เบื้องหลังทุกวัสดุที่ผ่านการผลิต ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์ยานยนต์ วัสดุก่อสร้าง หรือแม้แต่สิ่งใกล้ตัวอย่าง พลาสติก ฟิล์ม หรือกระดาษ จะต้องผ่านการทดสอบขีดจำกัดของความแข็งแรงอย่างแม่นยำ ด้วยเครื่องที่เรียกว่า “Universal Testing Machine (UTM)” หรือ เครื่องทดสอบแรงอเนกประสงค์ ที่สามารถวัดได้ทั้งแรงดึง แรงอัด แรงดัด เพื่อบอกว่าวัสดุจะรับแรงได้มากแค่ไหนก่อนจะเสียรูปหรือแตกหัก

เครื่อง Universal Testing Machine คืออะไร

เครื่อง Universal Testing Machine (UTM) หรือที่เรียกว่า เครื่องทดสอบแรงอเนกประสงค์ คือ เครื่องมือที่ใช้ในการวัดและทดสอบสมบัติเชิงกลของวัสดุ (Mechanical Properties) เช่น ความแข็งแรง ความยืดหยุ่น ความเหนียว และความสามารถในการรับแรงในรูปแบบต่าง ๆ จึงถูกใช้อย่างแพร่หลายในงานวิจัยการควบคุมคุณภาพ (Quality Control) และกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมต่าง ๆ โดยมีให้เลือกหลายขนาดและกำลังรับแรง เพื่อให้เหมาะกับลักษณะของวัสดุแต่ละประเภท นอกจากนี้ยังสามารถเชื่อมต่อระบบอัตโนมัติ เพื่อรองรับการทดสอบปริมาณมาก (High-Throughput Testing)

เครื่อง Universal Testing Machine ถือเป็น เครื่องมือสำคัญในการทำความเข้าใจพฤติกรรมของวัสดุภายใต้สภาวะแรงต่าง ๆ และเป็นพื้นฐานของการพัฒนาและตรวจสอบผลิตภัณฑ์หรือวัสดุใหม่ให้ได้มาตรฐานและมีความปลอดภัยในการใช้งานจริง

หลักการทำงานของเครื่อง Universal Testing Machine

เครื่อง Universal Testing Machine ทำงานโดยการ ใช้แรงหรือโหลดที่ควบคุมได้กับชิ้นทดสอบ และวัดการเปลี่ยนรูป (Deformation) หรือการตอบสนองของวัสดุภายใต้แรงนั้น

ตัวเครื่องประกอบด้วยสองส่วนหลัก ได้แก่

• โครงสร้างรับแรง (Load Frame) ซึ่งเป็นส่วนที่ใช้ติดตั้งระบบกลไกสำหรับออกแรงกับชิ้นงาน
• ระบบวัดผล (Measurement System) สำหรับตรวจจับและบันทึกการเปลี่ยนแปลงของชิ้นทดสอบ

ระหว่างการทดสอบ ชิ้นงานจะถูกจับยึดอย่างมั่นคงภายในเครื่อง จากนั้นเครื่องจะใช้อุปกรณ์วัดแรง (Load Cell) หรือกระบอกไฮดรอลิก (Hydraulic Actuator) ในการออกแรง เมื่อแรงถูกส่งผ่าน ชิ้นงานจะเกิดการยืดหรือบิดตัว ซึ่งจะถูกวัดด้วยตัวตรวจวัดการเคลื่อนที่ (Displacement Transducer) หรือ Extensometer ข้อมูลแรงและการเปลี่ยนรูปจะถูกบันทึกเพื่อนำมาวิเคราะห์สมบัติเชิงกลของวัสดุ เช่น ความแข็งแรง การยืดตัว และความเหนียว

สำหรับการทำงานนั้น เครื่อง Universal Testing Machine สามารถปรับตั้งให้ทดสอบได้หลายรูปแบบ ไม่ว่าจะเป็น แรงดึง แรงอัด แรงดัด นอกจากนี้ยังสามารถตั้งโปรแกรมให้ทำการทดสอบซับซ้อน เช่น การทดสอบการดัดงอ ( Bending Testing) การทดสอบการทิ่มทะลุ (Puncture Testing) และการทดสอบสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน (Coefficient of Friction) ได้อีกด้วย

ประเภทของการทดสอบที่เครื่อง UTM ทำได้ 

โดยทั่วไปแล้ว เครื่อง Universal Testing Machine สามารถใช้ทดสอบวัสดุได้หลากหลายรูปแบบ เพื่อประเมินสมบัติเชิงกล (Mechanical Properties) ที่สำคัญของวัสดุในอุตสาหกรรมต่าง ๆ

 

