การศึกษารูปแบบสัญญาณอะคูสติกส์ที่เกิดขึ้นในกระบวนการแตกหักของวัสดุ

Abstract

การตรวจสอบความเสียหายของวัสดุด้วยการวัดสัญญาณอะคูสติกส์อีมิชชั่น (Acoustic Emission, AE) เป็นวิธีการตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (Non-Destructive Testing, NDT) ที่สามารถใช้ในการเฝ้าระวังความเสียหายของวัสดุขณะใช้งาน (Online Monitoring) โดยการตรวจจับพลังงานซึ่งอยู่ในรูปของคลื่นยืดหยุ่นแบบชั่วครู่ (Transient Elastic Wave) ที่ปลดปล่อยสัญญาณจากรอยบกพร่องของวัสดุ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ เพื่อพัฒนาวิธีการตรวจสอบความเสียหายของวัสดุด้วยการวัดสัญญาณอะคูสติกส์อีมิชชั่น และการศึกษารูปแบบสัญญาณอะคูสติกส์อีมิชชั่นที่เกิดขึ้นในกระบวนการแตกร้าวของวัสดุ 3 ชนิด

ในการศึกษาวิจัยนี้ใช้เครื่องมือวัดสัญญาณอะคูสติกส์อีมิชชี่นประกอบด้วยหัวตรวจสอบ (Sensor) อุปกรณ์ขยายสัญญาณ (Pre Amplifier) และอุปกรณ์ประมวนผล (Acoustic Emission Analyzer) ทำการวัดสัญญาณอะคูสติกส์อีมิชชั่นที่เกิดขึ้นขณะชิ้นงานทดสอบอยู่ภายใต้แรงดึงที่เพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ (5 มิลลิเมตร/นาที) จนกระทั่งชิ้นงานเกิดความเสียหายที่บริเวณมุมบาก ที่เกิดเป็นรอยแตกร้าวเพิ่มขึ้นจนกระทั่งชิ้นงานฉีกขาดออกจากกัน  ซึ่งสัญญาณอะคูสติกส์ที่เกิดขึ้นขณะทำการทดสอบจะถูกบันทึกค่าสัญญาณ ตั้งแต่เริ่มต้นทดสอบไปจนชิ้นงานฉีกขาดออกจากกัน โดยใช้โปรแกรม Labview ประมวลผล และแสดงค่าแอมพลิจูด, Root Mean Square (RMS) และ Energy ของสัญญาณ AE เพื่อวิเคราะห์ผลการทดสอบ  ซึ่งในการทดสอบจะกระทำกับวัสดุต่างกัน 3 ชนิดคือ วัสดุเหล็ก(SCM440) อลูมิเนียม (5083-H112) และพลาสติก(High density polyethylene, HDPE)

จากการทดสอบพบว่าลักษณะสัญญาณอะคูสติกส์ที่ตรวจพบขณะชิ้นงานอยู่ภายใต้แรงดึงมีความสัมพันธ์กับขนาดของแรงที่ให้กับชิ้นงาน และชนิดของวัสดุที่ใช้ทดลอง เช่น วัสดุเหล็ก SCM440 มีค่าแอมพลิจูดที่ 460 mV. และ อลูมิเนียม 5083-H112 มีค่าแอมพลิจูดที่ 290 mV. ที่จุด Yield point ซึ่งเป็นวัสดุมีขนาดแอมพลิจูดเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเจนเมื่อเริ่มให้แรงกระทำต่อวัสดุ แต่ในขณะที่วัสดุพลาสติก High density polyethylene (HDPE) จะไม่พบว่ามีระดับความเปลี่ยนแปลงขนาดแอมพลิจูดเหนือเทรชโชลด์อย่างชัดเจน