มาทำความเข้าใจ การทดสอบวัสดุ คืออะไร? มีกี่ประเภท?

การทดสอบวัสดุ คืออะไร?

การทดสอบวัสดุ หมายถึง วิธีการในการทดสอบหรือตรวจสอบคุณสมบัติต่างๆ ของตัววัสดุ ไม่ว่าจะเป็นคุณสมบัติเชิงกล (Mechanical Properties) ซึ่งหมายถึง พฤติกรรมอย่างหนึ่งของวัสดุ ที่สามารถแสดงออกมาเมื่อมีแรงจากภายนอกมากระทำต่อวัสดุ รวมทั้งคุณสมบัติทางเคมี (Chemical Properties) ซึ่งหมายถึง การเกิดปฏิกิริยาเคมีและองค์ประกอบทางเคมี และอีกหนึ่งสมบัติได้แก่คุณสมบัติทางฟิสิกส์ (Physical Properties) ซึ่งหมายถึงคุณลักษณะของเนื้อวัสดุ เป็นต้น

การทดสอบทำไปเพื่อศึกษาพฤติกรรม ปฏิกิริยาต่างๆ ที่เกิดขึ้น เมื่ออยู่ในสภาวะการใช้งานทางอุตสาหกรรม รวมทั้งเป็นการทดสอบเพื่อตรวจสอบชนิดหรือความบกพร่องของเนื้อวัสดุ

ประโยชน์ของการทดสอบวัสดุ

• ความปลอดภัยในการใช้งานของผู้บริโภค
  ดังที่ได้กล่าวไปข้างต้นว่าความปลอดภัยของผู้ใช้งานหรือผู้บริโภคนั้นเป็นสิ่งสำคัญ การใช้วัสดุที่เหมาะสม และการมีข้อมูลที่เชื่อถือได้ จะช่วยให้ผู้ผลิตสามารถมอบคู่มือการดูแลและการใช้งานสินค้านั้นๆ ได้อย่างเหมาะสม
• การลดต้นทุนทางการผลิต
  การทดสอบวัสดุและทำความเข้าใจวัสดุอย่างถี่ถ้วนก่อนลงมือผลิตสินค้าใดๆ ก็ตาม จะสามารถช่วยลดความเสี่ยงที่อาจเกิดจากการเลือกวัสดุที่ไม่เหมาะสม ทำให้ได้ชิ้นงานที่เสียหาย ซึ่งเป็นการเปลืองต้นทุนโดยใช่เหตุ
• การรับประกันและรับรองคุณภาพของผลิตภัณฑ์
  การทดสอบและเข้าใจคุณสมบัติของวัสดุทำให้สามารถทำให้ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตออกมาผ่านการรับรองคุณภาพจากหน่วยงานหรือองค์กรที่เกี่ยวข้อง เป็นการประโยชน์ในเรื่องของการเพิ่มความน่าเชื่อถือนั่นเอง

การทดสอบวัสดุ มีกี่ประเภท แบ่งออกเป็นอะไรบ้าง?

การทดสอบ ตรวจสอบ หรือการประเมินสมบัติด้านต่างๆ ของวัสดุที่ได้อธิบายไปข้างต้นนั้นมีหลายวิธีด้วยกัน วิธีที่ใช้แตกต่างกันไปตามสมบัติที่ต้องการทดสอบ โดนเบื้องต้นสามารถที่จะแบ่งประเภทของการทดสอบวัสดุออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่

