วันอังคารที่ 26 มกราคม พ.ศ. 2559

การทดลองที่ 9 การทดสอบกำลังดึงของรอยเชื่อม

การทดสอบกำลังดึงของรอยเชื่อม
ทฤษฎี
การเชื่อมเป็นวิธีการต่อแผ่นโลหะให้ติดกันโดยใช้ความร้อนเผาโลหะบริเวณที่จะต่อให้ละลายแล้วใช้ลวดเชื่อมหลอมติดแผ่นโลหะนั้น วิธีการเชื่อมที่นิยมคือไฟฟ้าและแก๊ส แผ่นโลหะหลังจากเชื่อมแล้วความแข็งแรงบริเวณใกล้ ๆ รอยเชื่อมจะลดลง ทั้งนี้เพราะหน่วยแรงที่ค้างเหลืออยู่(Residual Steel) และการเปลี่ยนโมเลกุลภายในเนื้อโลหะอันเนื่องจากความร้อนที่เกิดขึ้นบนโลหะเป็นจุด ๆ ไม่สม่ำเสมอและการลดอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว ความแข็งแรงจะลดลงไม่มากนักสำหรับโลหะผสมคาร์บอนต่ำ(Low-Carbon Steel) แต่ถ้าเป็นโลหะที่ประสมคาร์บอนสูง(High-Carbon Steel) ความแข็งแรงจะลงลงมาก ซึ่งอาจแก้ได้โดยการเพิ่มและลดอุณหภูมิ (Heat-Treatment) แก่โลหะที่เชื่อม


9.1 แบบของรอยเชื่อม
1. การเชื่อมแบบต่อชน (Butt Weld) เป็นการเชื่อมแบบเอาปลายกับปลายโลหะชนกันเพื่อใช้สำหรับรับแรงอัด

รูปที่ 9.1 การเชื่อมแบบต่อชน

2. การเชื่อมแบบต่อทาบ (Fillet Weld) เป็นการเชื่อมแผ่นโลหะที่ตั้งฉากกันหรือซ้อนกัน เหล็กที่เป็นตัวเชื่อมจะรับแรงดึง แรงอัดและแรงเฉือนได้ด้วย



รูปที่ 9.2 การเชื่อมแบบต่อทาบ


ความยาวของรอยเชื่อมแบบพอก มาตรฐาน AISC และมาตรฐาน ว.ส.ท. ได้กำหนดไว้ดังนี้

   1.       ความยาวของรอยเชื่อมต้อง > 4 เท่าของขนาดการเชื่อม
   2.       ขนาดการเชื่อมในทางปฏิบัติไม่เล็กกว่า 3 มม. และขนาดประหยัดไม่ใหญ่กว่า 8 มม.
·       ถ้าความหนาเหล็ก < 6 มม. ให้ขนาดการเชื่อม = ความหนาของเหล็ก
·       ถ้าความหนาเหล็ก > 6 มม. ให้ขนาดการเชื่อม = ความหนาเหล็กลบด้วย 1.5 มม.
   3.       การเชื่อมแบบต่อทาบ ควรมีการเชื่อมอ้อมปลาย (end return) ยาว > 2 เท่าของขนาดการเชื่อม เพื่อช่วยลดแรงวิกฤต (high stress concentration) ถ้าไม่มีการเชื่อมอ้อมปลายในการคำนวณ ก็ให้เพิ่มความยาวที่คำนวณได้อีก 2 เท่าของขนาดการเชื่อม 
   4.       การต่อทาบระยะทาบที่น้อยที่สุด > 5 เท่าของความหนาแผ่นเหล็กที่บางกว่าซึ่งนำมาต่อกัน และไม่น้อยกว่า 25 มม.
   5.       ความยาวประสิทธิผลของแต่ละช่วงของรอยเชื่อมแบบทาบ เว้นระยะนี้จะต้องไม่น้อยกว่า 4 เท่าของขนาดของรอยเชื่อม และต้องไม่น้อยกว่า 37.5 มม.
     
