INDUSTRIAL MATERIALS TESTING

1

13021302 423423INDUSTRIAL MATERIALS TESTINGINDUSTRIAL MATERIALS TESTING

การทดสอบวสดอตสาหกรรมการทดสอบวสดอตสาหกรรม

ผชวยศาสตราจารย ดร.สของคณา ล หองพก EN526

Industrial materials testing 2

คาอธบายรายวชาคาอธบายรายวชา

� หลกการทดสอบคณสมบตทางกลของวสดตามมาตรฐานอตสาหกรรม การวเคราะหขอมล การรายงานผลการทดสอบ กระบวนการทดสอบ ตลอดจนเคร!องจกรและอปกรณการทดสอบ

� การทดสอบแบบทาลาย ซ!งไดแก การทดสอบการดง การอด การเฉอน การดด ความแขง การกระแทก

� การทดสอบแบบไมทาลาย ไดแก การตรวจดดวยตาเปลา วธการฉายรงส แมเหลกไฟฟา วธทางเสยง


วตถประสงคของรายวชาวตถประสงคของรายวชา

1. ศกษาคณสมบตทางกล และทางกายภาพ ของวสด

2. ศกษาวธการทดสอบคณสมบตทางกล ไดแก แรงดง แรงกด แรงดด แรงเฉอน และ ความแขง ตามมาตรฐานอตสาหกรรม

3. ศกษาหลกการทดสอบสมบตแบบไมทาลาย

4. ตระหนกถงความสาคญของการทดสอบ และการผลตสนคา เพ!อใหไดมาตรฐาน

5. สามารถนาทฤษฎมาประยกต ใชในการเลอกวสด และวธการทดสอบท!เหมาะสมในงานอตสาหกรรม


การวดความรและการประเมนผลการวดความรและการประเมนผล

การวดผลการวดผล คะแนนคะแนน

�� กจกรรมในช >นเรยนกจกรรมในช >นเรยน 1010%%

�� สอบกลางภาคสอบกลางภาค 2525%%

�� สอบปลายภาคสอบปลายภาค 25%25%

�� ปฏบตการ ปฏบตการ 3030%%

�� สอบปฏบต สอบปฏบต 1010%%


หวเร!องหวเร!อง� บทท! 1บทนาการทดสอบวสดอตสาหกรรม

� บทท! 2 มาตรฐานการทดสอบวสด

� บทท! 3 การวเคราะหและนาเสนอขอมล

� บทท! 4 วธการทดสอบ , เคร!องทดสอบ และอปกรณทดสอบ

� บทท! 5 คณสมบตของวสด

� บทท! 6 การวเคราะหสวนผสมทางเคม

� บทท! 7 การทดสอบแบบไมทาลาย

� บทท! 8 การทดสอบแรงดง

� บทท! 9 การทดสอบแรงกด 6

บทท "บทท " 11บทนาการทดสอบวสดวศวกรรมบทนาการทดสอบวสดวศวกรรม

Introduction to Industrial Materials Testing


วตถดบกระบวนการผลต

ผลตภณฑ

ทดสอบคณสมบต

ลกคาขอมลความตองการของลกคา


� VDO แนะนาบทบาทของกระบวนการทดสอบในโรงงานอตสาหกรรม (โรงงานผลตวาลว )

� หลงจากจบ VDO ใหนกศกษาเขยนบนทกสรป สง 1 หนากระดาษ A4 ในหวขอ บทบาทและความสาคญของกระบวนการทดสอบในโรงงานอตสาหกรรม


The role of testingThe role of testing

� To the design and construction of new mechanical or structure elements

� To control the process of manufacture

� To control the quality of products


The basic of materials testingThe basic of materials testing

� Technique of testing

� Physical and mechanical principles involved in the testing apparatus and procedure

� Theory of measurements

� Variability of materials

� Interpretation of results


Engineering materialsEngineering materials

� Metals

�Woods

� Cement

� Asphalts

� Clay products

� Plastics ect.

Materials+

Mechanicknowledge

TestingTesting


Properties of Engineering MaterialsProperties of Engineering Materials

�Color

�Light transmission

�Light reflection

Optical�Specific heat

�Expansion

�conductivity

Thermal

�Composition

�Acidity and Alkalinity

�Resistance to corrosion

Chemical

�Strength (tension, compression, shear and flexture

�Stiffness

�Elasticity, Plasticity

�Ductility, Brittleness

�Hardness

�Wear resistance

Mechanical�Density

�Porosity

�Moisture content

�Microstructure

General


Materials SelectionMaterials Selection

ในการเลอกใชวสดใหเหมาะสมกบงานน>น ขอมลของวสดท!เราสามารถนามาใชประโยชนได จะหาไดจาก

1. แหลงความร อางอง หรอขอมลการใชงานท!ไดรวบรวมไว

2. ผลของการทดสอบจาลองสภาพการใชงานจรง


ในการท!จะทาใหแบบ(design) ท!นกออกแบบไดทาไวใหเปนผลตภณฑไดน>น ผผลตตองมความรดงตอไปน>

2. 2. คณสมบตของวสดคณสมบตของวสด1. 1. ชนดของวสดชนดของวสด

4. 4. การบารงรกษาการบารงรกษา3. 3. กรรมวธการผลต กรรมวธการผลต

5. 5. มาตรฐานการทดสอบมาตรฐานการทดสอบ 6. 6. มาตรฐานผลตภณฑมาตรฐานผลตภณฑ

7. 7. การลดตนทนการลดตนทน


Testing VS InspectionTesting VS Inspection

� Testing หมายถง การทาการทดสอบหลายๆคร >ง เ พ! อระบคาท! เ ปนตว เลข ซ! งจะ เ ปนตวบง ช> ถ งคณสมบตของวสด

� Inspection หมายถง การตรวจพนจ กระบวนการ และผลตภณฑ หรอการกอสราง เพ!อตรวจดจดตาหน เพ!อบงถงสมบตของชนงานขณะน>นๆ >


Aims of TestingAims of Testingการทดสอบวสดโดยท !วไป มกจะกระทาโดยมวตถประสงคหลก

อยางใดอยางหน!ง ตอไปน>

� กระทาเปนประจาเพ!อใหไดขอมลท !วไปเก!ยวกบคณภาพของผลตภณฑ หรอ เพ!อควบคมคณภาพของการทดสอบ

� เพ!อพฒนา หรอไดมาซ!งขอมลใหม หรอท!ดกวาเดมของ วสดท!เปนท!รจก หรอ เพ!อพฒนา วจย ใหไดวสดใหมๆ

� เพ!อใหไดขอมลทางวทยาศาสตร ท!แมนยามากยงข>น ! เชน คาคงท!ตางๆ


Types of Testing Types of Testing ถาแบงตามวตถประสงคของการทดสอบจะแบงออกเปน 2 ชนด ดงน>

1. Commercial testingเปนการทดสอบท!เนนการตรวจสอบ และการยอมรบวสด ภายใตเง!อนไขทางการคา หรอเพ!อเปนการควบคมกระบวนการผลต มกจะมมาตรฐานการตรวจและมวธการท!กาหนดไวแลว หรอตรวจวาไดคาท!อยภายในคาท! กาหนดหรอไม ความละเอยดอาจจะไมสาคญสาหรบการตรวจสอบแบบน>


2. Scientific testingเปนการทดสอบวสดหลายๆชนด หรอมจานวนตวอยางท!คอนขางมาก โดยมกจะเปนการทดสอบขอมลพ>นฐานของสมบตของวสด เพ!อใชเปนขอมลในการวเคราะห และออกแบบ การทดสอบชนดน>ตองการ การเอาใจใส ใชเวลา และตองแมนยา


ถาเราแบงชนดการทดสอบตามการชนทดสอบ > ซ!งจะใหผล และการแปรผลท!ตางกน จะแบงไดดงน>

1. การทดสอบโดยใชชนทดสอบท!เปนของจรง> ขนาด รปรางและ ปรมาณจรง

2. การทดสอบโดยการใชชนงานขนาดทดลอง> (models)โดยการ simulation, และสมตวอยาง

3. ทดสอบโดยใชชนทดสอบท!ตดมาจากของจรง>

4. ทดสอบโดยใชชนทดสอบท!ยงไมผานการแปรรป> หรอผลต


ถาเราแบงชนดการทดสอบตามการใชวสดทดสอบ หรอชนสวนหลงจากการทดสอบ> เราจะแบงการทดสอบไดใหญๆ 2 ประเภท คอ

� Destructive testing เชน การทดสอบ แรงดง แรงกด เปนตน

� Non-Destructive testing เชน การใชรงส การใชคล!นเสยง เปนตน


The meaning of the testThe meaning of the test

� การทดสอบไมใชการตดสนหรอกาหนดสมบตของวสด

� แตเปน การวด เพ!อแสดงคาเปนตวเลข หรอบงช> สมบตของวสดจากชนงานทดสอบภายใตมาตรฐานการ>ทดสอบเทาน>น

� สงท!เราไดจรงๆ! จากการทดสอบกคอ การคาดการณประสทธภาพ ของวสดในระหวางใชงานเทาน>น


ขอบงช> ของการทดสอบ

1. ไดคาท! เพยงพอของคณสมบต ท! เปนพ>นฐาน และแสดงใหเหนวาสามารถนาคาท!ไดไปใชไดโดยตรงใน การออกแบบ

2. สามารถใชในการบงช>ว สดท!ผานการพสจนจาก ประสบการณ และใหประสทธภาพท!นาพอใจ แตไม อาจนาไปใชไดโดยตรงในการออกแบบ


Specification of MaterialsSpecification of Materials

การกาหนดลกษณะเฉพาะ จะเปนความพยายามของผบรโภค ท!บอกความตองการแกผผลต ซ!งสามารถกาหนดไดจาก• วธของการผลต

( The method of manufacturing)• กาหนดรปราง ขนาด ผวสาเรจ

( Form, dimension, and finish)• กาหนดสมบตทางเคม ฟสกส และทางกล

(Chemical, physic and mechanical properties)


เคร!องหมายแสดงมาตรฐานผลตภณฑเคร!องหมายแสดงมาตรฐานผลตภณฑ

นกศกษาเคยเหนเคร!องหมายเหลาน>ท!ใดบาง ?ใหแบงกลม คนขอมลของผลตภณฑ นาเสนอในคร >งถดไป

25

บทท �บทท � 22มาตรฐานการทดสอบวสดอตสาหกรรมมาตรฐานการทดสอบวสดอตสาหกรรม

Industrial Testing StandardIndustrial Testing Standard


A specificationA specification

� คอ ลกษณะเฉพาะของวสด ผลตภณฑ หรอสนคา

� จะเปนการอธบายหรอบอกลกษณะ และคณภาพของผลตภณฑท!ผบรโภค (ลกคา) ตองการ แก ผผลต

� ความละเอยด และความแมนยา เปนสงท!ผบรโภค! สามารถกาหนดได ท >งน> ข>นอยกบความรและความตองการท!จะใหผลตภณฑมคณภาพมากนอยเพยงใด


A specification มกจะกาหนดในลกษณะเปน

“A statement of a standard of quality”

