รายงานการวจย

อทธพลของตวแปรทสงผลตออะลมเนยม Al-Zn ดวยการเชอมเสยดทานแบบจด The Influence of Parameters that Affect to Aluminum Al-Zn with

Friction Stir Spot Welding

ศภชย ชยณรงค ชยยทธ มงาม

รายงานวจยฉบบนไดรบเงนอดหนนการวจยจากกองทนวจย

มหาวทยาลยราชภฏสงขลา พ.ศ. ๒๕๕๘

ก

ชองานวจย อทธพลของตวแปรทสงผลตออะลมเนยม Al-Zn ดวยการเชอมเสยดทานแบบจด ผวจย นายศภชย ชยณรงค นายชยยทธ มงาม คณะ เทคโนโลยอตสาหกรรม ป 2558

บทคดยอ

งานวจยนมวตถประสงคเพอศกษาอทธพลของตวแปรทมผลตอสมบตทางกลของอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 ดวยการเชอมเสยดทานแบบจด ตวแปรทใชในการทดลอง ไดแก ความเรวรอบท 380, 760, 1240 และ 2500 รอบ/นาท และเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท ตามล าดบ โดยผลการศกษาพบวาลกษณะทางกายภาพผวหนาดานบนรอยเชอมในทกสภาวะเกดการประสานกนดในรอยเชอม ชนงานเชอมสามารถยดตดกนไดด ดงนนกรรมวธการเชอมเสยดทานแบบจดนนสามารถเพมคาความแขง และความแขงแรงดงเฉอนหลงการเชอมเสยดทานแบบจดได ส าหรบคาความแขงของชนงานทผานกรรมวธเสยดทานแบบจดอยทบรเวณเนอเชอม มคาเฉลยสงสดอยท 115.18 HV ซงมคาความแขงสงกวาเนอโลหะเดม คดเปน 27.7 เปอรเซนต เมอคาความแขงเนอโลหะเดม มคาเฉลยท 90.2 HV สวนคาความแขงแรงดงเฉอนของชนงานทผานกรรมวธการเชอมเสยดทานแบบจด มความแขงแรงดงเฉอนสงสดอยท 199.3 MPa ทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท ระยะเวลาในการกดแช 120 วนาท และระยะกดลก 2 มลลเมตร และความแขงแรงดงเฉอนต าสดท 98.7 MPa ไดจากตวแปรทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท ระยะเวลาในการกดแช 90 วนาท และระยะกดลก 2 มลลเมตร จะเหนไดวากรรมวธการเชอมเสยดทานแบบจดนนสามารถปรบปรงสมบตเชงกลของอะลมเนยมทผานการหลอกงของแขงได และเมอวเคราะหเชงสถต พบวาคาสมประสทธการตดสนใจ R2 เทากบ 93.50 เปอรเซนต สามารถควบคมได และสวนทเหลอประมาณ 6.50 เปอรเซนต เกดจากปจจยตางๆ ทไมสามารถควบคมได

ข

Research Title The influence of parameters that affect to aluminum Al-Zn with friction stir spot welding

Researcher Mr. Suppachai Chainarong Mr. Chaiyoot Meengam Faculty Industrial Year 2015

Abstract

This research aims to study the influence of parameters that affect the mechanical properties of semi-solid metal 7075 aluminum alloy with friction stir spot welding process, for parameters in experiments such as rotation speed at 380, 760, 1240 and 2500 rpm and holding time at 60, 90 and 120 seconds respectively. The study found that physical of characteristics in the surface of welds in all condition with a good, specimens welded can adhere well. We found friction stir spot welding process showed that it can increase the hardness and shear strength. The hardness value of mercury friction stir spot welding with an average maximum at 115.18 HV hardness values which is higher than the base metal meat accounted for 27.7 percent compared to the previous metal content (the base metal hardness values on average approximately 90.2 HV). The shear strength has the highest average approximately 199.3 MPa from rotation speed at 1240 rpm, holding time 120 seconds and plug of deep 2 minutes. On the other hand, minimum shear strength has the average 98.7 MPa from rotation speed at 1240 rpm, holding time 90 seconds and plug of deep 2 minutes, from the study can conclude that pierce the friction stir spot welding processes that can improve the mechanical properties. The coefficient of determination R-square is equal to 93.50 percent. It means that the variations of the experiments are controllable, such as equipment or other factors in the experiment. For the remaining, only 6.50 percent was uncontrollable factors.

ค

กตตกรรมประกาศ

งานวจยนด าเนนงานวจยส าเรจไดดวยด เนองดวยการใหความรวมมอจากบคคลและหนวยงานตางๆ มากมายทชวยประสทธประสาทวชาความรและความอนเคราะหอปกรณ เครองมอบางชนดในการท าวจย ตลอดจนนกศกษาและคณาจารยทกทานในโปรแกรมวชาวศวกรรมศาสตร คณะเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยราชภฏสงขลา ในการใหความรวมมอ ชวยเหลอ สนบสนนงานวจยนใหมความส าเรจและสมบรณยงขน

ผวจยและคณะขอขอบพระคณสถาบนวจยและพฒนา มหาวทยาลยราชภฏสงขลา ซงเปนผสนบสนนเงนทนวจย ตามสญญาเลขท 3/2558 ทไดใหการสนบสนนเงนทนวจยในการวจย ภายใตทนอดหนนการวจยจากเงนทนงบประมาณกองทนวจย มหาวทยาลยราชภฏสงขลา และท าใหเกดความส าเรจและสมบรณของงานวจย ผวจยและคณะขอขอบพระคณสาขาวชาวศวกรรมการผลต คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลศรวชย ทใหการสนบสนนเครองมอพนฐานในการเตรยมชนงานทดลอง และผวจยและคณะขอขอบพระคณภาควชาวศวกรรมเหมองแรและวสด คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร ทใหการสนบสนนเครองมอส าหรบการทดสอบสมบตทางกล และต ร ว จ ส อ บ โ ค ร ง ส ร า ง ท า ง โ ล ห ะ ว ท ย า ต ล อ ด จ น ศ น ย เ ค ร อ ง ม อ ว ท ย า ศ า ส ต ร มหาวทยาลยสงขลานครนทร ทใหการสนบสนนเครองมอทใชส าหรบการตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยาขนสง ซงไดรบความอนเคราะหในการท าวจยดวยดตลอดมา จนสามารถด าเนนงานวจยไดอยางสมบรณ การวจยครงนหากมขอผดพลาดประการใด คณะผท างานวจยตองขออภยไว ณ โอกาสน และขอนอมรบเพอน าไปปรบปรง พฒนาในครงตอไป คณะผท างานวจยตองขอขอบพระคณทกทาน ทกฝาย ทมสวนในการสนบสนนส าหรบการท าวจยดวยใจจรง ขอขอบคณ

ศภชย ชยณรงค คณะเทคโนโลยอตสาหกรรม

(7)

ง

สารบญ

เรอง หนา

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

บทท 1 บทน า 1 ความส าคญและทมาของปญหา 1 วตถประสงคของโครงการวจย 2 ขอบเขตของโครงการวจย 2 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 2

บทท 2 เอกสารและงานวจยทเกยวของ 3 ทฤษฎ สมมตฐาน และ/หรอกรอบแนวความคดของการวจย 3 การทบทวนวรรณกรรม 6

บทท 3 วธการด าเนนงาน 9 การด าเนนงานวจย 9 วสดทใชในงานวจย 10 เครองมอและอปกรณ 10 การเตรยมชนงานทดสอบจากอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 13 การก าหนดตวแปรและการออกแบบการทดลอง 14 กรรมวธการเชอมเสยดทานแบบจด 16 การทดสอบสมบตทางกล 18

บทท 4 ผลการทดลองและวจารณผล 21 ลกษณะทางกายภาพของผวรอยเชอม 21 ลกษณะโครงสรางจลภาค 26 ผลการทดสอบความแขง 39 การทดสอบความแขงแรงดงเฉอน 43 การวเคราะหขอมลคาความแขงแรงดงดวยวธการทางสถต 44

บทท 5 สรปผลการทดลอง 50

จ

สารบญ (ตอ)

เรอง หนา

บรรณานกรม 51 ภาคผนวก ก ผลการทดสอบแรงดง 52 ภาคผนวก ข ผลการทดสอบความแขง 54 ประวตผเขยน 57

ฉ

สารบญตาราง

ตารางท หนา

3.1 แสดงสวนผสมทางเคมของอะลมเนยมหลอผสมแบบกงของแขง SSM 7075 10 3.2 แสดงการออกแบบแผนการทดลองเชอมชนงานแบบสม 15 4.1 ANOVA ในการวเคราะหหาความสมพนธระหวางคาความเรวรอบ และเวลาในการกดแช 41 ภาคผนวก ก ผลการทดสอบแรงดงเฉอนของชนงานเชอม 53 ภาคผนวก ข คาความแขงหลงจากกรรมวธเสยดทานแบบจด Hardness Test 55

ช

สารบญรป

รปท หนา

1.1 ฝากระโปรงรถยนตทเชอมดวยการเชอมเสยดทานแบบจด 1 2.1 ลกษณะโครงสรางกอนกลมของอะลมเนยม เกรด SSM7075 3 2.2 ขนตอนการเชอมเสยดทานแบบจด 4 2.3 ชนงานทดสอบแรงดงตามมาตรฐาน ASTM A370 5 2.4 แรงกดทกระท าตอหนงหนวยพนทผวดวยเครองไมโครวกเกอรส 5 3.1 ขนตอนการด าเนนงานวจย 9 3.2 แสดงอะลมเนยมทไดจากการขนรป 10 3.3 แสดงเครองเจาะแนวตง รน VERTEX 11 3.4 แสดงเครองเลอยสายพานแนวนอน ยหอ HERO รน HR-14 11 3.5 แสดงเครองทดสอบความแขง 11 3.6 แสดงเครองทดสอบแรงดง 12 3.7 แสดงเครองมอจบยดและอปกรณรองชนงาน 12 3.8 แสดงเครองมอเชอม หรอ Tool 13 3.9 แสดงการตดแบงชนทดสอบจากอะลมเนยมแผนสเหลยม 13 3.10 แสดงการปรบผวชนทดสอบอะลมเนยมทไดจากการตด 14 3.11 แสดงรปชนงานทพรอมจะท าการทดลอง 14 3.12 แสดงล าดบขนตอนการเชอมเสยดทานแบบจด 17 3.13 แสดงการเตรยมชนงานทดสอบความแขง 19 3.14 แสดงชนงานทน าไปทดสอบความแขง 19 3.15 แสดงการทดสอบความแขง 19 3.16 แสดงต าแหนงกดและลกษณะรอยกดคาความแขง 20 3.20 แสดงการทดสอบแรงดงเฉอน 20 4.1 แสดงผวรอยเชอมทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท 22 4.2 แสดงผวรอยเชอมทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท 23 4.3 แสดงผวรอยเชอมทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท 25 4.4 แสดงผวรอยเชอมทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท 26 4.5 แสดงบรเวณของชนงานเชอมทตรวจสอบลกษณะโครงสรางจลภาค 27 4.6 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 60 วนาท 28 4.7 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 90 วนาท 29 4.8 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 120 วนาท 30

ซ

สารบญรป (ตอ)

รปท หนา

4.9 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 60 วนาท 31 4.10 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 90 วนาท 32 4.11 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 120 วนาท 33 4.12 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 60 วนาท 34 4.13 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 90 วนาท 35 4.14 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 120 วนาท 36 4.15 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 60 วนาท 37 4.16 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 90 วนาท 38 4.17 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 120 วนาท 39 4.18 แสดงคาความแขงของอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 40

ทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท และเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท 4.19 แสดงคาความแขงของอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 41

ทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท และเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท 4.20 แสดงคาความแขงของอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 42

ทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท และเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท 4.21 แสดงคาความแขงของอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 43

ทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท และเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท 4.22 ความสมพนธระหวางคาความแขงแรงดงทความเรวรอบ 380, 760, 1240 44

และ 2500 รอบ/นาท และเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท 4.23 การวเคราะหความถกตองของตวแบบการทดลอง 45 4.24 การทดสอบความเทากนของความแปรปรวน 46 4.25 ความสมพนธระหวางความแขงแรงดงกบความเรวรอบ และเวลาการกดแช 48 4.26 อนตรกรยาระหวางคาความแขงแรงดงกบความเรวรอบ และเวลาการกดแช 49

บทท 1

บทน ำ

1.1 ควำมส ำคญและทมำของปญหำ

ปจจบนวธการเชอมมมากมายหลายวธดวยกน ทงการเชอมในสถานะของแขง การเชอมในสถานะของเหลว แมกระทงการเชอมในสถานะกงของแขงก าลงถกพฒนา กรรมวธการเชอมเหลานถกพฒนาไปเรอยๆ เพอเหมาะสมกบการเชอมวสดชนดตางๆ หรอขนอยกบอตสาหกรรมนน การเชอมในหลายๆ วธใหลกษณะของสมบตทางกลทแตกตางกน และขนตอนการเชอมทแตกตางกนดวย ดงนนการเลอกวธการเชอมการเชอมทเหมาะสมส าหรบวสดจงมความจ าเปน ซงเลอกกรรมวธการเชอมส าหรบอะลมเนยมเปนสงทท าไดยาก โดยเฉพาะอะลมเนยมผสมสงกะสทมการใชงานทแพรหลายในอตสาหกรรมรถยนต อะลมเนยมเหลานเปนวสดเบา (Light Materials) การเชอมทไมเหมาะสมหรอผดวธจะน าไปสการเกดความเสยหายบรเวณรอยตอ ซงสงผลโดยตรงตอสมบตทางกลของแนวเชอม โดยกรรมวธการเชอมทนาสนใจในขณะน เปนกรรมวธการเชอมเสยดทานแบบจด (Friction Stir Spot Welding) ทพฒนามาจากการเชอมเสยดทานแบบกวน (Friction Stir Welding) ในชวง 10 ปทผานมา โดยชนสวนฝากระโปรงรถยนต เปนอกชนสวนหนงทมการน ากรรมวธการเชอมเสยดทานแบบจดมาใชงาน ดงแสดงในรปท 1.1

รปท 1.1 ฝากระโปรงรถยนตทเชอมดวยการเชอมเสยดทานแบบจด การเชอมเสยดทานแบบจดเปนกระบวนการเชอมในสภาวะของแขง (Solid State Welding) ทม

การใชงานอยางแพรหลายในงานอตสาหกรรม โดยเฉพาะอตสาหกรรมยานยนต เพอเชอมวสดทมความยากตอการเชอมดวยกระบวนการเชอมหลอมละลาย (Conventional Fusion Welding) เชน อะลมเนยมผสม การเชอมดวยการเสยดทานแบบจดนไดมการประยกตใชงานอยางมประสทธภาพ โดยสมบตทไดหลงจาการเชอมทด ไมมการเตมลวดเชอมและสามารถเชอมไดทงในกลมวสดชนดเดยวกนและวสดตางกลมกน

2

กระบวนการเชอมนจงไดรบความสนใจในการท าวจยเพอศกษาเทคนคในการเชอม ตวแปรและสมบตตางๆ ของแนวเชอม

จากค าทกลาวมาขางตนจงน าไปสการวจยการเชอมเสยดทานแบบจดของอะลมเนยมผสมสงกะส เกรด SSM7075 โดยมการออกแบบการทดลอง มการทดลองหาตวแปรทเหมาะสมส าหรบการเชอมและหลงจากการเชอมจะน าชนงานไปทดสอบแรงดง ความแขง และโครงสรางจลภาคบรเวณแนวเชอมทเกดการเปลยนแปลงจากการเชอม โดยมการวเคราะหผลจากการการทดลอง และหาคาความเชอมนทไดจากการทดลองดวย

1.2 วตถประสงคของโครงกำรวจย

- เพอศกษาอทธพลของตวแปรทสงผลตอสมบตทางกลและโครงสรางของอะลมเนยมผสมสงกะส เกรด SSM7075 ดวยกรรมวธการเชอมเสยดทานแบบจด

1.3 ขอบเขตของโครงกำรวจย การวจยนจะศกษาการเชอมอะลมเนยมผสมสงกะสทผานการหลอกงของแขง เกรด SSM7075 ดวยกรรมวธการเชอมเสยดทานแบบ ตวแปรเบองตนในการทดลอง คอ ความเรวหมนเชอม (Spindle Welding) เวลาในการกดแช (Dwell Time) และแรงกด (Pressure) โดยมการทดลองเพอหาตวแปรเบองตนในการทดลอง และน าตวแปรนนไปก าหนดตวแปรทเหมาะสมตอไป จากนนจะศกษาโครงสรางจลภาค โครงสรางมหภาค ทสงผลกระทบอนเนองมาจากความรอนหลงจากการเชอม ทงบรเวณแนวเชอมและบรเวณอนๆ ทดสอบสมบตทางกลของชนงานหลงการเชอม 1.4 ประโยชนทคำดวำจะไดรบ - ทราบตวแปรทเหมาะสมในการเชอมเสยดทานแบบจดของอะลมเนยมผสมสงกะสทผานการหลอกงของแขง เกรด 7075 ดวยกรรมวธการเชอมเสยดทาน - ทราบลกษณะทางกายภาพ โครงสรางจลภาค และคณสมบตทางกลของอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด 7075 หลงการเชอมเสยดทานแบบจด - ไดองคความรใหมส าหรบการเชอมเสยดทานแบบจดของกลมอะลมเนยม ผสมสงกะสทผานการหลอกงของแขง เกรด 7075 และประยกตใชอตสาหกรรมทเกยวของได

บทท 2

เอกสารและงานวจยทเกยวของ

2.1 ทฤษฎ สมมตฐาน และ/หรอกรอบแนวความคดของการวจย

2.1. อะลมเนยมผสมสงกะส เกรด SSM7075

อะลมเนยมเจอสงกะส - แมกนเซยม (7XXX) อะลมเนยมชนดมการเจอธาตสงกะสเปนธาตหลกและและแมงกานสเปนธาตรองนอกจากนนยงมทองแดงและโครเมยมอกเลกนอยอะลมเนยมเจอกลมนมความแขงแรงและคณสมบตทางกลทดมากและมนาหนกเบา ความตานทานการกดกรอนและความสามารถในการเชอมอยในเกณฑทคอนขางตาเพราะจะเกดการออนตวบรเวณแนวเชอม อะลมเนยมชนดนจดวาเปนกลมทสามารถปรบปรงคณสมบตทางกลดวยกรรมวธทางความรอนได แตในปจจบนไดมการผลตและพฒนาอะลมเนยมชนดนโดยการผสมแมกนเซยมลงไปและกาจดทองแดงออกไปทาใหความสามารถในการเชอมของอลมเนยมชนดสงขน โดยจะไมเกดการออนตวบรเวณแนวเชอมเพราะบรเวณดงกลาวไดเกดการแขงตวจากตกตะกอนตามธรรมชาต ดงแสดงในรปท 2.1

รปท 2.1 ลกษณะโครงสรางกอนกลมของอะลมเนยม เกรด SSM7075

2.1.2 การเชอมเสยดทานแบบจด (Friction Stir Spot Welding)

การเชอมเสยดทานแบบจด (Friction Stir Spot Welding: FSSW) เปนกรรมวธการเชอมในสภาวะของแขง (Solid state welding) ทถกพฒนาขนมาโดยกลมบรษทมาสดา (Mazda Motor Cooperation) และบรษทอตสาหกรรมหนกคาวาซาก (Kawasaki Heavy Industry) เพอใชในการเชอมวสดแผนบางในอตสาหกรรมการผลตรถยนตของประเทศญปน โดยมจดประสงคหลกในการลดปรมาณการใชพลงงานไฟฟาในโรงงานประกอบรถยนตในประเทศญปน โดยนาเอาวธการเชอมนเขาไปทดแทนการเชอมตานทานแบบจด (Resistance spot welding: RSW) หลกการอยางงายในการทาใหเกดรอยตอของโลหะแผนบางชนงานทเปนลกษณะของรอยตอเกยถกวางยดแนนอยบนพนระนาบ จากนนเครองมอเชอมท

α-Al

Eutectic

4

เปนรปทรงกระบอกทมตวกวนรปทรงกระบอกขนาดเลกตดอยทสวนปลาย ถกทาใหหมนดวยความเรวสงทกาหนดแลวกดตวกวนลงไปในรอยตอดวย ความเรว แรงกด และระยะความลก ทกาหนดจนกระทงบาของเครองมอจมลงไปบนผวโลหะดานบนของรอยตอ จากนนตวกวนจะถกกดแชทตาแหนงนนตามระยะเวลาทกาหนดแลวถอนตวขนจากรอยตอ จะไดรอยตอทเกดการประสานกนของโลหะสองแผน ดงแสดงในรปท 2.2

หลกการเบองตนในการทาใหเกดรอยตอในสภาวะของแขงทโลหะบรเวณรอยตอไมกอใหเกดการหลอมละลายของโลหะ จงมเหตผลเปนไปไดวาการเชอมเสยดทานแบบจดนสามารถใชในการเชอมวสดตางชนดทยากตอ การเชอมแบบหลอมละลายอนๆ เชน การเชอมอารคกาซปกคลม หรอการเชอมมก/แมกไดเพราะการเชอมทกระทาภายใตจดหลอมเหลวของวสดมกไมกอใหเกดสารประกอบกงโลหะ หรอขอบกพรองอนๆ ทสงผลทาใหคาความแขงแรงของรอยตอลดลงได ดงเชนการประยกตใชการเชอมเสยดทานแบบกวนในการเชอมอลมเนยม และเหลกทแสดงคาความแขงแรงสงทยอมรบได

รปท 2.2 ขนตอนการเชอมเสยดทานแบบจด

2.1.3 การทดสอบความแขงแรงดง

การทดสอบสมบตเชงกล เพอหาคาความแขงแรงดงของกรรมวธโดยการแพร จะทดสอบแรงดงของรอยยดตดจากการตอ ใชชนทดสอบแบบลดขนาดตามมาตรฐานงานกลม นามาขนรปเปนชนทดสอบแรงดง ตามยาวกบแนวเชอม นาไปทดสอบแรงดงทอณหภมหองความเรวในการดง 1.67 x 10-2 มลลเมตร/วนาท โดยใชมาตรฐาน ASTM (A370) เพอดคาความตานทานแรงดงสงสด และคาเปอรเซนตการยดหลงจากการเสยรป โดยการเตรยมชนงานจะแสดงดงรปท 2.3

