เทคนิค Through-Diamond-Technique คืออะไร

ในขณะที่ทั้งสองวิธี – UCI และ Rebound – ถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในภาคสนามและแก้ไขปัญหาการทดสอบความแข็งหน้างานได้มากมาย แต่ก็มีข้อจำกัดเกี่ยวกับชนิดของวัสดุที่อยู่ระหว่างการทดสอบและ ขนาดและน้ำหนัก ตามลำดับ นอกจากนี้ เนื่องจากอิทธิพลของ Youngs-Modulus วิธีการทดสอบแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่จึงไม่สามารถวัดวัสดุที่แตกต่างกันได้โดยไม่ต้องปรับเทียบหรือปรับเครื่องมือก่อน

ข้อดีของวิธี TDT คืออะไร

ด้วย Transpyramidal Indenter Viewing หรือที่รู้จักกันในชื่อ Through Diamond Technique เราจึงเอาชนะ “ข้อจำกัด” นี้ได้: วัสดุเกือบทุกชนิดตั้งแต่เหล็กไปจนถึงยาง และจากอะลูมิเนียมไปจนถึงพลาสติก สามารถทดสอบได้โดยไม่จำเป็นต้องปรับเทียบเครื่องมือ ด้วยเครื่องมือนี้ เราได้พัฒนาเครื่องทดสอบความแข็งแบบพกพาด้วยแสง ทำให้สามารถวัดความแข็งแบบ Vickers ได้จริง ภายใต้ภาระโดยไม่ต้องเผชิญกับอิทธิพลรบกวนของคุณสมบัติยืดหยุ่นของวัสดุที่ทดสอบ เช่น Youngs-Modulus

ระบบประกอบด้วยเครื่องมือพื้นฐานแบบพกพารวมถึงจอแสดงผล LCD แบบกราฟิกและโพรบ TDT (ดูรูปที่ 3)

โดยการใช้ภาระการทดสอบบางอย่าง (เช่น 50 N) เพชรจะเจาะเข้าไปในวัสดุ ขนาดรอยเว้าของ เพชร Vickers กล่าวคือ ความยาวของเส้นทแยงมุม จะถูกวัดโดยอัตโนมัติภายใต้ภาระโดยการมองผ่านเพชรด้วยระบบออปติคัลที่มีกล้อง CCD จากนั้นจึงทำการประเมินข้อมูลในเครื่องมือ

เนื่องจากความแข็งแบบ Vickers ถูกกำหนดง่ายๆ ว่าเป็นอัตราส่วนระหว่างภาระการทดสอบและขนาดรอยเว้า (เส้นทแยงมุมของรอยเว้า) การวัดความยาวเส้นทแยงมุมแบบ TDT จึงให้ค่าความแข็งแบบ Vickers ทันทีสำหรับภาระการทดสอบที่ใช้ ภาพสดของรอยเว้าที่แสดงบน LCD ของเครื่องมือยังช่วยให้สามารถระบุลักษณะความน่าเชื่อถือในการวัดได้ทันที เช่น คุณภาพของรอยเว้าเพชร Vickers

วิธีการทางกายภาพของ การทดสอบความแข็งแบบ TDT – ย้อนกลับไปสู่ความแข็งแบบ Vickers – ช่วยให้สามารถทดสอบวัสดุต่างๆ ได้อย่างคล่องตัวโดยไม่จำเป็นต้องปรับเทียบเครื่องมือ ด้วยการมองผ่านเพชรภายใต้ภาระ TDT จึงเปิดการทดสอบความแข็งแบบพกพาไม่เพียงแต่สำหรับการใช้งานใหม่ๆ เช่น ขดลวด ชั้นบาง และสารเคลือบผิวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวัสดุต่างๆ เช่น พลาสติก แก้ว และวัสดุไฮเทค เช่น เซรามิกหรืออินเตอร์เมทัลลิก