การกาหนด A specification ของวสด ควรท!จะกาหนดคณภาพท!ตองการและสามารถใชงานไดอยางมประสทธภาพ และควรท!จะมผลการทดสอบเพ!อยนยนคณภาพ


ขอบกพรองของ A specification ท!มกพบ ไดแก

� รายละเอยดไมพอเพยง และไมชดเจน ทาใหเลอกวสดคณภาพต!า

� รายละเอยดเปนการเฉพาะเจาะจงเกนไป ทาใหไมสามารถเลอกวสดท!คณภาพใกลเคยง หรอท!ดกวาได

� ใชหลกเกณฑในการกาหนดไมเหมาะสมกบลกษณะงาน

� ไมสามารถหาได หรอเปนไปไมได


A specification สามารถกาหนดไดจากหลกเกณฑ ดงน>1. วธของการผลต (The method of manufacturing)2. กาหนดรปราง ขนาด ผวสาเรจ ( Form, dimension,

and finish)3. กาหนดสมบตทางเคม กายภาพ และทางกล

(Chemical, physical and mechanical properties)


Standard SpecificationStandard Specification

การกาหนดลกษณะเฉพาะมาตรฐาน

เปนขอกาหนดรายการตางๆ ท! จะใ ห ไ ดผลตภณฑท!มคณภาพ เปนท!ยอมรบ ในราคาท!คมคา รวมถงวธการทดสอบเพ!อชวยใหเกด ความเขาใจตรงกน ท >งดานกรรมวธการผลต และการตดตอซ>อขายระหวางผซ>อ และผขาย


ประโยชนของประโยชนของ Standard specificationStandard specification

1. รวมความรและความเขาใจระหวางผซ>อ และผผลต เพ!อลดความสบสนใหนอยท!สด

2. ชวยใหเกดการผลตท!เปนมาตรฐานเดยวกน ซ!งจะเปนการลดจานวนวตถดบ

3. ลดตนทนการผลตตอหนวย


4. ชวยใหผใช สามารถใชสนคาท!มการกาหนดลกษณะเฉพาะท!ผานการทดสอบมาแลว และชวยใหสามารถกาหนดลกษณะเฉพาะใหมไดแมนยาข>น

5. ชวยใหนกออกแบบสามารถเลอกใชวสดท!ไดคณภาพ และเลอกอยางมประสทธภาพ

6. ทาใหการเตรยมการออก spec ท!พเศษ ทาไดสะดวก และมมาตรฐานอางอง

ประโยชนของประโยชนของ Standard specification Standard specification ((ตอตอ))


ประโยชนของประโยชนของ Standard specification Standard specification ((ตอตอ))

7. ชวยในการเปรยบเทยบ ตอรองราคา ระหวางสนคา ท!มมาตรฐาน

8. เปนการกาหนดวธการทดสอบทางการคา ใหมแบบแผนท!เปนท!ยอมรบ สามารถเปรยบเทยบไดกบผลท!ไดจากหองปฏบตการตางๆ


Standardizing AgenciesStandardizing Agencies

� เปนหนวยงาน หรอองคกรเอกชน ท!ทาหนาท! กาหนดมาตรฐานสนคา และวธทดสอบ ซ!งเปนท!ยอมรบท !วไป

� เชน the American societies for testing and materials (ASTM) ต >งเม!อ 1898 เพ!อกาหนดลกษณะเฉพาะ และวธทดสอบท!เปนมาตรฐาน ตลอดจนปรบปรงคณสมบตของวสดวศวกรรมโดยการคนควาวจย และทาการเผยแพร สมาชกประกอบดวย กลมผใช , กลมผผลต และ กลมนกวชาการ


� ใ น ป ร ะ เ ท ศ ไ ท ย ม ส า น ก ง า น ม า ต ร ฐ า นผลตภณฑอตสาหกรรม หรอ สมอ. สงกดกระทรวงอตสาหกรรม ต >งข>นเพ!อวตถประสงคดงน>1. กาหนดมาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรม (มอก.)

2. ควาบคมการใชเคร!องหมายมาตรฐาน

3. ดาเนนการใหมการนาเอามาตรฐานไปใชใหเกดประโยชน

www.tisi.go.thwww.tisi.go.th


กจกรรมกลมกจกรรมกลม

ใหแบงกลมยอย 3 กลม (buzz group) อภปราย

� กลมท! 1 เร!อง ประโยชนของมาตรฐานตอผบรโภค

� กลมท! 2 เร!อง ประโยชนของมาตรฐานตอผผลต

� กลมท! 3 เร!อง ประโยชนของมาตรฐานตอเศรษฐกจของไทย

10 นาท


ประโยชนของมาตรฐานตอผผลตประโยชนของมาตรฐานตอผผลต

� ชวยเพAมประสทธภาพในการผลต

� ลดรายจาย ลดเครAองจกร ลดข FนตอนการทางานซFาซอน

� ชวยใหไดสนคาทAมคณภาพสมAาเสมอ

� ทาใหสนคามคณภาพดขFน และมราคาถกลง � เพAมโอกาสทางการคา


ประโยชนผบรโภคประโยชนผบรโภค

� ชวยในการตดสนใจเลอกซFอสนคา

� สรางความปลอดภยในการนาไปใช

� ซอมบารงไดงาย

� ไดสนคาคณภาพดขFนในราคาทAเปนธรรมคมคากบการใชงาน


ประโยชนตอเศรษฐกจประโยชนตอเศรษฐกจ

1. เปนบรรทดฐานทางการคา ทาใหผผลตและผบรโภคมความเขาใจทAตรงกน

2. กอใหเกดความยตธรรมในการซFอขาย

3. ทาใหมการใชทรพยากรอยางเกดประโยชนสงสด

4. สรางโอกาสทางการแขงขนใหกบผประกอบการไทย

5. ปองกนสนคาคณภาพตAาเขามาจาหนายในประเทศส

6. รางความเขมแขงใหกบอตสาหกรรมและเศรษฐกจของประเทศ


นาเสนองานกลมนาเสนองานกลม

� นาเสนอมาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรม

41

บทท �บทท � 33การวเคราะหและนาเสนอขอมลการวเคราะหและนาเสนอขอมล

Results analysis and presentationResults analysis and presentation1302 423 Industrial Materials Testing


Stages of an experiment

1. The aim: What do we want to find out?2. The plan: is devised for achieving the aim, A

decision making of what to use and what to measure.

3. Preparation: the organizing of the experiment4. Preliminary experiment: trying the test 5. Collecting data: detail and unit


6. Repeatability: to verify the first set of data

7. Analysis of Data: calculation, equation, law ect.

8. What do the data tell you?: compare with the hypothesis, evidence, whether it inconclusive or contradictory.

9. Reporting the experiment: report to communicated in a clear and concise way. (กระชบแตไดใจความ )

Stages of an experiment


การจดการขอมลการจดการขอมลขอมลท!ดควรจะมลกษณะดงน>

� อยในแบบท!เขาใจงาย

� สามารถนาไปใชไดงาย

� ในบางคร >งขอมลควรจะเปนการสรปโดยมเน>อหาท!กระชบ และแปลความหมายท!ตรงตว

� มความสมพนธกบวตถประสงคของการทดสอบ หรอการนาไปใชงานของขอมล


ข >นตอนของการข >นตอนของการวเคราะหวเคราะหขอมลขอมล ไดแกไดแก

1. ลดจานวนขอมลดบ � ขอมลทกอยางตองมหนวยกากบ เพราะวา ขอมลท!

เปนตวเลขจะมความหมายกตอเม!อไดใชในการเปรยบเทยบกบขอมลอ!นและเปนหนวยมาตรฐาน

� ความนาเช!อถอของขอมลตวเลข จะบงช>จากคา ความเบ!ยงเบนของขอมล และ error ท!เกดข>นไมวา จะปนจากระบบ หรอ จากเหตสดวสย


2. การสรปขอมล ในการสรปขอมลท! ไมซบซอน และมจานวนขอมลไมมากนก สามารถทาไดงาย

� แตถาจานวนขอมลมมาก และซบซอน จาเปนตองใชวธทางสถตเขามาชวยในการสรปขอมล

� Sofware ie. SPSS, Excel ect


3. การศกษาความสมพนธระหวางปจจยตางๆท!มผลตอ ขอมลโดย

� การเปรยบเทยบกบการทดลองอ!น หรอจากทฤษฎท!เกยวของ

� โดยการใช กราฟ แผนภม และตารางตางๆ


Correlation Correlation

ในการศกษาความสมพนธระหวางกลมขอมล วามการแปรผนอยางไรน>น เราสามารถวเคราะหไดโดย

• การนาขอมลมาพลอต Scatter diagram• เสนท!ลากผานขอมลเพ!อแสดงความสมพนธ จะเรยกวา

a regression line (หรอ trend line) ถาเปนเสนตรง เราจะไดสมการแสดงความสมพนธแบบเปนเสนตรง y=mx+b เม!อ m คอความชน หรอ Regression coefficient


Time VS Speed of a car

y = 25x

R2 = 1

0

50

100

150

200

250

300

0 5 10Time (s)

Sp

ee

d (

m/s

)


� ถาไมมการกระจายของขอมลเราจะถอวา ขอมลแปรผนตรง และจะมคา coefficient of correlation (R) เปน 1 ถาหากขอมลสมการเสนตรงมการกระจายมาก จะทาใหคา R นอยกวา 1

� ตวอยาง การทดสอบท!มกตองพลอต a scatter diagram เชน strength-density diagram,strength-hardness diagram เปนตน strength มกพลอตในแนวต >ง สวนตวแปรอสระ จะอยแกนนอน

Industrial materials testing 51 Industrial materials testing 52

Distribution characteristicDistribution characteristic

� The Arithmetic mean หมายถง คาเฉล!ยท!ไดจากการคานวณ (a calculated average)

� Standard Deviation คอคาความเบ!ยงเบนของคาเฉล!ย แทนดวย σσσσ สามารถหาไดจาก

n

XX

n

i

i

1

2)(=

−Σ=σ


� ปกตเม!อเราใชคาเฉล!ยของตวอยาง ในกรณท!ไมทราบคาเฉล!ยของประชากรท >งหมด คาความเบยงเบนท!ละเอยดและเหมาะสมกวา จะหารดวย n-1(degree of freedom) ดงน>น

1

)(1

2

−

−Σ=≅ =

n

XX

s

n

i

i

σ


� Coefficient of variation แทนดวย υυυυ เปนคาท!แสดงถงความแปรปรวนของขอมล ซ!งเปนสดสวนของ Standard Deviation ตอ Mean

X

συ =


Sampling and errorsSampling and errors

Sampling การกาหนดตวอยาง ควรจะเปนแบบสม เพ!อใหชนงานทกชนมโอกาสในการถกเลอกทกคร >งท!มการสม> >

� เลอกแบบแทนท! ตวอยางท!ถกเลอกมาแลว สามารถเอากลบไปสประชากร แลวเลอกตวอยางชนถดไปได > นยมทากบชนทดสอบท!ตองการทดสอบแบบทาลาย>