5

รปท 2.3 ชนงานทดสอบแรงดงตามมาตรฐาน ASTM A370

2.1.4 การทดสอบความแขง เปนการทดสอบความสามารถของโลหะในการตานทานตอการแปรรปถาวร เมอถกแรงกดจากหวกดกระทาลงบนชนทดสอบ การทดสอบความแขงทนยมใชม 3 วธ คอ บรเนลล รอกเวลล และวกเกอรส สาหรบในงานวจย ผวจยไดเลอกวธการทดสอบแบบวกเกอรส เนองจากการทดสอบความแขงแบบวกเกอรส จะเหมาะสาหรบการวดบรเวณพนทหนาตดของแนวกวนโดยในการวดความแขงจะใชหวกดเพชรมลกษณะเปนปรามดฐานสเหลยมทปลายหวกดทามม 136 องศา ดงรปท 2.4 โดยเวลาทใชในการกด 10 วนาท คาความแขงจะคานวณจากแรงกดทกระทาตอหนงหนวยพนทผว สามารถวดคาความแขงไดตงแตโลหะทนมมากคาความแขงประมาณ 5 kgf/mm2 จนถงโลหะทแขงมากๆ ประมาณคาความแขงประมาณ 1,500 kgf/mm2 โดยไมตองเปลยนหวกด จะเปลยนเฉพาะแรงกดเทานน โดยมคาระหวาง 1 -120 kgf ขนอยกบความแขงของโลหะ

รปท 2.4 แรงกดทกระทาตอหนงหนวยพนทผวดวยเครองไมโครวกเกอรส การวดคาความแขงดวยเครองวดความแขงแบบไมโครวกเกอรส บรเวณภาคตดตามยาวรอยกวนเพอหาวาในแตละบรเวณของชนทดสอบกวนมคาความแขงภายในเนอวสดทแตกตางกนมากนอยเพยงใด จากการคานวณโดยใชสมการ

Hv = d

P2

854.1

เมอ Hv คอ คาความแขงแบบ Vickers (kgf /mm2)

6

P คอ แรงกด (kgf) d คอ ขนาดเสนทแยงมม d1 และ d2 เฉลย (mm) 2.2 การทบทวนวรรณกรรม

ขวญชย โพธขวญ, กตตพงษ กมะพงศ (2555) ไดทาการศกษาอทธพลตวแปรการเชอมเสยดทานแบบกวนตอความแขงแรงเฉอน ของรอยตอเกยของอะลมเนยมผสมเกรด AA1100 และ AA6063 การเชอมใชความเรวรอบของตวกวนมคาเทากบ 1000, 1250, 1600 และ 2000 รอบตอนาท (rpm) ความเรวเดนแนวเชอมทใชเทากบ 80, 100, 120, และ160 มม.ตอนาท (mm/min) มมเอยงของตวกวนท 2◦ พบวาคาความแขงแรงเฉอนทมคาสงสามารถทาไดเมอใชความเรวรอบสงและความเรวเดนแนวเชอมตา โลหะเชอมทไดจากการใชความเรวรอบสงและความเรวเดนแนวเชอมตา แสดงการรวมเขากนอยางสมบรณของโลหะทงสองชนดและแสดงขนาดเมดเกรนทมความละเอยดกวาสภาวะการเชอมอนๆ สภาวะการเชอมทใหคาความแขงแรงดงสงสดประมาณ 120 MPa และคาความแขงประมาณ 40HV จากขอบเขตตวแปรทกาหนด คอ ความเรวรอบ 1250 rpm และความเรวเดนแนวเชอม 125 mm/min เจนณรงค นาคเทวญ (2555) ไดศกษาการเชอมเสยดทานแบบกวนอะลมเนยมกงของแขงเกรด 7075 ทความเรวเชอม 70 , 90 และ110 mm/min ภายใตความเรวรอบ 1110 และ 1320 rpm ปรากฏวาชนงานเชอมทความเรวรอบ 1320 rpm เกดเปนโพรงตรงสวนลางของบรเวณทถกกวน สวนชนงานทความเรวรอบ 1110 rpm มความสมบรณด หลงจากนนนาชนงานทความเรวรอบ 1110 rpm มาทดลอง 4 สภาวะทางความรอน คอ สภาวะหลงเชอม สภาวะบมเทยมหลงเชอม สภาวะอบละลายหลงเชอม และT6 หลงเชอม ผวของแนวเชอมทความเรวเชอม 90 และ 110 mm/min ของสภาวะอบละลายหลงเชอมและT6 หลงเชอม มลกษณะพพองใตผว เนองจากการขยายตวของอากาศภายในแนวเชอม สวนผวของแนวเชอมทสภาวะอนๆมความสมบรณด โครงสรางมหภาคและจลภาคบรเวณแนวเชอมมลกษณะทวไปคลายกนทกสภาวะการทดลองเชนกน แตมสภาวะอบละลายหลงเชอมและT6 หลงเชอมของชนงานทความเรวเชอม 90 และ 110 mm/min เกดการแตกราวตรงบรเวณทถกกวน เนองจากการชบเยนหลงจากอบละลาย นอกจากนนโครงสรางจลภาคบรเวณทถกกวนเกรนมการขยายตวใหญขนมาก เมอเทยบกบชนงานทความเรวเชอม 70 mm/min ซงเกรนมการขยายตวเพยงเลกนอย รวมไปถงความแขงทความเรวเชอม 90 และ 110 mm/min มคาสงกวาความเรวเชอม 70 mm/min สงผลใหเกดการแตกราวในแนวเชอมทความเรวเชอม 90 และ 110 mm/min การตรวจสอบโดยกลองจลทรรศนอเลคตรอนแบบสองกราดรวมกบเทคนคเอกซเรย (EDX) ในบรเวณทถกกวนมการแตกหกของเฟส AI , Cu2Fe , Mg2Si , AI2CuMg และ AI2Mg3Zn3 กระจายอยทวแนวเชอม ชนงานมคาความแขงสงสดเทากบ 197.3 HV จากการเชอมดวยความเรวรอบ 1110 rpm ทความเรวเชอม 110 mm/min หลงจากการทา T6 หลงเชอม สาหรบคาความแขงแรงดงสงสดทความเรวเชอม 70 mm/min และทา T6 หลงเชอม ใหคาความแขงแรงดงสงสดท 459.23 MPa ซงคดเปนประสทธภาพของแนวเชอมท 101.53 % ซงมคาสงทสดเมอเทยบกบการทดลองสภาวะอนๆ โชตวน สนาห และนพดล สคนธรตน (2557) ไดศกษาการเชอมเสยดทานแบบจดอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 356 โดยทาการศกษาทความเรวรอบ 380 1240 และ 2500 รอบ/นาท มระยะกดลก 1 และ 1.5 มลลเมตร และมระยะเวลาในการกดแช 30 และ 60 วนาท ไดกลาวไววาเมอเพมเวลาในการกดแชมแนวโนมทาใหคาความแขงเฉลยเพมขน แตถาเพมความเรวรอบและระยะกดลกมแนวโนมทาใหคาความแขงเฉลยลดลง เพราะฉะนนคาความแขงหลงจากการเชอมมผลมาจากความรอนทเกดขนขณะ

7

เชอม โดยมความเรวรอบ ระยะกดลกและเวลาในการกดแชเปนตวแปรททาใหเกดความรอนในการทดลอง และพบวาคาความแขงแรงดงทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท ระยะกดลก 1.5 มลลเมตร และเวลาในการกดแช 60 วนาท มคาความแขงแรงดงเฉลยสงทสด คอ 233.48 MPa ธงชย เครอผอ ไดเชอมอะลมเนยมหลอกงแขง A356 ดวยการเชอมเสยดทานแบบกวน กระทาการเชอมโดยการใชตวกวนทรงกระบอก และแบบทรงสเหลยม ตวแปรความเรวรอบคงทคอ 1750 รอบตอนาท และทาการแปรเปลยนอตราเรวเดนเชอม และทามมเอยงตวกวน 3 องศา พบวาบรเวณเชอมมโครงสรางทละเอยด และทอตราเรวเรมเดน 160 มลลเมตรตอนาท ของทรงกระบอก บรเวณแนวเชอมเกดจดบกพรองทางดานลางของแนวเชอมตลอดความยาวเดนเชอม คาความแขงของการใชตวกวนทงสองมแนวโนมใกลเคยงกน วชย พมจนทร (2553) ศกษาการเชอมอะลมเนยม AA 6063 และอะลมเนยม AA7075 โดยการเชอมดวยการเสยดทานแบบกวน พบวาความเรวรอบเครองมอ การเอยงเครองมอและอตราความเรวดนเชอมสงหรอตาเกนไปมผลตอความสมบรณของผวหนาเชอม ศภชย ชยณรงค (2554) การปรบปรงสมบตเชงกลของอะลมเนยมหลอกงของแขงโดยกรรมวธเสยดทานแบบกวน ซงพบวาโครงสรางทางจลภาคอยในสถานะของแขงโดยการใชความรอนจากการเสยดทานและการกวน ตวแปรของกรรมวธเสยดทานแบบกวนทใชในการศกษาโครงสรางทางจลภาคและสมบตเชงกลของอะลมเนยมทผานกระบวนการหลอกงของแขงเกรด 356 ภายใตตวแปรความเรวเดนและความเรวรอบ สรปไดวากรรมวธเสยดทานแบบกวนสามารถเพมคาความแขงและแรงดงได อบดล บนระหม (2552) ศกษาอทธพลทางความรอน T6 กอนและหลงการเชอมตอสมบตทางกลอะลมเนยมหลอกงของแขง A356 โดยกรรมวธการเชอมเสยดทานแบบกวน ซงพบวามผลกระทบตอรอยเชอมนอยมาก การปรบปรงสมบตทางกลดวยกระบวนการทางความรอน T6 ในการประยกตใชงานของอะลมเนยมผสมหลอกงของแขง A356 เปนการเพมความแขงแรงใหกบโลหะงาน

กตตพงษ กมะพงศ (2540) ไดทาการศกษาวจยเรองการเชอมดวยการเสยดทานแบบจดของรอยตอเกยอะลมเนยมผสมเกรด 1100 และเหลกกลาไรสนม 304 ดงแสดงผลการศกษาอทธพลของตวแปรการเชอมดวยการเสยดทานแบบจด เชน ความเรวในการกดตวกวนลงสรอยตอความเรวรอบของตวกวน และระยะเวลากดแชตวกวนตอความแขงแรงของรอยตอเกยระหวางอะลมเนยม 1100 และเหลกกลาไรสนม 304 ผลการทดลองพบวารอยตอเกยระหวางอะลมเนยม 1100 และเหลกกลาไรสนม 304สามารถเกดขนไดดดวยการเชอมดวยการเสยดทานแบบจดและแสดงความแขงแรงสงสดของรอยตอเกยประมาณ 95% ของความแขงแรงของอะลมเนยมทใชเปนวสดหลกในการทดลองการเพมความเรวในการกดความเรวรอบของตวกวนและการเพมระยะเวลาในการกด ทาใหความแขงแรงของรอยตอเพมขนเพราะการเพมความเรวรอบคาดวาทาใหความรอนเสยดทานเพม และสงผลตอการเกาะยดระหวางอะลมเนยมและเหลก

อดศร เปลยนดษฐ และกตตพงษ กมะพงศ (2554) ไดศกษาอทธพลของระยะลกและรปทรงบาเครองมอเชอมเสยดทานแบบจดทมผลตอสมบตของรอยตอเกยระหวางอะลมเนยมผสม AA1100 และเหลกกลาไรสนม 304 โดยมผลการทดลองสรปดงน รอยตอเกยระหวางอะลมเนยมผสม AA1100 และเหลกกลาไรสนม 304 สามารถเชอมตดกนและมความแขงแรงสงสดประมาณ 179 นวตนตอตารางมลลเมตร ความแขงแรงของรอยตอเกยมคาเพมขนเมอระยะความลกในการเชอมจากผวอะลมเนยมเพมขนการเชอมทระยะขอบเขตระหวางอะลมเนยมและเหลกกลาไรสนมจะใหความแขงแรงของรอยตอสงสดเครองมอเชอม T4 ทมรปทรงบาเวารศม 2 มม. จะใหคาความแขงแรงของรอยตอสงสด

