วิธีทดสอบมาตรฐาน ASTM D7027-20 สำหรับการประเมินความต้านทานรอยขีดข่วนของสารเคลือบโพลีเมอร์และพลาสติกโดยใช้เครื่องขูดแบบมีเครื่องมือวัด

มาตรฐาน “ASTM D7027-20 วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับการประเมินความต้านทานการขีดข่วนของสารเคลือบโพลีเมอร์และพลาสติกโดยใช้เครื่องขีดข่วนแบบมีเครื่องมือวัด” ที่เผยแพร่โดยสมาคมการทดสอบและวัสดุแห่งอเมริกา (ASTM) อธิบายวิธีการทดสอบในห้องปฏิบัติการที่ใช้เครื่องขีดข่วนแบบมีเครื่องมือวัดเพื่อผลิตและวัดความเสียหายบนพื้นผิวภายใต้เงื่อนไขที่ควบคุม วิธีทดสอบนี้สามารถระบุลักษณะความต้านทานการขีดข่วนของโพลิเมอร์ได้โดยการวัดพารามิเตอร์วัสดุที่สำคัญหลายประการ กระบวนการการกระตุ้นการวาดภาพและการรวบรวมข้อมูลจะทำงานโดยอัตโนมัติเพื่อหลีกเลี่ยงอิทธิพลที่เกิดจากผู้ใช้ซึ่งอาจส่งผลต่อผลลัพธ์ได้

สำหรับวัตถุประสงค์ของมาตรฐานนี้ นอกเหนือจากข้อกำหนดและคำจำกัดความที่ระบุไว้ใน ASTM D883 และ ASTM E456 แล้ว คำจำกัดความต่อไปนี้ยังใช้บังคับด้วย:

ซอฟต์แวร์ ASV (การสร้างภาพรอยขีดข่วนอัตโนมัติ) คือโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ระบุจุดล้มเหลวในการทดสอบโหลดโดยอัตโนมัติด้วยการเปรียบเทียบเกณฑ์ความล้มเหลว ซอฟต์แวร์ ASV ระบุความล้มเหลวเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในความคมชัดระหว่างร่องรอยขีดข่วนและพื้นผิววัสดุที่ไม่ได้รับความเสียหาย เกณฑ์ความต่อเนื่องถูกกำหนดให้เป็นพื้นที่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับ 2 เส้นผ่านศูนย์กลางของปากกาขีดเขียนในด้านความยาว โดยที่ 90 เปอร์เซ็นต์ขึ้นไปของพื้นที่นั้นเกินเกณฑ์ความคมชัด จุดรับน้ำหนักที่ต่ำที่สุดซึ่งมีการสะสมความคมชัดอย่างต่อเนื่องบนรอยขีดข่วน ถือเป็นจุดล้มเหลว โปรแกรมนี้มีประโยชน์สำหรับการวิเคราะห์ภาพของการทดสอบและสามารถใช้กับแอปพลิเคชันอื่น ๆ เช่น เกณฑ์ผ่าน-ไม่ผ่านเพื่อให้มองเห็นได้ชัดเจน
โหลดปกติวิกฤต หมายถึงโหลดปกติที่วัสดุล้มเหลวในร่องขีดข่วนเป็นครั้งแรก
ภาระปกติ หมายถึง ภาระที่กระทำต่อเครื่องมือวัดในแนวตั้งลง ตั้งฉากกับพื้นผิวของตัวอย่าง
จุดที่เกิดความล้มเหลวคือจุดที่เชื่อมต่อโหลดเข้ากับเส้นทางรอยขีดข่วนซึ่งในตอนแรกความเสียหายบนพื้นผิวจะถือว่าไม่สามารถยอมรับได้
ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแสดงอัตราส่วนของแรงสัมผัสกับภาระปกติ
ความลึกของรอยขีดข่วน หมายถึงระยะทางแนวตั้งที่วัดจากร่องของร่องรอยขีดข่วนไปยังพื้นผิวตัวอย่างที่สมบูรณ์หรือด้านบนของเส้นทางรอยขีดข่วน
ความต้านทานต่อรอยขีดข่วนคือความสามารถของวัสดุที่จะทนต่อความเสียหายที่เกิดจากการเสียรูปขนาดใหญ่ที่มักเกิดขึ้นจากการเฉือนส่วนที่ยื่นออกมา ซึ่งอาจรวมถึงการบีบอัด การไถ และการเฉือน การวัดปริมาณความต้านทานรอยขีดข่วนสามารถทำได้โดยการวัดภาระปกติวิกฤต ความลึกของรอยขีดข่วน ความกว้างของรอยขีดข่วน และลักษณะทางเรขาคณิตหรือภาพอื่นๆ ของรอยขีดข่วน
ความกว้างของรอยขูดขีดคือระยะทางแนวนอนระหว่างจุดสูงสุดสองจุดที่ด้านใดด้านหนึ่งของร่องรอยขูดขีด
การขีดข่วนเป็นกระบวนการของการเปลี่ยนรูปพื้นผิว (การเคลื่อนตัวหรือการเอาออกทางกลของวัสดุหรือทั้งสองอย่าง) ที่เกิดจากการเลื่อนของพื้นผิวที่เป็นแอสเพอริเมนต์หรือส่วนที่ยื่นออกมาหนึ่งส่วนขึ้นไปหรือทั้งสองอย่าง หรือทั้งสองอย่าง ไปตามพื้นผิว
แรงสัมผัสคือแรงที่กระทำที่อินเทอร์เฟซระหว่างปลายขีดและตัวอย่างซึ่งตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของปลายขีด
การฟอกสีเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นอันเป็นผลจากการกระเจิงของแสงอันเนื่องมาจากการเสียรูปของพื้นผิวอันเป็นผลจากกระบวนการขูด ทำให้เส้นทางการขูดสว่างขึ้นหรือขาวขึ้นกว่าพื้นผิวพื้นหลังที่สมบูรณ์