� เลอกแบบไมแทนท! จะไมมการนาชนงานท! เลอกแลว >กลบไปสมใหมอก


ขนาดของกลมตวอยางน>นมความสาคญกบความ นาเช!อถอของขอมล เน! องจากคาเฉล!ยของกลมขอมล อาจจะแตกตางกน

เชน ถามประชากรท >งหมด 80 และเลอกตวอยางเพยง 4 ตวอยาง เรากจะรสกวา ผลการวเคราะหอาจจะมความถกตองนอยกวาการวเคราะหท >งหมด 80 ตวอยาง แตไม ทราบวาถกตองนอยกวาเทาใด


� โดยท !วไปแลว ถาจานวนประชากร, N มคามากกวา จานวนตวอยาง , n มาก,

� The standard deviation of the sample mean (σσσσS) จะมความสมพนธกบ The standard deviation population mean (σσσσP) คอ

n

P

S

σσ =


�ตวอยางเชน ถามชนงานท >งหมด> 80 ชนงาน> • คาเฉล!ย ของน>าหนก 80 ชนงาน> เทากบ 42.69 กรม

• the standard deviation เทากบ 2.089 กรม

ดงน >น

σσσσS = 2.089/√√√√80 = 0.234 กรม ถาเลอกตวอยางเพยง 4 ตวอยาง

σσσσS = 2.089/√√√√4 = 1.045 กรม


Presentation of resultsPresentation of results

� การทดสอบท!ดน >น ควรจะตองมการนาเสนอท!ดดวยและถกตอง

� รายงานของการทดสอบจะตองทาตามความตองการของผท!ตรวจสอบ ซ!งจะตองมความชดเจน และสามารถอานไดงาย


� สงท!ตองใหความสนใจเปนพเศษ! กคอ1. Format หรอวธการรายงาน ชนดของ

รายงาน และขนาดกระดาษ

2. Style and composition รปแบบ และสวนประกอบ

3. วธการนาเสนอขอมล


� รายงานท! เตมรปแบบอาจศกษาไดจากองคกรท!เกยวกบวศวกรรม หรอ รายงานของชางเทคนคตางๆ

� รายงานของปฏบตการในหองทดลองตองส >น และไดใจความ


รายละเอยดและสวนประกอบของรายงานรายละเอยดและสวนประกอบของรายงาน� วน เวลา สถานท!� หวขอการทดลอง� วตถประสงค� รายช!ออปกรณและเคร!องมอท!ใช � รปแสดงอปกรณและเคร!องมอ � วธการทดลอง� ผลการทดลอง(นยมนาเสนอในตารางบนทกผล )� กราฟ � วธการคานวณ สมการท!เก!ยวของ � สรปผลการทดลอง


สวนประกอบของรายงานสวนประกอบของรายงาน1. Statement of the problem คอสวนท!ตองอธบายถง

วตถประสงคของการทดสอบ

2. Materials, Apparatus and/or Methods of testing อธบายชนด ประเภทของวสดท!ทดสอบ สวนสาคญของเคร!องมอทดสอบ และการทางาน ข >นตอนของการทดสอบ

� ควรมรปภาพประกอบ หากวธการทดสอบเปนมาตรฐานกควรจะอางองถงมาตรฐานดงกลาวดวย


3. Summary of test results เปนการนาเสนอผลการทดสอบในรปแบบของ ตาราง แผนภม

� จดลาดบใหสอดคลองกบสวนอธบาย

� ม แผนภาพและกราฟ ท!มขอมลเพยงพอท!จะเขาใจไดโดยไมตองเสยเวลาอานคาอธบาย


4. Discussion of the general features of the test and findings• เปนการวเคราะหขอมล และสงท!คนพบจากการวเคราะห! ควรจะ

มการอางถงแผนภาพหรอตารางท!เก!ยวของดวย ควรท!จะมการเปรยบเทยบกบขอมลหรอขอเทจจรงท!ไดจากหนงสออางอง

• เปนการอธบายพฤตกรรมของวสด ประเมนข >นตอนและผลการทดสอบวามสวนบกพรองหรอไม

• จบประเดน และสรปออกมาเพ!อใหสมพนธกบคณภาพของวสด และการยอมรบวาไดหรอไมภายใตเง!อนไขการทดสอบดงกลาว


5. Appendixes คอ ภาคผนวก เปนสวนท!แสดง

� ลาดบการคานวณ,

� สญลกษณ,� data sheet,

� printout records

� อางองอ!นๆ


สมการทางคณตศาสตรสมการทางคณตศาสตร� เปนสวนท!สาคญในรายงาน ความสมพนธบางอยางจะอธบาย

ไดงายกวาการบรรยาย และควรท!จะมหมายเลขกากบ ซ!งจะทาใหงายตอการอางถงสมการดงกลาวอกคร >ง แตตองมความระมดระวงในการเรยงลาดบ มเชนน>นจะทาใหเกดการเขาใจผด ได

เชน F=ma สมการท " 1

ไมใช F=ma� สญลกษณของหนวยวด ตองเขยนใหตรงกบสญลกษณ SI

อยางเครงครด เชน kilonewtons ตองเปน kN ไมใช KN หรอ Kn


ตารางและรปภาพตารางและรปภาพ ((Table and FigureTable and Figure))

� โดยท !วไปขอมลดบของการทดสอบมกเปนขอมลเชง ตวเลข ซ!งจะแสดงดวยตารางไดชดเจน

� การนาเสนอดวยตารางจะเปนการประหยดพ>นท! กระทดรด ทาใหเขาใจขอบเขตของงาน และการบงช>ของขอมลไดชดเจนยงข>น!

� เราสามารถนาเสนอขอมลไดหลายอยางในตารางหน!งๆ หรอเปนขอมลท!ไมสามารถแสดงดวยรปภาพได


การเตรยมรายงานข >นสดทายการเตรยมรายงานข >นสดทายสวนหนาและสวนทายของรายงาน

1. หนาปกรายงาน (Cover page) จะเปนสวนท!บอกถงวา ใคร ทาอะไร เม!อไหร และท!ไหน การจดหนา และขนาดของตวหนงสอตองชดเจน

2. หนาสารบญรายงาน (Table of Contents) จะตองมหมายเลขหนา โดยใชตวอกษรโรมน i, ii, iii, iv เปนตน


สาหรบรายงานท! มความยาว ลกคาอาจจะตองการใหม Abstract หรอเรยกวา Summary ซ! ง เ ปนสรปใจความสาคญ วตถประสงค ลกษณะ และผลของรายงานท >งหมด ความยาวท !วไป 1 หนากระดาษ

การเตรยมรายงานข Fนสดทายการเตรยมรายงานข Fนสดทาย ((ตอตอ))


� การเยบเลม และการทาซ>า โดยสวนใหญ ลกคา หรอผท!อานรายงานจะสนใน การจดรปเลมซ!งจะแสดงถงความต >งใจในการทางาน เปรยบไดกบสนคาท!มหบหอท!สวยงาม จะมยอดขายท!ด ดงน >น 1. รายงานควรท!จะอยในขนาดท!เปนมาตรฐาน 2. พมพเพยงดานเดยวของกระดาษ 3. ระยะหางระหวางบรรทด 1-2 เทา (double spaced)4. รปภาพ หรอเสนกราฟท!จาเปนตองมการถายเอกสาร

ตองชดเจน


Oral presentationsOral presentations

� บางคร >ง ลกคาหรอผฟง มความประสงคท!จะใหมการนาเสนอขอมลแบบปากเปลา ซ!งเราสามารถเตรยมไปพรอมๆกนกบรายงานรปเลม

� ส!อท!สามารถใชได ไดแก VCD, Projector, สไลด, แผนใส เปนตน


� การใชสจะเปนการดงดดผชมไดด แตไมควรท!จะมาก เกนไป

� กอนท!จะทาการบรรยาย ผบรรยายควรท!มาถงสถานท!กอนลวงหนา และตรวจสอบความเรยบรอย

� พดชาๆ ชดถอยชดคา เพราะขอมลบางอยางตองใชเวลาในการทาความเขาใจ


Engineering Faculty

UbonRatchathani University

Tensile Test of Stainless Steels

A laboratory report

submitted by

1.Sukangkana Chayong, 4513xxxx

2.Kittima Silapasa, 4513xxxx

To

Assistant Professor Dr. Sukangkana Lee

Course: 1302 423 Industrial Materials Testing

Section 4, Group 1

Date of test: 01/01/2009

Date of report: 07/01/2009

ชดขวา

ตวอยางหนาปก


กจกรรมกลมกจกรรมกลม

� แบงกลม 5 กลม

� อภปรายรปแบบของรายงานท!แจกให

� ระบ จดด จดดอยของรายงาน

76

บทท �บทท � 44วธการทดสอบวธการทดสอบ เคร �องมอและอปกรณการทดสอบเคร �องมอและอปกรณการทดสอบ

Testing Procedure Testing Procedure Machine and InstrumentMachine and Instrument

1302 423 Industrial Materials Testing


4.1 Purposes of Mechanical tests4.1 Purposes of Mechanical tests

สงท!ตองคานงถงอนดบแรกในการทดสอบวสด! กคอ

วตถประสงคของการทดสอบ คอ สงท! เราอยากไดจาก!ทดสอบ

สวนใหญมกเก!ยวพนธกบคณสมบตเชงกล เชน Strength จาเปนในการออกแบบโครงสรางอาคาร หรอออกแบบโครงสรางเคร!องจกร

� คาความเคนของวสดจะเปนตว บงช>ถงความสามารถของวสดในการใชงานอยางปลอดภย


� สมบตท! เก!ยวของกบความตานทานตอแรงกอนการ แ ตกหก น> จ ะ เ ร ยกว า สมบต เ ช งกล (Mechanical Properties) ซ!งจะเนนถงพฤตกรรมท >งแบบยดหยน และไมยดหยนของวสดในขณะท!อยภายใตแรงกระทา

� โดยท !วไปสมบตเชงกล จะแสดงในเชงปรมาณ ท!ม กเก!ยวของกบ Stress และ strain แตในบางคร >งกแสดงในเชงปรมาณของ เวลา และ อณหภม


การทดสอบเชงกล (Mechanical Testing) จงเปนการตรวจวดสมบตเชงกล การวดข >นปฐมภมจะเปนการวดแรง และความยาวท!เปล!ยนไป ซ!งจะถกแปลผลไปเปน Stress และ strain เม!อเทยบกบขนาดของชนงาน>

� สมบตทางกลเบ>องตนท!ควรทาความเขาใจใหถองแท คอ • Strength

• stiffness

• elasticity

• plasticity

• energy capacityIndustrial materials testing 80

4.2 Types of Mechanical tests4.2 Types of Mechanical tests

ปจจยท!ใชพจารณาแบงประเภทของแรงกระทา

1. วธการใหแรงกระทา

2. สภาวะการทดสอบ

3. จานวนคร >งของการใหแรงกระทา


วธการใหแรงกระทาวธการใหแรงกระทา ( (Loading MethodsLoading Methods))