    9.2 วัตถุประสงค์ของการทดสอบ

การทดสอบนี้เป็นการตรวจสอบคุณสมบัติของรอยเชื่อมของเหล็กเหนียว Tension Test (ASTME8-69) คือการทดสอบคุณสมบัติในการรับแรงดึงของรอยเชื่อม ซึ่งเกิดจากการเชื่อมแบบไฟฟ้า

9.3 มาตรฐานที่ใช้ในการทดสอบ

ASTM E8-69 (Tension Test)

9.4 เครื่องมือที่ใช้ในการทดสอบ

เครื่องมือที่ใช้ในการทดสอบ Tension Test
1. Universal Testing Machine
2. หัวจับ (Grip) ใช้กับชิ้นทดสอบที่มีพื้นที่หน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า
3. Vernier Caliper ที่มีความคลาดเคลื่อนไม่เกิน 0.05 มิลลิเมตร และมีความละเอียดในการวัดถึง 0.1 มิลลิเมตร

9.5 ชิ้นตัวอย่าง

          ชิ้นทดสอบที่ใช้ทดสอบแรงดึง (tensile test) ของรอยเชื่อมให้ตัดจากตัวอย่างโดยให้ด้านยาวของชิ้นทดสอบตั้งฉากกับรอยเชื่อม ถ้าตัวอย่างเป็นท่อเหล็กเหนียว ให้ตัดปลายทดสอบเหล็กเหนียวเป็นวงแหวน แล้วผ่าวงแหวน นำส่วนที่มีรอยเชื่อมมากทำเป็นชิ้นทดสอบ ชิ้นทดสอบที่ตัดมาแล้วจะต้องแบ่งให้ได้ลักษณะและขนาดตามรูปที่ 9.3



รูปที่ 9.3 ชิ้นตัวอย่างสำหรับทดสอบรอยเชื่อม

9.6 ขั้นตอนการทดสอบ
วิธีการทดสอบ Tension Test ของรอยเชื่อมของเหล็กเหนียว
1. วัดขนาดชิ้นทดสอบ (ASTM E8-69) วัดขนาดพื้นที่หน้าตัดของชิ้นทดสอบที่จุดกึ่งกลางของรอยเชื่อม (ซึ่งจะต้องเป็นพื้นที่หน้าตัดเล็กที่สุดของชิ้นทดสอบ) โดยให้มีความละเอียดถูกต้องในการวัดดังต่อไปนี้
- ขนาดหนา 5 .. หรือใหญ่กว่าให้วัดละเอียดถึง 0.025 ..
- ขนาดเล็กกว่า 5 .. แต่ไม่เล็กกว่า 2.5 .. ให้วัดละเอียดถึง 0.01 ..
- ขนาดเล็กกว่า 0.5 .. ให้วัดละเอียดถึง 1 เปอร์เซ็นต์และในทุกกรณีให้มีความละเอียดไม่มากกว่า 0.0025 ..
2. นำชิ้นทดสอบที่วัดขนาดเรียบร้อยแล้วมาทำการทดสอบการรับแรงดึง โดยใส่เข้าเครื่องทดสอบแรงดึงแล้วเดินเครื่องดึงชิ้นทดสอบด้วยอัตราไม่เกิน 70 กก./..2/นาที จนชิ้นทดสอบขาดจากกัน บันทึกค่าแรงดึงสูงสูด(Maximum Load) แล้วคำนวณหากำลังรับแรงดึง (Tensile Strength) ของรอยเชื่อม
3. ในกรณีที่ชิ้นทดสอบไม่ขาดตามรอยเชื่อม แต่ขาดที่ส่วนของเนื้อโลหะ หรือเหล็กเหนียวแสดงว่าพื้นที่หน้าตัดตรงรอยเชื่อมไม่ใช่พื้นที่หน้าตัดเล็กที่สุดของชิ้นทดสอบ ให้ทำการทดสอบใหม่
4. ผลการทดสอบการรับแรงดึง(Tensile Strength) ของรอยเชื่อม (Weld) ที่ผ่านการทดสอบจะต้องไม่ต่ำกว่า Tensile Strength ของเหล็กเหนียวที่เชื่อมต่อด้วยรอยเชื่อมนั้นตามที่กำหนด
5. ถ้าผลการทดสอบการวัดแรงดึงของรอยเชื่อมไม่ถูกต้องตามข้อ 4 ให้ทดสอบใหม่ด้วยชิ้นทดสอบจำนวนสองเท่าของจำนวนชิ้นทดสอบที่มีคุณสมบัติไม่ตรงตามกำหนด และถ้าผลการทดสอบซ้ำของชิ้นทดสอบชิ้นใดชิ้นหนึ่ง มีคุณสมบัติไม่ตรงตามกำหนด ให้ถือว่าตัวอย่างทั้งหมดไม่ผ่านการทดสอบ



วีดีโอสอนการทำทดลอง


ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น