ในขณะที่ทำการทดสอบภายใต้ภาระโดยการมองผ่านเพชร เครื่องมือ TDT ยังช่วยให้สามารถวัดความแข็งของวัสดุยืดหยุ่นหรือวัสดุอ่อนนุ่มได้ การทดสอบประเภทอื่นๆ เช่น การทดสอบแบบ Brinell, Vickers หรือ Knoop มีปัญหาของตัวเอง ปัญหาในการพยายามใช้วิธีการทดสอบ “แบบเก่า” บางอย่างคือ รอยเว้าเองบางครั้งอาจฟื้นตัวเกือบทั้งหมด และไม่มีรอยประทับถาวรเหลืออยู่ ทำให้ไม่สามารถทำการวัดได้

วิธี TDT ช่วยขจัดปัญหานั้นออกไป เกี่ยวข้องกับการกดหมัดเพชรที่มีรูปทรงที่ทราบลงบนพื้นผิวของวัสดุ ขนาดรอยเว้าจะถูกตรวจสอบภายใต้ภาระระหว่างการทดสอบ

ในบางอุตสาหกรรม อะลูมิเนียมหรือโลหะผสมอ่อนนุ่ม เช่น ตะกั่วบัดกรี จะถือว่าเป็นวัสดุ “อ่อนนุ่ม” แต่เมื่อการทดสอบยาง พลาสติก และโพลิเมอร์กลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้น แม้แต่โลหะที่อ่อนนุ่มที่สุดก็จะดูแข็งกว่าเมื่อเทียบกัน เป็นคำที่สัมพันธ์กัน อย่างไรก็ตาม การใช้งานสำหรับการทดสอบวัสดุอ่อนนุ่มนั้นแพร่หลาย

อุตสาหกรรมยานยนต์ทดสอบความแข็งของสีและยาง อุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์และโฟโตนิกส์ทดสอบฟิล์มค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำ แผ่นขัดเงาทางเคมีและกลไก แผ่นพันธะ ตะกั่วบัดกรี และวัสดุบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ อุตสาหกรรมวัสดุชีวภาพทดสอบวัสดุข้อต่อโพลิเมอร์ วัสดุปลูกถ่าย เล็บและอนุภาคยา แม้แต่ในวงการแพทย์ยังทดสอบตัวอย่างทางชีวภาพ เช่น ตับ กระดูกอ่อน และเนื้อเยื่อหลอดเลือดแดง การกำหนดค่าความแข็งที่มีความหมายสำหรับวัสดุอ่อนนุ่มนั้นเป็นเรื่องที่ท้าทายมาโดยตลอด และแม้จะมีความก้าวหน้าล่าสุดในวิธีการและเครื่องมือ แต่ก็ยังคงเป็นเช่นนั้น

เทคนิค Through Diamond (TDT)

นวัตกรรมด้วยเทคนิคนี้คือการประเมินรอยเว้าเพชร Vickers ซึ่งเกิดขึ้นโดยการมองผ่านเพชร Vickers โดยใช้กล้อง CCD ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องส่องสว่างพื้นผิวด้านในของเพชรโดยใช้ไดโอดเปล่งแสง (LED) ที่จัดเรียงทางเรขาคณิต

เพื่อให้ได้ความละเอียดสูงสุดของภาพรอยเว้า จำเป็นต้องจับคู่ความยาวคลื่นของแสง LED และลักษณะความไวของสเปกตรัมของชิป CCD

ระบบเลนส์พิเศษได้รับการพัฒนาและปรับให้เข้ากับ LED เพื่อให้มั่นใจถึงความละเอียดสูงสุด การประเมินรอยเว้าด้วยคอมพิวเตอร์และการกำหนดความยาวของเส้นทแยงมุมเกิดขึ้นในสามขั้นตอน

ขั้นตอนแรกจะระบุตำแหน่งโดยประมาณของรอยเว้า หลังจากนั้นจะมีการกำหนดเส้นขอบที่แน่นอนของรอยเว้าในบริเวณใกล้เคียง (ที่เรียกว่า Areas of Interest) โดยใช้ “ตัวกรองการเปลี่ยนผ่าน” ที่เหมาะสมสำหรับการกำหนดการเปลี่ยนผ่านระดับสีเทาใดๆ

สุดท้าย พื้นผิวรอยเว้าและเส้นทแยงมุมจะถูกกำหนดโดยใช้จุดตัดของเส้นขอบที่คำนวณและขอบของเพชร Vickers ตามคำจำกัดความของ Vickers ค่า HV จะถูกคำนวณสำหรับภาระการทดสอบที่ใช้