จะเปนปจจยหลกท!ใชในการแบงประเภทของการทดสอบ ดงน>1) ชนดของแรง (the kind of stress) ม 5 ชนดคอ

• Tension แรงดง• Compression แรงอด• Direct shear แรงเฉอนตรง• Torsion แรงเฉอนบด• Flexure แรงดด


� ในการทดสอบ Tension และ Compression test แรงกระทาจะตองอยในแนวแกนของแรงและของชนงาน > เ พ!อใหการกระจายของแรงสม!าเสมอตลอดหนาตด (Uniaxial stress)

TensionCompression


� ในการทดสอบ Direct shear แรงท!กระทากตองอยในแนวแกนแตในทางปฏบตทาไดยาก เน!องจาก shear stress เกดข>นภายในชนสวนท!รบแรง >

ττττ

ττττ


� Torsion test จะใหแรงเฉอนท!คอนขางสม!าเสมอในช >ทดสอบทรงกระบอก และสามารถวด strain ไดจากมมท!หมนไป

� flexure test จะมท >ง Tension และ Compression เขามาเก!ยวของ


2) อตราของแรงกระทา (The rate at which load is applied) ถาแบงประเภทของการทดสอบเชงกลตามอตราของแรง กระทา จะแบงไดเปน 3 ประเภท คอ

1. Static Test จะใหแรงกระทาอยางชาๆ และไมสงผลกระทบ ตอการทดสอบ ใชเวลาในการทดสอบส >นต >งแตนาท จนถง ช !วโมง

2. Dynamic test แรงกระทาจะเปนแบบรวดเรว การทดสอบแบบน>จะมอทธพลของแรงเฉ!อยและเวลาเขามาเก!ยวของ เชน Impact Test

3. Long-term test ชนงานจะถกกระทาดวยแรวท!คงท! > หรอ แบบ sine wave เปนระยะเวลานาน เชน การทดสอบการลา


3) จานวนคร >งของการใหแรงกระทา (The number of times load is applied)ถาแบงประเภทของการทดสอบเชงกลตามจานวนคร >งของ การใหแรงกระทา จะแบงการทดสอบไดเปน 2 กลม คอ

� การทดสอบแบบใหแรงคร >งเดยว ซ!งเปนลกษณะของการทดสอบสวนใหญ และ

� การทดสอบแบบใหแรงหลายๆคร >ง เชน การทดสอบความทนทาน หรอ fatigue test


2. สภาพท !วไปของการทดสอบ (Test conditions)

สภาพสงแวดลอมของการทดสอบ! เปนอกปจจยหน!งท!มผลกระทบตอผลการทดสอบ

� ความช>น (Humidity) จะมอทธพลตอสมบตของวสด บางชนด เชน ไม, คอนกรต และ หน ดงน>น การทดสอบท!ตองใชเวลานานสาหรบวสดดงกลาวตองมการควบคมความช>นอยางใกลชด


� โดยท !วไปเราแบงการทดสอบออกเปน 3 กลม ตามความเขมงวดของอณหภมทดสอบ ไดแก• กลมท!สามารถทดสอบไดท!อณหภมหอง

• กลมท!ตองทดสอบท!อณหภมต!า เชนการทดสอบความเปราะของเหลกกลาท!อณหภมต!า

• กลมท!ตองทดสอบท!อณหภมสง เชน การทดสอบ strength, ductility and creep ของชนสวนเคร!องบน>


3. Design of Tests3. Design of Tests

พ>นฐานในการออกแบบการทดสอบหน!งๆ จะตอง • มความหมาย• เช!อถอได • สามารถทดสอบซ>าได• รความแมนยา • ประหยด


� การทดสอบท!สามารถนาไปเปรยบเทยบไดน>น ตองมขอมลเหลาน>

• ชนดของวสด , สวนผสมทางเคม

• ตองผานการทดสอบท!เปนมาตรฐาน

• ตองทดสอบตามทฤษฎ หรอมทฤษฎรองรบ• มระดบความถกตองท!ยอมรบได และทราบ error ของการทดสอบ


4. Test Specimens4. Test Specimens

การเลอกชนทดสอบน>นมความจาเปนอยางยง> ! เพราะเปนตวแทนแสดงสมบตของวสดท >งหมด

ปญหาในการเลอกชนทดสอบน>นๆ> จะมอย 2 ขอใหญคอ

1. วธการเลอกชนตวอยาง >

2. จานวนชนตวอยาง> หรอ ความถ!ของการทดสอบ


วธการเลอกตวอยางน>น จะมความแตกตางกน เชน • โลหะท!ผานการรด มกตองระบทศทางของการรด เพราะทศทางของการรดมผลตอโครงสรางภายในและผลการ ทดสอบ แตทศทางการรดจะไมมผลกบทองเหลองและ ทองแดง

• ในโลหะชนดเดยวกน บรเวณท!มขนาดหนาตดมากกวามกจะ ม strength ท!ต!ากวาบรเวณท!บางกวา


• สมบตของชนงานหลอบรเวณท!อยใกลกบผวงานหลอ > จะแขงแรงกวาบรเวณถดเขามาดานใน

• ในงานหลอทองเหลองท!ใชเบาหลอมเดยวแตเทหลอ หลายคร >ง สวนผสมทางเคมของทองเหลองท!หลอ กอน จะแตกตางจากชนงานท!หลอชนสดทาย > >


� หน คอนกรต จะมมาตรฐานรองรบในการเลอกชนตวอยาง> เชน ASTM C183 สาหรบซเมนต

� ชนงานท!เปราะ> หรอท!ตองการดแลเปนพเศษ ตองไมใหเกดสงบกพรองกบชนทดสอบ ! > กอนการทดสอบตองตรวจสงบกพรองเหลาน>ใหถ!ถวน! และบนทกไวเปนหลกฐาน


1. ในข >นตอนแรกของการเตรยมสามารถใชการตด เฉอนอยางหยาบๆ

2. การเตรยมชนตวอยางใหไดขนาดท!ตองการ> และไมมสวนท!เกด ความเสยหาย โดยผวของชนตวอยางตองหางจากของตดทางกล > อยางนอย 3 mm หรอ อยางนอย 6 mm ถาผานการตดแบบรอน

3. ชนตวอยางท!จะตองไปผานกระบวนการทางความรอน> (heat treatment) กอนการทดสอบไมควรใหมมมคม สวนขนาดและรปราง ใหเปนไปตามมาตรฐานการทดสอบ

การเตรยมชนทดสอบ>การเตรยมชนทดสอบ>


4.5. Measurement4.5. Measurement and Calibrationand Calibration

� การวดเชงปรมาณในงานทดสอบวสดท!มกพบ ประจาไดแก ความยาว (ความยาวท!เปล!ยนไป) มม, ปรมาตร , มวล, แรง, ความดน, เวลา, อณหภม, กระแสไฟฟา, แรงดนไฟฟา, และความตานทานไฟฟา เปนตน

� เพ!อใหการอานคาชดเจนยงข>นเคร!องมอท!ใชใน !การวดสวนใหญจะมอปกรณทางดานอเลคทรอนก หรอแมเหลก หรอการส !นสะเทอน เขามาชวยในการวด


Precision and AccuracyPrecision and Accuracy

� Precision (ความเทAยงตรง) จะแสดงถงความคงทAของการวด, มคาความไมแนนอน (Uncertainty) นอย

� Accuracy (ความแมนยา) เปนความใกลเคยงของคาทAวดไดใกลกบคาจรงสวนมากจะกาหนดเปนรอยละ หรอ ±___


ตวอยาง

� จดเดอดของนFาคร FงทA 1 = 92.49 ± 0.04 °C

� จดเดอดของนFาคร FงทA 2 = 100.2 ± 0.2 °C

แสดงวาการวดคร FงทA 1 ม ความเทAยงตรง

แตไม แมนยา

แสดงวาการวดคร FงทA 2 ม ความแมนยา

แตไม เทAยงตรง


ความไวความไว ( (thethe sensitivity) sensitivity)

� หมายถง คาท!นอยท!สดเชงปรมาณท!สามารถตรวจวด หรอตรวจจบได ของการเปล!ยนแปลง เชน thermocouple ท!วดอณหภมโดยการตรวจจบความตานทานมความไว 0.5 โอหมตอองศา หมายความวา ถาหากสญญาณความตานทานเปล!ยนไป 0.5 โอหม อณหภมกจะเปล!ยนไป 1 องศาเซลเซยส ถาหากเคร!องมอใดสามารถวดไดกตอเม!อมการ เปล!ยนแปลงไปมาก กจะถอวาเคร!องมอน>นม ความไวต!า


ความละเอยดความละเอยด (the least reading)(the least reading)

� หมายถงคาท! เพมข>นท! นอยท!สดท!สามารถอานไดจาก !เคร!องมอวด

เชน ตาช !งดจตอล สามารถอานไดละเอยดถง 0.1 กรม เปนตน (ยกเวน vernier เพราะ the least reading เทากบ คาท!ตาท!สดของการวดท!อานได )


ความผดพลาดความผดพลาด (Error) (Error)

� โดยท !วไป เม!อเราอานคาจากเคร!องมอ มกจะไดคาท!ไม ตรงกนทกคร >ง ซ!งผท!ทาการทดสอบกไมทราบวาคาใด เปนคาท!แทจรง เม!อเกดความผดพลาดของการวด กจะทาใหขอมลมความไมแนนอน

� ความผดพลาดท!เกดข>นบางคร >งไมสามารถหลกเล!ยงได

� สามารถแบงไดเปน 2 ประเภทใหญ คอ1. Systematic errors2. Random errors


Systematic errorsSystematic errors

เปนความผดพลาดของระบบ จะตรวจหาสาเหตคอนขางยาก และในบางคร >งเรากไมทราบเลยวาไดเกดความ ผดพลาดข>น

เชน เขมบอกความเรวรถท! 90 กโลเมตรตอช !วโมง แตจรงๆแลวรถวงดวยความเรว ! 80 กโลเมตรตอช !วโมง ซ!งอาจมสาเหตมาจาก การขยายตวทางความรอน หรอความช>น หรอกลไกผดปกต


Systematic errors สามารถแบงยอยไดอก 2 ประเภทคอ• Offset uncertainty คอการท!เคร!องมอวด วดคาได นอยกวาความเปนจรง แตจะม คาท!ใกลเคยงกน เชน ถาหากเรานาเทอรโมมเตอรท!วดจดเดอดน>ของกลมท! 1 มาวดจดหลอมเหลวของน>า ผลท!ไดคอ จดหลอมเหลวเฉล!ย -7.45 องศา มความไมแนนอน ±0.08 องศา

• Gain Uncertainty คอการท!เคร!องมอวด วดคาได มากกวาความเปนจรง และมการกระจายของขอมลเพมข>นตาม!ปรมาณของสงท!วด !


