดนำาดม ถงพลาสตก กนชนรถยนต เปนตน การนำาผลตภ ณฑเหลานมาเตรยม เปนชนทดสอบแรงดง จะตองพจารณาถงลกษณะของ พนผวทตองมความเรยบเสมอกน และตำาแหนงบน ผลตภณฑทจะสมมาเตรยมเปนชนทดสอบ โดยทวไป แลวนยมเตรยมดวยการตดดวยแมพมพตดมาตรฐาน หรอการกดลอกแบบสำาหรบชนทดสอบทไมสามารถตดดวยแมพมพตดมาตรฐานได

4. ของเหลว

ตวอยางทเปนของเหลวจำาพวกสทาผนง หรอเรซนกสามารถเตรยมเปนชนทดสอบแรงดงไดเชนกน แตวาในกระบวนการเตรยมตวอยางนน จำาเปนอยางยงทจะตองอาศยวธการหลอขนรปในแมพมพแบบเยนใหเปนชนทดสอบ หรอขนเปนแผนตามขนาดทตองการแลวนำามาเตรยมเปนชนทดสอบแรงดง แมพมพแบบเยนนอาจทำาขนมางายๆ ดวย

ภาพท9 ตวอยางผลตภณฑสำาเรจรปจากพลาสตก (กระปกนำามนเครอง) ผานการเตรยมดวยแมพมพตดมาตรฐาน

การนำาดนนำามนหรอปนปลาสเตอรมาเปนแมแบบ จากนนนำาชนทดสอบแรงดงมาตรฐานมากดลงใน แมแบบดงกลาวแลวจงเทเรซนลงไปในแมแบบนน

วธการตดดวยแมพมพตดมาตรฐานจะใชสำาหรบตวอยางจำาพวกสทาผนง สวนการกดลอกแบบนนจะใชสำาหรบตวอยางจำาพวกเรซน

ขอควรระวงทสำาคญของการเตรยมตวอยางดวยวธนอยทขนตอนการเทตวอยางลงในแมพมพแบบเยน กลาวคอ จะตองระมดระวงไมใหมฟองอากาศเกดขนหรอหากหลกเลยงไมได ตองพยายามควบคมใหเกดนอยทสด เพราะฟองอากาศเหลานจะกลายเปนจดบกพรองทสำาคญ และสงผลโดยตรงกบผลการทดสอบแรงดงทเกดขน เชน สงผลใหอตราการยดตวตำากวาทควรจะเปน หรอ ความตานทางแรงดงตำากวาทกำาหนด เปนตน และจะตองควบคมความหนาของชนทดสอบใหไดเสมอกนตลอดทวทงชนงาน โดยการตรวจสอบความขนานของแมพมพแบบเยนดวยระดบนำาหรอเครองมอวดอนๆ ใหแนใจวาไดระดบทขนานกนกบแนวระดบ