8

ประภาส เมองจนทรบร (2550) ไดวจยการเชอมตอชนอะลมเนยมหลอกงของแขง (Semi-Solid Metal SSM) A356 ดวยวธการเชอมเสยดทาน โดยการศกษาปจจยในการเชอมทสามารถควบคมไดม 2 ปจจย คอ ความเรวรอบในการหมนของเครองมอ (Tool) ม 2 ระดบ 1320 และ 1750 rpm และความเรวในการเดนเชอม (Welding Speed) ม 3 ระดบ 80 120 และ160 mm/min ความเรวรอบ ความเรวในการเดนแนวเชอมและความสมดลของแรงกด ซงเปนปจจยสาคญทใหคาความรอนจากการเสยดทานแบบกวน เนองจากการกวนมผลตอเนอโลหะและสมบตทางกลของรอยเชอม ผลจากการตรวจสอบดวยเอกซเรย (X-Ray) การวเคราะหโครงสรางทางจลภาคและการทดสอบทางกลทความเรวรอบ 1750 rpm ความเรวในการเดนแนวเชอม 160 mm/min ใหความสมบรณของรอยเชอมดทสด คาความแขงแรงเฉลย 172.61 MPaและทความเรวรอบ 1320 rpm ความเรวในการเดนเชอมทกระดบแรงกดและความรอนจากการเสยดทานไมเพยงพอทาใหเกดชองวาง คาความแขงทไดมคาตา สวนคาความแขงบรเวณเขตอทธพลความรอน และบรเวณทถกกวน ทงทางดาน Advancing Side และ Retreating Side มคาสงกวาเนอโลหะเดมเลกนอยทกปจจยและทกระดบ

มหามด เตะยอ (2554) ไดวจยเรองการเสยดทานแบบกวนของอะลมเนยมผสมตางชนดระหวางอะลมเนยมหลอกงของแขง 356 กบอะลมเนยมผสม AA6061-T651 โดยใชเครองจกรกลแบบอตโนมต โดยใชตวกวนทรงกระบอก ตวแปรทใชในการทดลองม 2 ตวแปร คอ ความเรวหมนเชอมของตวกวน (1750 และ 2000 rpm) และความเรวเดนเชอม (20 , 50 , 80 , 120 , 160 และ 200 mm/min) ซงตวแปรทงสองมผลโดยตรงตอลกษณะโครงสรางและสมบตทางกลของแนวเชอม จากการทดลองพบวาเมอเพมความเรวหมนเชอมของตวกวนสงผลใหคาตานทานแรงดงของแนวเชอมมคาเพมขน ในลกษณะเดยวกนเมอเพมความเรวเดนเชอมคาความตานทานแรงดงจะเพมขนถงคาๆ หนง หลงจากนนแลวเมอยงเพมคาความเรวเดนเชอมคาความตานทานแรงดงของแนวเชอมจะยงลดลง ทความเรวหมนเชอม 2000 rpm ความเรวเดนเชอม 80 mm/min คาความตานทานแรงดงเฉลยสงสดของอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 356 ในสภาพหลงการหลอกบอะลมเนยม AA6061-T651 มคาเทากบ 197.1 MPaและของอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 356 ทผานกระบวนการทางความรอน (T6) กบอะลมเนยมผสม AA6061-T651 มคาเทากบ 206.3 MPaความแขงบรเวณตรงกลางแนวเชอมจะสงกวาบรเวณอนและจะลดลงไปเรอยๆ จนถงบรเวณทไดรบผลกระทบจากความรอนทางกล หลงจากนนความแขงจะเพมขนจนถงคาความแขงเดมของเนอโลหะทงสองชนด โครงสรางทางโลหะวทยาบรเวณแนวเชอมทเกดขนใหมจะประกอบดวยเนอวสดของอะลมเนยมผสมทงสองชนดทมความละเอยดกวาเนอเดม

บทท 3

วธการด าเนนงาน

งานวจยนเปนการเชอมดวยกรรมวธการเชอมเสยดทานแบบจด (Friction Stir Spot Welding: FSSW) โดยใชอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 เปนชนงานทดลองเชอม ก าหนดรอยเชอมเปนแบบตอเกยทาราบ การเชอมจะเปนแบบกงอตโนมต มการปรบเปลยนตวแปรในการเชอมได คอ ความเรวรอบเชอม หลงจากนนวเคราะหและสรปผลการทดลองจากลกษณะทางกายภาพ และการทดสอบสมบตทางกล โดยมการด าเนนงานวจย ดงแสดงในรปท 3.1 3.1 การด าเนนงานวจย การเสยดทานแบบจดดวยการตอชนของวสดระหวางอะลมเนยม เกรด 7075 การด าเนนงานวจยครงนไดด าเนนงานตามขนตอน ดงน

รปท 3.1 ขนตอนการด าเนนงานวจย

เชอมเสยดทานแบบจด (Friction Stir Spot Welding)

เตรยมชนงาน (SSM7075) (Preparation Sample)

ตรวจสอบทางโลหะวทยา (Metallurgical)

ออกแบบการทดลอง (Experimental design)

ทดสอบความแขง (Hardness testing)

ทดสอบความแขงแรง (Tensile testing)

วเคราะหผลการทดลอง (Analysis)

สรปผล (Report)

ทดลองเชอมเบองตนเพอหาตวแปร (Preliminary)

10

3.2 วสดทใชในงานวจย

วสดทใชในการเชอมเสยดทานแบบจด เปนอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 ขนรปดวยเทคนคพนฟองแกสเขาไปในน าโลหะ (Gas Induce Semi Solid, GISS) แลวอดขนรปออกมาเปนแผนสเหลยม

3.2.1 อะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 วสดทใชเปนอะลมเนยมหลอผสมกงของแขงเกรด 7075 ผานการขนรปแบบอด (Squeeze

casting) ดวยเทคโนโลยหลอแบบกงของแขงแบบพนฟองแกส GISS ซงเทคนค GISS จะท าการหลอมอะลมเนยมทอณหภมประมาณ 700-750 oC เมออณหภมลดลงถง 641 oC จะใชแกสเฉอยพนผานแทงกราไฟตพรน (แกสอารกอนหรอไนโตรเจน) เพอท าใหเกดการไหลวนของน าโลหะ สงผลใหน าโลหะเกดการแตกตวของโครงสรางเดนไดรตเปนเวลา 10 วนาท จากนนน าน าโลหะอะลมเนยมเทลงบนเบาหลอ แลวอดทความดนไมนอยกวา 2500 psi คางไวจนโลหะแขงตว ไดเปนชนงานแบบแผนสเหลยมจตรสทมความหนา 20 มลลเมตร และมความกวาง ความยาว 100x100 มลลเมตร ดงแสดงในรปท 3.2 และสวนผสมทางเคมของอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 แสดงดงตารางท 3.1

ตารางท 3.1 แสดงสวนผสมทางเคมของอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075

Zn Mg Cu Fe Si Mn Cr Ti Al 6.08 2.5 1.93 0.46 0.4 0.03 0.19 0.02 Balance

รปท 3.2 แสดงอะลมเนยมทไดจากการขนรป

3.3 เครองมอและอปกรณ กลาวถงเครองมอและอปกรณทใชในกระบวนการเชอม ไปจนถงขนตอนของการตรวจสอบคณสมบต

ทางกล ซงมดงตอไปน 3.3.1 เครองกดแนวตง (Vertical Milling Machine) แนวตง ยหอ VERTEX ใชในการกดอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 ใหมขนาดตามแบบในการทดลองและใชในการทดลองการเชอมเสยดทานแบบจด ดงรปท 3.3

11

รปท 3.3 แสดงเครองเจาะแนวตง รน VERTEX 3.3.2 เลอยสายพาน (Band Saw) เลอยสายพานแนวนอน ยหอ HERO รน HR-14 ใชในการตดแบงชนงานใหมขนาดความกวางและความยาวใกลเคยงขนาดจรง หลงจากนนน าไปกดใหไดขนาดจรง ดงแสดงในรปท 3.4

รปท 3.4 แสดงเครองเลอยสายพานแนวนอน ยหอ HERO รน HR-14

3.3.3 เครองทดสอบความแขง (Microhardness Machine) ทดสอบความแขง ยหอ Digicon TH-320 เปนเครองทดสอบความแขงแบบ Rockwell แบบตงโตะ ใชส าหรบทดสอบคาความแขงหลงจากกรรมวธเชอมเสยดทานแบบจด ดงรปท 3.5

รปท 3.5 แสดงเครองทดสอบความแขง

12

3.3.4 เครองทดสอบความแขงแรงดง (Universal Testing Machine) ทดสอบความแขงแรงดง ใชส าหรบทดสอบคาความแขงแรงดงหลงจากกรรมวธเชอมเสยดทานแบบจด ดงรปท 3.6

รปท 3.6 แสดงเครองทดสอบแรงดง

3.3.5 เครองมอจบยดและอปกรณรองชนงาน (Jig) ใชส าหรบจบยดและรองชนงานขณะเชอม ดงรปท 3.7

(ก) เครองมอจบยด (ข) อปกรณรองชนงาน (Jig)

(ค) ลกษณะการวางอปกรณรองชนงาน (Jig)

รปท 3.7 แสดงเครองมอจบยดและอปกรณรองชนงาน (Jig)

13

3.3.6 เครองมอเชอม หรอ Tool หรอ Tool ใชในกระบวนการเชอมเสยดทานแบบจด ท าจากเหลกเครองมอ SKH 57 ซงมขนาดความโตของบากวน (Shoulder) 15 มลลเมตร หวกวน (Pin) มขนาดความโต 5 มลลเมตร ความยาวหวกวน 5 มลลเมตร ดงรปท 3.8

รปท 3.8 แสดงเครองมอเชอม หรอ Tool 3.4 การเตรยมชนงานทดสอบจากอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 อะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 ทผานการหลอแบบอด (Squeeze Casting) น าไปตดดวยเลอยสายพาน ดงรปท 3.9 จากนนท าการปรบผวชนงานทงสองดานดวยเครองกดแนวตง (Milling) ใหมขนาดความกวางxยาวxหนา 28x95x4 มลลเมตร ดงรปท 3.10 จะไดชนทดสอบ 6 ชนตอหนงแผนหลอ ซงในการทดสอบจะท าการทดสอบทงหมด 4 ซ า โดยมตวแปรในการทดลองคอ ความเรวรอบการหมนของหวทล 4 ระดบ และระยะเวลาในการกดแช 3 ระดบ ซงตองใชวสดอะลมเนยมทงหมด 96 แผน ดวยกน ดงรปท 3.11 แสดงรปชนงานหลงจากการปรบขนาดผว กอนทจะน าไปท าการทดลอง