1. การทดสอบแบบทำลาย (Destructive Testing หรือ DT)
   การทดสอบแบบทำลายนี้เป็นการทดสอบเพื่อหาคุณสมบัติเชิงกล (Mechanical Properties) การทดสอบในลักษณะนี้ ชิ้นวัสดุที่ใช้ทดสอบ (Specimen) จะเกิดการชำรุดเสียหายถาวร ต่อไปนี้คือตัวอย่างของการทดสอบแบบทำลายสภาพ เพื่อหาคุณสมบัติทางกลของวัสดุ
   การทดสอบการดึง (Tensile Test) เป็นการทดสอบเพื่อหาค่าความเค้น (Stress) กล่าวคือเมื่อมีแรงที่มากระทำอยู่ในลักษณะของการดึง (Tensile) ภายใต้แรงดึงหรือการยืดในแนวแรงที่ตั้งฉากกับพื้นที่หน้าตัดของวัสดุ วัสดุออกแรงต้านเเพื่อไม่ให้เกิดการขาดออกจากกัน
   การทดสอบแรงกด (Compression Test) เป็นการทดสอบที่มีลักษณะของแรงที่มากระทำที่อยู่ในลักษณะการกดอัด (Compressive) มีแนวแรงตั้งฉากกับพื้นที่หน้าตัดของวัสดุ ทำให้วัสดุออกแรงต้านทานเพื่อไม่ให้เกิดการแตกหัก
   การทดสอบความแข็ง (Hardness Test) เป็นการทดสอบเพื่อหาค่าความสามารถของวัสดุที่ต้านทานการเปลี่ยนรูปแบบถาวร รวมทั้งดูว่าทำให้เปลี่ยนรูปมากน้อยแค่ไหน ซึ่งสามารถทดสอบความแข็งของวัสดุได้หลากหลายวิธี ไม่ว่าจะใช้แรงกด ขูด เจาะกระแทก
   การทดสอบแรงกระแทก (Impact Test) เป็นการทดสอบเพื่อหาค่าความเหนียว (Toughness) และความสามารถในการรับแรงกระแทกของวัสดุนั้นๆ โดยลักษณะของแรงที่มากระทำนั้น จะต้องอยู่ในลักษณะแรงเคลื่อนที่ (Dynamic Load) มากระแทกด้วยความเร็วเพื่อให้เกิดการแตกหักในเวลาอันสั้น จึงจะเรียกว่าการกระแทก
2. การทดสอบวัสดุแบบไม่ทำลายสภาพ (Non-destructive Testing หรือ NDT)
   การทดสอบแบบไม่ทำลายนี้เป็นการทดสอบเพื่อหาคุณสมบัติหรือข้อบกพร่องของวัสดุ การทดสอบในลักษณะนี้ ชิ้นวัสดุที่ใช้ทดสอบ (Specimen) จะไม่เกิดการชำรุดเสียหาย ต่อไปนี้คือตัวอย่างของการทดสอบแบบไม่ทำลายสภาพ
   การตรวจสอบด้วยสายตา (Visual Inspection) เป็นการตรวจสอบที่สะดวกเนื่องจากไม่ต้องการเครื่องมือในการตรวจสอบแต่อย่างใด แต่กระนั้นผู้ตรวจสอบก็ต้องมีความรู้ในด้านทฤษฎีและปฏิบัติเกี่ยวกับการผลิต เพื่อที่จะสามารถหาลักษณะที่ผิดปกติผ่านการตรวจสอบด้วยตาเปล่า
   การตรวจสอบด้วยอนุภาคแม่เหล็ก (Magnetic Particle Testing) เป็นการตรวจสอบหาจุดบกพร่องที่ผิวและใต้ผิวชิ้นงานลงไปอีกเล็กน้อย โดยผลแม่เหล็กจเรียงตัวตามรอยร้าว ทำให้พบกับจุดบกพร่องที่อยู่ไม่ลึกนัก ใช้กับวัสดุที่มีความเป็นแม่เหล็ก (Ferromagnetic) ได้แก่ เหล็ก โคบอลท์ นิกเกิล
   การตรวจสอบด้วยการถ่ายรังสี (Radiographic Testing) เป็นการตรวจสอบหาจุดบกพร่องผ่านการถ่ายรังสีลงบนฟิล์มถ่ายภาพ ปริมาณของรังสีที่มากหรือน้อยที่ทะลุผ่านนั้น จะสามารถที่จะบอกได้ว่าวัสดุมีข้อบกพร่องจุดใด
   การตรวจสอบด้วยอัลตราโซนิก (Ultrasonic Testing) เป็นการตรวจสอบสิ่งบกพร่องในชั้นเนื้อวัสดุได้เช่นเดียวกับภาพถ่ายรังสี โดยที่อัลตราโซนิกจะเป็นการส่งคลื่นเสียงผ่านไปยังชิ้นทดสอบ แล้วดูว่ามีคลื่นส่งกลับมาหรือไม่ มักจะใช้ในการทดสอบโครงเหล็กประเภท I-Beam

สรุป

จากตัวอย่างของการทดสอบหาคุณสมบัติของวัสดุแต่ละประเภทที่เราได้นำมาฝากในบทความนี้ จะเห็นว่าการทดสอบนั้นมีอยู่มากมายตามคุณสมบัติต่างๆ ของวัสดุที่ต้องการทดสอบ ทั้งหมดเพื่อเลือกใช้วัสดุได้ตรงใจ ตอบรับกับความต้องการในการใช้งาน โดยการเลือกว่าวัสดุใดจะต้องทดสอบแบบใดและอย่างไรนั้นควรได้รับการประเมินและแนะนำจากผู้เชี่ยวชาญโดยตรง