รายงานการวจย

การเชอมตางวสดของอะลมเนยม SSM356 กบ SSM6061 โดยกรรมวธการเชอมเสยดทาน

Dissimilar of SSM356 with SSM6061 Aluminiums Alloy by Friction Welding Process

นายศภชย ชยณรงค นายชยยทธ มงาม

รายงานวจยฉบบนไดรบเงนอดหนนการวจยจากกองทนวจย มหาวทยาลยราชภฏสงขลา

พ.ศ. ๒๕๕๗

ก

ชองานวจย การเชอมตางวสดของอะลมเนยม SSM356 กบ SSM6061 โดยกรรมวธการเชอมเสยดทาน

ผวจย นายศภชย ชยณรงค นายชยยทธ มงาม คณะ เทคโนโลยอตสาหกรรม ป 2557

บทคดยอ

การวจยนมวตถประสงคเพอศกษาตวแปรทสงผลตอการเชอมเสยดทานของอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 กบอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 ทผานการขนรปดวยเทคโนโลย GISS โดยตวแปรทเชอมเสยดทาน ไดแก ความเรวรอบท 1550, 1700 และ 1850 รอบตอนาท ระยะกดอดท 2, 2.5 และ 3 มลลเมตร ตามลาดบ จากผลการทดลองพบวาชนงานตางชนดกนยดตดดวยกนไดด โครงสรางจลภาคของทงสองวสดผสานเขากนได ซงพบวาทความเรวรอบ 1850 รอบตอนาท ทระยะกดอด 2.5 มลลเมตร ใหคาความตานทานแรงดงสงสด มคาเฉลยอยท 87.240 MPa และความเรวรอบในการเชอม 1700 รอบตอนาท มคาความแขงสงสด มคาเฉลยอยท 64.0 HV

ข

Research Title Dissimilar of SSM356 with SSM6061 Aluminium Alloy by Friction Welding Process

Researcher Mr. Suppachai Chainarong Mr. Chaiyoot Meengam Faculty Industrial Year 2557

Abstract

The objective of this study is parameters that affect to friction welding of semi-solid metal 356 aluminium alloy with semi-solid metal 6061 aluminium alloy from a rheocasting technique named gas induced semi solid process. The parameters are rotation speeds such as 1550, 1700 and 1880 rpm burn of length at 2, 2.5 and 3 mm respectively. From experiment found that can produce a very good weld and microstructure mixture, rotational speed of 1850 rpm, burn of Length of 2.5 millimeters has maximum ultimate tensile strength average was 87.240 MPa and rotation speed at 1700 rpm has maximum vickers hardness is 64.0 HV

ค

กตตกรรมประกาศ

งานวจยฉบบนเปนงานวจยเชงองคความรสาหรบเทคโนโลยการเชอมดวยกรรมวธการแบบใหมๆซงจากการวจยมผลทด โดยงานวจยสาเรจไดดวยด เนองดวยการใหความรวมมอจากบคคลหลายๆ ฝายทชวยประสทธประสาทวชาความรและความอนเคราะหในการทาวจย ตลอดจนนกศกษาและคณาจารยทกทานในโปรแกรมวชาวศวกรรมศาสตร คณะเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยราชภฏสงขลา ในการใหความรวมมอสาหรบงานวจยนใหมความสาเรจและสมบรณยงขน

ผวจยและคณะขอขอบพระคณสถาบนวจยและพฒนา มหาวทยาลยราชภฏสงขลา ทไดใหการสนบสนนเงนทนวจยในการวจยครงน ซงนาไปสมความสาเรจและสมบรณของงานวจย ผ วจยและคณะขอขอบพระคณสาขาวชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลศรวชย ทใหการสนบสนนเครองมอและอปกรณในการทาวจย และผ วจยและคณะขอขอบพระคณภาควชาวศวกรรมเหมองแรและวสด คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร ตลอดจนศนยเครองมอวทยาศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร ทใหการสนบสนนเครองมอทใชสาหรบการตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยา ซงไดรบความอนเคราะหในการทาวจยดวยดตลอดมา จนสามารถดาเนนงานวจยไดอยางสมบรณครบถวนทกประการ หากมขอผดพลาดประการใด คณะผทางานวจยตองขออภยไว ณ โอกาน และขอนอมรบเพอนาไปปรบปรงตอไป คณะผทางานวจยตองขอขอบพระคณทกทาน ทกฝาย ทมสวนในการสนบสนนสาหรบการทาวจยดวยใจจรง ขอขอบคณ

ศภชย ชยณรงค คณะเทคโนโลยอตสาหกรรม

ง

สารบญ

เรอง หนา

บทคดยอ ก Abstract ข กตตกรรมประกาศ ค สารบญ ง สารบญตาราง ฉ สารบญรป ช

บทท 1 บทนา 1 ความสาคญและทมาของปญหา 1 วตถประสงคของโครงการวจย 2 ขอบเขตของโครงการวจย 2 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 2

บทท 2 เอกสารและงานวจยทเกยวของ 3 ทฤษฎ สมมตฐาน และ/หรอกรอบแนวความคดของการวจย 3 การทบทวนวรรณกรรม/งานวจยทเกยวของ 9

บทท 3 วธการดาเนนงาน 11 การดาเนนงานวจย 11 วสดทใชในงานวจย 12 เครองมอและอปกรณ 13 ขนตอนการทดลอง 15

บทท 4 ผลการทดลองและวจารณผล 18 ลกษณะทางกายภาพของชนงานเชอมหลงการเชอมเสยดทาน 18 การตรวจสอบลกษณะโครงสรางจลภาค 24 การตรวจสอบอนภาคการกระจายตวดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด 27 อทธพลความเรวรอบกบการแตกหกของอนภาค 28 ความแขงแรงดง 29 ความแขง 30

บทท 5 สรปผลการทดลอง 33

จ

สารบญ (ตอ)

เรอง หนา

บรรณานกรม 34 ภาคผนวก ก ผลการทดสอบแรงดง 36 ภาคผนวก ข ผลการทดสอบความแขง 38 ประวตผเขยน 40

ฉ

สารบญตาราง

ตารางท หนา

3.1 สวนผสมทางเคมของอะลมเนยมหลอผสมแบบกงของแขง SSM 6061 12 3.2 สวนผสมทางเคมของอะลมเนยมหลอผสมแบบกงของแขง SSM356 13 3.3 ตวแปรในการทดลองเชอมเสยดทานตางวสด 17 4.1 คาความตานทานแรงดงของชนงานเชอมเสยดทานระหวาง 29 อะลมเนยม SSM6061 กบ SSM356 ผนวก ก ผลการทดสอบแรงดงของชนงานเชอม 37 ผนวก ข ผลการทดสอบความแขง 39

ช

สารบญรป

รปท หนา

2.1 ลกษณะโครงสรางกอนกลมของอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 3

2.2 ลกษณะโครงสรางกอนกลมของอะลมเนยม เกรด SSM356 4

2.3 หลกการเชอมเสยดทาน 5

2.4 ขนตอนการเชอมเสยดทาน 5

2.5 เครองกลงระบบอตโนมต 7

2.6 ชนงานทดสอบแรงดงตามมาตรฐาน ASTM A370 7

2.7 แรงกดทกระทาตอหนงหนวยพนทผวดวยเครองไมโครวกเกอรส 8

3.1 ขนตอนการดาเนนงานวจยโดยสรป 11

3.2 อะลมเนยมหลอกงของแขง SSM6061 12

3.3 อะลมเนยมหลอกงของแขง SSM356 13

3.4 เครองกลงชนงานยหอ JET รน GHB-1340A 13

3.5 เครองกลงระบบอตโนมต 14

3.6 เครองเลอยสายพานแนวนอน 14

3.7 ชนงานทดสอบอะลมเนยมหลอกงของแขง 15

3.8 กระบวนการเชอมเสยดทานอะลมเนยมหลอกงของแขงตางวสด 16

4.1 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1550 รอบตอนาท ระยะกดอด 2 มลลเมตร 18

4.2 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1550 รอบตอนาท ระยะกดอด 2.5 มลลเมตร 19

4.3 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1550 รอบตอนาท ระยะกดอด 3 มลลเมตร 19

4.4 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1700 รอบตอนาท ระยะกดอด 2 มลลเมตร 20

4.5 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1700 รอบตอนาท ระยะกดอด 2.5 มลลเมตร 21

4.6 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1700 รอบตอนาท ระยะกดอด 3 มลลเมตร 21

4.7 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1850 รอบตอนาท ระยะกดอด 2 มลลเมตร 22

4.8 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1850 รอบตอนาท ระยะกดอด 2.5 มลลเมตร 23

4.9 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1850 รอบตอนาท ระยะกดอด 3 มลลเมตร 23

ซ

สารบญรป (ตอ)

รปท หนา

4.10 ลกษณะโครงสรางจลภาคของอะลมเนยม 24 4.11 ตาแหนงการตรวจสอบโครงสรางจลภาค 24 4.12 ลกษณะโครงสรางจลภาคของแนวเชอมทตวแปรในการเชอมแตกตางกน 25 4.13 การตรวจสอบขนาดของอนภาคหลงการเชอม 27 4.14 ลกษณะอนภาค Mg2Si ของชนงานบรเวณเนอเชอมของตวแปรตางๆ 28 4.15 แสดงคาความแขงแรงดงของรอยเชอมจากกรรมวธการเชอมเสยดทานตางวสดระหวาง 29 อะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 กบอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 4.16 ความแขงของชนงานทระยะกดอด 2 มลลเมตร 31 4.17 ความแขงของชนงานทระยะกดอด 2.5 มลลเมตร 31 4.18 ความแขงของชนงานทระยะกดอด 3 มลลเมตร 32

