การทดสอบความแข็งแบบร็อคเวลล์ของวัสดุคอมโพสิตพอลิเมอร์ PEEK

PEEK (โพลีอีเทอร์อีเทอร์คีโตน) เป็นวัสดุคอมโพสิตประสิทธิภาพสูงที่ผลิตขึ้นโดยการผสมเรซิน PEEK กับวัสดุเสริมแรง เช่น เส้นใยคาร์บอน เส้นใยแก้ว และเซรามิก วัสดุ PEEK ที่มีความแข็งสูงจะทนต่อรอยขีดข่วนและการสึกหรอได้ดีกว่า ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนและส่วนประกอบที่ทนต่อการสึกหรอและต้องการความแข็งแรงสูง ความแข็งสูงของ PEEK ช่วยให้คงรูปทรงเดิมได้แม้หลังจากทนต่อแรงทางกลและการใช้งานในระยะยาว ซึ่งทำให้มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในด้านต่างๆ เช่น การบินและอวกาศ ยานยนต์ และการแพทย์

สำหรับวัสดุ PEEK ความแข็งเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของความสามารถในการต้านทานการเสียรูปภายใต้แรงภายนอก ความแข็งมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพและการใช้งาน ความแข็งมักวัดด้วยหน่วยความแข็งร็อคเวลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งมาตราส่วน HRR ซึ่งเหมาะสมสำหรับพลาสติกที่มีความแข็งปานกลาง การทดสอบนี้สะดวกและทำให้วัสดุเสียหายเพียงเล็กน้อย

ในมาตรฐานการทดสอบความแข็งแบบ Rockwell สำหรับวัสดุคอมโพสิตพอลิเมอร์ Peek นั้น มีการใช้มาตราส่วน R (HRR) และมาตราส่วน M (HRM) อย่างแพร่หลาย โดยที่มาตราส่วน R เป็นที่นิยมใช้มากกว่า

สำหรับวัสดุ Peek บริสุทธิ์ที่ไม่เสริมแรงหรือเสริมแรงน้อย (เช่น ปริมาณใยแก้ว ≤ 30%) โดยทั่วไปแล้วมาตราส่วน R มักเป็นตัวเลือกที่นิยมใช้มากกว่า เนื่องจากมาตราส่วน R เหมาะสำหรับพลาสติกที่ค่อนข้างอ่อน ความแข็งของวัสดุ Peek บริสุทธิ์โดยทั่วไปอยู่ในช่วงประมาณ HRR110 ถึง HRR120 ซึ่งอยู่ในช่วงการวัดของมาตราส่วน R ทำให้สามารถสะท้อนค่าความแข็งได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ ข้อมูลจากมาตราส่วนนี้ยังมีความเป็นที่ยอมรับในอุตสาหกรรมมากกว่าเมื่อทำการทดสอบความแข็งของวัสดุดังกล่าว

สำหรับวัสดุคอมโพสิต Peek ที่มีการเสริมแรงสูง (เช่น ปริมาณใยแก้ว/ใยคาร์บอน ≥ 30%) มักใช้มาตราส่วน M เนื่องจากมีความแข็งสูงกว่า มาตราส่วน M ใช้แรงทดสอบที่มากกว่า ซึ่งสามารถลดผลกระทบของเส้นใยเสริมแรงต่อรอยกด และส่งผลให้ข้อมูลการทดสอบมีความเสถียรมากขึ้น

การทดสอบความแข็งแบบ Rockwell ของวัสดุคอมโพสิตพอลิเมอร์ PEEK ต้องเป็นไปตามมาตรฐาน ASTM D785 หรือ ISO 2039-2 กระบวนการหลักเกี่ยวข้องกับการใช้แรงกดที่กำหนดผ่านหัวกดเพชร และคำนวณค่าความแข็งตามความลึกของการกด ในระหว่างกระบวนการทดสอบ ต้องให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับการควบคุมการเตรียมตัวอย่างและสภาพแวดล้อมการทดสอบเพื่อให้แน่ใจว่าค่าผลลัพธ์มีความถูกต้องแม่นยำ มีข้อกำหนดเบื้องต้นที่สำคัญสองประการที่ต้องสังเกตในระหว่างการทดสอบ:

1. ข้อกำหนดของตัวอย่าง: ความหนาต้องไม่ต่ำกว่าหรือเท่ากับ 6 มม. และความหยาบผิว (Ra) ต้องไม่ต่ำกว่าหรือเท่ากับ 0.8 ไมโครเมตร เพื่อหลีกเลี่ยงการบิดเบือนข้อมูลที่เกิดจากความหนาไม่เพียงพอหรือพื้นผิวไม่เรียบ

2. การควบคุมสภาพแวดล้อม: แนะนำให้ทำการทดสอบในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิ 23±2℃ และความชื้นสัมพัทธ์ 50±5% การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อค่าความแข็งของวัสดุพอลิเมอร์ เช่น Peek

มาตรฐานที่แตกต่างกันจะมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันเล็กน้อยสำหรับขั้นตอนการทดสอบ ดังนั้นหลักเกณฑ์พื้นฐานที่จะต้องปฏิบัติตามจะต้องกำหนดไว้อย่างชัดเจนในการปฏิบัติงานจริง

ความแข็งของวัสดุคอมโพสิต PEEK เสริมแรงบางชนิดอาจสูงถึง HRC 50 จึงจำเป็นต้องทดสอบคุณสมบัติทางกลโดยการตรวจสอบตัวชี้วัดต่างๆ เช่น ความแข็งแรงดึง ความแข็งแรงดัด และความแข็งแรงกระแทก ควรทำการทดสอบตามมาตรฐานสากล เช่น ISO และ ASTM เพื่อให้มั่นใจในความเสถียรของคุณภาพและประสิทธิภาพ ตลอดจนรับประกันความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือในการใช้งานในสาขาที่เกี่ยวข้อง