TWI827358B - 待測物之扭力強度的評估方法 - Google Patents
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Abstract
一種待測物之扭力強度的評估方法，包括：對複數個樣品進行硬度測試，以取得每一樣品的硬度值；對該等樣品進行剪切強度測試，以取得每一樣品的剪切強度值；對該等樣品進行扭力測試，以取得每一樣品的扭力強度值；利用線性迴歸最小平方法對每一樣品的剪切強度值與硬度值進行計算，以取得第一因子係數；利用線性迴歸最小平方法對每一樣品的扭力強度值與剪切強度值進行計算，以取得第二因子係數；對待測物進行硬度測試以取得待測物的硬度值；及對待測物的硬度值乘以第一因子係數與第二因子係數以取得待測物的扭力強度值。
Description
本發明係有關於一種待測物之扭力強度的評估方法，特別是指一種利用待測物之硬度評估待測物之扭力強度的方法。
隨著產業技術的提昇，各式各樣的手工具已廣泛地應用於各行各業，舉凡起子類產品、傳動軸心產品或是扳手類產品等，往往皆有扭力特性之需求，用以比較其產品與他廠產品之間的差異性，或是提供母廠評判其代工廠所生產之產品，在抗扭特性上是否滿足制定之需求，因此，若是要量測物件的扭力特性，單純具有拉伸試驗的機台便不敷使用。再者，鑒於扭力強度的測試需要專用設備和特殊之夾治具進行，對於種類繁多的各式手工具而言，要評估其扭力強度性能，便需要花費大量的時間和機具成本。此外，更重要的是即使工件使用相同材料，然而在不同熱處理製程條件下，其表現出的扭力強度也會有很大差異，因此，若能藉由一種方法快速評估待測物之扭力強度，將對相關產業之降成本及製造效率升級，提供顯著的幫助。
因此，本發明之目的，即在提供一種待測物之扭力評估方法，以快速簡易地評估待測物之扭力強度。
為達上述之目的，在本發明之一態樣中，係提供一種待測物之扭力強度的評估方法，包括：對對應一待測物之材料的複數個樣品進行一硬度測試，以取得每一該等樣品的一硬度值；對該等樣品進行一剪切強度測試，以取得每一該等樣品的一剪切強度值；對該等樣品進行一扭力測試，以取得每一該等樣品的一扭力強度值；利用一線性迴歸最小平方法對每一該等樣品的該剪切強度值與該硬度值進行計算以取得一第一因子係數；利用該線性迴歸最小平方法對每一該等樣品的該扭力強度值與該剪切強度值進行計算以取得一第二因子係數；對該待測物進行該硬度測試以取得該等待測物的一硬度值；及對該待測物的該硬度值乘以該第一因子係數與該第二因子係數以取得該待測物的一扭力強度值。
在本發明之另一態樣中，係提供一種待測物之扭力強度的評估方法，包括：對對應一待測物之材料的複數個樣品在複數個環境溫度值下進行一硬度測試，以取得每一該等樣品在每一該等環境溫度值時的一硬度值；對該等樣品進行一剪切強度測試，以取得每一該等樣品的一剪切強度值；對該等樣品進行一扭力測試，以取得每一該等樣品的一扭力強度值；利用一線性迴歸最小平方法對每一該等樣品的該硬度值與該等環境溫度值進行計算以取得一第一因子係數；利用該線性迴歸最小平方法對每一該等樣品的該剪切強度值與該硬度值進行計算以取得一第二因子係數；利用該線性迴歸最小平方法對每一該等樣品的該扭力強度值與該剪切強度值進行計算以取得一第三因子係數；對該待測物在一第一環境溫度值下進行該硬度測試以取得該等待測物在該第一環境溫度值時的一硬度值；以及對該待測物的該硬度值乘以該第一因子係數、該第二因子係數與該第三因子係數以取得該待測物的一扭力強度值。
根據本發明的一些實施例，其中該硬度測試係維氏硬度標準試驗ASTM-E92。
根據本發明的一些實施例，該等樣品的尺寸可以不同。
根據本發明的一些實施例，該等樣品與該待測物的材料可以不同。
根據本發明的一些實施例，該待測物之材料係鋼鐵材料或是包含鋁、銅、鈦、鎳的合金材料。
為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
請參照第1圖，第1圖係根據本發明之一實施例繪示的待測物之扭力強度的評估方法100的流程圖。首先，在步驟S110中，對對應一待測物之材料的複數個樣品進行一硬度測試，以取得每一該等樣品的一硬度值。在一些實施例中，該等樣品與該待測物的材料係相同，但該等樣品的尺寸皆不同。舉例來說，該待測物與該等樣品可以是經過熱處理後的鋼鐵產品。在其他實施例中，該待測物與該等樣品也可以是不同的材料，例如包含鋁、銅、鈦、鎳的合金材料。