Random errorsRandom errors

� เปนความผดพลาดท!มลกษณะกระจาย ไมแนนอน

ซ!งอาจจะกระจายสงกวาคาจรงหรอต!ากวาคาจรง มกพบในการวดท!มตวแปรหลายอยางเก!ยวของ

� Random errors ไมสามารถจะขจดใหหมดไปได แตเราสามารถใชคาทางสถตชวยในการประมาณความ เบ!ยงเบนของขอมลได


ปจจยดานสงแวดลอมท!อาจเปนสาเหตของ! Random errors เชน• กระแสไฟฟาขดของ สงผลถงความไวของกระแสของ Volt meter

• การส !นสะเทอนของมอเตอร หรอคนเดน ตอเคร!องช !งดจตอล

• กระแสไฟตก ทาใหหลอดไฟเส!อม หรอไมสวางเทาท!ควร ทาใหการวดท!ตองใชแสงผดพลาดได

• ความดนของน>าในทอไมสม!าเสมอทาใหการคาอตราการไหลข

น>าผดพลาด เปนตน


โครงสรางของระบบมาตรวทยาของประเทศไทยโครงสรางของระบบมาตรวทยาของประเทศไทย

1. จดหารกษา พฒนามาตรฐานการวดแหงชาต 2. พฒนาใหองคกรเปนท!ยอมรบและเช!อถอใน

ระดบสากล3. เปนองคกรนาในการพฒนา และผลกดนใหเกด

ระบบ มาตรวทยาแหงชาต

เปนกลไกในการชวยถายทอดคาวด จากสถาบนมาตรวทยาแหงชาตไปส ภาคอตสาหกรรม และภาคเศรษฐกจอ!นๆ ท!เก!ยวของ

รกษามาตรฐานระดบทางาน (Working Standard) โดยสอบกลบได (Traceability) ถงมาตรฐานแหงชาต สเคร!องมอวด และทดสอบในโรงงาน

ใชวดและทดสอบผลตภณฑ เพ!อใหเปนไปตาม ขอกาหนดของผลตภณฑ

สถาบนมาตรวทยาแหงชาต สถาบนมาตรวทยาแหงชาต


2.2. ประโยชนประโยชน และวตถประสงคของการวดและวตถประสงคของการวด

1.วดเพ!อสราง� ลดระยะเวลา หรอไมมการลองผดลองถก (Trial and

error)� ลดความตองการความชานาญพเศษ พนกงานสามารถ

ทาไดหลายคน� Mass Production ทาใหเกดการผลตสตลาดท!มขนาด

ใหญได� Interchangeability and compatibility สามารถ

แลกเปล!ยนใชแทนกนได มความเสมอตนเสมอปลาย


2. วดเพ!อควบคม

� เพ!อตรวจสอบกระบวนการควบคมคณภาพ Quality control process

� เพ!อยนยนวาผลตภณฑเปนไปตามขอกาหนดท!ระบ

� เพ!อเปนหลกฐานอางองสาหรบ การยอมรบ (Accept) หรอ ปฏเสธ (Reject) ท!ไมผดพลาด

� สามารถอางองมาตรฐานของหนวยวดเดยวกน


3. วดเพ!อความกาวหนา

� การวจยและพฒนา

� นวตกรรม หรอสงประดษฐใหมๆ!

� การหาคาตอบในปรากฏการตามธรรมชาต


4. วดเพ!อความตองการการวดในอนาคต

� Accuracy และ Precision สงข>น

� Sensitivity และ resolution สงข>น

� Reliability และ Stability ดข>น คงความถกตองไดในสภาวะแวดลอมท!เปล!ยนแปลง

� ราคา ใชงานงาย และทางานไดโดยอตโนมต


3.3. มาตรฐานการวดมาตรฐานการวด ( (Measurement Standards)Measurement Standards)

ลาดบของมาตรฐาน (เรยงตามลาดบความสาคญ)

� มาตรฐานระดบสากล (International Standards)

� มาตรฐานระดบภมภาค (Regional Standards)

� มาตรฐานระดบประเทศ (National Standards)

� มาตรฐานอางอง (Reference Standards)

� มาตรฐานใชงาน (Working Standards)


มาตรฐานแหงชาต (National Standards) คอ มาตรฐานท!เปนท!ยอมรบโดยทางการ เพ!อใชเปนรากฐานในการกาหนดคาของมาตรฐานอ!นท >งหมดของปรมาณท!เก!ยวของในประเทศ

มาตรฐานระหวางชาต (International Standards) คอ มาตรฐานท!เปนท!ยอมรบโดยความตกลงระหวางประเทศ เพ!อเปนฐานในการกาหนดคาของมาตรฐานอ!นท >งหมดท!เก!ยวของ ระหวางประเทศ เชน มวลมาตรฐานตนแบบ 1 กโลกรมท! BIPM ฝร !งเศส


มาตรฐานอางอง (Reference Standards) คอ มาตรฐานท!มคณภาพทางมาตรวทยาสงสดท! มอย ณ ท! ใชงาน ซ! งความถกตองของหนวยวดท!เก!ยวของท >งหลายภายในหนวยงานน>น สามารถอางองไดจากมาตรฐานน>

มาตรฐานใชงาน (Working Standards) คอ มาตรฐานการวดท!ไดรบการถายทอดความถกตองจากมาตรฐานอางอง ใชสาหรบการสอบเทยบเคร!องมอวดอ!นๆ ในหนวยงานน>น


การเพมขดความสามารถทางการแขงขนใหกบประเทศ!

1. การแขงขนทางการคายคใหม • การเปดเสรทางการคา (Globalization)

• กระแสการส!อสาร และเทคโนโลยท!รวดเรวการรวมกลมทางเศรษฐกจและการคา (Regional Trading Blocs) EU, NAFTA, AFTA, APEC etc.

• ต >งกาแพงการคาทางเทคนค (TBT : Technical Barrier to Trade)

• มาตรฐานเก!ยวกบกรรมวธการผลต (Production Process method : PPM)

• มาตรฐานสงแวดลอมและสขอนามย!


2. หลกการทางการคาในอนาคต • มงสหลกการ “วดจดเดยวเพ!อใหยอมรบไดท !วโลก” (One Stop Measurement to Achieve World-Wide Acceptance)

• ใชกฎระเบยบเดยวกน และ มมาตรฐานหน!งเดยวท!ยอมรบท !วโลก

• ทดสอบโดยหองปฏบตการท!ไดรบการรบรองตามมาตรฐานสากล ท!ยอมรบท !วโลก

• ผลการวดและทดสอบท!สามารถสอบกลบไดสมาตรฐานการวดแหงชาตท!เปนท!ยอมรบท !วโลก


3. มาตรการเพ!อการเพมขดความสามารถในการแขงขนของประเทศ! • มาตรการดานการตลาด มาตรการดานการเงน• มาตรการดานวทยาศาสตรและเทคโนโลย โครงสรางพ>นฐานดานวทยาศาสตรฯ เชน การวด การทดสอบ การวจยและพฒนา ฯลฯ

• มาตรการดานทรพยากรมนษย• มาตรการดานสภาพแวดลอมทางธรกจ • กลไกการบรหารของรฐ (นโยบาย กฎระเบยบ ภาษ ฯลฯ)• โครงสรางพ>นฐาน (สาธารณปโภคตางๆเชน ไฟฟา, ประปา, ถนน ฯลฯ)


4. โครงสรางพ>นฐานดานวทยาศาสตร และเทคโนโลยกบการวด• วทยาศาสตรและเทคโนโลย เปนพ>นฐานในการพฒนาเศรษฐกจและสงคม

• เทคโนโลยการวด เปนพ>นฐานการวจยทางวทยาศาสตรและ เทคโนโลย

• กระบวนการผลตและการควบคมคณภาพ ตองอาศยเทคโนโลยดานการวดเปนปจจยหลก


5. การคาและความรวมมอระหวางประเทศ • ตองการโครงสรางมาตรวทยาของชาตท!ชดเจน และเปนท!ยอมรบรวมกนระหวางประเทศ

• การวดท!เช!อถอไดและสามารถทวนสอบความถกตองได

• ความเปนเอกรปของการวด


4.4. ความสมพนธของมาตรวทยากบการพฒนาอตสาหกรรมความสมพนธของมาตรวทยากบการพฒนาอตสาหกรรม


5.5. ประโยชนของการไดรบการยอมรบในระดบสากลประโยชนของการไดรบการยอมรบในระดบสากล

1. พฒนาผลตภณฑใหไดมาตรฐาน เปนไปตามขอกาหนด และมคณภาพสม!าเสมอ

2. สรางหลกประกนการวดใหเปนไปในมาตรฐานเดยวกน

3. มความพรอมสาหรบการขอการรบรองคณภาพ และการรบรองคณภาพผลตภณฑ

4. ประหยดทรพยากร และคาใชจายในกระบวนการผลตและทดสอบ

5. เพมขดความสามารถในแขงขนระหวางประเทศ!

6. สนบสนนการปรบโครงสรางอตสาหกรรม

7. ยกระดบคณภาพชวตของลกคา /ผรบบรการ


6.6. กรณศกษาผลกระทบทางเศรษฐกจของการพฒนาระบบมาตรวทยา กรณศกษาผลกระทบทางเศรษฐกจของการพฒนาระบบมาตรวทยา

1. ธรกจสงออกขาว

1. ถาลดการช !งน>าหนกเผ!อจาก 1.5% เหลอ 0.5% จะประหยดได 8.2 ลานบาทตอป

2. ถาลดการวดความช>นคลาดเคล!อนลง 1% จะประหยดได 24.6 ลานบาทตอป


2. อาหารทะเลแชเยนแชแขง

ถาลดการช !งน>าหนกเผ!อจาก 2% เหลอ 1.5% จะประหยดได 4.4 ลานบาทตอป


3. ผลไมและนP าผลไมกระปอง

การวดความหวานคลาดเคล!อนตอเน!องจะสญเสย 1.24 ลานบาทตอป


4. เคร "องด "มมแอลกอฮอล

การวดอตราการไหลคลาดเคล!อนตอเน!องจะทาใหสญเสย 4.5 ลานบาทตอป


5. อตสาหกรรมชนสวนอเลกทรอนกสP

หากการวดในการตรวจสอบคณภาพคลาดเคล!อนตอเน!อง จะทาใหบรษทสญเสยรายได 106 ลานบาทตอป


6. อตสาหกรรมชนสวนยานยนตP

1.การพฒนาการวดมวลจะชวยลดความเสยหาย 1.6 ลานบาทตอป2. การพฒนาการวดอณหภมในข >นอบจะลดความเสยหาย 10.7 ลานบาทตอป


7. อตสาหกรรมเหลก

การพฒนาการวดอณหภมจะชวยปองกนความสญเสย จากเบาหลอมทะล

ประมาณ 9.1 แสนบาท


8. อตสาหกรรมหลอโลหะ

1.การวดรปรางชนงานคลาดเคล!อนทาใหสญเสยปละ > 2 ลานบาท

2.การซ>อเคร!องมอวดซ>าซอนทาใหเสยหาย 4.6 ลานบาท


9. อตสาหกรรมประกอบรถยนต

การวดการรบแรงดงผดพลาดทาให Supplier รายหน!งสญเสยรายได 9

แสนบาท


CalibrationCalibration

� การสอบเทยบ หรอ Calibration จะเปนการทดสอบวาเครAองทดสอบวายงอยในมาตรฐานหรอไม โดยท AวไปมกทาเมAอเครAองใชงานไปไดระยะหนAง