(ก) การตดแบงชนงานขนแรก (ข) การตดแบงชนงานขนสดทาย

รปท 3.9 แสดงการตดแบงชนทดสอบจากอะลมเนยมแผนสเหลยม

หวกวน

บากวน

14

(ก) การปรบผวดานหนา (ข) การปรบผวดานขาง (ค) การปรบผวดานบน

รปท 3.10 แสดงการปรบผวชนทดสอบอะลมเนยมทไดจากการตด

รปท 3.11 แสดงรปชนงานทพรอมจะท าการทดลอง 3.5 การก าหนดตวแปรและการออกแบบการทดลอง ปจจยทมผลตอคณภาพของแนวเชอมทไดจากการเชอมเสยดทานแบบจดนนมหลายปจจยดวยกน ซงปจจยหลกทมผลโดยตรงตอคณภาพของรอยเชอมจะประกอบดวย รปแบบของเครองมอเชอม หรอ Tool ความเรวรอบเชอม แรงกด และชนดของวสดทน ามาท าเครองมอเชอม หรอ Tool แตในงานวจยครงนผวจยมความสนใจทจะศกษาถงปจจยทควบคมไดสองปจจย คอ ความเรวรอบเชอม และเวลาในการกดแชทแตกตางกน วาจะสงผลตอคณสมบตทางกลของรอยเชอมอยางไร โดยผวจยไดก าหนดระดบของแตละปจจยในการทดลองทส าคญ ดงน

3.5.1 ปจจยหลกในการทดลอง ปจจยหลกทเลอกศกษาในงานวจยครงนมสองปจจย แตละปจจยมระดบการทดลองดงน 3.5.1.1 ความเรวรอบเชอมมสระดบ คอ 380, 760, 1240 และ 2500 รอบ/นาท

3.5.1.2 เวลาในการกดแชมสามระดบ คอ 60, 90 และ 120 วนาท 3.5.2 ปจจยทก าหนดใหคงทในการทดลอง

ปจจยทก าหนดใหคงทในงานวจยครงน จะประกอบดวยปจจย ดงน 3.5.2.1 รปแบบของเครองมอเชอม หรอ Tool จะใชรปทรงกระบอก

15

3.5.2.2 ชนดของวสดเครองมอเชอม หรอ Tool ผลตจากเหลกเครองมอ เกรด SKH 57 ตามมาตรฐาน JIS 3.5.2.3 ความยาวในการทบกนของชนงาน คอ 28 มลลเมตร (เทากบขนาดความกวางของชนงาน) 3.5.2.4 ระยะกดลก คอ 2 มลลเมตร

3.5.3 การก าหนดขนาดตวอยาง

การก าหนดขนาดตวอยาง (n) เพอทจะไดขนาดของตวอยางทสามารถเปนตวแทนของประชากรได ซงในการก าหนดขนาดตวอยาง ถาสามารถก าหนดไดพอเหมาะกจะท าใหการวจยนนมประสทธภาพและนาเชอถอ ดงนนในการก าหนดขนาดตวอยางจงมการก าหนดคาตางๆ ตามทฤษฎทแนะน า ดงน

3.5.3.1 Type I Error (Alpha: α) = 0.05 3.5.3.2 Power (1-β) = 0.95 3.5.3.3 Number of Center Point = 0 3.5.3.4 Estimate 3.5.3.5 Minimum Effect (D)

ส าหรบคา Estimate และ Minimum Effect (D) สามารถหาคาไดจากผลของการทดลองทเกยวของหรอคาทมการแนะน าใหใช หรอการทดลองเบองตน ในกรณงานวจยครงนไมมขอมลของการทดลองอนหรอมขอมลอนๆ มาสนบสนนในการประมาณคาทตองการ จงเลอกวธการทดลองการเชอมเบองตนกอน เพอหาคาดงกลาว โดยท าการทดลองเชอมชนงานและก าหนดคาพารามเตอรในการเชอมเหมอนกบแผนการทดลองแบบสม และเชอมเบองตน 1 ซ า จ านวน 12 ชน ดงแสดงในตารางท 3.2 หลงจากนนน าชนงานทผานขนตอนการเชอมไปเตรยมเปนชนงานทดสอบแรงดงตามมาตรฐาน ASTM-E8M และทดสอบชนงานดวยแรงดง เกบขอมลในสวนของคาแรงดงสงสด เพอหาคาความแตกตางของขอมล และใชส าหรบก าหนดคา Minimum Effect (D) หลงจากนนน าคาดงกลาวมาประมวลผลดวยโปรแกรมประมวลผลทางสถต เพอหาคา Estimate และขนาดของตวอยาง (n) ทจะใชก าหนดการทดลองจรงตอไป ตารางท 3.2 แสดงการออกแบบแผนการทดลองเชอมชนงานแบบสม

StdOrder RunOrder PtType Blocks Rotation speed Time tensile 16 1 1 1 760 60 28 2 1 1 760 60 14 3 1 1 380 90 2 4 1 1 380 90 1 5 1 1 380 60 15 6 1 1 380 120 21 7 1 1 1240 120 11 8 1 1 2500 90

16

StdOrder RunOrder PtType Blocks Rotation speed Time tensile

36 9 1 1 2500 120 10 10 1 1 2500 60 18 11 1 1 760 120 7 12 1 1 1240 60 31 13 1 1 1240 60 34 14 1 1 2500 60 20 15 1 1 1240 90 17 16 1 1 760 90 22 17 1 1 2500 60 5 18 1 1 760 90 3 19 1 1 380 120 19 20 1 1 1240 60 24 21 1 1 2500 120 26 22 1 1 380 90 27 23 1 1 380 120 8 24 1 1 1240 90 35 25 1 1 2500 90 29 26 1 1 760 90 4 27 1 1 760 60 13 28 1 1 380 60 32 29 1 1 1240 90 30 30 1 1 760 120 25 31 1 1 380 60 23 32 1 1 2500 90 12 33 1 1 2500 120 33 34 1 1 1240 120 6 35 1 1 760 120 9 36 1 1 1240 120

3.6 กรรมวธการเชอมเสยดทานแบบจด หลงจากตดตงอปกรณทกอยางเรยบรอยแลว กจะท าการปรบตงตวแปรในการเชอมเสยดทานแบบจด ทความเรวรอบ 380, 760, 1240 และ 2500 รอบ/นาท ระยะกดลก 2 มลลเมตร และจบเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท โดยการทดลองจะท าทอณหภมหองทงหมด ในขนตอนการเชอมจะกลาวเปนขอๆ ดงน

17

1. ปรบตงความเรวรอบเชอมตามตวแปรทก าหนด ดงรปท 3.12 (ก) 2. ปรบตงใหหว Tool อยจดกงกลางของชนงานทจะท าการเชอม ดงรปท 3.12 (ข) 3. คอยๆ ปอนใหหว Tool ลงมาสชนงานดวยความเรวและแรงกดทสม าเสมอกน จนหว

Tool แตะผวชนงาน ดงรปท 3.12 (ค) 4. แลวกดดวยแรงกดทสม าเสมอจนบาของ Tool สมผสกบผวหนาชนงาน ดงรปท 3.12 (ง) 5. จากนนกดใหบาของ Tool จมลงไปในชนงาน 2 มลลเมตร แลวคางไวตามตวแปร

ทก าหนด ดงรปท 3.12 (จ) 6. เมอเวลาครบก าหนดกคอย ๆ ยก Tool ขนจากชนงาน ดงรปท 3.12 (ฉ)

(ก) ปรบตงความเรวรอบเชอม (ข) หว Tool อยกงกลางชนงาน

(ค) หว Tool แตะผวชนงาน (ง) บา Tool สมผสผวงาน

(จ) บา Tool จมลงในชนงาน (ฉ) ยก Tool ขนจากชนงาน

รปท 3.12 แสดงล าดบขนตอนการเชอมเสยดทานแบบจด

18

3.7 การทดสอบสมบตทางกล คณสมบตทางกลเปนคณสมบตทส าคญของวสด ซงถกน ามาใชในการพจารณาเลอกใชวสด การทดสอบสมบตทางกลในงานวจยนม 2 อยางดวยกน คอ ทดสอบความแขง และทดสอบความแขงแรงดง ซงมรายละเอยดดงตอไปน 3.7.1 การทดสอบความแขง

การเตรยมชนงานเพอน าไปทดสอบความแขงนนจะกลาวเปนขอ ๆ ดงน (1) น าชนงานทไดจากการเชอมเสยดทานแบบจดมาตดใหเหลอเฉพาะบรเวณรอยเชอม ดงรปท 3.13 (ก)

(2) ตดทอ PVC ใหไดขนาดตามตองการ ดงรปท 3.13 (ข) (3) น าเทปกาวมาตดดานใดดานหนงของทอ PVC ทตดไว ดงรปท 3.13 (ค) (4) น าชนงานทตดไวมาใสในทอ pvc ทไดเตรยมไว โดยการวางจะวางแบบตงขวาง ดงรปท

3.13 (ง) (5) น าเรซนทานการผสมแลวมาเทลงในทอ PVC ทเตรยมไว ดงรปท 3.13 (จ)

(6) เมอเรซนแขงตวกน าไปกลงใหไดขนาดตามก าหนด ดงรปท 3.13 (ฉ) (7) จากนนน าชนงานทกลงแลวไปกดหาคาความแขง ดงรปท 3.14 สวนรปท 3.15 แสดง

ชนงานทจะน าไปทดสอบความแขง และรปท 3.16 แสดงต าแหนงกดและลกษณะรอยกดความแขง

(ก) ตดชนงาน (ข) ตดทอ PVC

(ค) การตดเทปกาว (ง) การวางชนงาน

19

(จ) การเทเรซน (ฉ) กลงชนงาน

รปท 3.13 แสดงการเตรยมชนงานทดสอบความแขง

รปท 3.14 แสดงชนงานทน าไปทดสอบความแขง

รปท 3.15 แสดงการทดสอบความแขง

20

รปท 3.16 แสดงต าแหนงกดและลกษณะรอยกดคาความแขง

3.7.2 การทดสอบความแขงแรงดงเฉอน การทดสอบแรงดงเฉอนเพอหาคาความแขงแรงของชนงานเชอม โดยการทดสอบแรงดงในงานเชอมเสยดทานแบบจด น าชนทดสอบทผานกรรมวธเชอมเสยดทานแบบจดไปทดสอบแรงดงทอณหภมหอง ความเรวในการดง 1.67x10 มลลเมตร/วนาท ดงรปท 3.17

รปท 3.17 แสดงการทดสอบแรงดงเฉอน

บทท 4

ผลการทดลองและวจารณผล

งานวจยนเพอศกษาสมบตทางกลของการเชอมเสยดทานแบบจดอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 โดยท าการเชอมทความเรวรอบ 380, 760, 1240 และ 2500 รอบ/นาท มระยะกดลก 2 มลลเมตร และมระยะเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท จากนนน าชนงานไปทดสอบสมบตทางกลเพอทจะหาสภาวะทดทสด ทท าใหรอยเชอมมความแขงแรงทสด ซงไดผลการวจยดงตอไปน

4.1 ลกษณะทางกายภาพของลกษณะผวรอยเชอม

4.1.1 ลกษณะผวรอยเชอมทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท

ผลจากกรรมวธเสยดทานแบบจด ดงรปท 4.1 (ก) (ข) และ (ค) พบวาผวหนาดานบนรอยเชอมท เวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท เกดการประสานกนดในรอยเชอมและบรเวณดานลางของรอยเชอมมการซมลกทด ไมพบรอยแตกทไมประสานกนของรอยเชอม ลกษณะผวหนารอยเชอมทเรยบนนเกดจากบาของตวกวน อกทงเกดครบเลกนอย อนเนองมาจากความรอนทสะสมในรอยเชอมมมากพอทจะท าใหเนอวสดอยในสภาวะพลาสตก เกดการเคลอนตวของเนอวสดไดสะดวกแลวลนจากบาของตวกวนเกดเปนครบ