而在另一些實施例中，該等樣品與該待測物的材料係相同，且該等樣品的尺寸係相同，然而，這些樣品經由不同熱處理參數進行處理，表現之硬度便不同。具體來說，由於這些樣品的熱處理參數不同，因此在進行硬度測試時所取得的硬度值皆不相同。在實施例中，硬度測試係維氏硬度標準試驗ASTM-E92。
接著，在步驟S120中，對該等樣品進行剪切強度測試，即利用橫向斷裂強度試驗儀，在瞬時靜態負載條件下，施加荷載直到樣品破裂，以取得每一該等樣品的剪切強度值。在步驟S130中，對該等樣品進行扭力測試，即利用扭轉試驗儀器，在瞬時靜態負載條件下，施加扭矩荷載直到樣品破裂，以取得每一該等樣品的扭力強度值。
接著，在步驟S140中，利用線性迴歸最小平方法對每一該等樣品的剪切強度值與硬度值進行計算以取得第一因子係數。請一併參照第2圖，第2圖係根據本發明之一實施例繪示的各個樣品的剪切強度值與硬度值的線性回歸模型之示意圖。如第2圖所示，將各個樣品的剪切強度值與硬度值進行線性迴歸最小平方法可得到兩者的線性關係，並得到第一因子係數，在本實施例中，第一因子係數為2.64。
接著，在步驟S150中，利用線性迴歸最小平方法對每一該等樣品的扭力強度值與剪切強度值進行計算以取得第二因子係數。請一併參照第3圖，第3圖係根據本發明之一實施例繪示的各個樣品的扭力強度值與剪切強度值的線性回歸模型之示意圖。如第3圖所示，將各個樣品的扭力強度值與剪切強度值進行線性迴歸最小平方法可得到兩者的線性關係，並得到第二因子係數，在本實施例中，第二因子係數為0.042。
透過上述之步驟，取得第一因子係數和第二因子係數之後，便可在得知某一待測物的硬度值之後，透過計算快速評估該待測物的扭力強度值。
接著，在步驟S160，對待測物進行同樣的硬度測試（亦即，維氏硬度標準試驗ASTM-E92）以取得待測物的硬度值。最後，在步驟S170，對待測物的硬度值乘以第一因子係數與第二因子係數，便取得該待測物的扭力強度值。
具體來說，本發明透過先對樣品進行硬度係數（亦即，第一因子係數）與剪切強度係數（亦即，第二因子係數）的測定後，對於之後相同材料、尺寸的待測物，只要得知該待測物的硬度，便可經由第一因子係數與第二因子係數快速得到該待測的扭力強度值，而無須再對該待測物經由專業治具及特殊測試機台，進行扭力強度的量測。
請參照表一，表一係針對與上述實施之樣品相同材料、但不同尺寸或不同熱處理條件的待測物#1～#8，進行本發明所提供待測物之扭力評估方法100後，所得到的評估扭力強度值與實際量測的扭力強度值比較結果。
表一
| 待測物 編號 | 尺寸 | 熱處理條件 | 量測的 硬度值 (Hv) | 預估的扭力 強度值 (Nm) | 量測的扭力 強度值 (Nm) | 誤差 範圍 (%) |
| 1 | 相同 | 不同 | 590 | 65.4 | 68.8 | 4.91 |
| 2 | 相同 | 不同 | 540 | 59.9 | 59.2 | -1.14 |
| 3 | 相同 | 不同 | 500 | 55.4 | 53.3 | -4.02 |
| 4 | 相同 | 不同 | 410 | 45.5 | 44.3 | -2.62 |
| 5 | 相同 | 不同 | 380 | 42.1 | 44 | 4.24 |
| 6 | 相同 | 不同 | 280 | 31 | 32.4 | 4.18 |
| 7 | 不同 | 相同 | 370 | 98.2 | 102 | 3.73 |
| 8 | 不同 | 相同 | 370 | 12.3 | 12 | -2.5 |
以編號#1之待測物為例，其尺寸與上述較佳實施例之樣品相同，因此第一因子係數、第二因子係數即分別為2.64及0.042，然而樣品熱處理條件不同，便表現不同的硬度，量測的實際硬度值為590(Hv)，將其乘以透過上述之步驟所得到的第一因子係數為2.64和第二因子係數為0.042後，所得到的評估扭力強度值為65.4(Nm)，其與扭力測試機台實際量測到的扭力強度值68.8(Nm)相比，誤差範圍僅為4.91%。其他編號#2～#6之待測物以此類推，取得各自的評估扭力強度值後，並跟其量測的實際硬度值計算後扭力強度相比，誤差皆不超過±5%。
再以編號#7和#8之待測物為例，這兩個待測物與上述較佳實施例之樣品的材料相同，且熱處理後硬度值相同，因此第一因子係數相同（即2.64）；然而，待測物#7和#8與上述樣品之尺寸皆不同，故透過上述步驟擬合出第二因子係數分別為0.1005與0.0126，將待測物#7和#8量測的硬度值各自的第一因子係數、第二因子係數後，所得到的扭力強度預估值分別為98.2 (Nm)與12.3(Nm)，同樣地，皆與實際量測的扭力強度值誤差不超過±5%。