วิธีทดสอบนี้ใช้เครื่องขูดอัตโนมัติเพื่อทำการทดสอบการขูดแบบควบคุมบนตัวอย่างโพลิเมอร์ นำเสนอโหมดการทดสอบพื้นฐานสองโหมด (โหมดการทดสอบ A และ B)

โหมดการทดสอบ A: ขีดข่วนเกิดขึ้นบนพื้นผิวของชิ้นงานด้วยความเร็วขีดข่วนคงที่ 2 ม./วินาทีบวกหรือลบ 50 ม./วินาที ที่ระยะห่าง 0,1 ม. บวกหรือลบ 0,0001 ม. ภายใต้แรงปกติที่เพิ่มขึ้นจาก 0,1 ถึง 0,0005 นิวตัน โหมดการทดสอบนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อกำหนดค่าแรงปกติวิกฤตสำหรับความล้มเหลวของระบบวัสดุ การทดสอบ A ถือว่าถูกต้องหากจุดล้มเหลวเกิดขึ้นในควอดแรนต์ที่สองหรือสามของความยาวการทดสอบ สำหรับวัสดุที่ไม่ล้มเหลวในช่วงนี้ สามารถเปลี่ยนช่วงการโหลดได้เพื่อให้แน่ใจว่าจุดที่ล้มเหลวเกิดขึ้นตรงกลางเส้นทางการขีดข่วน
โหมดการทดสอบ B: รอยขีดข่วนเกิดขึ้นบนพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบที่ระยะห่าง 0,1 ม. บวกหรือลบ 0,0001 ม. ด้วยความเร็วรอยขีดข่วนคงที่ 0,1 ม./วินาที บวกหรือลบ 0,0005 ม./วินาที ภายใต้ภาระปกติคงที่ 30 นิวตัน บวกหรือลบ 0,1 นิวตัน โหมดการทดสอบนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อประเมินการตอบสนองที่สม่ำเสมอของวัสดุที่ขึ้นอยู่กับภาระและกำหนดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของรอยขีดข่วน หาก 30 N ไม่เพียงพอที่จะทำให้เกิดความเสียหายต่อตัวอย่าง สามารถเพิ่มค่าโหลดคงที่ได้