� การสอบรบรอง หรอ Verification เปนการทดสอบเครAองทดสอบวายงอยในพกดทAกาหนด หรอมความละเอยดตามทAระบไวหรอไม


เหตผลหลกของการสอบเทยบเหตผลหลกของการสอบเทยบ

� คอเม!อเราใชเคร!องมอไปสกระยะ อปกรณจะวดไดไมเสถยร มคาเบยงเบนสง ทาใหตองมการปรบเทยบคณสมบตจาเพาะของเคร!องวดใหกลบไปสสภาพเดม

� ถงแมวาเคร!องมอวดท!ผลตรนเดยวกน มชวงการวดเหมอนกน กมสมรรถนะท!ตางกนได ท >งน> ข>นกบ 1.ลกษณะงาน 2.สภาพแวดลอม และ 3.ระยะเวลาท!ใชงาน ลวนสงผลตอ เสถยรภาพของเคร!องวด ดวยเหตน> ตองทาการสอบเทยบอยางสม!าเสมอ ตามเวลาท!เหมาะสม


การจดการหองปฏบตการสอบเทยบ การจดการหองปฏบตการสอบเทยบ

1. หองปฏบตการสอบเทยบ ปจจยหลกของหองปฏบตการสอบเทยบ ไดแก

1.1 ผปฏบตงานสอบเทยบ ตองมพ>นฐานการศกษา ความร และประสบการณ ไดรบการฝกอบรมในกจกรรมท!ปฏบต มความสามารถในการใชเคร!องมออยางถกตอง มความสามารถปฏบตการสอบเทยบ และ ประเมนและรายงานผล มบนทกพ>นฐานการศกษา การฝกอบรม ไวเปนหลกฐาน

1.2 เคร!องมอทดสอบ ตองไดรบการสอบเทยบอยางสม!าเสมอ


2. สถานท "และสภาวะแวดลอม

2.1 สถานท! สาหรบอานวยความสะดวกในการปฏบตงาน พ>นท!ทาการสอบเทยบแสงสวาง แหลงจายพลงงานระบบควบคมสภาวะแวดลอม

2.2 สภาวะแวดลอม ตองไมรบกวนผลการสอบเทยบ จนเกนกวาจะยอมรบได ไดรบการควบคม เฝาระวง และบนทกอยางมประสทธภาพ ตวอยางสภาวะแวดลอมท!มผลตอการวด • อณหภม (Temperatute)

• การเปล!ยนแปลงของอณหภม (Rate of Change of Temperature)

• ความช>น (Humidity)

• ความดน (Pressure)

• การส !นสะเทอน (Vibration)

• การรบกวนของคล!นแมเหลกไฟฟา (Electromagnetic Interference)Industrial materials testing 134

บนทกการสอบเทยบบนทกการสอบเทยบ และการรายงานผลและการรายงานผล

1 การบนทก 1. คาท!อานได การคานวณ การสงตอขอมล การรายงานผลใน

ใบรบรองผลการสอบเทยบ2. จะตองมรายละเอยดเพยงพอใหสามารถตรวจสอบได3. เกบไวเปนหลกฐาน4. ใชเปนขอมลในการยดหรอขยายชวงระยะเวลาในการสอบเทยบ


2 รายละเอยดในบนทกการสอบเทยบ1. ช!อ ผผลต หมายเลขเคร!องมอท!ทาการสอบเทยบ2. วนท!ทาการสอบเทยบ3. ชวงระยะเวลาในการสอบเทยบ4. สภาวะแวดลอม5. ผทาการสอบเทยบ และผตรวจสอบ6. อางถงวธการสอบเทยบ7. รายละเอยดของมาตรฐานท!ใช8. ผลการสอบเทยบ9. ความไมแนนอน 10. การรายงานผล

• กรณสอบเทยบเคร!องมอภายในบรษท ไมตองออกใบรายงานผล• กรณสอบเทยบเคร!องมอใหลกคาภายนอก ตองออกใบรายงานผล และเกบรกษา

บนทกการสอบเทยบ พรอมสาเนาใบรายงานผลไวท!หองปฏบตการ


3 รายละเอยดในใบรายงานผล 1. หวเร!อง “รายงานผลการสอบเทยบ”2. ช!อ ท!อย หองปฏบตการ 3. รายละเอยดเคร!องมอท!ทาการสอบเทยบ 4. ผผลต รน หมายเลขเคร!อง5. ช!อ ท!อย ของลกคาหมายเลขใบรายงานผล 6. หนาในจานวนท >งหมด7. ระบวธการสอบเทยบท!ใชผลการสอบเทยบ พรอมความไมแนนอน 8. วนท!ทาการสอบเทยบ9. สภาวะแวดลอม10. รายละเอยดของมาตรฐานท!ใชพรอมความสอบกลบได11. ลายมอช!อผรบผดชอบรายงาน


ระบบคณภาพระบบคณภาพ

ระบบบรหารงานหองปฏบตการสอบเทยบ

� ISO 9001 Quality System

� ISO/IEC 17025 General requirements for the competence of calibration and testing laboratory


4.6 Conduction tests4.6 Conduction tests

การทดสอบท!ด และประสบผลสาเรจไดน>นตองอาศย� Careful and Intelligent planning� Slow and painful process

วศวกรท!ดควรท!จะใหความสาคญกบการทางานของอปกรณ และเคร!องมอ ความเสยหาย หรอ error ท!เกดข>น รบรถงสงท!ผดปกตในระหวางการทดสอบ! และควรท!จะทดลองพสจนซ>าถาผลการทดสอบท!ได ‘not make sense’


� เม!อการทดสอบเรมข>น! จะมสงท!ตองปฏบตไปพรอมๆ! กนหลายอยาง ดงน >นการทดสอบหน!งควรจะประกอบไปดวยบคคลเหลาน>

1. Recorder (Leader) หวหนากลมเปนบคคลท!ตองเตรยมเอกสาร data sheet, ตรวจสอบการต >งคาเคร!องมอ , จดบนทกผลการทดลอง, วาดภาพการจดอปกรณ และชนงาน>

2. Operator ผปฏบตงาน จะมหนาท!ทดสอบอปกรณ เคร!องมอ และปรบคาตวแปร เชน speed, Load range เปนตน และตองรายงานความเสยหายของอปกรณ (ถาม)


3. Observer ผสงเกตการณ

มหนาท!ตรวจสอบอปกรณท!ใชในการวด(Measuring apparatus) และการแปรผลของคาท!ได มหนาท!หลกในการอานคาใหแกผจดบนทก

4. Computer ผประมวลผล

มหนาท!คานวณผลการทดลอง และเปนผชวยของ Observer ในระหวางการทดลอง


เราจะถอวาการทดสอบหน!งๆ จะเสรจสนก>ตอเม!อ ผลการทดสอบไดมการ ตรวจสอบ อภปราย และสรป เรยบรอยแลว


4.7 Testing machine4.7 Testing machine

4.7.1 ชนดของเคร!องจกรท!ใชทดสอบ� เคร!องทดสอบท!นยมใชท !วไปในหองปฏบตการน>นจะ แตกตางกนออกไปตามลกษณะของ Load วตถประสงคการทดสอบ และปจจยของการทดสอบอ!นๆ

� โดยท !วไปเคร!องทดสอบจะมอย 2 สวนหลก 1) สวนท!เปนบรเวณใหแรงกระทา 2) สวนท!ทาการวดคาของแรงท!กระทา

ซ!งท >งสองสวนน>อาจจะอยในชดเดยวกน หรอแยกสวนกไดข>นกบการออกแบบ


Simple Universal Testing MachinesSimple Universal Testing Machines


คณสมบตของเคร!องมอทดสอบท!ดคณสมบตของเคร!องมอทดสอบท!ด ไดแกไดแก1. มความแมนยาตลอดยานการวด คาความผดพลาดควรจะ

ไมเกน 1%2. ควรมความไวตอการเปล!ยนแปลงของแรง3. The Crossheads ควรท!จะอยในแนวแกน4. สวนท!มการเคล!อนท!ได ไมควรท!จะบดงอ หรอตดขด5. การเพม! -ลดแรงกระทาควรท!จะเปนไปอยางสม!าเสมอ

สามารถควบคมความเรว (speed) ได


6. ไมควรมแรงส !นสะเทอนระหวางการทางาน

7. ควรท!จะมระบบปองกนอนตรายในกรณท!ชนงาน>แตกหก หรอแรงเกนกวากาหนด

8. ควรท!จะวางอยในตาแหนงท!เหมาะสมในการวาง ชนงานและต >งคาตวแปรตางๆ> สามารถเขาถงไดงาย รวมถงการซอมบารงท!งายดวย


7.2 Determination of load

1. Weights ในระบบท!ใชน>าหนกและคาน เราสามารวดคาแรงไดจากน>าหนกโดยตรงแตความเท!ยงตรงจะนอย และมกจะมอปกรณเสรมเพ!อเพมใหการใสน>าหนกและการ ! balance น>าหนกงายข>น สวนท!นยมใชมากอกแบบคอ pemdulum(ลกตม) ซ!งจะ balance แรงดวยตวเอง


2. Hydraulic devices วดแรงจากความดนของของเหลว

2.1 manometers หลอดแกวใสต >งในแนวดงภายในมปรอทท!!จะไหลข>นลงเพ!อใหมคาเทากบความดนขณะน>น และเราสามารถอานคาแรงไดจาก scale ของหลอดแกว แตจะไม เหมาะสมในกรณท!ความดนนอย


2.2 bourdon tubes

Load

Load

Load

Indicator

Bourdon Tube

Hydraulic capsule

Hydraulic

cylinder


3. Mechanical devices หรอรจกท !วไปในช!อของ Dynamometers จะเปนตววด และอานคาแรงจาก power output หรอ power transmission โดยท !วไป Dynamometers จะใชหลกการของการเปล!ยนแปลงชวงยดหยนของอปกรณ ( ม 2 แบบคอ แบบสปรง และแบบคานหรอวงแหวน) และหลกการของการ calibration ในการคานวณกาลง จากน>นจะแสดงคากาลงท!วดไดบนหนาปด


4. Electric devices ในการอานคาแรงโดยสงเปนสญญาณทาง ไฟฟาจะสามารถทาไดโดยใชอปกรณท!เรยกวา Load cells ซ!งภายในจะประกอบไปดวยชนสวนยดหยนท!ยดตดกบ> เกจวด strain ท!มความตานทานไฟฟา การใช Load cells จะใชในเคร!องทดสอบท!ตองใช load แบบ dynamic และท!มความถ!สง


คาถามทายบทคาถามทายบท

1. สมบตเชงกลท!สาคญของวสดไดแกอะไรบาง จงอธบาย2. จงวาดรปแสดงชนดของแรงปฐมภมท >งหาแรง 3. จงบอกหลกการในการเลอกตวอยางของนอต 500 ตวท!อยในกระบะ เพ!อ

วดทดสอบขนาด4. วธการกาหนดจานวนตวอยางทดสอบตามหลกการของการควบคม

คณภาพ5. ถาหากปรมาตรของกอนอฐหนาตดส!เหล!ยมผนผา 1 กอนมคาความ

แมนยา 5% ดงน>นความแมนยาในแตละดานควรจะมคาเปนเทาใด 6. ถา นกศกษาตองการหาคาความไวของมเตอรว ดความเรวของ

รถจกรยานยนตจะ มวธการประมาณคาความแมนยาของอปกรณ ดงกลาวอยางไร

152

บทท �บทท � 66การวเคราะหธาตสวนผสมทางเคมการวเคราะหธาตสวนผสมทางเคมChemical composition analysisChemical composition analysis

1302 423 Industrial Materials TestingAssistant Professor Dr. Sukangkana Lee


วธการวเคราะห

� XRF (X-ray fluorescence)

� XRD (X-ray diffraction) http://www.matter.org.uk/diffraction/x-ray/x_ray_diffraction.htm

� Energy dispersive Spectrometer

ในวชาน>จะอธบาย XRF และ Emission Spectrometer


ทบทวนทบทวน

� โครงสรางอะตอม มลกษณะอยางไร

�ตารางธาต แสดงอะไร

�X-rays คอ อะไร


โครงสรางอะตอมโครงสรางอะตอม

Ne-

KL

M



XX--raysrays

� X-radiation (composed of X-rays) is a form of electromagnetic radiation.