因此，只要經由上述之步驟得到材料對應尺寸的第一因子係數和第二因子係數之後，便可快速取得待測物的扭力強度的評估值，而不必再對不同熱處理製程條件之不同硬度的待測物，利用專用治具進行扭力強度的實際量測，在進行對待測物之製造評估上，可節省大量的時間以及量測機具的成本。
請參照第4圖，第4圖係根據本發明之另一實施例繪示的待測物之扭力強度的評估方法400的流程圖。在一些實施例中，由於環境溫度亦會影響待測物的硬度，因此除了上述之硬度因子與剪切力因子的調整之外，還可加入環境溫度值因子的調整，使得扭力強度的評估更加準確。
如第4圖所示，類似地，在步驟S410中，對對應待測物之材料的複數個樣品在複數個環境溫度值下進行一硬度測試，以取得每一該等樣品在每一該等環境溫度值時的硬度值。接著，在步驟S420中，對該等樣品進行剪切強度測試，以取得每一該等樣品的剪切強度值。在步驟S430中，對該等樣品進行扭力測試，以取得每一該等樣品的扭力強度值。
接著，類似地，在步驟S440～S460中，利用線性迴歸最小平方法對每一該等樣品的該硬度值與該等環境溫度值進行計算以取得第一因子係數；利用線性迴歸最小平方法對每一該等樣品的該剪切強度值與該硬度值進行計算以取得第二因子係數；利用線性迴歸最小平方法對每一該等樣品的該扭力強度值與該剪切強度值進行計算以取得第三因子係數。取得第一因子係數、第二因子係數與第三因子係數之具體作法可參考上述之實施例，於此不再贅述。
透過上述之步驟取得第一因子係數、第二因子係數與第三因子係數之後，便可在得知某一待測物的硬度值之後，透過計算快速評估該待測物的扭力強度值。
類似地，接著，在步驟S470中，對待測物進行同樣的硬度測試（亦即，維氏硬度標準試驗ASTM-E92）以取得等待測物的硬度值。最後，在步驟S480，對待測物的硬度值乘以第一因子係數、第二因子係數與第三因子係數以取得該待測物的扭力強度值。
雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。
100、400:待測物之扭力強度的評估方法
S110、S120、S130、S140、S150、S160、S170:步驟
S410、S420、S430、S440、S450、S460、S470、S480:步驟
第1圖係根據本發明之一實施例繪示的待測物之扭力強度的評估方法的流程圖；
第2圖係根據本發明之一實施例繪示的各個樣品的剪切強度值與硬度值的線性回歸模型之示意圖；
第3圖係根據本發明之一實施例繪示的各個樣品的扭力強度值與剪切強度值的線性回歸模型之示意圖；及
第4圖係根據本發明之另一實施例繪示的待測物之扭力強度的評估方法的流程圖。
100:待測物之扭力強度的評估方法
S110、S120、S130、S140、S150、S160、S170:步驟
Claims (5)
- 一種待測物之扭力強度的評估方法，包括：對對應一待測物之材料的複數個樣品在複數個環境溫度值下進行一硬度測試，以取得每一該等樣品在每一該等環境溫度值時的一硬度值；對該等樣品進行一剪切強度測試，以取得每一該等樣品的一剪切強度值；對該等樣品進行一扭力測試，以取得每一該等樣品的一扭力強度值；利用一線性迴歸最小平方法對每一該等樣品的該硬度值與該等環境溫度值進行計算以取得一第一因子係數；利用該線性迴歸最小平方法對每一該等樣品的該剪切強度值與該硬度值進行計算以取得一第二因子係數；利用該線性迴歸最小平方法對每一該等樣品的該扭力強度值與該剪切強度值進行計算以取得一第三因子係數；對該待測物在一第一環境溫度值下進行該硬度測試以取得該等待測物在該第一環境溫度值時的一第一硬度值；以及對該待測物的該第一硬度值乘以該第一因子係數、該第二因子係數與該第三因子係數以取得該待測物在該第一環境溫度值時的一扭力強度值。
- 如請求項1所述之待測物之扭力強度的評估方法，其中該硬度測試係維氏硬度標準試驗ASTM-E92。
- 如請求項1所述之評估待測物之扭力強度的評估方法，其中該等樣品的尺寸係不同。
- 如請求項1所述之待測物之扭力強度的評估方法，其中該等樣品與該待測物的材料係不同。
- 如請求項4所述之評估待測物之扭力強度的評估方法，該待測物之材料係鋼鐵材料或是包含鋁、銅、鈦、鎳的合金材料。
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