ในการวิเคราะห์ความเสียหายของวัสดุ (Failure Analysis) ทักษะที่สำคัญที่สุดคือการระบุว่าวัสดุนั้นล้มเหลวด้วยกลไกใด "ความล้า" (Fatigue) เป็นสาเหตุหลักกว่า 80% ของความเสียหายในชิ้นส่วนเครื่องกล บทความนี้จะสรุปขั้นตอนการตรวจวัดและสังเกต ลักษณะผิวแตกหัก เพื่อระบุที่มาและพฤติกรรมของการแตกร้าวอย่างมืออาชีพ
1. การระบุจุดเริ่มต้นของการแตกหัก (Crack Initiation)
ขั้นตอนแรกคือการมองหา Origin Point หรือจุดกำเนิด โดยปกติผิวหน้าความล้าจะมีจุดที่เรียบเนียนที่สุดซึ่งเป็นจุดที่รอยแตกเริ่มก่อตัว มักเกิดจากบริเวณที่มีความเค้นหนาแน่นสูง (Stress Concentration) เช่น รอยบาก รูกลม หรือตำหนิภายในเนื้อวัสดุ
2. การสังเกตเครื่องหมายชายหาด (Beach Marks)
สัญลักษณ์ที่ชัดเจนที่สุดของความล้าคือ Beach Marks หรือ Macro-lines ซึ่งมีลักษณะเป็นเส้นโค้งขนานกันคล้ายรอยคลื่นบนหาดทราย เส้นเหล่านี้บ่งบอกถึงการขยายตัวของรอยแตกในแต่ละช่วงเวลาที่มีการหยุดพักของภาระกรรม (Load cycles) ช่วยให้เราย้อนรอยทิศทางการลุกลามของรอยแตกได้
3. พื้นที่การขยายตัวและพื้นที่แตกหักทันที (Propagation vs. Final Fracture)
ผิวแตกหักจะแบ่งออกเป็น 2 ส่วนหลักที่เห็นได้ชัด:
- Fatigue Zone: พื้นที่ส่วนที่รอยแตกค่อยๆ ลุกลาม จะมีความเรียบเนียนและมักพบ Beach marks
- Instantaneous Fracture Zone: พื้นที่ส่วนสุดท้ายที่วัสดุรับแรงไม่ไหวแล้วขาดออกจากกันทันที จะมีลักษณะขรุขระ (Rough surface) และมีความวาวมากกว่า
Pro Tip: ขนาดของพื้นที่ Final Fracture สามารถบอกเราได้ถึงระดับของ Load ที่กระทำ หากพื้นที่นี้มีขนาดเล็ก แสดงว่าวัสดุถูกกระทำด้วยแรงน้อยแต่เป็นเวลานาน (Low Stress, High Cycle)
4. การวิเคราะห์ในระดับไมโคร (Fatigue Striations)
หากส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM) เราจะพบ Striations ซึ่งเป็นเส้นขนาดเล็กมากในระดับไมครอน แต่ละเส้นหมายถึงการขยายตัวของรอยแตกต่อ 1 รอบแรงกด (Cycle) ซึ่งเป็นหลักฐานยืนยันกลไกความล้าที่แม่นยำที่สุด
สรุป: การสรุปกลไกความล้าต้องอาศัยการสังเกตตั้งแต่ระดับสายตาไปจนถึงระดับกล้องขยาย เพื่อประเมินทิศทาง แรงกระทำ และสาเหตุรากเหง้า (Root Cause) เพื่อนำไปสู่การออกแบบแก้ไขที่ยั่งยืน
1.jpg)