บทท 1

บทนา

1.1 ความสาคญและทมาของปญหา

ชวงเวลา 30 ป ทผานมา วสดอะลมเนยมถกพฒนาอยางตอเนอง ทงทางดานสมบตทางกล โครงสราง และคณสมบตอนๆ เพอนาไปสการเพมคณสมบตทดขน ทาใหเหมาะในการใชงานมากยงขน โดยปจจบนมเทคนคและวธการมากมายในการเพมคณสมบตเหลาน เชน การเพมสมบตทางกลดวยกระบวนการทางความรอน (T6) การทาใหอยในรปของวสดผสม หรอกระทงการปรบปรงคณสมบตทางโครงสรางจลภาค เปนตน ประเทศไทยกมการนาเทคนคเหลานมาใชงาน แตเทคนคทกาลงไดรบความสนใจ คอ การปรบปรงคณสมบตทางโครงสรางจลภาคโดยใชเทคโนโลยของการหลอกงของแขง (Semi-solid) โดยการพนฟองแกสในนาโลหะ (GISS, Gas Induced Semi-Solid) ซงถกพฒนาในชวง 10 ปทผานมาอยางตอเนอง [1] ซงเปนกระบวนการสรางโลหะกงของแขงทคลายกบกรรมวธการหลอแบบ Rheocasting โดยการปลอยแกสเฉอย (แกสอารกอน หรอไนโตรเจน) ผานแทงกราไฟต ทาใหเกดการไหลเคลอนทของนาโลหะในขณะทแขงตวและไดโครงสรางเกรนเปนแบบกอนกลม (globular grain) [2] เทคนคการหลอกงของแขงทาใหโครงสรางเกรนเปนแบบกอนกลม ซงไมเปนโครงสรางเกรนแบบเดรนไดรตเหมอนทวๆ ไป สงผลใหคณสมบตของอะลมเนยมดและมความสมาเสมอทงชนงาน และกยงชวยลดตนทนในการผลตของอตสาหกรรมไดอกดวยเพราะใชอณหภมในการหลอทตากวาจดหลอมเหลวของวสด ทาใหแมพมพ (Mold) มอายการใชงานทยาวนานขน [3] ซงอะลมเนยมทผานการขนรปโดยใชเทคโนโลยของการหลอกงของแขงมหลายเกรดดวยกน อะลมเนยม เกรด SSM356 และ SSM6061 กผานการหลอดวยกระบวนการน ซงอะลมเนยมทงสองเกรดนถกนาไปใชงานในอตสาหกรรมยานยนต อตสาหกรรมการบน เปนตน การเชอมตออะลมเนยมทงสองเกรดนเขาดวยกนเปนเรองททาทายมาก (Challenge) เนองจากคณสมบตทางกลของวสดทแตกตางกน นาไปสการเชอมทยาก โดยเฉพาะการเชอมแบบหลอมละลาย (Liquid State Welding) ทอาจเสยงตอการเปลยนแปลงทางโลหะวทยา (Metallurgical changes) ความเคนตกคางหลงการเชอม (Residual stress) การบดงอของชนงานเชอม (Distortion) การแตกราวของรอยเชอม (Welding crack) และในระหวางการแขงตวจากการหลอมละลายมปญหาการเกดโพรงอากาศ (Porosity) [4] หรอกระทงการเลอกตวแปรในการเชอมทมความเหมาะสมทาไดยาก นาไปสการทาใหสมบตทางกลของอะลมเนยมลดลง

อยางไรกตามเพอลดการเกดปญหาเหลานนทสงผลใหสมบตทางกลของอะลมเนยมลดลง การเชอมในสถานะของแขง (Solid State Welding) กเปนอกทางเลอกทนาสนใจ โดยเฉพาะการเชอมเสยดทาน (Friction Welding) เปนการเชอมในสถานะของแขงทอาศยการเสยดทานบรเวณผวหนารอยตอของชนงานภายใตแรงกด (Pressure) จนทาใชผวหนาของชนงานเกดความรอนทงสองชน แลวใชแรงกดอกครงเพอใหชนงานยดตดกน [5] โดยการเชอมเสยดทานไมจาเปนตองเตมลวดเชอมในขณะเชอม ซงมตวแปรในการเชอม คอ ความเรวหมนหวจบ (Spindle Speed) อตราการปอน (Feed Rate) เวลาในการกดแช (Holding Time) และแรงกด (Pressure) [6] อยางไรกตามการเชอมชนงานใหไดสมบตทางกลของชนงานหลงการเชอมทดตองมาจากตวแปรทมความเหมาะสมในการเชอม

จากขอมลและเหตผลดงทไดกลาวไวขางตนจงเปนทมาของโครงการวจยน โดยจะศกษาตวแปรทสงผลตอการเชอมเสยดทานทเหมาะสมสาหรบการเชอมอะลมเนยมตางชนดกน ไดแก อะลมเนยม เกรด

2

SSM356 และ SSM6061 ทจะเชอมเขาดวยกน จากนนศกษาจดบกพรองจากการเชอม (Defect) สมบตทางโลหะวทยา (โครงสรางจลภาคและโครงสรางมหภาค) ดวยกลองจลทรรศน (OM) หรอกลองอเลคตรอนแบบสองกราด (SEM) สมบตทางกลของแนวเชอม (Weld Metal) เชน คาความแขง คาความตานทานแรงดง และวเคราะหผลทางสถตเชงวศวกรรม เพอนาผลทไดจากการทดลองไปใชในงานเชงวศวกรรมและประยกตใชจรงในภาคอตสาหกรรมตอไป

1.2 วตถประสงคของโครงการวจย

- เพอศกษาตวแปรทสงผลตอการเชอมอะลมเนยมตางชนดกนของอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 และ SSM6061 โดยใชกรรมวธการเชอมเสยดทาน

1.3 ขอบเขตของโครงการวจย การวจยนจะศกษาการเชอมวสดวสดตางชนดเขาดวยกนของอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 และ SSM6061 โดยใชกรรมวธการเชอมเสยดทาน โดยใชเครองกลงในการควบคมการเชอม ตวแปรเบองตนในการทดลอง คอ ความเรวหมนหวจบ (Spindle Speed) อตราการปอน (Feed Rate) เวลาในการกดแช (Holding Time) และแรงกด (Pressure) โดยตวแปรเบองตนในการทดลองถกนาไปกาหนดตวแปรทเหมาะสมตอไป จากนนจะศกษาโครงสรางจลภาค โครงสรางมหภาค ทสงผลกระทบอนเนองมาจากความรอนหลงจากการเชอม ทงบรเวณแนวเชอมและบรเวณอนๆ ทดสอบสมบตทางกลของชนงานหลงการเชอม และวเคราะหผลทางสถตเชงวศวกรรม 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ - ทราบถงคาตวแปรทเหมาะสมในการเชอมอะลมเนยมตางชนดกนของอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 และ SSM6061 โดยใชกรรมวธการเชอมเสยดทาน - องคความรทไดจากการเชอมอะลมเนยมตางชนดกนดวยกรรมวธการเชอมเสยดทานสามารถนาไปประยกตใชงานทางวศวกรรมและอตสาหกรรมได เชน อตสาหกรรมผลตชนสวน อตสาหกรรมเครองบน เปนตน - ไดองคความรใหมสาหรบการเชอมเสยดทานในการเชอมวสดวศวกรรมในกลมอะลมเนยมตางชนดกน

บทท 2

เอกสารและงานวจยทเกยวของ

2.1 ทฤษฎ สมมตฐาน และ/หรอกรอบแนวความคดของการวจย

2.1.1 อะลมเนยมผสม เกรด SSM6061 อะลมเนยม AA 6061 เปนโลหะผสมของอะลมเนยมทมแมกนเซยมและซลกอนเปนสวนผสม

สาคญ สามารถเพมความแขงแรงไดดวยการผานกระบวนการบมแขงและดงเพอคลายความเคนตาม

กระบวนการ T651 เพอใหไดความแขงแรงสงสด อะลมเนยมผสมชนดนนยมใชงานทตองการทงความ

แขงแรงสงรวมกบความตานทานตอการกดกรอนทดเยยม เชน งานแมพมพเปาพลาสตก งานโครงสราง

อาคาร (หมดยา) ราวสะพาน งานทอขนสง สกของเครองบนนาและเรอแคนน ทอดดของเครองดดฝน ราง

เลอนของรถขนของ อปกรณจบยดชนงาน งานทางไฟฟาและอเลกทรอนกส รวมทงงานในยานพาหนะตางๆ

เชน เรอ รถบรรทก และอากาศยาน เปนตน โดยมลกษณะโครงสรางดงแสดงในรปท 2.1

รปท 2.1 ลกษณะโครงสรางกอนกลมของอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 [5]

2.1.2 อะลมเนยมผสม เกรด SSM 356 อะลมเนยมหลอหมายเลข A356 เปนโลหะผสมอะลมเนยม – ซลกอน เปนแบบไฮโปยเท

คตคสามารถหลอไดดทงในแบบหลอทรายและแบบหลอโลหะ มความสามารถในการไหลตวไดดและการหด

ตวนอยมาก ซงมผลทาใหสมบตการตานแรงดงสงขนและมความออนเหนยวมากขน การยดตวสง ทนตอ

แรงกระแทกไดสง สวนผสมทางเคมของอะลมเนยมผสมหมายเลข A356 เปน Al, 7%Si, 0.35%Mg,

0.20%Fe, 0.20%Cu, 0.10%Mn, 0.10%Zn และ 0.230%Ti การเตมแมกนเซยมลงไปเลกนอย ทาให

สามารถปรบปรงสมบตทางกลดวยกรรมวธทางความรอนไดด โดยการฟอรมเฟส Mg2Si ในเมตรกซของ

อะลมเนยม กระบวนการทางความรอนทใชเพอปรบปรงสมบตทางกลมอยหลายวธแตทนยมใชมากทสด

ไดแก ชนด T6 คอ การนาชนงานไปอบละลายแลวนาไปชบนาจากนนจงนาไปทาการบมแขงเทยม การ

นาไปใชงานเหมาะทสดกบงานทตองการความทนทานตอการผกรอนและความแขงแรงสงใชงานอยาง

กวางขวางกบอตสาหกรรมผลตอปกรณชนงานยานยนตตางๆ ดงแสดงเฟสไดอะแกรมอะลมเนยม A356 แต

สาหรบอะลมเนยม เกรด SSM 356 เปนอะลมเนยมทผานกระบวนการขนรปจากสถานะกงของแขง โดย

4

หลงจากการขนรปในสถานะกงของแขงทาใหโครงสรางของอะลมเนยมมลกษณะเปนกอนกลม แสดงในรป

ท 2.2 โดยจะมเฟสอะลมเนยมแอลฟาเปนหลก (α-Al) และมเฟสยเทคตกผสมอยในสดสวนทสง โดยจะม

ซลกอนเปนหลกและซลกอนจะมสมบตทางดานความสามารถในการหลอและแมกนเซยมจะทาใหสามารถ

ปฏบตการทางความรอนไดด

รปท 2.2 ลกษณะโครงสรางกอนกลมของอะลมเนยม เกรด SSM356 [12]

