|
ความหมายของความแข็งแรงและความแข็ง
ความแข็งแรง (Strength) หมายถึงความสามารถในการรับแรงในขณะที่เกิดความเค้น (Stress) ขึ้นภายในวัสดุ การศึกษาเกี่ยวกับความแข็งแรงของวัสดุจะศึกษาเกี่ยวกับแรงภายในวัสดุกับการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและขนาดของวัสดุนั้น
แรงที่เกิดขึ้นภายในของวัสดุ ที่พยายามต้านทานแรงภายนอกที่มากระทำเพื่อไม่ให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดและรูปร่าง เรียกว่าแรงเค้น (Stress) วัดเป็นแรงต่อหน่วยพื้นที่ ส่วนอัตราส่วนระหว่างความยาวของวัสดุที่เปลี่ยนแปลงไป ต่อความยาวเดิมก่อนถูกแรงมากระทำ เรียกว่า ความเครียด (Strain) ทั้งความเค้นและความเครียดนี้มีผลต่อความแข็งแรง ทั้งนี้เพราะการวัดความแข็งแรงจะได้จากการหาค่าความเค้นสูงสุดที่ทำให้เกิดการแตกหักเสียรูปทรง หรือจะออกมาในรูปของค่าโมดูลัสของการแตกหัก (Modulus) หน่วยที่ใช้คือ ปอนด์ต่อตารางฟุต (lb/ft2) หรือ psf ในระบบอังกฤษ และใช้นิวตันต่อตารางเมตร (N/m2) หรือ ปาสคาล (Pascal (Pa)) ในระบบสากล โดยที่ 1 psf มีค่าเท่ากับ 47.88 ปาสคาล นอกจากนี้หน่วยของความแข็งแรงอาจเป็น ปอนด์ ต่อตารางนิ้ว (lb/in2) หรือ psi โดยที่ 1 psi มีค่าเท่ากับ 6.895 กิโลนิวตัน ต่อตารางเมตร (kN/m2)
1 นิวตันต่อตารางมิลลิเมตร (N/mm2)
= 1 เมกกะนิวตันต่อตารางเมตร (MN/m2)
= 1,000 กิโลนิวตันต่อตารางเมตร (kN/m2)
ความแข็ง เป็นสมบัติที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของวัสดุที่สามารถใช้เป็นข้อมูลแสดงถึงความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงขนาด และรูปร่าง และการเกิดความเสียหายที่ผิวของวัสดุ ซึ่งความหมายของความแข็งมีหลายลักษณะคือ ความต้านทานการขัดถู (Abrasion Resistance) ความต้านทานการขูดขีด (Scratching) และความต้านทานการกด (Indentation) (เสาวรจน์ ช่วยจุลจิตร์, 2543, หน้า 11) สำหรับความแข็งของวัสดุที่มีการเคลือบผิวเช่น ผลิตภัณฑ์เซรามิกส์ โลหะเคลือบ หรือวัสดุฉาบผิวอื่น ๆ นั้น ความแข็งจะหมายถึงความสามารถของสารเคลือบผิวที่ฉาบหรือเคลือบอยู่บนผิววัสดุที่ทนต่อการเกิดรอยจากการกด หรือขูดขีดด้วยของแข็ง
การทดสอบความแข็งของสารเคลือบผิวมีหลายวิธีตามลักษณะของความแข็งของสารนั้น ๆ เช่น การทดสอบการขูดขีดของสารเคลือบผิวจำพวกสี จะใช้เครื่องมือทดสอบการขูดขีดที่ปลายเป็นเข็มทำด้วยเหล็กใช้น้ำหนักถ่วงเข็มให้เกิดการขีดบนผิวเคลือบ เพิ่มน้ำหนักจนกระทั่งเข็มสามารถแทงทะลุถึงชิ้นทดสอบ รายงานค่าความแข็งของฟิล์มเป็นน้ำหนักน้อยที่สุดที่ทำให้เข็มแทงทะลุผิวเคลือบ ส่วนการทดสอบวิธีอื่น ๆ เช่น ใช้ดินสอที่มีความแข็งต่าง ๆ กัน (6H ถึง 4B) กดลงบนฟิล์ม โดยฟิล์มจะมีความแข็งเท่ากับปลายดินสอเบอร์ที่ทำให้ผิวฟิล์มทะลุได้ (อรอุษา สรวารี, 2537, หน้า 182) ส่วนในทางเซรามิกส์ เนื่องจากวัสดุมีความแข็งมากจึงมีเครื่องจักร-เครื่องมือที่ใช้ในการทดสอบความแข็งแตกต่างจากการทดสอบผิวเคลือบสี แต่คงอยู่บนหลักการของการขูดขีด หรือขัดถูที่ผิวเคลือบให้เกิดการสึกหรอเช่นเดียวกัน
http://www.teacher.ssru.ac.th/reudee_ni/file.php/1/Book-CeramicTest/physic-chapter7.html
|