(ก) เวลาในการกดแช 60 วนาท

22

(ข) เวลาในการกดแช 90 วนาท

(ค) เวลาในการกดแช 120 วนาท

รปท 4.1 แสดงผวรอยเชอมทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท

4.1.2 ลกษณะผวรอยเชอมทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท

ผลจากกรรมวธเสยดทานแบบจด ดงรปท 4.2 (ก) (ข) และ (ค) พบวาผวหนาดานบนรอยเชอมทเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท เกดการประสานกนดในรอยเชอมและบรเวณดานลางของรอยเชอมมการซมลกทด ไมพบรอยแตกทไมประสานกนของรอยเชอม ลกษณะผวหนารอยเชอมทเรยบนนเกดจากบาของตวกวน อกทงเกดครบเลกนอย อนเนองมาจากความรอนทสะสมในรอยเชอมมมากพอทจะท าใหเนอวสดอยในสภาวะพลาสตก เกดการเคลอนตวของเนอวสดไดสะดวกแลวลนจากบาของตวกวนเกดเปนครบ

23

(ก) เวลาในการกดแช 60 วนาท

(ข) เวลาในการกดแช 90 วนาท

(ค) เวลาในการกดแช 120 วนาท

รปท 4.2 แสดงผวรอยเชอมทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท

24

4.1.3 ลกษณะผวรอยเชอมทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท

ผลจากกรรมวธเสยดทานแบบจด ดงรปท 4.3 (ก) (ข) และ (ค) พบวาผวหนาดานบนรอยเชอมทระยะเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท เกดการประสานกนดในรอยเชอมและบรเวณดานลางของรอยเชอมมการซมลกทด ไมพบรอยแตกทไมประสานกนของรอยเชอม ลกษณะผวหนารอยเชอมทเรยบนนเกดจากบาของตวกวน อกทงเกดครบเลกนอย อนเนองมาจากความรอนทสะสมในรอยเชอมมมากพอทจะท าใหเนอวสดอยในสภาวะพลาสตก เกดการเคลอนตวของเนอวสดไดสะดวกแลวลนจากบาของตวกวนเกดเปนครบ

(ก) เวลาในการกดแช 60 วนาท

(ข) เวลาในการกดแช 90 วนาท

25

(ค) เวลาในการกดแช 120 วนาท

รปท 4.3 แสดงผวรอยเชอมทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท

4.1.4 ลกษณะผวรอยเชอมทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท

ผลจากกรรมวธเสยดทานแบบจด ดงรปท 4.4 (ก) (ข) และ (ค) พบวาผวหนาดานบนรอยเชอมทระยะเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท เกดการประสานกนไมดในรอยเชอมและบรเวณดานลางของรอยเชอมมการซมลกทไมด พบรอยแตกราวของรอยเชอม อกทงเกดครบเลกนอย อนเนองมาจากความรอนทสะสมในรอยเชอมมมากพอทจะท าใหเนอวสดอยในสภาวะพลาสตก เกดการเคลอนตวของเนอวสดไดสะดวกแลวลนจากบาของตวกวนเกดเปนครบ

(ก) เวลาในการกดแช 60 วนาท

26

(ข) เวลาในการกดแช 90 วนาท

(ค) เวลาในการกดแช 120 วนาท

รปท 4.4 แสดงผวรอยเชอมทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท

4.2 ลกษณะโครงสรางจลภาค (Micro Structure) หลงจากการเชอมเสยดทานแบบจดของอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด 7075 ซงมตวแปรทแตกตางกน พบวาลกษณะโครงสรางจลภาคกแตกตางตามไปดวย เนองจากภายในโครงสรางจลภาคมการเปลยนแปลงของอะตอม อยางไรกตามคณะผวจยสนใจโครงสรางจลภาคของชนงานหลงการเชอม 5 บรเวณ ไดแก บรเวณท 1 และ 2 เปนบรเวณทเกดเปนครบของชนงานหลงการเชอม บรเวณท 3 และ 4 เปนบรเวณทยากทชนงานเกดการยดตด และบรเวณท 5 เปนบรเวณดานลางสดของชนงาน ซงบรเวณเหลานไดรบอทธพลความรอนจากการเชอม สงผลใหชนงานมสมบตทแตกตางกน ดงแสดงในรปท 4.5 โดยการตรวจสอบทก าลงขยาย 100 และ 200 ไมโครเมตร ส าหรบการเชอมชนงานอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด 7075 ชนงานมรตรงกลางหลงการเชอมเสยดทานแบบจด เนองจากกระบวนการเชอม

27

รปท 4.5 แสดงบรเวณของชนงานเชอมทตรวจสอบลกษณะโครงสรางจลภาค

4.2.1 ลกษณะโครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท เวลากดแช 60 วนาท จากการเชอมเสยดทานแบบจดแสดงใหเหนวาบรเวณทเชอมมการเปลยนแปลงของโครงสราง

จลภาค โดยโครงสรางจลภาคแตละบรเวณจะมการเปลยนแปลงทแตกตางกน ซงจะแบงเปนบรเวณเนอเชอม (Stir zone; SZ) (บรเวณ 3 และ 4) บรเวณนจะเกดโครงสรางเกรนทละเอยดเมอเปรยบเทยบกบบรเวณอนๆ เนองจากไดรบผลกระทบโดยตรงจากหวพนทเกดจากการกวน สงผลใหเกดการท าลายโครงสรางเดมของเนอโลหะ บรเวณเนอเชอมจะไดรบความรอนทเกดจากการเสยดทานจนน าไปสการเกดการเปลยนรปอยา งถาวร (Plastic deformation) อยางไรกตามความเรวรอบ 380 รอบ/นาท เวลากดแช 60 วนาท (ดงรปท 4.6) พบวายงเกดชองวาง (Hook) หลงการเชอม เนองจากการเชอมตอกนยงไมสมบรณ ซงเปนสาเหตมาจากการเกดความรอนทไมเพยงพอ สงผลใหเกดชวงชวงทออนตวของวสดนอยตามไปดวย นอกจากนนยงพบวาบรเวณทไดรบอทธพลทางความรอน (Heat affected zone; HAZ) (บรเวณ 1, 2 และ 5) กเกดการเปลยนแปลงเชนกน แตโครงสรางทเปนไปมลกษณะทหยาบ และมการไหลตวของเนอวสดในทศทางเดยวกนกบการหมนของหวพน เพราะเกดจากแรงทกระท ากบเนอวสดรอบๆ หวพน เปนทนาสงเกตวาบรเวณทไดรบความรอนจากการกวนในบรเวณดานใตของหวพน (บรเวณ 5) มเกรนทหยาบสลบกบเกรนทละเอยด เนองจากอทธพลการสงผานความรอนในขณะทเชอม

อยางไรกตามการเชอมทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท เวลากดแช 60 วนาท บรเวณเชอมยงไมสมบรณ ยงมรอยแตกเลกๆ ดงแสดงในรปท 4.6 บรเวณท 4 เนองจากการเปลยนแปลงความรอนอยางรวดเรวหลงการเชอม เปนสาเหตใหเกดการหดตวของเนอวสดบรเวณทไดรบความรอน จนน าไปสการแตกราวขนาดเลก นอกจากนนอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด 7075 ยงมคาการน าความรอนทด จงน าไปสสาเหตของการแตกไดเชนกน ซงการแตกจะเกดในระหวางการเชอมเสยดทานแบบจด ส าหรบบรเวณเนอโลหะเดม (ไมไดแสดงในรป) หรอบรเวณทไมไดรบผลกระทบทางความรอนหรอแรงทกระท า โครงสรางยงมรปรางกอนกลมเหมอนเดม

28

รปท 4.6 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 60 วนาท

4.2.2 ลกษณะโครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท เวลากดแช 90 วนาท การเพมเวลาในการกดแชสงผลใหเกดการแผความรอนทสงขน น าไปสการเกดบรเวณอทธพลทาง

ความรอนทมากขน ซงเมอเพมเวลาในการกดแช จาก 60 วนาท ไปส 90 วนาท ท าใหบรเวณทไดรบอทธพลทางความรอนกวางขนดวย ดงแสดงในรปท 4.7 บรเวณท 5 ซงแสดงใหเหนเกรนทละเอยดและมขนาดทกวางขน อยางไรกตามความเรวรอบ 380 รอบ/นาท เวลากดแช 90 วนาท หลงการเชอมเสยดทานแบบจดกยงพบวามการเชอมประสานกนทไมสมบรณ ดงแสดงในรปท 4.7 บรเวณท 3 และ 4 พบวามรอยแตกขนาดเลกตามแนวขวางของเนอเชอม ซงเกดจากอทธพลของตวแปรทสงผลตอการออนตวของวสด ความรอน และแรง ซงเปนปจจยทสงผลใหชนงานเกดการยดตดทดตอกน ส าหรบรปท 4.7 บรเวณท 1 และ 2 เปนบรเวณครบ (Flash) ของชนงาน บรเวณนจะเกดการไหลของโครงสรางกอนกลมจนไปสการตกตะกอนของเกรนใหมทละเอยดขน (Refill grain) เกรนทละเอยดจะเพมสมบตทางกลของชนงานหลงการเชอม เปนทนาสงเกตวาเกรนกอนกลมบางสวนบรเวณอทธพลทางความรอนเกดการเตบโตของเกรน เพราะความรอนทเกดขนในขณะเชอมน าไปสการเกดการรวมตวกนของเกรน (α อะลมเนยมเมตรกซ) สวนเฟสยเทกตก (MgZn2) ทแทรกตวระหวางขอบเกรนกถกท าลายใหมขนาดทเลกลง และรวมตวกนกบอะลมเนยมเมตรกซ

1 2

3 4

5

29

รปท 4.7 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 90 วนาท

4.2.3 ลกษณะโครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท เวลากดแช 120 วนาท การเพมเวลาในการกดแชทสงขนจาก 60 วนาท ไปส 120 วนาท มแนวโนมทดขน เพราะสงผลให

ปรมาณของชองวางหลงการเชอมลดลง เนองจากในการเชอมการเสยดทานระหวางบาของหวกวนกบผวของอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด 7075 มเวลาในการเสยดทานนานขน น าไปสการสรางความรอนไดสงขนสงผลใหบรเวณเนอเชอมของชนงานอยในสภาวะการเปลยนรปแบบพลาสตกไดสง ท าใหการเชอมยดตดไดดตามไปดวย จะเหนไดวาจดบกพรอง (Defect) หลงการเชอมนอยลง ดงแสดงในรปท 4.8 นอกจากนนความรอนทสงท าใหเกดการตกตะกอนทสมบรณของโครงสรางกอนกลมเดม น าไปสเกรนทละเอยดในบรเวณเนอเชอมไดมากกวาทเวลากดแชท 60 และ 90 วนาท ดงแสดงในรปท 4.8 บรเวณท 4 ในท านองเดยวกนเกรนจะละเอยดและมขนาดทกวางขน ดงแสดงในรปท 4.8 บรเวณท 5 ซงเปนบรเวณปลายหวพนกวน เนองจากความรอนทเกดขนสงตามเวลาทใชในการกดแช สวนรปท 4.8 บรเวณท 1 และ 2 ลกษณะโครงสรางและการไหลของเนอวสดคลายๆ กนกบทเวลาในการกดแช 60 และ 90 วนาท แตมขนาดทกวางเพมขนกวาเดม จะเหนไดวาการเชอมเสยดทานแบบจดของอะลมเนยมทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท เวลาในการกดแชทแตกตางกน น าไปสลกษณะโครงสรางทแตกตางกน ตวแปรเหลานนมอทธพลตอการเปลยนแปลงอยางชดเจน เพราะสงผลโดยตรงตอการเปลยนแปลงโครงสรางเดมของวสด

