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 ม.ม. หรือใหญ่กว่าให้วัดละเอียดถึง 0.025 ม.ม.
- ขนาดเล็กกว่า 5 ม.ม. แต่ไม่เล็กกว่า 2.5 ม.ม. ให้วัดละเอียดถึง 0.01 ม.ม.
- ขนาดเล็กกว่า 0.5 ม.ม. ให้วัดละเอียดถึง 1 เปอร์เซ็นต์และในทุกกรณีให้มีความละเอียดไม่มากกว่า
0.0025 ม.ม.
2. นำชิ้นทดสอบที่วัดขนาดเรียบร้อยแล้วมาทำการทดสอบการรับแรงดึง
โดยใส่เข้าเครื่องทดสอบแรงดึงแล้วเดินเครื่องดึงชิ้นทดสอบด้วยอัตราไม่เกิน
70 กก./ม.ม.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