DIN 53293 การทดสอบโครงสร้างแซนด์วิช - การทดสอบการดัดงอ

มาตรฐาน “DIN 53293 การทดสอบโครงสร้างแซนด์วิช - การทดสอบการดัดงอ” ซึ่งเผยแพร่โดยสถาบันมาตรฐานแห่งเยอรมนี (DIN) อธิบายวิธีการกำหนดคุณสมบัติการดัดงอของวัสดุคอมโพสิตแซนด์วิช (แผ่นแซนด์วิช) โครงสร้างแซนด์วิชเป็นวัสดุคอมโพสิตน้ำหนักเบาที่ประกอบด้วยส่วนประกอบดังต่อไปนี้:

• โดยทั่วไปแล้วจะมีชั้นนอกที่บางและแข็งสองชั้น (ชั้นผิวหรือชั้นเคลือบ) ซึ่งทำจากวัสดุต่างๆ เช่น พลาสติกเสริมใยแก้ว พลาสติกเสริมใยคาร์บอน อะลูมิเนียม หรือเหล็ก
• ตัวอย่างเช่น ตรงกลางจะมีแกนที่หนาและบางกว่า:
• ไม้บัลซา
• โครงสร้างแบบรังผึ้ง (อะลูมิเนียม กระดาษ อะรามิด หรือพลาสติก)
• โฟม (เช่น โฟมโพลียูรีเทน โฟมพีวีซี หรือโฟมอะลูมิเนียม)

วัสดุเหล่านี้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมที่ต้องการอัตราส่วนความแข็งต่อน้ำหนักสูง ซึ่งรวมถึง:

• การบินและอวกาศ
• ยานยนต์และรถไฟ
• การใช้งานทางทะเล
• งานก่อสร้างและงานอาคาร (เช่น แผ่นปิดผนังอาคาร รถบรรทุกห้องเย็น)
• พลังงานลม (ใบพัดกังหันลม)
• อุปกรณ์กีฬา

ตามมาตรฐาน DIN 53293 การทดสอบการดัดงอจะประเมินคุณสมบัติทางกลพื้นฐานของแผ่นแซนด์วิชภายใต้แรงดัดงอ การทดสอบนี้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งต่อไปนี้:

• ความแข็งแกร่งในการดัด (ความคงตัวในการดัด)
• โมเมนต์ดัดสูงสุดหรือความสามารถในการรับน้ำหนักก่อนเกิดความเสียหาย
• พฤติกรรมเบี่ยงเบน
• ลักษณะความเสียหาย (เช่น การเกิดรอยย่นที่ชั้นผิว การเลื่อนหลุดของแกนกลาง การบีบอัด/การดึงที่ชั้นผิว การแยกตัวของชั้น หรือรอยบุ๋มใต้จุดรับแรง)

การทดสอบนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการควบคุมคุณภาพ การเปรียบเทียบวัสดุ การตรวจสอบการออกแบบ และการวิจัยเกี่ยวกับโครงสร้างน้ำหนักเบา

มาตรฐาน DIN 53293 กำหนดการทดสอบการดัดแบบสี่จุด การกำหนดค่านี้เป็นที่นิยมมากกว่าการดัดแบบสามจุดสำหรับวัสดุแซนด์วิชเนื่องจาก:

• มันสร้างโมเมนต์ดัดคงที่ระหว่างจุดรับน้ำหนักภายใน
• วิธีนี้ช่วยลดแรงเฉือนในบริเวณตรงกลางให้น้อยที่สุด
• เมื่อเปรียบเทียบกับการติดตั้งแบบสามจุด วิธีนี้ช่วยลดผลกระทบเฉพาะจุด (รอยบุ๋ม) ใต้จุดรับน้ำหนักได้

โดยทั่วไปแล้ว การตั้งค่าจะเป็นดังนี้:

• ชิ้นงานทดสอบรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า (ขนาดกำหนดไว้ในมาตรฐาน โดยปกติจะขึ้นอยู่กับความหนาของแกนกลางและการโก่งตัวที่คาดการณ์ไว้)
• ได้รับการรองรับจากจุดภายนอกสองจุด
• มีการรับน้ำหนักแบบสมมาตรที่จุดภายในสองจุด
• โดยทั่วไป การทดสอบจะดำเนินการภายใต้สภาวะกึ่งคงที่ จนกว่าจะเกิดการแตกหักหรือถึงขีดจำกัดการเสียรูปที่กำหนดไว้

ผลลัพธ์โดยทั่วไปจะประกอบด้วยสิ่งต่อไปนี้:

• กราฟความสัมพันธ์ระหว่างแรงและระยะการเสียรูป
• ความแข็งแรงดัดที่ปรากฏ (ความแข็งแรงดัดเทียบเท่า)
• ค่าภาระวิกฤต
• ประเภทของกระดูกหักที่พบ

มาตรฐานต่อไปนี้เกี่ยวข้องกับมาตรฐาน DIN 53293:

• วิธีการที่อธิบายไว้นี้คล้ายคลึงกับ แต่ไม่เหมือนกันเสียทีเดียวกับ มาตรฐาน “ASTM C393 วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับคุณสมบัติแรงเฉือนแกนกลางของโครงสร้างแซนด์วิชโดยการดัดคาน”
• การทดสอบการดัดงอที่เหมาะสมสำหรับพลาสติกทั่วไปหรือพลาสติกเสริมใย ได้แก่ มาตรฐาน DIN EN ISO 178 (การดัดงอแบบสามจุด) หรือมาตรฐาน ISO 14125
• ในบางบริบท (เช่น แผ่นเสริมใยไฟเบอร์) มาตรฐาน DIN 53293 จะถูกนำไปใช้ร่วมกับ หรือเปรียบเทียบกับมาตรฐาน DIN EN ISO 14125 หรือ EN ISO 178