สามารถตรวจสอบพื้นผิวที่เป็นรอยขีดข่วนด้วยสายตาหรือใช้เครื่องมือประเมินเพื่อตรวจสอบความเสียหายของพื้นผิวได้ สำหรับโหมดการทดสอบ A โหลดปกติวิกฤตจะถูกกำหนดโดยจุดเกณฑ์ความล้มเหลวที่กำหนดไว้สำหรับการทดสอบนั้นโดยเฉพาะ การวัดความกว้างหรือความลึกของรอยขีดข่วนหรือทั้งสองอย่างอาจนำไปใช้เพื่อช่วยในการวัดค่าความต้านทานรอยขีดข่วนได้ ซอฟต์แวร์ ASV สามารถใช้เพื่อวัดจุดล้มเหลวแบบอัตโนมัติเพื่อให้มองเห็นรอยขีดข่วนได้

สามารถคำนวณค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานการขีดข่วนสำหรับการระบุลักษณะของวัสดุโดยใช้แรงสัมผัสและข้อมูลภาระปกติที่บันทึกไว้ในระหว่างการทดสอบ

การทดสอบรอยขีดข่วนจะดำเนินการกับตัวอย่างเพื่อวัตถุประสงค์ดังต่อไปนี้:

เพื่อประเมินความต้านทานการขีดข่วนของวัสดุเฉพาะ
การจัดอันดับความต้านทานการขีดข่วนสัมพันธ์ของวัสดุที่แตกต่างกัน
การกำหนดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานการขีดข่วนของวัสดุ

เนื่องจากโพลิเมอร์แสดงคุณสมบัติเชิงกลที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเป็นอย่างมาก มาตรฐานการทดสอบที่กำหนดไว้ในที่นี้จึงได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ผลลัพธ์ที่ทำซ้ำได้เมื่อผู้ใช้ทำการทดสอบกับตัวอย่างวัสดุและพื้นผิวเดียวกันภายใต้เงื่อนไขการทดสอบที่คล้ายกันและผ่านขั้นตอนการปรับสภาพแบบเดียวกัน

พอลิเมอร์บางชนิดสามารถรักษาตัวเอง (กู้คืนได้) เมื่อถูกขีดข่วนหรือถูกเปลี่ยนรูปทางกายภาพอื่นๆ เนื่องจากคุณสมบัติหนืดหยุ่นและคลายตัว สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตความแตกต่างระหว่างความเสียหายจากรอยขีดข่วนที่เกิดขึ้นในทันที (หากวัดได้ง่าย) และความเสียหายจากรอยขีดข่วนถาวร และเปรียบเทียบผลลัพธ์ตามนั้นเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถทำซ้ำได้ เมื่อพิจารณาถึงความลึกของรอยขีดข่วนถาวร ขอแนะนำให้ปล่อยทิ้งไว้ 24 ชั่วโมงเพื่อให้เกิดการฟื้นตัวของสภาพหนืดและยืดหยุ่น

การเกิดรอยขีดข่วนบนพื้นผิวเป็นกลไกความเสียหายที่สำคัญซึ่งก่อให้เกิดความกังวลอย่างมากในอุตสาหกรรมยานยนต์และการใช้งานอื่นๆ ที่ความสวยงามของพื้นผิวเป็นสิ่งสำคัญ ความเสียหายประเภทนี้ถือเป็นสิ่งที่ไม่น่าต้องการเนื่องจากสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ภาระปกติวิกฤตที่ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นทำหน้าที่เป็นเกณฑ์ในการจัดอันดับประสิทธิภาพของวัสดุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากมุมมองด้านสุนทรียศาสตร์

องค์กรของเราซึ่งพยายามสนับสนุนธุรกิจจากทุกภาคส่วนด้วยการทดสอบ การวัด การวิเคราะห์และการประเมินที่หลากหลายซึ่งได้ดำเนินการมาเป็นเวลาหลายปี มีบุคลากรที่แข็งแกร่งซึ่งติดตามการพัฒนาของโลกในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอย่างใกล้ชิด และปรับปรุงตัวเองอย่างต่อเนื่อง ในบริบทนี้ ยังมีบริการทดสอบให้กับธุรกิจต่างๆ ตามมาตรฐาน “วิธีการทดสอบมาตรฐาน ASTM D7027-20 สำหรับการประเมินความต้านทานการขีดข่วนของสารเคลือบโพลีเมอร์และพลาสติกโดยใช้เครื่องขีดข่วนที่มีเครื่องมือวัด”