2.1.3 การเชอมเสยดทาน (Friction Welding) การเชอมโลหะในสภาวะของแขง (Solid State Welding) เปน

กระบวนการเชอมทอณหภมทเกดขนในขณะเชอมตากวาจดหลอมเหลวของโลหะนน โดยทโลหะยงอยใน

สภาวะของแขงหรอบางครงอาจจะหลอมเหลวเพยงเลกนอย โลหะบางประเภทจะหลกเลยงการเชอมตอท

อณหภมของการหลอมละลาย เพราะวาทอณหภมหลอมละลายเมอโลหะแขงตวกอาจจะทาใหเกดการแตก

ขนไดและนอกจากนนกจะมการเกดโครงสรางขนมาใหม ซงอาจจะไมเหมอนกบโครงสรางเรมตนของโลหะ

นน จากเหตผลขางตนจงไดมการคดคนการเชอมเสยดทาน (Friction Welding, FW) ทสถาบนการเชอม

ขององกฤษ (The Welding Institute, TWI) การเชอมเสยดทานมหลกการสรางความรอนคลายๆ กบการ

เชอมเสยดทานแบบกวน คออาศยการเสยดทานระหวางวสด 2 ชน เพอใหเกดความรอน แตการเชอมเสยด

ทานไมใชหวเชอม (Tool) ในการเชอม เพราะความรอนทไดเกดจากการสมผสกนของผวหนารอยตอของ

ชนงานทงสองชนภายใตแรงกดจนทาใชผวหนาของชนงานเกดความรอนทงสองชน ความรอนทเกดขนท

ผวหนารอยตอสงผลใหชนงานเกดการออนตว (Softening) แลวเสยรปอยางชาๆ แบบ Plastic

deformation แลวใหแรงกดอกครงเพอใหชนงานยดตดกน หลงจากนนจงหยดการหมนของหวจบชนงาน

รอจนชนงานเกดการเยนตว จะเหนไดวาการเชอมเสยดทานไมมการสนเปลองหวเชอม การเชอมเสยดทาน

มตวแปรในการเชอม ทสาคญคอ คอ ความเรวหมนหวจบ (Spindle Speed) อตราการปอน (Feed Rate)

เวลาในการกดแช (Holding Time) และแรงกด (Pressure) และตวแปรอนๆ เชน อณหภมดง หรอการ

เตรยมผวงาน เปนตน แสดงในรปท 2.3

α-Al

Eutectic

5

รปท 2.3 หลกการเชอมเสยดทาน [13]

การเชอมเสยดทานจะมขนตอนอย 4 ขนตอน คอ การใหแรงกดชนงานเพอใหผวหนาของ

ชนงานทงสองชนสมผสกนจนเกดการเสยดทานระหวางกน โดยชวงนจะสงผลใหชนงานมแรงเสยดทานทสง

จากนนใหเวลาเพอใหความรอนเกดการแพรไปยงชนงานทงสองชนใหเกดการออนตว บรเวณผวรอยตอ

จากนนใหแรงกดอกครงเพอใหชนงานทออนตวเกดการอดตว เวลาทใชจะสนกวาชวงแรก เมอชนงานเกด

กนจงหยดความเรวรอบทหมนชนงาน โดยขนตอนการเชอมเสยดทานดงแสดงในรปท 2.4

รปท 2.4 ขนตอนการเชอมเสยดทาน [13]

2.1.4 เครองกลงระบบอตโนมต (Turning CNC)

CNC เปนคายอของ Computer Numerical Control แปลวาการควบคมเชงตวเลขดวย

คอมพวเตอร เปนการใชคอมพวเตอรควบคมการทางานของเครองจกรกลตางๆ เชน เครองกดซเอนซ

เครองกลงซเอนซ เครองเจยระไน เครองEDM ฯลฯ ซงสามารถทาใหผลตชนสวนไดรวดเรวถกตอง และ

เทยงตรง เครองจกรซเอนซแตละแบบแตละรนจะมลกษณะเฉพาะ และการประยกตใชงานทตางกนออกไป

แตเครองจกรกลซเอนซทงหมดมขอดเหมอนๆ กนคอ ขอแรกเครองจกรกลซเอนซทกเครองไดรบการ

ปรบปรงใหมการทางานอตโนมตทาใหลดความวนวายของผควบคมเครองจกรในการผลตชนงาน เครองจกร

ซเอนซหลายเครองสามารถทางานโดยทผควบคมไมตองคอยนงเฝาในระหวางวฏจกรการทางานของเครอง

(Machining cycle) และผควบคมสามารถไปทางานอยางอนได สงนทาใหผใชเครองจกรซเอนซได

ประโยชนหลายอยางรวมทงลดความเหนอยลาของผปฏบตงาน ความผดพลาดทเกดขนจากคนมนอยมากม

ความคงเสนคงวาในการผลตและสามารถทานายเวลาในการผลตแตละชนได ขอดขอทสองของเทคโนโลย

ซเอนซคอความคงเสนคงวาและความถกตองแมนยาของชนงาน ซงหมายความวาเมอโปรแกรมทเขยน

6

ทางานอยางถกตองแลว การผลตชนสวน 2 ชน 10 ชน หรอ 1000 ชนใหเหมอนกนทกประการสามารถทา

ไดอยางงายดายดวยความสมาเสมอขอดขอทสามคอความยดหยนในการทางาน เนองจากเครองจกรกล

เหลานทางานตามโปรแกรมการทางานทตางกนกงายเหมอนกบการโหลดโปรแกรมทตางกน เมอโปรแกรม

ประมวลผลและทาการผลตชนงานแลว เราสามารถเรยกโปรแกรมนนกลบมาใชใหมในครงตอไปเมอตอง

ทางานชนนนอก ในตอนเรมแรกการควบคมเครองจกรกลซเอนซใชโปรแกรมรหสจเปนชดคาสงควบคมขบ

เครองมอตดเฉอน (Tool) จากตาแหนงหนงไปยงอกตาแหนงหนง หรอเปด-ปดสารหลอเยนหรอเปลยน

เครองมอตดเฉอน เราไมสามารถแยกเครองจกรซเอนซและรหสจออกจากกนได ถาเราตองการให

เครองจกรซเอนซทางานเราตองเรยนรรหสจเพอทเราจะไดพดภาษาเดยวกบตวควบคมซเอนซไดภายหลง

โปรแกรม CAD/CAM ไดรบการพฒนาขนมา การนา CAD/CAM มาใชงานรวมกบ CNC กเรมมากขน

ความเขาใจเรองการรวม CNC กบ CAD/CAM จะชวยใหเขาใจวธการของโปรแกรมรหสจเพอใหเครองจกร

ซเอนซทางาน แสดงในรปท 2.5

รปท 2.5 เครองกลงระบบอตโนมต (Turning CNC)

2.1.5 การทดสอบความแขงแรงดง

การทดสอบสมบตเชงกล เพอหาคาความแขงแรงดงของกรรมวธโดยการแพร จะทดสอบ

แรงดงของรอยยดตดจากการตอ ใชชนทดสอบแบบลดขนาดตามมาตรฐานงานกลม นามาขนรปเปนชน

ทดสอบแรงดง ตามยาวกบแนวเชอม นาไปทดสอบแรงดงทอณหภมหองความเรวในการดง 1.67 x 10-2

มลลเมตร/วนาท โดยใชมาตรฐาน ASTM (A370) เพอดคาความตานทานแรงดงสงสด และคาเปอรเซนต

การยดหลงจากการเสยรป โดยการเตรยมชนงานจะแสดงดงรปท 2.6

7

รปท 2.6 ชนงานทดสอบแรงดงตามมาตรฐาน ASTM A370

2.1.6 การทดสอบความแขง

เปนการทดสอบความสามารถของโลหะในการตานทานตอการแปรรปถาวร เมอถกแรงกดจากหวกดกระทาลงบนชนทดสอบ การทดสอบความแขงทนยมใชม 3 วธ คอ บรเนลล รอกเวลล และวกเกอรส สาหรบในงานวจย ผวจยไดเลอกวธการทดสอบแบบวกเกอรส เนองจากการทดสอบความแขงแบบวกเกอรส จะเหมาะสาหรบการวดบรเวณพนทหนาตดของแนวกวนโดยในการวดความแขงจะใชหวกดเพชรมลกษณะเปนปรามดฐานสเหลยมทปลายหวกดทามม 136 องศา ดงรปท 2.7 โดยเวลาทใชในการกด 10 วนาท คาความแขงจะคานวณจากแรงกดทกระทาตอหนงหนวยพนทผว สามารถวดคาความแขงไดตงแตโลหะทนมมากคาความแขงประมาณ 5 kgf/mm2 จนถงโลหะทแขงมากๆ ประมาณคาความแขงประมาณ 1,500 kgf/mm2 โดยไมตองเปลยนหวกด จะเปลยนเฉพาะแรงกดเทานน โดยมคาระหวาง 1-120 kgf ขนอยกบความแขงของโลหะ

รปท 2.7 แรงกดทกระทาตอหนงหนวยพนทผวดวยเครองไมโครวกเกอรส การวดคาความแขงดวยเครองวดความแขงแบบไมโครวกเกอรส บรเวณภาคตดตามยาวรอยกวนเพอหาวาในแตละบรเวณของชนทดสอบกวนมคาความแขงภายในเนอวสดทแตกตางกนมากนอยเพยงใด จากการคานวณโดยใชสมการ

8

Hv = d

P2

854.1

เมอ

Hv คอ คาความแขงแบบ Vickers (kgf /mm2) P คอ แรงกด (kgf) d คอ ขนาดเสนทแยงมม d1 และ d2 เฉลย (mm) 2.2 การทบทวนวรรณกรรม/งานวจยทเกยวของ