แม้จะผ่านมาหลายปีนับตั้งแต่มีการเผยแพร่มาตรฐาน DIN 53293 แต่มาตรฐานนี้ก็ยังคงถูกใช้เป็นเอกสารอ้างอิงในเอกสารทางเทคนิค ห้องปฏิบัติการทดสอบ และการรับรองผลิตภัณฑ์ โดยเฉพาะในยุโรป สำหรับแผ่นแซนด์วิชที่ใช้ในงานขนส่งและการก่อสร้าง

โดยสรุป มาตรฐาน DIN 53293 ประกอบด้วยวิธีการที่ใช้ในการกำหนดพฤติกรรมการดัดงอของโครงสร้างแซนด์วิช โดยเฉพาะอย่างยิ่งแผ่นแซนด์วิช วิธีนี้ใช้ในการประเมินความแข็ง ความแข็งแรง และพฤติกรรมการแตกหักของวัสดุคอมโพสิตแซนด์วิชภายใต้ภาระ

โครงสร้างแบบแซนด์วิชโดยทั่วไปประกอบด้วยสามชั้น:

• พื้นผิวด้านบน: นี่คือชั้นรับน้ำหนักที่บางและทนทาน
• พื้นผิวด้านล่าง: ช่วยต้านทานการโค้งงอร่วมกับพื้นผิวด้านบน
• แกนกลาง: น้ำหนักเบา หนา และโดยทั่วไปจะมีโครงสร้างแบบรังผึ้งหรือโฟม

การออกแบบนี้ช่วยให้มีความแข็งแรงในการดัดงอสูงโดยมีน้ำหนักเบา

วัตถุประสงค์ของวิธีการทดสอบนี้คือเพื่อตรวจสอบสิ่งต่อไปนี้:

• ความแข็งแรงในการดัดงอ
• โมดูลัสแรงดัดงอ
• ความสามารถในการรับน้ำหนักสูงสุด
• ประเภทของรอยแตก (รอยแตกที่ผิวหน้า รอยแตกยุบตัวภายใน รอยแตกแยก ฯลฯ)

โดยปกติจะทำการทดสอบโดยใช้เครื่องทดสอบอเนกประสงค์ กระบวนการทดสอบโดยพื้นฐานแล้วมีขั้นตอนดังนี้:

• การเตรียมตัวอย่าง: เตรียมตัวอย่างรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีขนาดตามที่กำหนด รายงานความหนาของตัวอย่างและชนิดของแกนกลาง
• วิธีการรับแรง: สามารถใช้การทดสอบการดัดแบบสามจุดหรือสี่จุดได้ โดยจะดำเนินการในลักษณะควบคุมแรงหรือควบคุมการเคลื่อนที่
• การวัด: มีการวัดค่าต่อไปนี้:
• แรงที่กระทำ
• การเคลื่อนตัวของจุดกึ่งกลาง
• แรงสูงสุด ณ ขณะที่เกิดการแตกหัก

นอกจากนี้ยังมีการกำหนดพารามิเตอร์ต่อไปนี้ด้วย:

• ความแข็งแรงดัด: ความเค้นสูงสุดที่วัสดุสามารถทนได้ก่อนที่จะแตกหัก
• ความแข็งแรงต่อการดัดงอ: ความต้านทานของแผ่นต่อการดัดงอ ความหนาของแกนกลางมีผลอย่างมากต่อค่านี้
• การวิเคราะห์ลักษณะความเสียหาย:
• การแตกหักจากการดึงของชั้นผิว
• อาการเคล็ดขัดยอกบริเวณด้านที่รับแรงกด
• การแตกหักแบบเฉือนแกนกลาง
• การแยกตัวของพื้นผิวและแกนกลาง (การหลุดลอก)

มาตรฐาน DIN 53293 ใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคส่วนต่อไปนี้:

• การบินและอวกาศ
• ยานยนต์
• เรือเดินทะเล
• งานก่อสร้าง (แผ่นผนังคอมโพสิต)
• ใบพัดกังหันลม

เนื่องจากโครงสร้างแบบแซนด์วิชเป็นระบบที่มีน้ำหนักเบาแต่มีความแข็งแรงสูง การทดสอบการดัดงอที่กำหนดไว้ในมาตรฐานนี้จึงถือว่ามีความสำคัญ การทดสอบนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเพราะ...

• มันช่วยตรวจสอบความถูกต้องของการออกแบบ
• มันควบคุมคุณภาพของการผลิต
• ทำให้สามารถเปรียบเทียบวัสดุได้
• มันให้ข้อมูลที่สำคัญต่อความปลอดภัย

เป็นเวลานานหลายปีที่องค์กรของเรา ด้วยทีมงานที่มีความสามารถและประสบการณ์ ได้เข้าใจถึงความต้องการของลูกค้า ให้บริการทดสอบขั้นสูงที่พวกเขาต้องการ และช่วยเหลือพวกเขาในการจัดตั้ง การนำไปใช้ และการปรับปรุงระบบการจัดการ ภายใต้กรอบนี้ เรายังให้บริการทดสอบตามมาตรฐาน DIN 53293 อีกด้วย