• การทดสอบแรงดึง (Tensile Strength Testing): ใช้วัดความสามารถของวัสดุในการต้านทานแรงดึงจนถึงจุดขาด (Tensile Strength) รวมถึงการยืดตัวและค่าความเหนียวของวัสดุ
  • มาตรฐานที่ใช้: ASTM D882, ISO 527-3, ISO 1924-2, TAPPI T494, ASTM D882, ISO 527-3, ISO 1924-2, TAPPI T494 

 

• การทดสอบแรงอัด (Compression Strength Testing): ใช้ประเมินความสามารถของวัสดุในการรับแรงกดหรือแรงอัดโดยไม่เสียรูป 
  • มาตรฐานที่ใช้: TAPPI T825, ASTM D3574

 

• การทดสอบแรงลอก ( Peel Tests): ใช้ทดสอบแรงยึดเกาะของกาว ฟิล์ม หรือวัสดุเคลือบ 
  • มาตรฐานที่ใช้: ASTM D3330, ASTM D6862, FINAT 1, JIS Z0237

 

• การทดสอบการดัดงอ (Bending Testing): ใช้วัดความสามารถของวัสดุในการรับแรงดัดหรือแรงโก่งตัว เพื่อดูความยืดหยุ่นและความแข็ง (Flexural Strength, Flexural Modulus) ของวัสดุ 
  • มาตรฐานที่ใช้: ASTM D790, ASTM D6272 (Deflection), ISO 178

 

• การทดสอบการทิ่มทะลุ (Puncture Testing): ใช้วัดความต้านทานของวัสดุต่อแรงกดทะลุ เหมาะกับฟิล์มบรรจุภัณฑ์ แผ่นพลาสติก และกระดาษเคลือบ เพื่อประเมินความทนทานต่อแรงกระแทกจากภายนอก
  • มาตรฐานที่ใช้: ASTM F1306, ASTM D4833, ASTM D5748

 

• การทดสอบสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน (Coefficient of Friction): ใช้วัดแรงเสียดทานระหว่างพื้นผิววัสดุ
  • มาตรฐานที่ใช้: ASTM D1894, ASTM D4521, ISO 8295, TAPPI T549, TAPPI T816

ส่วนประกอบของเครื่อง Universal Testing Machine

เครื่อง Universal Testing Machine ประกอบด้วยส่วนสำคัญหลายส่วนที่ทำงานร่วมกัน เพื่อให้สามารถทดสอบสมบัติเชิงกลของวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งได้แก่

• Load Frame (โครงสร้างรับแรง): โครงหลักของเครื่องที่รองรับชิ้นทดสอบและส่วนประกอบทั้งหมด 
• Crosshead (คานทดสอบ): เคลื่อนขึ้นหรือลงเพื่อดึง หรือกดต่อชิ้นทดสอบ
• Load Cell (เซนเซอร์วัดแรง): ส่วนสำคัญในการวัดแรงที่กระทำกับชิ้นทดสอบด้วยความแม่นยำสูง
• Grips และ Fixtures (อุปกรณ์จับยึดชิ้นงาน): ใช้ยึดชิ้นทดสอบให้อยู่ในตำแหน่งขณะทดสอบ โดยเปลี่ยนรูปแบบได้ตามประเภทการทดสอบ
• Drive System (ระบบขับเคลื่อน): ควบคุมการเคลื่อนที่ของ Crosshead อาจเป็นแบบไฮดรอลิก เซอร์โวมอเตอร์ หรืออิเล็กโทรเมคานิกส์
• Control Panel และ Software (แผงควบคุมและซอฟต์แวร์): ใช้ควบคุมการทำงานของเครื่อง แสดงผลการทดสอบ และบันทึกข้อมูลเพื่อการวิเคราะห์

การใช้เครื่อง Universal Testing Machine ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ

ด้วยความสามารถในการทดสอบวัสดุได้อย่างแม่นยำ ครอบคลุมทั้งการวัดแรงดึง แรงอัด และแรงดัด ทำให้เครื่อง Universal Testing Machine สามารถใช้ประเมินความแข็งแรง ความยืดหยุ่น และความทนทานของวัสดุภายใต้สภาวะการใช้งานจริง โดยสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ได้แก่

 

• อุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์พลาสติก ฟิล์ม (Flexible Packaging): ใช้ทดสอบแรงดึง การทิ่มทะลุ การลอก และแรงเสียดทานของฟิล์มบรรจุภัณฑ์ เพื่อควบคุมคุณภาพการผลิตให้ได้ตามมาตรฐาน เช่น ASTM D882 และ ISO 527-3 ช่วยให้มั่นใจว่าฟิล์มมีความแข็งแรง เหมาะสำหรับการบรรจุสินค้าและการขนส่ง

 