นกวจยชาวบราซล Eder Paduan Alves และคณะ [7] ไดเชอมอะลมเนยม AA 1050 เขากบ สแตนเลส AISI 304 โดยในการเชอมใชชนงานโต 14.8 มลลเมตร ยาว 100-110 มลลเมตร ใชตวแปรเบองตนท รอบในการหมนเชอมท 3,200 รอบ/นาท แรงกดเรมตน 2.1 MPa เวลา 7-32 วนาท และแรงกดชวงทสอง 0.7-2.8 MPa เวลา 1-2 วนาท กอนการเชอมมการทาความสะอาดผวหนารอยตอดวยนายาอะซโตน จากการทดลองครงนพบวาทตวแปรแรงกดเรมตน 2.1 MPa เวลา 32 วนาท และแรงกดชวงทสอง 2.4 MPa เวลา 2 วนาท ใหคาความตานทานแรงดงสงสด 80.08 MPa โดยผลจากการทดลองยงพบวาอะลมเนยม AA 1050 มการออนตวเขาไปยงสแตนเลส

S. CELIK AND D. GUNES [8] ซงเปนนกวจยชาวเยอรมนไดศกษาการเชอมเสยดทานระหวางอะลมเนยมคอมโพสต เกรด A356 กบเหลก AISI 1030 โดยใชแรงกด 2 ระดบคอ 20 และ 40 MPa เวลาในการเสยดทาน 4, 6, 8, 10 และ 12 วนาท จากนนเพมแรงกดเปน 40 และ 60 MPa เวลา 4 วนาท จากการทดสอบแรงดงพบวาชนงานขาดทอะลมเนยมคอมโพสต เกรด A356 โดยคาความตานทานแรงดงสงสดอยท 99.05 MPa คดเปน 33.7 เปอรเซนตเมอเปรยบเทยบกบเนอวสดเดมของอะลมเนยมคอมโพสต (MMC) ลกษณะการแตกหกจะเปนอะลมเนยมคอมโพสต เกรด A356 ทไปยดเกาะผวหนาของเหลก AISI 1030 มการแตกหกของซลกอนบรเวณผวหนารอยตอ นกวจยนาโดย I. Bhamji และคณะ ชาวองกฤษ [9] ไดศกษาการเชอมวสดตางชนดเขาดวยกน โดยการใชการเชอมแบบเสยดทาน ซงในการเชอมจะใชอะลมเนยม AA1050-H111 เขากบทองแดง C101 ชนงานทเชอมมขนาดความโต 50 มลลเมตร ใชแรงกดในการเชอม 75 MPa เวลาในการเสยดทาน 5 วนาท กอนทจะใชแรงกดเขาไปอก 2 มลลเมตร ในการทดลองพบวาคาความตานทานแรงดงสงสดอยท 76 MPa โดยหากใชแรงกดเขาไปนอยกวา 1 มลลเมตร ชนงานไมสามารถยดตดได นกวจยกลมจากจน SONG Yu-lai และคณะ [10] ไดเชอมเหลกหลอ (nodular cast iron) กบอะลมเนยม Al 1050 ชนงานมขนาดความโต 20 มลลเมตร และกอนการเชอมมการขดผวรอยตอดวยกระดาษทรายเบอร 1,000 กรด ตวแปรทใช คอ แรงกดเรมตน 40 MPa เวลา 1 วนาท และแรงกดชวงทสอง 100 MPa เวลา 3 วนาท ทความเรวหมน 3,000 รอบ/นาท จากการทดลองพบวาอะลมเนยม Al 1050 แพรไปยงเหลกหลอเนองจาก อะลมเนยมมจดหลอมเหลวทนองกวาเหลกหลอเมอไดรบการเสยดทานจนเกดความรอนทาใหออนตวไดงายกวาเหลกหลอ จงแพรไปยงเหลกหลองายกวา P. Rombaut และคณะซงเปนนกวจยจากสถาบนงานเชอมของเบลเยยม [11] ไดเชอมเหลกกลา

ละมน (Mind Steel) กบอะลมนา (Al2O3) ดวยการเชอมเสยดทาน ซงถอไดวาเปนการเชอมตางวสดทยาก

เขาดวยกน จากการทดลองพบวาการเชอมทาไดยาก จงนาเอาอะลมเนยม เกรด 5083 มาเปนตวประสาน

9

ระหวางกลางชนงานทง 2 ชน ทาใหเชอมชนงานได เนองจากอะลมนาและเหลกกลามจดหลอมเหลวท

แตกตางกนมาก ทาใหเกดการเชอมตอหนไดยาก และตวแปรทใชในการเชอม คอ ความเรวรอย 900 รอบ

ตอนาท และแรงกดทใชคงท

บทท 3

วธการด าเนนงาน

การเชอมตอชนของชนงานทรงกระบอกตางวสดระหวางอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 กบอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 ดวยกรรมวธการเชอมเสยดทานตองใชเครองมอ และอปกรณส าหรบการทดลองวจย ซงน ามาใชเปนเครองมอพนฐานส าหรบการทดลองและเครองมอหลกในการทดลอง โดยมขนตอนในการทดลองตางๆ ดงตอไปน 3.1 การด าเนนงานวจย การเชอมตอชนของวสดระหวางอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 กบอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 ดวยกรรมวธการเชอมเสยดทาน (Friction Welding Process; FW) การด าเนนงานวจยครงนไดด าเนนงานตามขนตอน ดงน

รปท 3.1 ขนตอนการด าเนนงานวจยโดยสรป

เชอมเสยดทาน (Friction Welding)

เตรยมชนงาน (SSM356, SSM6061) (Preparation Sample)

ตรวจสอบทางโลหะวทยา (Metallurgical)

ออกแบบการทดลอง (Experimental design)

ทดสอบความแขง (Hardness testing)

ทดสอบความแขงแรง (Tensile testing)

วเคราะหผลการทดลอง (Analysis)

สรปผล (Report)

ทดลองเชอมเบองตนเพอหาตวแปร (Preliminary)

11

3.2 วสดทใชในงานวจย

โลหะทน ามาใชในงานวจยครงน ประกอบดวยอะลมเนยมผสมสองเกรด คอ 3.2.1 อะลมเนยมหลอกงของแขง SSM6061

อะลมเนยมหลอผสมเกรด 6061 มสวนผสมทางเคม ซงมซลกอนเปนธาตผสมหลก มแมกนเซยมเปนธาตผสมรองลงมา ดงตารางท 3.1 ธาตพวกนท าไหอะลมเนยมเกรดนมความแขงแรงปานกลางทนตอการกดกรอน เกรดอลมเนยมในประเภททสามารถท าการ heat-treatable ไดนอาจจะขนรปในแบบ T4 temper (แกปญหาการอบรอนได แตไมสามารถเรงการอบรอนได) และเพมความแขงหลงจากการขนรปแบบคณสมบต T6 โดยการเรงการอบรอน

ตารางท 3.1 สวนผสมทางเคมของอะลมเนยมหลอผสมแบบกงของแขง SSM6061

Zn Mg Cu Fe Si Mn Cr Ti Al

0.25 0.8-1.20 0.15-0.4 0.7 0.4-0.8 0.15 0.04-0.35 0.15 Balance

รปท 3.2 อะลมเนยมหลอกงของแขง SSM6061

3.2.2 อะลมเนยมหลอกงของแขง SSM356 อะลมเนยมหลอกงของแขง SSM356 ดงแสดงในรปท 3.3 ซงมสวนผสมทางเคมดงตารางท 3.2 โดยวสดอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 356 ผานการหลอขนรปแบบกงของแขงดวยเทคนค GISS (Gas induced semi-solid) ซงเทคนค GISS จะท าการหลอทอณหภมประมาณ เมออณหภมลดลงถง 62 จะใชแกสเฉอยพนผานแทงกราไฟตพรน (แกสอารกอนหรอไนโตรเจน) เพอใหเกดการไหลวนของน าโลหะเกดการแตกตวของโครงสรางเดนไดรตเปนเวลา 20 วนาท จากนนน าน าโลหะอะลมเนยมไปเทลงใน Mold แลวอด (Squeeze) ทความดนไมนอยกวา 2,000 Psi คางไวจนโลหะแขงตว ไดเปนชนงานแบบแผนสเหลยมทมความหนาประมาณ 12-15 มลลเมตร ขนาด 10x10 เซนตเมตร

12

รปท 3.3 อะลมเนยมหลอกงของแขง SSM356

ตารางท 3.2 สวนผสมทางเคมของอะลมเนยมหลอผสมแบบกงของแขง SSM356

วสด Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Cr Ni Al SSM 356 7.74 0.57 0.05 0.06 0.32 0.01 0.05 0.02 0.01 Bal.

3.3 เครองมอและอปกรณ 3.3.1 เครองกลง ใชส าหรบการกลงอะลมเนยม SSM7075 เพอเตรยมเปนชนงานส าหรบเชอม โดยเครองกลงทใชเปนเครองกลง ยหอ JET รน GHB-1340A นอกจากนนยงน าไปเตรยมชนงานตามมาตรฐาน เพอทดสอบแรงดง ดงแสดงในรปท 3.4

รปท 3.4 เครองกลงชนงานยหอ JET รน GHB-1340A

3.3.2 เครองกลงแบบอตโนมต ยหอ SHUN CHUAN รน CNC-1640 ใชในการกลงอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM6061 และอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM356 ใหมขนาดตามแบบชนงาน (Ø12x45 มลลเมตร) เพอใชในการทดลอง นอกจากนนเครองกลงระบบอตโนมตยงถกประยกตใชในการเชอมเสยดทานตางวสดดวยเชนกน ดงแสดงในรปท 3.5

13

รปท 3.5 เครองกลงระบบอตโนมต (CNC Turning)

3.3.3 เครองเลอยสายพานแนวนอน ใชในการตดแบงชนงานหลงจากการหลอจนส าเรจเปนชนงาน เพอเตรยมไปกลงขนรปเปนชนงานทดลอง โดยเครองเลอยสายพานมระบบน าหลอเยนในการระบายความรอนแนวตดในขณะเชอม เพอปองกนการเปลยนแปลงโครงสรางจลภาคเมอไดรบความรอนจากการเลอย ดงแสดงในรปท 3.6