� X-rays have a wavelength in the range of 10 to 0.01 nanometers,

� corresponding to frequencies in the range 30 petahertz to 30 exahertz (30 × 1015 Hz to 30 × 1018Hz)

� energies in the range 120 eV to 120 keV. � They are shorter in wavelength than UV rays.



1. XRF (X1. XRF (X--ray fluorescence) ray fluorescence)

� XRF analysis เปนเทคนคท!สามารถวเคราะหชนดของธาต (Qualitative) และปรมาณธาต (Quantitative)

� สามารถวเคราะหไดท >งของแขงและของเหลว

� เปนการทดสอบแบบไมทาลาย

� สามารถวเคราะหไดโดยไมตองมการเตรยมผวมากอนกได

� สามารถวเคราะหธาตท!มความเขนขนนอยๆประมาณ 5-500 ppm ได


� ชนงานตองมเสนผาศนยกลางประมาณ> 10-50 mm และสงไมเกน 50 mm ผวหนาชนงานของแขงตองเรยบ > และผานการขดเงา

� ถาเปนชนดผงตองหนกอยางนอย 1 gram

� ใชเวลาวเคราะหแตละคร >งประมาณ 15 นาท


� ขอจากดคอ ไมสามารถวเคราะหธาตท!ม atomic number นอยกวา 11 ได (H, He, Li, Be, B, C, N, O, F, Ne and Na)

ตวอยางการวเคราะห XRF 1. การวเคราะหเปอรเซนตของธาตผสมในโลหะผสม

เซรามกส แกว เปนตน 2. การวเคราะหชนดของธาตซ!งไมสามารถวเคราะหได

โดยวธอ!น


� The process in which an x-ray is absorbed by the atom by transferring all of its energy to an innermost electron is called the "photoelectric effect."

หลกการวเคราะห


� เม!อวสดไดรบการกระตนจาก X-rays ท!มพลงงานสงมากพอท!จะกระตนให electron (ช >น K) หลดออกมาจากวงโคจร (Ejected core e-) กจะทาใหอเลคตรอนจากช >นวงนอกเล!อนลงมาเตมชองวาง โดยอเลคตรอนช >นนอกจะมการปลอยพลงงานสวนหน! งออกมาในรป ของ secondary X-ray

Secondary x-ray beam

Primary x-ray beamEjected core electron

Electron from outer shell fills the hole

M L K

หลกการวเคราะห


� จานวนพลงงานท!สามารถกระตน core electron ใหหลดออกมา (Primary x-ray) และ จานวนพลงงานท!ปลอยออกมา (Emitted secondary x-ray) จะเปนคาคงท!ของแตละอะตอม

� XRF Titanium


� ถาอเลคตรอนจากช >น L shell ลงไปอยช >น K shell จะปลอยพลงงานท!มความยาวคล!นคาหน!ง เรยกวา Kα

� ถาอเลคตรอนจากช >น M shell ลงไปอยช >น K shell จะปลอยพลงงานท!มความยาวคล!นคาหน!ง เรยกวา Kβ

NKαααα

KββββLαααα

KshellL shellM shell


X-ray K-series spectral line wavelengths (nm) for some common target materials.[13]

0.0713590.0709300.0620990.063229Mo

0.0790150.0785930.0689930.070173Zr

0.1544390.1540560.1381090.139222Cu

0.1661750.1657910.148860.15001Ni

0.1939980.1936040.174420.17566Fe

Kα₂₂₂₂Kα₁₁₁₁Kβ₂₂₂₂Kβ₁₁₁₁Target

^ David R. Lide, ed. CRC Handbook of Chemistry and Physics 75th edition. CRC Press. pp. 10–227. ISBN 0-8493-0475-X.


Specimen

X-ray

source

X-ray detector

Intensity

Energy (wavelength)

Primary x-ray beam


1 2

3

X-ray filter

1. ยง x-ray ท!มพลงงานเพยงพอไปกระตนชนงานโดยตรง>2. Secondary x-ray ถกปลอยออกมาจากชนงานไปส > x-ray detector3. X-ray detector จะวด คา energy wavelength ของ Kαααα และ Kββββ เปรยบเทยบกบคามาตรฐาน


Target

X-ray

source

X-ray detector

Primary x-ray beam


1 23

X-ray filterIntensity

Energy (wavelength)Specimen

1. ยง x-ray ท!มพลงงานเพยงพอไปกระตน target ระยะซมลกประมาณ 10-4 ถง 10-5 m 2. Secondary x-ray จาก Target ถกปลอยไปส Specimen และ สะทอนไปส X-ray detector

3. X-ray detector จะวด คา energy wavelength ของ Kαααα และ Kββββ เปรยบเทยบกบคามาตรฐาน


2. Optical Emission Spectrometer2. Optical Emission Spectrometer

� เปนการหาชนด และปรมาณของธาต โดยใชหลกการการกาเนด X-ray โดยท!จะเปนการวเคราะหพลงงานของ X-ray ท!ไดจากผวชนงาน >

� สามารถวเคราะห 30 ธาตไดในเวลา 1-2 นาท


• เม!ออเลคโตรดไดรบพลงงานไฟฟาจะใหกาเนดลาอเลคตรอน ดวยกาลงประมาณ 800-100 V และตกกระทบผวชนงาน > ผานบรรยากาศของแกสอารกอน

• อเลคตรอนในอะตอมของชนงานท!ม > ระดบพลงงานต!าสด (เรยกวา ground state ) จะถกกระตนใหมระดบพลงงานสงข>น (เรยกวา Excited state) อะตอมท!อยในสภาวะน>จะไม เสถยร จงพยายามลดพลงงานลงมา

• จงปลดปลอยพลงงานสวนเกนออกมาในรปของแสง (Light Emission) หรอ คล!นแมเหลกไฟฟา ท! มความยาวคล!นเฉพาะตว


Emission of atomEmission of atom

Emitting a Photon (E2-E1)

Supplied Energy +��E

Initial Energy, E1

คายพลงงานออกมาในรปของแสงมความยาวคล!นEnergy, E2

การเปล!ยนแปลงพลงงานของอะตอม (Atomic Phenomenon)

2.Excitation

e- e-

3.Emission1.Ground state


PlanckPlanck’’s equations equation

� E คอ พลงงานท!แตกตางกนระหวาง 2 ระดบพลงงาน� h คอ คาคงท!ของ planck� νννν คอ ความถ!ของรงส� C คอ ควมเรวแสง� λλλλ คอ ความยาวคล!น ดงน >น คาพลงงานจะแปรผกผนกบคา ความยาวคล!น แตละธาตจะมชดความยาวคล!นท!เกดจากการเปลงพลงงาน (Emission) เฉพาะตว λ

λν

ν

hcE

c

hE

=

=

=


• แสงท!เกดข>นจะถกสงผานไปยงระบบแยกความยาวคล!นแสง ซ! งเรยกวา Spectrometer ซ! งมลกษณะเปนเลนสนน และปรซมสามเหล!ยม (ผลกของ silicon or Lithium) เพ!อใหเกดการหกเหของแสง เปน Spectrum

• จากน>นแสงท!ถกแยกความยาวคล!นแลวจะถกสงไปยง Detector เพ!อเปล!ยนความเขมแสงใหเปนสญญาณไฟฟา และระบบวเคราะหสญญาณไฟฟาใหเปนความเขมขนของธาต

• โดยเปรยบเทยบกบสญญาณของมาตรฐานท!เราทราบความเขมขนท!ไดทาการวเคราะห และบนทกไวกอนหนาน>


แผนผงการทางานของแผนผงการทางานของ Spectrometer Spectrometer

DischargeSample

ElectrodeChamber (with argon flow)

Work Table

SpectrometerSpectrometerSpectrometerSpectrometer

DetectorDetectorDetectorDetector Computer Computer Computer Computer softwaresoftwaresoftwaresoftware

Light EmissionLight EmissionLight EmissionLight Emission


Work Table

Spectrometer

176

บทท "บทท " 77การทดสอบการทดสอบแบบแบบไมทาลายไมทาลาย NonNon--Destructive TestingDestructive Testing

1302 423 Industrial Materials Testing

Dr. Sukangkana Lee


การทดสอบโดยไมทาลายการทดสอบโดยไมทาลาย ((NonNon--Destructive Testing)Destructive Testing)

เ ปนการทดสอบคณสมบต สมรรถภาพ และตรวจสอบวามความบกพรองเกดข>นในวสดหรอ โครงสรางหรอไม โดยไมกอใหเกดความเสยหาย ตอรปราง ขนาด หรอสมบตของชนทดสอบแต > อยางใด

การทดสอบจะใชหลกการของสมบตทางฟสกส เชน แสง รงส ไฟฟา แมเหลก อลตราโซนก เปนตน


วตถประสงควตถประสงค1. เพ!อเพมความเช!อม !นและ!