• อุตสาหกรรมเยื่อ และกระดาษ (Pulp and Paper): ใช้วัดค่าความแข็งแรงของเยื่อและกระดาษ เช่น ความต้านทานแรงดึง (Tensile Strength), ความต้านแรงอัด (Compression), และความยืดหยุ่นของเส้นใย เพื่อพัฒนาคุณภาพของกระดาษให้เหมาะกับการใช้งานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม

 

• อุตสาหกรรมยานยนต์ (Automotive Industry): ใช้ในการทดสอบความแข็งแรงของวัสดุโลหะ พลาสติก และคอมโพสิต เช่น แชสซี (Chassi) โครงสร้างตัวถัง หรือชิ้นส่วนภายใน เพื่อให้มั่นใจว่าวัสดุสามารถรับแรงกระแทกได้ตามมาตรฐานความปลอดภัยของยานยนต์

 

• อุตสาหกรรมอุปกรณ์ทางการแพทย์ (Medical Device Industry): ใช้ทดสอบวัสดุและส่วนประกอบของอุปกรณ์ทางการแพทย์ เช่น รากเทียม (Implants) และอวัยวะเทียม (Prosthetics) เพื่อรับรองความปลอดภัยและประสิทธิภาพในการใช้งานทางคลินิก

• อุตสาหกรรมก่อสร้าง (Construction Industry): ใช้วัดสมบัติของวัสดุก่อสร้าง เช่น เหล็ก คอนกรีต พลาสติกเสริมแรง (FRP) และวัสดุคอมโพสิต เพื่อประเมินความแข็งแรงเชิงโครงสร้าง (Structural Strength) และความสามารถในการรับน้ำหนักตามมาตรฐานอาคาร

• วิทยาศาสตร์วัสดุ (Materials Science): เป็นเครื่องมือหลักในการศึกษาพฤติกรรมของวัสดุในระดับจุลภาคและมหภาค เพื่อทำความเข้าใจสมบัติเชิงกล การเปลี่ยนรูป และการแตกหักของวัสดุภายใต้สภาวะแรงต่าง ๆ

 

• การควบคุมคุณภาพ (Quality Control): ใช้ในสายการผลิตเพื่อทดสอบวัสดุหรือชิ้นงานแบบสุ่ม ช่วยตรวจสอบว่าผลิตภัณฑ์อยู่ในมาตรฐานเดียวกันทุกล็อต ลดความเสี่ยงจากการผลิตสินค้าที่ไม่ได้คุณภาพ

 

• การวิจัยและพัฒนา (Research and Development): ใช้ในการวิจัยและพัฒนาเพื่อตรวจสอบวัสดุและการออกแบบใหม่ ๆ รวมถึงทำความเข้าใจพฤติกรรมของวัสดุภายใต้สภาวะการรับแรงหรือเงื่อนไขที่แตกต่างกัน เพื่อสนับสนุนการพัฒนานวัตกรรมและเทคโนโลยีวัสดุรุ่นใหม่อย่างมีประสิทธิภาพ

สรุป

เครื่อง Universal Testing Machine (UTM) ถือเป็นหัวใจสำคัญในการวิเคราะห์สมบัติเชิงกลของวัสดุในทุกอุตสาหกรรม ตั้งแต่งานวิจัย วัสดุศาสตร์ ไปจนถึงการควบคุมคุณภาพในสายการผลิต ช่วยให้ผู้ใช้งานเข้าใจพฤติกรรมของวัสดุภายใต้แรงต่าง ๆ ได้อย่างแม่นยำ

พัฒนาคุณภาพสินค้า เพิ่มความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ Chemical House & Lab Instrument Co., Ltd. จำหน่ายเครื่อง Universal Testing Machine ประสิทธิภาพสูง ที่สามารถรองรับการทดสอบวัสดุได้หลากหลายประเภท ครอบคลุมการทดสอบแรงดึง สัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน และการทดสอบอื่น ๆ พร้อมบริการหลังการขายแบบครบวงจร ทั้งการบำรุงรักษา สอบเทียบ และซ่อมแซมอย่างรวดเร็ว เพื่อให้มั่นใจว่าท่านจะได้เครื่องมือที่แม่นยำ ทนทาน คุ้มค่า ในการเพิ่มประสิทธิภาพและลดความสูญเสียในกระบวนการผลิต และดำเนินงานได้ต่อเนื่องอย่างมั่นใจ

ติดต่อสอบถามหรือขอใบเสนอราคาได้ที่บริษัท เคมีเคิลเฮ้าส์ แอนด์ แล็บอินสทรูเม้นท์ จำกัด
Chemical House & Lab Instrument Co., Ltd.
โทร: (662) 184-4000 | Call Center: +66 (0)88 088 4399

ตัวแทนจำหน่ายเครื่องทดสอบ
| Email : info@chemihouse หรือ ppsales@chemihouse
| Facebook : ch.chemicalhouse
| Line OA จาก QR Code ด้านล่าง