รปท 3.6 เครองเลอยสายพานแนวนอน

3.4 ขนตอนการทดลอง 3.4.1 การเตรยมชนงานเชอมจะเรมจากการหลอชนงานอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 และอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 หลงจากนนน าชนงานทไดมาเตรยมเปนชนงานเพอใชส าหรบการทดลองดงตอไปน 3.4.2 น าชนงานทไดจากการตด น าไปกลงไหไดขนาด 11.5 มลลเมตร ดงแสดงในรปท 3.7 (ก) แลวน าไปเลอยดวยเลอยเหลกโดยทเลอยแบงชนงานเปนสองชนดงแสดงในรปท 3.7 (ข) แลวน าไปกลงปาดหนาใหผวดานหนาเรยบ และกลงไหไดขนาดความยาว 45 มลลเมตร ดงแสดงในรปท 3.7 (ค)

14

(ก) กลงใหไดขนาด 12 มลลเมตร (ข) ตดแบงชนงานเปน 2 ชน

(ค) กลงปาดหนาใหไดความยาว 45 มลลเมตร

รปท 3.7 ชนงานทดสอบอะลมเนยมหลอกงของแขง

3.4.3 ในการเชอมเสยดทานดวยเครองกลง CNC ชนงานกอนการเชอมจะถกขดผวหนางานดวย

กระดาษทรายเบอร 600 กรด เพอก าจดฟลมอะลมเนยมออกไซดทผวของชนงานเชอมกอนการเชอม ดงแสดงในรปท 3.8 (ก) น าชนงานทผานการเตรยมผวและขดดวยกระดาษทรายเบอร 600 กรด เรยบรอยแลวลางผวหนาดานทจะเชอมดวยน ายาอะซโตน (Acetones) โดยในการลางจะแชไว 45 วนาท เพอท าความสะอาดผวงานเชอมจากคราบสกปรกและคราบไขมนทตดผวงาน ดงแสดงในรปท 3.8 (ข) แลวใชลมเปาจนผวชนงานแหง ขนตอนนถอไดวาเปนขนตอนทส าคญ มอผปฏบตงานไมควรสมผสชนงานโดยตรง และควรสวมหนากากปดจมกเพอปองกนการสดดมน ายาอะซโตนน าไปสความปลอดภยของผปฏบตงานเอง จากนนจบชนงานทงสองชนใหแนนโดยชนงานขางหนงหมนตามความเรวรอบทก าหนด และอกขางจบชนงานอยกบท แลวท าการเชอมเสยดทาน ดงแสดงในรปท 3.8 (ค) โดยเชอมทระดบความเรวรอบทก าหนดไว โดยใชระยะเวลาในการ

15

เสยดทาน 15 วนาท หลงจากกดอดเขาไปไดตามระยะกดอดตามทก าหนด จงจะหยดเครองแลวกดอดเขาไปอกท แลวทงไวสกพกกอนจะถอดชนงานออก ดงแสดงในภาพท 3.8 (ง)

(ก) ขดผวหนางาน (ข) ลางผวชนงานดวนน ายาอะซโตน

(ค) การเชอมเสยดทาน (ง) ชนงานทไดจากการเชอมเสยดทาน

รปท 3.8 กระบวนการเชอมเสยดทานอะลมเนยมหลอกงของแขงตางวสด

3.4.4 ส าหรบการเชอมเสยดทานอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 และอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 ไดมการทดลองเบองตนเพอหาตวแปรทเหมาะสมในการเชอม โดยมการทดลองเชอมเบองตนหลงจากการทดลองแลว พบวาตวแปรทใชในการทดลอง ดงแสดงในตารางท 3.3 โดยตวแปรความเรวรอบในการหมนเชอมปรบเปลยน 3 ระดบ คอ 1550, 1700, 1850 รอบตอนาท ตามล าดบ ระยะกดอดปรบเปลยนท 3 ระดบ คอ 2, 2.5 และ 3 มลลเมตร ตามล าดบ

16

ตารางท 3.3 ตวแปรในการทดลองเชอมเสยดทานตางวสด

Parameter

Rotational Speed (RPM)

Burn of Length (mm)

Weld Time (second)

1550 2

15

2.5 3

2 1700 2.5

3 2

1850 2.5 3

3.4.5 หลงจากทดลองเชอมตามตวแปรตางๆ ทไดก าหนดไวแลว ชนงานหลงจากการเชอมเสยดทานกจะน าไปตรวจสอบลกษณะทางกายภาพ ตรวจจดบกพรองของชนงาน ตรวจสอบโครงสรางจลภาค และทดสอบสมบตทางกลตอไป

บทท 4

ผลการทดลองและวจารณผล

การศกษาการเชอมเสยดทานของอะลมเนยมตางเกรดกน พบวาสามารถท าการเชอมดวยกรรมวธการเชอมเสยดทานได ถงแมวาสมบตทางเคมของอะลมเนยมทงสองชนดจะแตกตางกน ซงในการทดลองมการเชอมตดกนทด และยงมสมบตทางกลทดหลงการเชอมอกดวย โดยมผลการทดลองมดงตอไปน

4.1 ลกษณะทางกายภาพของชนงานหลงการเขอมเสยดทาน (Physical characteristics of samples)

4.1.1 ลกษณะทางกายภาพของชนงานทความเรวรอบ 1550 รอบตอนาท

การเชอมเสยดทานทความเรวรอบในการหมนเชอมท 1550 รอบตอนาท แสดงลกษณะทางกายภาพของชนงาน ดงแสดงในรปท 4.1, 4.2 และ 4.3 พบวาชนงานยดตดเขาดวยกนไดดในทกๆ ตวแปรของการทดลอง แตชนงานหลงการเชอมจะเกดครบ (Flash) ทเกดขนแตกตางกนออกไป จะเหนไดวาทความเรวรอบในการหมนเชอมท 1550 รอบตอนาท ระยะกดอดในการเชอม 2 มลลเมตร ดงแสดงในรปท 4.1 ครบทเกดหลงการเชอมมปรมาณทนอย เนองจากเปนผลมาจากความรอนทเกดขนบรเวณระหวางผวรอยตอของอะลมเนยมทงสองชนดเกดขนนอย ความรอนทเกดขนนอยในระหวางการเชอมสงผลใหอะลมเนยมเกดการออนตวทนอยตามไปดวย ซงท าใหบรเวณรอยเชอมเกดการออนตวของเนอวสดไดนอย น าไปสการเกดครบทนอย แตอยางไรกตามความรอนทนอยสงผลใหสมบตทางกลแตกตางกน และไมน าไปสการโกงงอของชนงาน และยงชวยใหขนาดความยาวของชนงานหลงจากการเชอมไมเปลยนแปลงมากดวย

รปท 4.1 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1550 รอบตอนาท ระยะกดอด 2 มลลเมตร

18

รปท 4.2 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1550 รอบตอนาท ระยะกดอด 2.5 มลลเมตร

อยางไรกตามการเพมระยะกดอดของชนงานเชอมจากระยะกดอดท 2 มลลเมตร ไปสระยะกดอด 2.5 มลลเมตร ดงแสดงในรปท 4.2 กลบพบวาเนอวสดทเกดการออนตวในขณะเชอมถกผลกออกมาเปนครบบรเวณกงกลางของแนวเชอมเพมขน เนองจากแรงกดสงผลใหเกดการไหลตวของเนอวสดและแรงเหวยงจากการเชอมกสงผลดวยเชนกน เปนทนาสงเกตวาอะลมเนยมหลอกงของแขงเกรด SSM6061 จะมการไหลของเนอวสดทดกวาอะลมเนยมหลอกงของแขงเกรด SSM356 เพราะชนงานในขณะเชอมอยกบท ท าใหมความรอนสงกวาอะลมเนยมหลอกงของแขงเกรด SSM356 ทเกดการหมนของชนงาน น าไปสการสญเสยความรอนจากการหมนของชนงาน จะเหนไดวาการเชอมเสยดทานอาศยความรอนจากการเสยดทานบรเวณรอยตอเทานน ซงตวแปรมาจากความเรวรอบและระยะกดอดของชนงานเชอม [11] แตทความเรวรอบในการหมนเชอมท 1550 รอบตอนาท ระยะกดอด 2.5 มลลเมตร กไมพบการเสยรปหรอชนงานเกดการโกงงอ

รปท 4.3 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1550 รอบตอนาท ระยะกดอด 3 มลลเมตร ระยะกดอดจะสงผลโดยตรงตอความยาวของชนงานหลงจากการเชอม โดยระยะกดอดทมากกจะท าใหชนงานหลงจากการเชอมสนลง ในทางตรงกนขามหากระยะกดอดนอยกสงผลใหชนงานหลงจากการเชอมมความยาวจากการเปลยนแปลงนอยลง [7-9] ดงรปท 4.3 แสดงลกษณะทางกายภาพของชนงานท

19

ความเรวรอบในการหมนเชอมท 1550 รอบตอนาท ระยะกดอด 3 มลลเมตร จะพบวาการเพมระยะทกดอดจากระยะกดอดท 2 มลลเมตร ไปสระยะกดอด 3 มลลเมตร สงผลใหเกดครบเพมขนทชดเจน อยางไรกตามทความเรวรอบในการหมนเชอมท 1550 รอบตอนาท ระยะกดอด 3 มลลเมตร กไมพบการเสยรปของชนงาน โดยชนงานหลงจากการเชอมสมบรณ

4.1.2 ลกษณะทางกายภาพของชนงานทความเรวรอบ 1700 รอบตอนาท

การเชอมเสยดทานทความเรวรอบในการหมนเชอมท 1700 รอบตอนาท แสดงลกษณะทางกายภาพของชนงาน ดงแสดงในรปท 4.4, 4.5 และ 4.6 เมอตรวจสอบดวยสายตา พบวาชนงานทกชนหลงจากการเชอมทกตวแปรมความสมบรณ ชนงานยดตดเขาดวยกนไดด ในท านองเดยวกนชนงานแตละชนงานหลงการเชอมจะเกดครบทแตกตางกน โดยครบทเกดขนมากมแนวโนมมาจากระยะในการกดอดสงดวย ในทางตรงกนขามระยะทกดอดนอย สงผลใหชนงานเกดครบทนอยเชนกน โดยในรปท 4.4 แสดงการเชอมเสยดทานทตวแปรของความเรวรอบในการหมนเชอมท 1700 รอบตอนาท ระยะกดอด 2 มลลเมตร เปนทนาสงเกตวาการเพมความเรวรอบในการเชอมสงผลใหบรเวณรอยตอของอะลมเนยมหลอกงของแขงเกรด SSM6061 กบอะลมเนยมหลอกงของแขงเกรด SSM356 เกดการออนตวดวยกน เนองจากการเพมความเรวรอบเปนสาเหตใหชนงานมความรนเขา (Heat Input) ในขณะเชอมทสงขน แตความรอนทสงขนไมไดน าไปสการโกงงอ หรอการบดตวของชนงานหลงจากการเชอมเสยดทาน