คณภาพของผลตภณฑ

2. เพ!อใหเกดการปรบปรงกระบวนการผลต

3. เพ!อลดตนทนการผลต ในการทดสอบแบบทาลาย

4. อ!นๆ เชน เพ!อตอบสนองความตองการของลกคา


ประเภทของการทดสอบประเภทของการทดสอบ

แบงไดเปน 2 ประเภท คอ1. การตรวจสอบความบกพรองภายใน เชน

� X-ray � Ultrasonic

2. การตรวจสอบความบกพรองภายนอก เชน� Liquid penetration

� Eddy current � Magnetic particle


� Introduction to NDThttp:www.ndt-ed.org

�Website บทเรยนศกษาดวยตวเอง http://onlineshowcase.tafensw.edu.au/ndt/_common/indx_accessible.htm


1.1 X1.1 X--ray Radiographicray Radiographic

� เปนการตรวจสอบหารโพรงภายในชนงาน>

� หลกการ การผานไดของรงสเอกซในวตถทบแสง ซ! งมหลกการเดยวกนกบการใช X-ray ในทางการแพทย

� ภาพ X-ray ท!ไดจะมขนาดเทาของจรง

� บรเวณท!เปนโพรง แสงผานไดมากกวา จะใหสเขมกวา


� X-ray เปนคล!นแมเหลกไฟฟาท!มความถ!สง จะสามารถแทรกซมโลหะและวสดทบแสงได

� คาพลงงานของรงส X จะประมาณ 50 ถง 106

electron volt (eV, 1 eV = 1.602 x 10-19 J)

� การสรางรงส X ทาไดโดยการยงกระทบแผน โลหะ ดวยลาอเลคตรอนท!มความถ!สง ภายใน X-ray tube


X-rays

Sample

voidFilm

Exposed film

Vacuum

tube

Tube to film

distance

Anode Cathode

Tungsten

filament

Tungsten

target

ชนงาน>

ฟลม X-rayIndustrial materials testing 184

ความเขมของสท!ปรากฏบนแผนฟลมจะข>นอยกบ

1. ความหนาของชนงาน>

2. พลงงานของรงสท!ใช

3. คาสมประสทธการดดกลนพลงงานของ �ชนงาน>

4. คณภาพของฟลมท!ใช เปนตน


ความลกของการทดสอบโดยใชความลกของการทดสอบโดยใช X X--ray tubes ray tubes ของเหลกกลาของเหลกกลา

up to 25

up to 70

up to 100

5-140

150

250

400

1000

Penetration ability (mm)Tube voltage (kV)


บทเรยนบทเรยน online online

� Viewing and Interpretation of Radiographs

http://onlineshowcase.tafensw.edu.au/ndt/content/radiographic/task8/accessible.htm


� ธรรมชาตของคล!นเสยง จะมสมบตยดหยน (Elastic waves) สามารถผานไดท >งในของเหลว และ ของแขง

� คล!นอลตราโซนก เปนคล!นเสยงความถ!สงกวา 20,000Hz ซ!งหมนษยไมสามารถไดยนได

� การวดจะใชหลกการสะทอนกลบของคล!นในเน>อวสด

� ความถ!ท!ใชในการทดสอบ ประมาณ 0.5 MHz ถง 20MHz

1.21.2 Ultrasonic testUltrasonic test


Ultrasonic waveUltrasonic waveเม!อคล!นอลตราโซนกเกดการสะทอน จะเกดคล!นสะทอนอย 2 ลกษณะ

คอ

1. คล!นตามยาว (Longitudinal wave) อนภาคตวกลางจะเคล!อนท!ขนานกบทศของคล!น , ในน>าและอากาศ จะมเฉพาะคล!นตามยาว

2. คล!นตามขวาง (Transverse wave) อนภาคตวกลางจะเคล!อนท!ต >งฉากกบทศของคล!น จะมเฉพาะในของแขง

ทศของคล!น

ทศของคล!น


คล!นตามยาวคล!นตามยาว ( (Longitudinal wave)Longitudinal wave)

คล!นตามขวางคล!นตามขวาง ( (Transverse wave)Transverse wave)


� คล!นอลตราโซนก จะผานไดในวสด แตจะผานไดนอยในอากาศ

330

1430

1740

6190

4600

5810

2340

Longitude Velocity, (m/s)

0.26

1.14

1.39

4.95

3.68

4.65

1.87

Air (15°°°°C)Water

Oil

Aluminium

Copper

Steel

Polyethylene

Wavelengths (mm) for 1.25 MHz

Medium


� อตราของการเกดคล!น , ความยาวคล!น และ การสะทอนกลบของคล!น จะข>นอยกบสมบตของวสด ตอไปน>1. The modulus of elasticity, E

2. The density, ρρρρความเรวคล!นในของแขงตามยาว, Vc จะมคาเทากบ

2

1

)21)(1(

)1(

−+−

=ρνν

νEV

C

νννν คอ Poisson’s ratio Industrial materials testing 192

การสะทอนกลบของคล!นการสะทอนกลบของคล!น ““RefractionRefraction””

ผวสะทอนตวกลาง 1

ตวกลาง 2คล!นหกเหตามยาวคล!นหกเหตามยาว

คล!นหกเหตามขวางคล!นหกเหตามขวาง

คล!นตกกระทบคล!นตกกระทบ คล!นสะทอนคล!นสะทอน

θθθθ2

θθθθL

θθθθ1 2

2

1

1 sinsin

V

e

V

e θθ=

Snell’s Law

การวด: ใชหลกการการสะทอนกลบของคล!นตามขวาง โดยท! θθθθL= 90°°°°


Housing

Damping-back

Crystal

Socket

Matching element

Protecting face

สวนประกอบของหววด

ใชผลกของวสด Piezoelectric เชน Quartz เปน Transducer ซ!งสามารถเปล!ยนการส !นสะเทอนทางไฟฟาเปนการส !นสะเทอนทางกล เกดเปนคล!นในความถ!ท!ตองการ


� หวตรวจวดจะมตวเดยวหรอ 2 ตวกได ข>นกบความหนา และความสามารถในการเขาถงของชนงาน>

สง -รบ

Defect

สง

รบ


s = sound path [mm]c = sound velocity [km/s]t = time of flight (ms)

S

S =Vt/2


probe probe probe

1 32Back wall echo

No Flaw

Transmitter Transmitter Transmitter

Work piece Work pieceWork piece


probe probe

Flaw Flaw

Flaw Detection

Work pieceWork piece


Micro-porosity

Elliptical defect

Angled defect


Angle probeAngle probe


� Fundamentals of Ultrasonic Imaging and Flaw Detection

http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/3368

บทเรยนบทเรยน online online


2.1 Liquid 2.1 Liquid PenetrantPenetrant InspectionInspection

ใชตรวจสอบรอยราวเลกๆท!ผวชนงานท!มองดวยตาเปลาไมเหน > แตความลกของรอยตาหนไมสามารถทราบได

รอยราวท!มกเกดท!ผว เชน• รอยราวจากอณหภม

• รอยราวจากการเจยรไน

• รอากาศ

• รอยราวจากความเครยด เปนตน


วธการ 1. ทาความสะอาดผวชนงาน >2. ใชของเหลวทาใหท !วผวหนาให

ซมลงใปในรอยแยก ทงไวสก>ระยะ 3-20 นาท

3. ขจดสวนท!อยเฉพาะผวหนา ออกไป

4. ใชสารละลายอกชนดหน! งดดของเหลวท!ซมลงใปในรอยแยกออกมา ทาใหมองเหนไดดวยตาเปลา

1. ทาสารละลายแทรกซม

2. ลางสวนเกนออก

3. สารละลายถกดดซบข>นมาท!ผวดวยสารตวท! 1

4. มองเหนรอยแยก ดวยตาเปลา


• The penetrant used is often loaded with a fluorescent dye and the inspection is done under UV light to increase test sensitivity.



What are the advantages and disadvantages of penetrantexamination in non-destructive examination?

� ชนงานไมถกทาลาย>

� ทาไดงาย สะดวก รวดเรว

� สามารถทาใหมองเหนดวยตาเปลา

� เทคนคไมซบซอน

� ประหยด

� ไมสามารถทราบความลกของรอยราวได

� ไมสามารถตรวจสอบบรเวณท!เขาไมถงได

� สารเคมอาจเส!อมประสทธภาพได


What are the principles of penetrant examination in non-destructive examination?


2.2 Magnetic Particle Inspection2.2 Magnetic Particle Inspection

� เปนการทดสอบเพ!อหารอยราวบรเวณผวของ ชนงาน> โดยใชหลกการของแมเหลก

Magnetic lines of flux


SN

Magnetic field lines

NS

Magnetic particles

crack

Industrial materials testing 209 Industrial materials testing 210

วธการทดสอบ

1. เหน!ยวนาใหวสดท!จะทดสอบมสนามแมเหลก

2. จากน>นจงใชผงเหลกเคลอบสเรองแสงโปรยลงบนผวชนงาน >

3. บรเวณรอยราว รอยแตก จะทาใหการไหลของแมเหลกขดของ หรอความเปนแมเหลกออนตวลง ผงโลหะกจะรวมตวกนบรเวณรอยแยกน>น และจะสามารถมองเหนไดภายใตแสงสวาง


Magnetic

particle

indication

Before After


� หลกการของการเกด electromagnetic field (สนามแมเหลกไฟฟา)

� จดบกพรองตางๆ เชน รอยราว และสารเจอปน จะมคา electrical conductivity ตางไปจากเน>อโลหะ และจะทาใหเกดการเปล!ยนแปลงของ electromagnetic field

� สามารถตรวจ รอยตาหนไดท >งบรเวณผว และภายในผวท!ลกไมเกน 5 mm

2.3 Eddy current testing2.3 Eddy current testing


Conductivematerial

Coil

Coil's

magnetic field

Eddy

currents

Eddy current's

magnetic field


วธการทดสอบ

1. เม!อนาขดลวดเม!อมกระแสไฟฟาไหลผาน มาวางใกลชนงานท!เปนเหลก> ขดลวดจะเหน!ยวนาเกดสนามแมเหลก และเกด กระแสไหลวนเ ปนวงรอบๆ

2. ถาหากวงของกระแสเกด การเบ!ยงเบนกจะทราบไดวาม รอยบกพรองท!ผว ท! เปนตวขดขวางการไหลของกระแส


Eddy current solenoid coil

SpecimenExcitation coil

Eddy current

Magnetic field Difference receive coil

Crack


Pancake-type coil

Specimen

Eddy current

Magnetic

field


การประยกตใชงานของการประยกตใชงานของ NDT NDT

� ทดสอบวตถดบ เชน ในงาน forging, casting Extrusion เปนตน

� ทดสอบในระหวางกระบวนการผลต เชน ในงาน machining, welding, grinding, heat treating เปนตน

� ทดสอบในระหวางการใชงาน เพ!อทดสอบหา cracking, corrosion, Erosion/wear และ heat damage เปนตน


ตวอยางการประยกตการใชงานตวอยางการประยกตการใชงาน

• Power plants ในโรงงานไฟฟา จะมกาหนดปดเพ!อตรวจสอบเปนระยะ

ตวอยางการตรวจสอบ เชน จะทาการตรวจสอบหาความเสยหายท!เกดจากการกดกรอนของเคร!องแลกเปล!ยน ความรอน (Heat exchanger) ดวยวธ Eddy current


• การตรวจสอบสายเคเบล จะทดสอบดวย visual inspection และ Electromagnetic เพ!อระบการเกดรอยรายของลวดเคเบล หรออปกรณท!ใชในการยก


การตรวจสอบความหนาของผนง ถงบรรจน>ามน ท!อาจจะบางลงเน!องจากการกดกรอน จะใชหนยนตขนาดเลกท!ปนกาแพงไดพรอมตดต >งหววดคล!นอลตราโซนก


Due date Due date

INDUSTRIAL MATERIALS TESTING

Documents

Transcript of INDUSTRIAL MATERIALS TESTING