ค่าความแข็งเป็นคุณสมบัติสำคัญของวัสดุที่บ่งบอกถึงความทนทานต่อการสึกหรอและแรงกดทับ สองสเกลที่นิยมใช้ในการวัดค่าความแข็งคือ วิคเกอร์ส (Vickers Hardness, HV) และ ร็อกเวลล์ซี (Rockwell C Scale Hardness, HRC) ซึ่งแต่ละวิธีมีข้อดีเฉพาะตัวและเหมาะกับวัสดุหรือการใช้งานที่แตกต่างกัน บทความนี้จะอธิบายความแตกต่างระหว่าง HV และ HRC วิธีการทดสอบ การเลือกใช้สเกลที่เหมาะสม และบทบาทของวัสดุขัดประเภทต่าง ๆ เช่น steel shot, steel grit, cut wire และ AMS shot ในการทดสอบความแข็ง
การทดสอบความแข็งคืออะไร?
การทดสอบความแข็งคือการวัดความต้านทานของวัสดุต่อการเปลี่ยนรูป (deformation) โดยเฉพาะการกดหรือการบุบ ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สำคัญในการประเมินความเหมาะสมของวัสดุสำหรับการใช้งานต่าง ๆ เช่น ความทนทานต่อการสึกหรอ ความแข็งแรง และอายุการใช้งาน การเข้าใจค่าความแข็งช่วยให้นักวิศวกรและผู้ผลิตมั่นใจได้ว่าวัสดุตรงตามมาตรฐานที่ต้องการในแต่ละการใช้งาน
ความแข็งแบบวิคเกอร์ส (Vickers Hardness, HV)
การทดสอบแบบวิคเกอร์สใช้เพชรทรงพีระมิดสี่เหลี่ยมเป็นหัวกด (indenter) โดยกดลงบนพื้นผิวของวัสดุด้วยแรงที่กำหนดไว้ จากนั้นวัดขนาดของรอยกดเพื่อนำมาคำนวณค่าความแข็ง ข้อดีของวิธีนี้คือสามารถใช้ได้กับวัสดุทุกประเภท ทั้งที่แข็งและอ่อน และสามารถวัดได้ต่อเนื่องในสเกลเดียวกัน เหมาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุบางหรือสารเคลือบผิว เช่น ในการทดสอบ microhardness หรือการวิจัยและพัฒนา
ความแข็งแบบร็อกเวลล์ซี (Rockwell C Scale, HRC)
การทดสอบแบบร็อกเวลล์วัด ความลึกของรอยกด ที่เกิดจากหัวกดภายใต้แรงกด โดยในสเกล C จะใช้หัวกดเพชรรูปกรวย
เริ่มต้นด้วยการใช้แรงกดเบื้องต้น (minor load) เพื่อให้หัวกดสัมผัสกับพื้นผิว จากนั้นเพิ่มแรงกดหลัก (major load) แล้ววัดความลึกของรอยกดเพื่อคำนวณค่า HRC ข้อดีคือเป็นวิธีที่รวดเร็ว ไม่ต้องเตรียมชิ้นงานมาก เหมาะสำหรับงาน ควบคุมคุณภาพในสายการผลิต (Quality Control) และมักใช้กับวัสดุที่แข็ง เช่น เหล็กหรือโลหะต่าง ๆ
ความแตกต่างหลักระหว่าง HV และ HRC
| ประเด็น | วิคเกอร์ส (HV) | ร็อกเวลล์ซี (HRC) |
| หลักการวัด | วัดจากขนาดรอยกดของหัวเพชรพีระมิด | วัดจากความลึกของรอยกดของหัวเพชรรูปกรวย |
| ประเภทวัสดุที่เหมาะสม | วัสดุทุกชนิด ทั้งแข็งและอ่อน รวมถึงฟิล์มบาง | วัสดุแข็ง เช่น เหล็ก โลหะ |
| ความแม่นยำ | ให้ค่าละเอียดและแม่นยำสูง | ให้ผลรวดเร็ว เหมาะกับการผลิต |
| การใช้งานหลัก | งานวิจัย การพัฒนา วัสดุบาง | งานอุตสาหกรรม การควบคุมคุณภา |
การเลือกสเกลความแข็งที่เหมาะสม
การเลือกระดับความแข็งที่เหมาะสม การเลือกระดับความแข็งที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุและความต้องการในการทดสอบ สำหรับวัสดุบาง สารเคลือบผิว และระดับความแข็งที่หลากหลาย HV เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดเนื่องจากการวัดที่ละเอียดและแม่นยำ ในทางกลับกัน สำหรับวัสดุที่แข็งกว่า เช่น เหล็ก HRC จะให้ข้อได้เปรียบมากกว่าเนื่องจากความเรียบง่ายและรวดเร็ว ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม
บทบาทของวัสดุขัด (Metallic Abrasives) ในการทดสอบความแข็ง
วัสดุขัดมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของการเตรียมพื้นผิวและการทดสอบความแข็ง
- Steel Shot (40–50 HRC): ใช้สำหรับทำความสะอาด ลอกสนิม และเตรียมพื้นผิวในงานที่ต้องการความแข็งระดับกลางถึงสูง
- Steel Grit (40–65 HRC): ให้แรงขัดที่รุนแรง เหมาะสำหรับการสร้างพื้นผิวลึกและการทำความสะอาดที่ต้องการประสิทธิภาพสูง
- Cut Wire (40–55 HRC): เหมาะสำหรับงานยิงพ่นเพิ่มความต้านทานความล้า (shot peening) ให้ขนาดและรูปทรงสม่ำเสมอ
- AMS Shot (55–62 HRC): ใช้ในงานที่ต้องการความแม่นยำสูง เช่น อุตสาหกรรมการบิน มีการปนเปื้อนต่ำและให้คุณภาพพื้นผิวดีเยี่ยม
คำแนะนำจากผู้เชี่ยวชาญ
การทดสอบความแข็งอาจมีความซับซ้อน และการเลือกวิธีการที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ รวมถึงประเภทของวัสดุและการใช้งาน การปรึกษาผู้เชี่ยวชาญในสาขานี้จะช่วยให้ได้ข้อมูลเชิงลึกที่มีค่าและมั่นใจได้ว่ากระบวนการทดสอบได้รับการปรับให้เหมาะสมกับความต้องการเฉพาะของคุณ ผู้เชี่ยวชาญจะให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญในการเลือกวัสดุขัดที่เหมาะสมและการปรับพารามิเตอร์ของกระบวนการให้เหมาะสมที่สุด เพื่อให้มั่นใจได้ถึงคุณภาพพื้นผิวที่เหนือกว่าและประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น