รปท 4.4 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1700 รอบตอนาท ระยะกดอด 2 มลลเมตร

ในท านองเดยวกนการเพมระยะกดอดจากระยะกดอด 2 มลลเมตร ไปสระยะกดอด 2.5 มลลเมตร

ผลการทดลองจะคลายๆ กนกบตวแปรการทดลองทความเรวรอบในการหมน 1500 รอบตอนาท ซงพบวาครบทเกดขนหลงจากการเชอมเกดขนมปรมาณทเพมขน เมอตรวจสอบดวยสายตา ดงแสดงในรปท 4.5 การเพมขนของปรมาณครบเกดจากความแตกตางของแรงกดทเกดขนจากการกดอดชนงานในระหวางการเชอม [3-5] แตกไมสงผลใหชนงานหลงจากการเชอมเกดการเสยหายจากแรงกดเชนกน

20

รปท 4.5 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1700 รอบตอนาท ระยะกดอด 2.5 มลลเมตร รปท 4.6 แสดงลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1700 รอบตอนาท ระยะกดอด 3

มลลเมตร เมอตรวจสอบดวยสายตาพบวาชนงานมความสมบรณ ไมเกดการโกงงอ หรอบดเบยวของชนงานหลงจากการเชอม ระยะกดอดจากระยะกดอด 3 มลลเมตร พบวาครบทเกดขนหลงจากการเชอมเกดขนมปรมาณทเพมขนเมอเปรยบเทยบกบระยะกดอดอนๆ อยางไรกตามครบทเกดขนมลกษณะการเกดครบแบบรอบๆ ชนงาน ซงแสดงใหเหนวามการออนตวของเนอวสดทวบรเวณรอยตอ

รปท 4.6 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1700 รอบตอนาท ระยะกดอด 3 มลลเมตร

4.1.3 ลกษณะทางกายภาพของชนงานทความเรวรอบ 1850 รอบตอนาท

การเชอมเสยดทานทความเรวรอบในการหมนเชอมท 1850 รอบตอนาท แสดงลกษณะทางกายภาพของชนงาน ดงแสดงในรปท 4.7, 4.8 และ 4.9 ตามล าดบ ความเรวหมนเชอมทเพมขน สงผลท าใหความรอนน าเขาขณะเชอมมปรมาณมากขนตามไปดวย ท าใหเนอเดมของอะลมเนยมเกดการออนตวสง สงผลใหมโอกาสเกดครบไดงาย [14] และเกดในปรมาณทมาก ถงแมวาการเพมความเรวรอบในการเชอมใหสงขนจะ

21

สงผลตอการเกดครบกตาม แตไมสงผลใชชนงานเกดการโกงงอหรอเสยรปจากกระบวนการเชอมเสยดทาน เพราะความรอนทเกดขนจากการเชอมไมไดสงผลตอบรเวณอนๆ นอกจากบรเวณรอยตอของชนงานเทานน ดงแสดงในรปท 4.7 จะเหนไดวาลกษณะทางกายภาพของชนงานอยในสภาพทสมบรณ

รปท 4.7 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1850 รอบตอนาท ระยะกดอด 2 มลลเมตร

รปท 4.8 แสดงลกษณะทางกายภาพของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1850 รอบตอนาท ของ

ระยะกดอด 2.5 มลลเมตร ลกษณะการเกดครบจะเกดในปรมาณทมากและเกดรอบๆ ชนงาน คลายๆ กบการทดลองในตวแปรอนๆ แตเปนทนาสงเกตวาครบทเกดขนบรเวณรอยตอของชนงาน เกดจากการออนตวของทง อะลมเนยมหลอกงของแขงเกรด SSM6061 กบอะลมเนยมหลอกงของแขงเกรด SSM356 และเกดขนในชวงรอยตอทกวางกวาเมอเปรยบเทยบกบตวแปรอนๆ อยางไรกตามชนงานหลงจากการเชอมทมครบทมากเกนไป จะถอไดวาเปนชนงานทมจดบกพรองไดเหมอนกน [10] เนองจากการสญเสยเนอวสดจากการเชอม และมโอกาสน าไปสการไดสมบตทางกลทแตกตางกนดวยเชนกน

รปท 4.8 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1850 รอบตอนาท ระยะกดอด 2.5 มลลเมตร

22

รปท 4.8 แสดงลกษณะทางกายภาพของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1850 รอบตอนาท ของระยะกดอด 3 มลลเมตร จากการทดลองในตวแปรนพบวามปรมาณครบมากทสดเมอเปรยบเทยบกบตวแปรในการทดลองอนๆ เนองจากความเรวรอบส าหรบใชในการเชอมท 1850 รอบตอนาท สงผลใหเกดความรอนเขาในการเชอมทสงแลว ระยะกดอดท 3 มลลเมตร กยงน าไปสการไหลตวของเนอวสดทก าลงออนตวไดงายดวย แตกไมสงผลใหชนงานเสยรปเชนกน จะเหนไดวาลกษณะทางกายภาพของชนงานหลงจากการเชอมเสยดทานตางเกรดของอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 กบอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 มความสมบรณทกๆ การทดลอง โดยตวแปรความเรวรอบในการหมน และตวแปรระยะกดอดจะสงผลโดยตรงตอลกษณะทางกายภาพของชนงาน ซงตวแปรเหลานจะน าไปสลกษณะของชนงานทแตกตางกน การควบคมกระบวนการทดลองจงมความส าคญและจ าเปนอยางยงส าหรบการทดลอง

รปท 4.9 ลกษณะของชนงานทผานการเชอมเสยดทานท 1850 รอบตอนาท ระยะกดอด 3 มลลเมตร

4.2 การตรวจสอบลกษณะโครงสรางจลภาค (Micro Structure Test)

ลกษณะโครงสรางจลภาคของอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 ดงแสดงในรปท 4.10 (ก) จะเหนไดชดเจนวามโครงสรางพนฐาน (Base Metal) แบบกอนกลม (ɑ Phase) และมเฟสยเทกตก (Mg2Si Phase) ทเปนเฟสของธาตผสมแทรกอยระหวางเกรน ซงหากเฟสเหลานมการกระจายตวทด จะสงผลใหเกดสมบตทางกลทดดวย ทงสมบตทางดานความแขงและความตานทานแรงดง คลายๆ กนอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 ทผานกระบวนการหลอกงของแขงดวยเทคโนโลยการหลอแบบ GISS กพบวาโครงสรางพนฐานแบบกอนกลมเชนกน แตแตกตางกนทขนาดของกอนกลมและขนาดของอนภาคเฟสยเทกตก ดงแสดงในรปท 4.10 (ข)

23

รปท 4.10 ลกษณะโครงสรางจลภาคของอะลมเนยม (ก) อะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 และ (ข) อะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061

อยางไรกตามคณะผวจยสนใจบรเวณเนอเชอมของชนงานเชอม ซงถอวาเปนบรเวณทเกดการเปลยนแปลงจากการเชอมมากทสด ดงนนลกษณะโครงสรางจลภาคจงมการตรวจสอบท 3 ต าแหนงในบรเวณกงกลางของชนงาน ซงเปนบรเวณเนอเชอม โดยต าแหนงทมการตรวจสอบ ดงแสดงในรปท 4.11

รปท 4.11 ต าแหนงการตรวจสอบโครงสรางจลภาค

SSM356 SSM6061

24

Rotation Speed (rpm)

Burn of Length (mm)

Position

Top Center Bottom

1550

2.0

2.5

3

1700

2.0

2.5

3

1850

2.0

2.5

3

รปท 4.12 ลกษณะโครงสรางจลภาคของแนวเชอมทตวแปรในการเชอมแตกตางกน

25

จะเหนไดชดเจนวาเมอเปรยบเทยบบรเวณเนอเชอม (Weld Zone; WZ) ในทกๆ ตวแปรทไดจากการทดลอง พบวาเกรนกอนกลมถกแรงจากการเชอมท าลายจนเสยรปอยางถาวร (Plastic Deformation) ซงสงผลใหขนาดเกรดของวสดทงสองชนดกมขนาดทเลกลง อยางไรกตามมความเปนไปไดส าหรบการเชอมอะลมเนยมตางชนดกน ระหวางอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 กบอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 เมอตรวจสอบจากโครงสรางจลภาค เนองจากพบวาพนทสมผสผวรอยตอ (Interface) สวนใหญหลงจากการเชอมเสยดทานยดตดกนไดด มเพยงเลกนอยทไมสามรถยดตดกนได และเปนทนาสงเกตวาจะเปนบรเวณดานบนและดานลางของชนงาน เนองมาจากความรอนทเกดขนในการเชอมเสยดทานไมเทากน นอกจากนนยงพบวาเฟสอะลมเนยมเมตรกและเฟสยเทกตกของทงสองผสานกนไดด ซงเปนเรองทยากมากเมอวสดสองชนดมสมบตทางกลทแตกตางกน แตงส าหรบการเชอมเสยดทานระหวางอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 กบอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 กลบพบวาไมเปนเชนนน แตเฟสยเทกตกของทงสองวสดกอยในรปสารละลายของแขงทใกลเคยงกน โดยเปนสารละลายของแขงในรปแบบของ Mg2Si จงมความเปนไปไดทอะลเนยมทงสองชนดจะผสมผสานเขากนไดด ส าหรบตวแปรทความเรวรอบในการเชอม 1550 รอบตอนาท โครงสรางทางจลภาคแสดงใหเหนวาเกดชองวาง (Void) หลงจากการเชอมมากทสด เมอเปรยบเทยบกบตวแปรอนๆ สาเหตมาจากการเกดความรอนทต า (Heat input) เกนไปในขณะเชอม [13] เพราะมความเรวรอบในการหมนทนอยเกนไป อยางไรกตามจากการวจยพบวาความเรวรอบทต ากวา 1500 รอบตอนาท ดงแสดงในรปท 4.12 เสยงตอการทชนงานไมเกดการยดตดทด เนองจากความรอนเขาในขณะเชอมต ามาก จนน าไปสการออนตวของเนอวสดไดยาก และน าไปสการยดตดทยากของชนงานดวย ในทางตรงกนขามเมอสงเกตทตวแปรในการเชอมทความเรวรอบ 1850 รอบตอนาท ดงแสดงในรปท 4.12 ปรมาณชองวางทเกดหลงจากการเชอมลดลงอยางชดเจน เนองจากมความรอนในขณะเชอมเสยดทานทสงขน แตอาจน าไปสการเกดครบ (Flash) ทมากเกนไปของชนงานหลงจากการเชอม โดยสาเหตมาจากการเกดแรงเหวยงของเนอวสดทออนตวจากการหมน ซงอาจน าไปสการสญเสยเนอบรเวณเนอเชอมได [7] อยางไรกตามการเกดครบของชนงานหลงจากการเชอมกมตวแปรของระยะกดอด (Burn of Length) เขามาเกยวของดวย ซงระยะกดอดทสงมกจะน าไปสการเกดครบทมปรมาณมากเชนกน

ส าหรบตวแปรทความเรวรอบในการเชอมท 1700 รอบตอนาท พบวามการเกดชองวางของชนงานหลงจากการเชอมบาง โดยเฉพาะทระยะกดอด 2 มลลเมตร ซงเปนระยะกดอดทนอยทสดในการทดลองน และเปนทนาสงเกตวาชองวางสวนใหญเกดขนทบรเวณดานลางของชนงาน เพราะบรเวณดงกลาวเกดความเสยงทจะเกดการสญเสยความรอนจากการหมนของชนงาน

26

4.3 การตรวจสอบอนภาคการกระจายตวดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (Particle dispersion Test by SEM)

การกระจายตวของอนภาคและขนาดของอนภาคมผลตอสมบตทางกลของชนงานหลงจากการเชอม นอกการปรมาณชองวาง เพราะหากมอนภาค (Particle) ทมขนาดทเลกและกระจายตวสม าเสมอทวบรเวณเนอเชอม จะสงผลใหชนงานมสมบตทางกลทด ในทางตรงกนขามหากหลงจากการเชอมแลวพบวาขนาดอนภาคมขนาดทโตและมการกระจายตวแบบกระจกตวทจดใดจดหนง จะน าไปสสมบตทางกลของชนงานเชอมทต าตามไปดวย ดงนนในงานวจยนจงใชการตรวจสอบการกระจายตวของอนภาคเฟสยเทคตกดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (Scanning Electron Microscopy; SEM) โดยไดรบการสนบสนนการใชเครองมอจากศนยเครองมอวทยาศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร จากการตรวจสอบพบวาในแตละตวแปรของการเชอมจะสงผลตอการกระจายตวของอนภาคไมเหมอนกน แตพบวาอนภาคของชนงานหลงจากการเชอมมขนาดทเลกลงทกการทดลอง เนองจากถกแรงกระท าจากการเสยดทานท าใหอนภาคถกท าลายจนแตกหกน าไปสขนาดอนภาคทเลกลง โดยทความเรวรอบในการเชอมท 1550 รอบตอนาท พบวามขนาดอนภาคเฉลยทความยาว 1.573 ไมโครเมตร และขนาดอนภาคกวางท 0.876 ไมโครเมตร ซงมการกระจายตวของอนภาคทวเนอเชอม และอนภาคมรปทรงแบบแผนเลกๆ ดงแสดงในรปท 4.13 (ก) คลายๆ กนทความเรวรอบในการเชอมท 1700 รอบตอนาท พบวามขนาดอนภาคเฉลยทความยาว 1.450 ไมโครเมตร และขนาดอนภาคกวางท 1.084 ไมโครเมตร ซงมการกระจายตวของอนภาคทวทงเนอเชอมเชนกน แตมการกระจายตวทมากกวาเมอเปรยบเทยบกบความเรวรอบในการเชอมท 1550 รอบตอนาท ดงแสดงในรปท 4.13 (ข) อยางไรกตามเมอความเรวรอบในการเชอมเพมถง 1850 รอบตอนาท จะเหนไดชดเจนวาขนาดอนภาคมรปรางแบบแทง และกระจายตวไมสม าเสมอมากนก เนองจากความเรวทสงในการหมนเสยงตอการสญเสยความรอนในขณะเชอม จงท าใหอนภาคเหลานออนตวไดนอย [5] ซงยากตอการแตกหก โดยพบวามขนาดอนภาคเฉลยทความยาว 2.756 ไมโครเมตร และขนาดอนภาคกวางท 1.286 ไมโครเมตร ดงแสดงในรปท 4.13 (ค)

รปท 4.13 การตรวจสอบขนาดของอนภาคหลงการเชอม

(ก) (ข) (ค)

27

4.4 อทธพลความเรวรอบกบการแตกหกของอนภาค (Effect of rotation with broken particle)

รปท 4.14 แสดงการกระจายตวของอนภาค Mg2Si ซงเปนเฟสยเทกตกหลกทอยในอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 กบอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 จะเหนไดวาทความเรวรอบในการเชอมท 1700 รอบตอนาท มขนาดอนภาคทเลก ดงแสดงในรปท 4.14 (ง, จ, ฉ) เมอเปรยบเทยบกบตวแปรอนๆ และทความเรวรอบในการเชอมท 1850 รอบตอนาท พบวาอนภาคสวนใหญยงรวมตวกนเปนกลมและมการกระจายตวแบบบางจดเทานน ดงแสดงในรปท 4.14 (ช, ซ, ฌ) ซงสงผลใหสมบตทางกลของชนงานไมดมากนกเมอเปรยบเทยบกบตวแปรท 1700 รอบตอนาท ซงขนาดอนภาคทเปลยนไปเกดจากพฤตกรรมการเปลยนรปในรปแบบของสารละลายของแขง [9] ซงเกดจากการกระท าของแรงจากการหมนและความรอนทเกดจากการเสยดทาน อยางไรกตามความเรวรอบทต าท 1550 รอบตอนาท กยงพบรอยแตกเลกๆ และการกระจายตวของอนภาคทสม าเสมอเชนกน ดงแสดงในรปท 4.14 (ก, ข, ค)

รปท 4.14 ลกษณะอนภาค Mg2Si ของชนงานบรเวณเนอเชอมของตวแปรตางๆ

(ก) (ข) (ค)

(ง) (จ) (ฉ)

(ช) (ซ) (ฌ)X)

28

4.5 ความแขงแรงดง (Tensile Test)

ตารางท 4.1 แสดงผลการทดสอบแรงดงของการเชอมเสยดทานอะลมเนยมหลอกงของแขงเกรด SSM6061 กบอะลมเนยมหลอกงของแขงเกรด SSM356 ซงมการทดสอบแรงดงตามมาตรฐาน ASTM A370 ดงภายใตอณหภมหองดวยความเรวในการดงคงทตามมาตรฐาน [10] พบวาตวแปรความเรวรอบ 1850 รอบตอนาท ทระยะกดอด 2.5 มลลเมตร ใหคาความตานทานแรงดงสงสด มคาเฉลยอยท 87.240 MPa และทตวแปรความเรวรอบ 1850 รอบตอนาท ทระยะกดอด 2 มลลเมตร ใหคาความตานทานแรงดงต าสด มคาเฉลยอยท 47.457 MPa จะเหนไดวาตวแปรทแตกตางกนสงผลตอคาความตานทานแรงดงทแตกตางกนดวย เพราะตวแปรเหลานจะน าไปสการเกดความสมบรณของรอยเชอมทแตกตางกนดวยเชนกน อยางไรกตามเมอเปรยบเทยบตวแปรของระยะกดอดพบวามผลไปในทศทางเดยวกน โดยระกดอดท 2 มลลเมตร จะใหคาความตานทานแรงดงทต ากวาระยะกดอดอนๆ และเมอเพมระยะกดอดเปน 2.5 มลลเมตร คาความตานทานแรงดงมแนวโนมทสงขน อยางไรกตามการเพมระยะกดอดเปน 3 มลลเมตร จะท าใหคาความตานทานแรงดง มคาต าลงอก เนองจากระยะกดอดทสงเกนไป จะน าไปสการบบใหเนอวสดเกดการไหลตวออกมา เปนครบมากเกนไป ซงน าไปสการลดลงของสมบตทางกลไดเชนกน ตารางท 4.1 คาความตานทานแรงดงของชนงานเชอมเสยดทานระหวางอะลมเนยม SSM6061 กบ SSM356

RPM TIME SAMPLE 1(MPa) SAMPLE 2(MPa) SAMPLE 3(MPa) Avg.

1550 rpm

2 52.5 61.93 62.73 59.053 2.5 80.9 83.06 81.77 81.910 3 49.46 30.51 34.63 38.200

1700 rpm

2 74.63 54.79 70.38 66.600 2.5 69.85 85.47 92.51 82.610 3 77.16 71.72 91.58 80.153

1850 rpm

2 35.99 63.22 43.16 47.457 2.5 90.05 94.13 77.54 87.240 3 78.04 71.59 65.19 71.607

อยางไรกตามคาความแขงแรงดงจากการทดลองทกๆ ตวแปรเมอเปรยบเทยบในรปแบบกราฟ ดงแสดงใน

รปท 4.15 จะเหนไดวามผลการทดลองเปนไปในทศทางเดยวกน โดยคาความแขงแรงดงจะมสงขนเมอระยะกดอดเปน 2.5 มลลเมตร เนองจากระยะกดอดเปน 2.5 มลลเมตร สงผลใหเกดความรอนจากการเสยดทานทท าใหเนออะลมเนยมบรเวณรอยเชอมมการออนตวทเหมาะสม ซงน าไปสความสมบรณของชนงานหลงการเชอมเสยดทาน

29

รปท 4.15 แสดงคาความแขงแรงดงของรอยเชอมจากกรรมวธการเชอมเสยดทานตางวสดระหวาง อะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 กบอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356

จะเหนไดวาคาความตานทานแรงดงทแตกตางกนนนสงผลมาจากความสมบรณของชนงานหลงจากการเชอม ลกษณะโครงสรางทางโลหะวทยา และสมบตทางเคมของวสดนนๆ อยางไรกตามสมบตเหลานนทไดกลาวมานนมาจากตวแปรทใชส าหรบการเชอม ซงถอวามความจ าเปนและเปนสงส าคญส าหรบการทดลอง

4.6 ความแขง (Hardness Test)

รปท 4.16 4.17 และ 4.18 แสดงคาความแขงของแนวเชอมทไดจากการเชอมเสยดทานตางวสดระหวางอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 กบอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 ทระยะกดอด 2, 2.5 และ 3 มลลเมตร ซงจากการทดลองพบวาทความเรวรอบในการเชอม 1700 รอบตอนาท มคาความแขงสงกวาทตวแปรอนๆ เนองจากตวแปรดงกลาวพบวามการกระจายตวของอนภาค Mg2Si อยางสม าเสมอ [9] โดยทระยะกดอด 2 มลลเมตร ดงแสดงในรปท 4.16 พบวาบรเวณเนอเชอมมคาความแขงสงสด เมอเปรยบเทยบกบบรเวณกระทบรอน (TMAZ) และบรเวณเนอโลหะเดม (BM) อยางไรกตามอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 มคาความแขงของเนอโลหะเดมมากกวาอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 ทความเรวรอบในการเชอม 1700 รอบตอนาท มคาความแขงอยท 57.3 HV ความเรวรอบในการเชอม 1550 รอบตอนาท มคาความแขงอยท 54.4 HV และทความเรวรอบในการเชอม 1850 รอบตอนาท มคาความแขงอยท 56.7 HV ตามล าดบ

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

2 2.5 3

Ten

sile

Str

eng

th (

MP

a)

Bern of Length (mm)

1550 rpm

1700 rpm

1850 rpm

30

รปท 4.16 ความแขงของชนงานทระยะกดอด 2 มลลเมตร

การเพมระยะกดอดจาก 2 มลลเมตร ไปสระยะกดอด 2.5 มลลเมตร ดงแสดงในรปท 4.17 พบวามแนวโนมทสงผลใหคาความแขงเพมขน เนองจากการเพมระยะกดอดเปนการเพมแรงกระท าในการเชอมจนน าไปสการบบอดของเนอวสดในขณะเชอม ซงสงผลใหบรเวณเนอเชอมมความหนาแนนเพมขน [13] ซงความเรวรอบในการเชอม 1700 รอบตอนาท มคาความแขงอยท 64.0 HV ซงเปนคาความแขงสงสดทไดจากการทดลอง ความเรวรอบในการเชอม 1550 รอบตอนาท มคาความแขงอยท 56.6 HV และทความเรวรอบในการเชอม 1850 รอบตอนาท มคาความแขงอยท 58.3 HV ตามล าดบ

รปท 4.17 ความแขงของชนงานทระยะกดอด 2.5 มลลเมตร

31

รปท 4.18 แสดงคาความแขงของแนวเชอมทไดจากการเชอมเสยดทานตางวสดระหวางอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 กบอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 ทระยะกดอด 3 มลลเมตร พบวาความแขงแรงดงมผลทไปในท านองเดยวกน เมอเปรยบเทยบกบระยะกดอดอนๆ โดยทความเรวรอบในการเชอม 1700 รอบตอนาท ใหคาความแขงสงสด มคาความแขงอยท 62.0 HV และทความเรวรอบในการเชอม 1850 รอบตอนาท มคาความแขงอยท 59.4 HV สวนทความเรวรอบในการเชอม 1550 รอบตอนาท มคาความแขงอยท 58.3 HV จะเหนไดวาความแขงของชนงานจะขนอยกบอนภาคทเกดการแตกหกจากแรงกระท า [5] ดงนนแรงกระท าทเหมาะสมจงมาจากตวแปรทไดจากการทดลองทเหมาะสมดวยเชนกน

รปท 4.18 ความแขงของชนงานทระยะกดอด 3 มลลเมตร

บทท 5

สรปผลการทดลอง

5.1 สรปผล

การเชอมเสยดทานตางวสดระหวางอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM356 กบอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM6061 มการเชอมตดเขาดวยกนไดดในทกตวแปรของการทดลอง ถงแมวาสมบตทางกลของวสดทงสองชนดจะแตกตางกน โดย ตวแปรความเรวรอบ 1850 รอบตอนาท ทระยะกดอด 2.5 มลลเมตร ใหคาความตานทานแรงดงสงสด มคาเฉลยอยท 87.240 MPa และความเรวรอบในการเชอม 1700 รอบตอนาท มคาความแขงสงสดอยท 64.0 HV ลกษณะโครงสรางจลภาคของทงสองวสดผสานเขากนได โดยมการแตกหกของอนภาคของวสดทงสองชนด

5.2 ขอเสนอแนะ

ควรมการศกษาการนาวธการเชอมเสยดทานกบวสดกลมอนๆ ทเชอมไดยาก เพอนามาเปรยบเทยบ

ผลการทดลองในเชงองคความร และควรนาไปประยกตใชงานในอตสาหกรรมทเกยวของตอไป

33

บรรณานกรม

[1] เจษฎา วรรณสนธ, รอมฎอน บรพาและ รงสน แคนยกต. “Development of the Gas Induced Semi-Solid Metal Processing for A356 Aluminum Alloy” การประชมวชาการทางวศวกรรมศาสตรมหาวทยาลยสงขลานครนทร ครงท 7.

[2] Wannasin, J., Junudom, S., Rattanochaikul, T. and Flemings, M.C. “Development of the Gas Induced Semi-Solid Metal Process for Aluminum Die Casting Applications, Solid State Phenom” Vol. 141 (2008), pp.97-102, 2008.

[3] เจษฎา วรรณสนธ และคณะ. “เทคโนโลยการหลออะลมเนยมไดคาสตงแบบกงของแขง” การประชมวชาการงานหลอไทย ครงท 3. สงขลา, ประเทศไทย, 1-12. 2549.

[4] ประภาศ เมองจนทรบร. “การเชอมและโลหะวทยาการเชอมอะลมเนยม” ภาควชาวศวกรรมเหมองแรและวสด คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร รายงานการทดลองภายในการเชอมอลมเนยม SSM A356, 2550.

[5] K. Narasimha Murthy, V.P. Raghupathy and D. Sethuram (2011) “Friction Welding & Friction Stir Welding” International Center for Advancement of Manufacturing Technology. 24 & 25 November, 2011.

[6] http://www.twi-global.com/technologies/welding-surface-engineering-and-material processing/friction-welding/

[7] Eder Paduan Alves, et al., (2010) “Welding of AA1050 aluminum with AISI 304 stainless steel by rotary friction welding process” Vol.2, No.3, pp. 301-306.

[8] S. CELIK AND D. GUNES (2012) “Continuous Drive Friction Welding of Al/SiC Composite and AISI 1030” Welding research.

[9] I. Bhamji, et al., (2012) “Linear friction welding of aluminum to copper” Institute of Materials, Minerals and Mining Published by Maney on behalf of the Institute.

[10] SONG Yu-lai, et al., (2007) “Strength distribution at interface of rotary-friction-welded aluminum to nodular cast iron” Trans. Nonferrous Met. Soc.

[11] P. Rombaut, et al., (2011) “FRICTION WELDING OF STEEL TO CERAMIC” Sustainable Construction and Design 2011.

[12] ชยยทธ มงาม และประภาศ เมองจนทรบร “การเชอมอะลมเนยมผสมหลอกงของแขงโดยการแพร” การประชมขายงานโลหะวทยาแหงประเทศไทย ครงท 5 คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ (TMECT 5) ระหวางวนท 19-20 มกราคม 2555 ณ โรงแรมมลาเคลแกรนท คอนเวลชน กรงเทพมหานคร

[13] Mumin Sahin (2010) “FRICTION WELDING OF DIFFERENT MATERIALS” INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE. 19 – 20 November 2010.

ภาคผนวก ก

ผลการทดสอบแรงดง

35

ตารางผนวก ก ผลการทดสอบแรงดงของชนงานเชอม

RPM BURN OF LENGTH

SAMPLE 1 (MPa)

SAMPLE 2 (MPa)

SAMPLE 3 (MPa)

1550 rpm

2 52.5 61.93 62.73

2.5 80.9 83.06 81.77

3 49.46 30.51 34.63

1700 rpm

2 74.63 54.79 70.38

2.5 69.85 85.47 92.51

3 77.16 71.72 91.58

1800 rpm

2 35.99 63.22 43.16

2.5 90.05 94.13 77.54

3 78.04 71.59 65.19

ภาคผนวก ข

ผลการทดสอบความแขง

37

ตารางผนวก ข ผลการทดสอบความแขง

Condition SSM356 SSM6061

1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

1550 rpm

2 59.8 61.7 61.5 60.3 61.7 62.7 60.9 69.1 59.3 54.9 51.6 51.7 52.2 51.3 50.7

2.5 58.9 59.8 60.9 61.5 60.6 60.2 59.1 61.6 56.0 53.8 51.8 51.5 50.9 50.2 51.7

3 60.9 60.7 60.3 61.3 60.2 61.5 67.3 69.8 56.8 54.1 54.4 53.5 52.8 51.8 52.8

1700 rpm

2 61.7 60.8 61.2 58.8 60.8 63.6 66.9 73.9 64.0 62.1 57.0 55.2 57.2 55.3 56.3

2.5 62.1 60.7 60.3 63.4 64.5 66.9 74.3 78.7 66.9 62.5 60.4 58.2 60.5 61 60.3

3 64.2 65.7 63.9 63.4 64.7 67.6 68.2 70.0 62.7 60.4 57.1 56.7 56.9 55.6 52.7

1850 rpm

2 61.1 60.4 62.8 61.2 63.0 61.1 64.7 67.4 61.6 59.3 52.2 53.2 51.4 51.3 50.8

2.5 59.6 60.6 61.2 60.7 61.9 60.5 61.5 64.8 57.8 54.4 54.5 53.8 56.1 54.1 53.7

3 61.3 62.6 63.3 62.5 62.3 61.7 63.3 64.5 58.7 56.8 55.8 53.7 53.9 54.4 55.6