1 2

3 4

5

30

รปท 4.8 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 120 วนาท

4.2.4 ลกษณะโครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท เวลากดแช 60 วนาท รปท 4.9 แสดงลกษณะโครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท เวลากดแช 60 วนาท จะ

เหนไดชดเจนวาความเรวรอบทเพมขน น าไปสการยดตดทดขนของชนงานหลงการเชอมเสยดทานแบบจด เพราะปรมาณชองวางหรอจดบกพรองของชนงานหลงการเชอมลดนอยลง โดยเฉพาะบรเวณเนอเชอม บรเวณรอยเชอมทงหมดมความสมบรณขน ดงแสดงในรปท 4.9 บรเวณท 3 และ 4 ซงสงผลมาจากความเรวรอบทสงขนสรางความรอนในขณะทเชอมไดสงขนดวยเชนกน จะสงเกตไดวาเนอวสดมการไหลตวทสงกวาเมอเปรยบเทยบกบความเรวรอบท 380 รอบ/นาท เพราะความเรวรอบทสงลากเนอวสดใหเกดการไหลตวทสง ดงแสดงในรปท 4.9 บรเวณท 1 และ 2 แตการไหลตวของเนอวสดกมผลมาจากความรอนดวยเชนกน ความรอนเขา (Heat input) ในขณะเชอมเสยดทานแบบจดสงท าใหการไหลตวของเนอวสดงายขน ในทางตรงกนขามความรอนในขณะเชอมทต ากสงผลใหเนอวสดบรเวณรอยเชอมไหลตวไดยากเชนกน ความรอนทสงขนจากความเรวรอบสงผลใหเกดการเปลยนแปลงของโครงสรางบรเวณปลายหวพนอยางชดเจน ดงแสดงในรปท 4.8 บรเวณท 5 ซงเกดการเปลยนแปลงของโครงสรางทกวางขน

1 2

3 4

5

31

รปท 4.9 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 60 วนาท

4.2.5 ลกษณะโครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท เวลากดแช 90 วนาท ลกษณะโครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท ทเวลากดแช 90 วนาท จะคลายๆ กน

กบทเวลาในการกดแช 60 วนาท บรเวณรอยเชอมมความสมบรณและไมพบจดบกพรองหลงการเชอมเสยดทานแบบจด อยางไรกตามเวลากดแช 90 วนาท น าไปสการกระจายตวของเฟสยเทกตกทสม าเสมอขน โดยบรเวณเนอเชอม ดงแสดงในรปท 4.10 บรเวณท 3 และ 4 พบวาเฟสยเทกตกเกดการกระจายตวทวบรเวณเนอเชอม เนองจากมขนาดอนภาคทเลกจากการถกท าลายดวยแรงหมน จงสามารถกระจายตวไดงาย และสม าเสมอขน เมอเวลาในการเชอมทเหมาะสมจะสงผลใหบรเวณรอยเชอมเกดความสมบรณ ในทางตรงกนขามเวลาในการเชอมทนอยเกนไปท าใหกระบวนการสรางความรอนสน สงผลตอการไมยดตดของชนงาน และเวลาทนาไปในการเชอม สงผลใหบรเวณเนอเชอมกวางเกนไป ส าหรบบรเวณครบทงสองดานของความเรวรอบ 760 รอบ/นาท ทเวลากดแช 90 วนาท เกดความสมบรณของโครงสรางจลภาค ทศทางการเรยงตวของโครงสรางจลภาคขนานกบกบทศทางการไหลของเนอวสด ดงแสดงในรปท 4.10 บรเวณท 1 และ 2 ส าหรบรปท 4.10 บรเวณท 5 แสดงใหเหนวาความรอนสงผลใหเกดการเปลยนแปลงของโครงสรางในวงกวางเชนกน

1 2

3 4

5

32

รปท 4.10 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 90 วนาท

4.2.6 ลกษณะโครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท เวลากดแช 120 วนาท การเพมเวลากดแชเปน 120 วนาท ดงแสดงในรปท 4.11 พบวาเกดรอยแตกตามยาวแนวขวางกบ

เนอเชอม ซงมาจากเวลาทนานเกนไปความรอนสะสมในการเชอมสงมาก เมอชนงานเยนตวหลงการเชอมจงเกดการหดตวอยางรวดเรว น าไปสการแตกตามแนวยาวขวางเนอเชอม ดงแสดงในรปท 4.11 บรเวณท 3 จะเปนไดวาอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด 7075 มสมประสทธการขยายตวทางความรอนทสง น าไปสการแตกราวไดงาย อยางไรกตามการเชอมในสถานะของแขง (Solid state) ของอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด 7075 มโอกาสแตกราวนอยกวาการเชอมแบบหลอมละลาย (Liquid state) อยางไรกตามเวลาทเพมขนจะสงผลใหเกดบรเวณทไดรบอทธพลทางความรอนเพมดวย เนองจากเวลาทนานสามารถแพรความรอนไดไกลขน นอกจากนนโครงสรางจะเกดการเปลยนแปลงดวยความรอนในบรเวณทกวางดวยเชนกน ดงแสดงในรปท 4.11 บรเวณท 1, 2, 3 และ 5 ตามล าดบ ส าหรบการเชอมทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท เนอเชอมสวนใหญมความสมบรณ ซงสามารถตรวจสอบไดดวยโครงสรางจลภาค

1 2

3 4

5

33

รปท 4.11 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 120 วนาท

4.2.7 ลกษณะโครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท เวลากดแช 60 วนาท โครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท เวลากดแช 60 วนาท ดงแสดงในรปท 4.12

พบวาอะลมเนยมเมตรกซเกดการเชอมตอกนบรเวณขอบเกรนจนน าไปสเกรนหยาบ ซงเฟสยเทกตกจะแทรกตวอยระหวางอะลมเนยมเมตรกซ หลงการเชอมเมอตรวจสอบดวยโครงสรางจลภาคพบวารอยเชอมมความสมบรณ ไมพบจดบกพรองหลงการเชอม แตโครงสรางมลกษณะแบบหยาบ ซงมาจากเวลาในการเชอมทสนเกนไป สงผลใหความรอนในการเชอมนอย จนน าไปสโครงสรางจลภาคมลกษณะแบบหยาบ อยางไรกตามความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท กสงผลใหชนงานยดตดสมบรณ ดงแสดงในรปท 4.12 บรเวณท 3 และ 4 ซงเปนบรเวณทไดรบความรอนและแรงกระท ามากทสด และสงผลใหเกดการเปลยนแปลงโครงสรางมากทสดดวยเชนกน ส าหรบบรเวณทสมผสกบบาของชนงาน ดงแสดงในรปท 4.12 บรเวณท 1 และ 2 พบวาโครงสรางจลภาคมลกษณะแบบหยาบเชนกน ลกษณะโครงสรางจลภาคทแตกตางกน น าไปสสมบตทางกลทแตกตางกนดวย โดยเมอลกษณะโครงสรางจลภาคทสมบรณ ท าใหมสมบตทางกลทดดวย และเมอลกษณะโครงสรางจลภาคไมสมบรณกสงผลใหสมบตทางกลของชนงานหลงการเชอมนอยดวยเชนกน ดงนนตวแปรในการเชอมทเหมาะสมจงมความส าคญอยางมาก

1 2

3 4

5

34

รปท 4.12 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 60 วนาท

4.2.8 ลกษณะโครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท เวลากดแช 90 วนาท เวลากดแชกเปนอกปจจยทสงผลตอลกษณะโครงสรางจลภาค ดงแสดงในรปท 4.13 แสดง

ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 90 วนาท จะเหนไดวายงเวลาในการเชอมทสงขน ความรอนทเกดขนกเพมตามไปดวย ท าใหน าไปสการเกดรอยแตกไดงาย สาเหตมาจากการหดตวของโครงสรางจลภาคหลงการเชอมเสยดทานแบบจด ซงทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 90 วนาท พบการแตกขนาดใหญบรเวณเนอเชอม ดงแสดงในรปท 4.13 บรเวณท 3 และ 4 ลกษณะรอยแตกตามแนวขวางรอยเชอมแยกไปตามชองระหวางเกรน ลกษณะการแตกเชนนจะสงผลทแยตอสมบตทางดานการรบแรงดง ความรอนทเกดขนนอกจากสงผลใหโครงสรางจลภาคจลภาคเกดการเปลยนแปลงแลวยงสงผลใหชนงานหลงการเชอมเกดการแตกราวไดเชนกน ซงหากมความรอนในขณะเชอมทสงเกนไป รปท 4.13 บรเวณท 1 และ 2 แสดงใหเหนวามการไหลของเกรนอยางชดเจน เนองจากแรงเสยดทานทเกดจากการหมนของหวพน บรเวณปลายหวพนความรอนเกดขนรอบๆ หวพนสงผลใหไดรบอทธพลของความรอนเชนกน น าไปสการเปลยนแปลงของเกรนบรเวณนนดวยเชนกน ดงแสดงในรปท 4.13 บรเวณท 5

1 2

3 4

5

35

รปท 4.13 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 90 วนาท

4.2.9 ลกษณะโครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท เวลากดแช 120 วนาท รปท 4.14 แสดงลกษณะโครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท เวลากดแช 120

วนาท พบวารอยเชอมมความกวางทสงมากเมอเปรยบเทยบกบตวแปรอนๆ สงผลมาจากเวลาทกดแชทนาน ท าใหความรอนทเกดขนมเวลาในการแพรผานไปยงโครงสรางกอนกลม ซงเปนโครงสรางเดมของวสด ท าใหโครงสรางกอนกลมเกดการเปลยนแปลงไปเปนโครงสรางทมลกษณะหยาบหรอโครงสรางทมลกษณะละเอยดแตกตางกนไป โดยทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท เวลากดแช 120 วนาท บรเวณเนอเชอม (รปท 4.14 บรเวณท 3 และ 4) โครงสรางจลภาคมขนาดทเลกละเอยด รอยเชอมมความสมบรณ ไมพบจดบกพรองหลงการเชอมเสยดทานแบบจด โดยเฉพาะรอยแตกราว อยางไรกตามเปนทนาสงเกตวาบรเวณปลายของหวพนลกษณะโครงสรางจลภาคมการไหลตวไปในทศทางเดยวกนเปนบรเวณกวาง ดงแสดงในรปท 4.14 บรเวณท 5สาเหตมาจากความรอนทเกดสงอนเนองมาจากเวลากดแชทนาน และรปท 4.14 บรเวณท 1 และ 2 แสดงบรเวณทโดนความรอนจากดานบนของชนงาน จนเกดเปนครบ เนอวสดบางสวนทเกดการไหลวนจะไหลขนดานบนชนงานเชอมจนเปนครบ ดงนนการไหลของรางสรางจงไหลตามยาวขนานกบรอยเชอมชนดานบน ดงแสดงในรปท 4.14 บรเวณท 1 และ 2

1 2

3 4

5

36

รปท 4.14 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 120 วนาท

4.2.10 ลกษณะโครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท เวลากดแช 60 วนาท ความเรวรอบเปนอกตวแปรทสรางความรอนในขณะเชอมเสยดทานแบบจด โดยลกษณะ

โครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท เวลากดแช 60 วนาท ดงแสดงในรปท 4.15 จะเหนไดวาบรเวณเนอเชอม (รปท 4.15 บรเวณท 3 และ 4) พบรอยแตกขนาดใหญตามขวางของรอยเชอมทงสองดาน ลกษณะรอยแตกจะแตกจากตรงกลางเนอเชอมไปยงบรเวณทไดรบผลกระทบทางความรอนไปหาเนอเดมของวสด โดยจะแตกราวตามขอบเกรนไปเรอยๆ สาเหตมาจากความรอยทสงเกนไป โดยทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท จะเกดการแตกในทกๆ เวลาในการกดแช ซงแสดงใหเหนวาความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท สรางความรอนทสงเกนไป อยางไรกตามบรเวณปลายหวพนกเกดการเปลยนแปลงโครงสรางจลภาคอยางชดเจน เพราะความรอนทเกดขนสงผลไปยงดานลางของชนงาน ดงแสดงในรปท 4.15 บรเวณท 5 แตบรเวณทไดรบความรอนโดยตรงจากบาขอหวกวนและผวของชนงานไมพบรอยแตก เนองจากเปนดานบนของชนงาน ท าใหการถายเทความรอนงาย สงผลใหชนงานไมเกดการแตกราว ดงแสดงในรปท 4.15 บรเวณท 1 และ 2 ตามล าดบ

1 2

3 4

5

37

รปท 4.15 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 60 วนาท

4.2.11 ลกษณะโครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท เวลากดแช 90 วนาท คลายๆ กนลกษณะโครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท เวลากดแช 90 วนาท ดง

แสดงในรปท 4.16 พบวามรอยแตกราวขนาดใหญตามขวางของรอยเชอมทงสองดานเชนกน ลกษณะรอยแตกจะแตกจากตรงกลางเนอเชอมไปยงบรเวณเนอเดมของวสด โดยแตกตามยาวบรเวณขอบเกรนของวสดผานบรเวณทไดรบผลกระทบทางความรอน ดงแสดงในรปท 4.16 บรเวณท 3 และ 4 ตามล าดบ รอยแตกทมขนาดใหญสงผลตอการตานทานแรงดงทต า แตไมสงผลตอความแขงของชนงาน โดยคาความแขงจะขนอยกบความรอนและการเยนตวหลงการเชอม เวลาในการกดแชทเพมขนน าไปสการสะสมความรอนระหวางการเชอม ซงเปนสาเหตหลกในการแตกราวส าหรบการเชอมอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด 7075 การหาเทคนคในการเชอมหรอหาตวแปรจงเปนสงจ าเปนในการประยกตใชงานในอตสาหกรรม อยางไรกตามบรเวณครบกไมเกดการแตกราวของชนงาน ซงคลายๆ กนกบทเวลากดแช 60 วนาท ดงแสดงในรปท 4.16 บรเวณท 1 และ 2ตามล าดบ

1 2

3 4

5

38

รปท 4.16 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 90 วนาท

4.2.12 ลกษณะโครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท เวลากดแช 120 วนาท รปท 4.17 แสดงลกษณะโครงสรางจลภาคทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท เวลากดแช 120

วนาท จะเหนไดวาเมอตรวจสอบในระดบจลภาค พบรอยแตกราวขนาดใหญบรเวณเนอเชอม ดงแสดงในรปท 4.17 บรเวณท 3 และ 4 ซงทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท ในทกการทดลองพบรอยแตกราวอยางชดเจน เพราะการหมนของหวกวนทเรวสรางความรอนทสง และเปนสาเหตของการแตกราว เปนทนาสงเกตวาเวลาในการกดแชทนานจะท าใหรอยแตกมความกวางทสงขนดวย และสงผลใหบรเวณรอยเชอมมความกวางตามไปดวย รปท 4.17 บรเวณท 1 และ 2 พบวาเกรนถกดงใหเกดการไหลตวไปในทศทางเดยวกน โดยเกรนเหลานจะไหลในทศทางตามเขมนาฬกา ซงเปนทศทางเดยวกนกบทศทางของการหมนเชอม ลกษณะการไหลของเกรนจะไหลวนรอบหวพนทใชในการเชอม เกรนบรเวณดงกลาวจงมลกษณะเปนวงรยาวเรยงตวไปในแนวเดยวกน ซงเนอวสดบางสวนขางๆ บากวนจะถกแรงกระท าใหไหลออกไปเปนครบของชนงานหลงการเชอมเสยดทานแบบจด

1 2

3 4

5

39

รปท 4.17 ลกษณะโครงสรางรอยเชอมเชอมทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 120 วนาท

4.3 ผลการทดสอบความแขง (Hardness Test)

การทดสอบความแขงแบบไมโครวกเกอรส โดยการกดบรเวณพนทหนาตดรอยเชอม ซงถกตดขนานกบรอยเชอม ขดใหเรยบ ใชแรงกด 100 กรม เปนเวลา 10 วนาท บนรอยเชอมบรเวณเนอเชอม บรเวณทไดรบอทธพลจากความรอน และเนอโลหะเดม รอยกดมระยะหางกนประมาณ 400 µm หรอประมาณ 0.4 มลลเมตร ทความเรวรอบ 380, 760, 1240 และ 2500 รอบ/นาท ระยะกดลก 2 มลลเมตร และเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท ดงน

4.3.1 ผลความแขงบรเวณรอยเชอมทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท และเวลาในการกดแช 60, 90

และ 120 วนาท รปท 4.18 แสดงผลความแขงบรเวณรอยเชอมทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท และเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท จากการทดลองพบวาคาความแขงบรเวณเนอโลหะเดม (BM) มคาเฉลยอยท 90.2 HV บรเวณเนอเชอม (SZ) ทเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท คาความแขงเฉลยอยท 99.72, 114.87 และ 100.80 HV ตามล าดบ ซงคาความแขงบรเวณเนอเชอมสงกวาเนอโลหะเดมเลกนอย เมอเปรยบเทยบเปนเปอรเซนตอยท 10.55, 27.35 และ 11.75 เปอรเซนต ตามล าดบ อยางไรกตามบรเวณท

1 2

3 4

5

40

ไดรบผลกระทบทางความรอนพบวามคาความแขงนอยกวาบรเวณเนอเชอมและเนอเดมของวสด เลกนอย เนองจากบรเวณดงกลาวเกดการเปลยนแปลงของเกรนจากความรอนในขณะเชอม สงผลใหมคาความรอนทต ากวาบรเวณอนๆ ซงความเรวรอบ 380 รอบ/นาท และเวลาในการกดแช 90 วนาท มคาความแขงบรเวณเนอเชอมเฉลยสงกวาทเวลากดแชอนๆ

รปท 4.18 แสดงคาความแขงของอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 ทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท และเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท

4.3.2 ผลความแขงบรเวณรอยเชอมทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท และเวลาในการกดแช 60, 90

และ 120 วนาท การเพมความเรวในการหมนเชอมทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท เวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท ดงแสดงในรปท 4.19 พบวาคาความแขงบรเวณเนอโลหะเดม เฉลยอยท 90.8 HV ซงมคาใกลเคยงกบทตวแปรความเรวรอบ 380 รอบ/นาท บรเวณเนอเชอมใหคาความแขงเฉลยสงทสด และเมอเปรยบเทยบทเวลาในการกดแช พบวาเวลาในการกดแช 60 วนาท คาความแขงเฉลยอยท 107.50 HV คดเปน 19.18 เปอรเซนต ส าหรบเวลาในการกดแช 90 วนาท มคาความแขงเฉลยอยท 109.22 HV ซงเปนคาความแขงสงสด คดเปน 21.09 เปอรเซนต และเวลาในการกดแช 120 วนาท มคาความแขงเฉลยอยท 102.45 HV คดเปน 13.58 เปอรเซนต ตามล าดบ อยางไรกตามเมอเปรยบเทยบกบความเรวรอบ 380 รอบ/นาท พบวาความเรวรอบ 760 รอบ/นาท ใหคาความแขงเฉลยทสงกวา เพราะความรอนจากการหมนทสงกวา น าไปสโครงสรางจลภาคทละเอยดกวา สงผลใหไดคาความแขงเฉลยทสงกวาดวย

0.0

50.0

100.0

150.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

ต าแหนงกด

HARDNESS TEST

380rpm/60 s 380rpm/90 s 380rpm/120 s

(BM) (BM) (SZ)

41

รปท 4.19 แสดงคาความแขงของอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 ทความเรวรอบ 760 รอบ/นาท และเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท

4.3.3 ผลความแขงบรเวณรอยเชอมทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท และเวลาในการกดแช 60, 90

และ 120 วนาท รปท 4.20 แสดงผลความแขงบรเวณรอยเชอมทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท และเวลาในการ

กดแช 60, 90 และ 120 วนาท พบวาคาความแขงเฉลยทสงกวาทความเรวรอบ 380 และ 760 รอบ/นาท อยางชดเจน กลไกการสรางความรอนเกดจากการหมนของหวกวน ท าใหรอบในการหมนทสงสรางความรอนไดสงกวา สงผลโดยตรงตอคาความแขง แตความแขงทสงไปน าไปสสมบตดานความเปราะของชนงานเชนกน และเมอตรวจสอบความแขงบรเวณเนอโลหะเดมมคาเฉลยท 91.1 HV ซงมคาทใกลเคยงกนกบเนอวสดเดมในตวแปรอนๆ ส าหรบบรเวณเนอเชอมพบวาคลายๆ กนในทกการทดลอง โดยมคาทสงกวาบรเวณอนๆ ซงทเวลาในการกดแชท 60 วนาท มคาความแขงเฉลยท 113.93 HV คดเปน 26.31 เปอรเซนต เมอเปรยบเทยบกบเนอวสดเดม ส าหรบเวลาในการกดแชท 90 วนาท คาความแขงเฉลยท 115.18 HV คดเปน 27.7 เปอรเซนต ซงเปนคาสงสดในการทดลองทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท และเวลาในการกดแชท 120 วนาท คาความแขงเฉลยท 114.75 HV คดเปน 27.22 เปอรเซนต ตามล าดบ จะเหนไดวาความรอนทเกดขนในการเชอมสงผลตอความแขงของชนงานหลงการเชอม นอกจากนนการเยนตวของชนงานหลงการเชอมกเปนอกปจจยทมผลตอความแขงของชนงาน ซงเมอชนงานหลงการเชอมเยนตวยางรวดเรวสงผลใหชนงานมคาความแขงทสง ในทางตรงกนขามหลงการเชอมหากชนงานเยนตวอยางชาๆ สงผลใหความแขงของชนงานนอยลงตามไปดวยเชนกน

0

50

100

150

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

ต าแหนงกด

HARDNESS TEST

760rpm/60 s 760rpm/90 s 760rpm/120 s

(BM) (BM)

(SZ)

42

รปท 4.20 แสดงคาความแขงของอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 ทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท และเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท

4.3.4 ผลความแขงบรเวณรอยเชอมทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท และเวลาในการกดแช 60, 90

และ 120 วนาท รปท 4.21 แสดงผลความแขงบรเวณรอยเชอมทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท และเวลาในการ

กดแช 60, 90 และ 120 วนาท จากการทดลอง พบวาคาความแขงบรเวณเนอโลหะเดมมคาเฉลยท 90.0 HV บรเวณเนอเชอมและบรเวณทไดรบผลกระทบทางความรอนมคาความแขงใกลเคยงกน เพราะความเรวรอบทสงสงผลใหเกดความรอนไดด น าไปสการแผความรอนไดรวดเรว สงผลใหบรเวณเนอเชอมและบรเวณทไดรบผลกระทบทางความรอนมคาความแขงใกลเคยงกน โดยทเวลาในการกดแช 60 วนาท มคาความแขงเฉลย 93.42 คดเปน 3.57 เปอรเซนต เมอเปรยบเทยบกบเนอวสดเดม ซงเพมขนมาเลกนอย เวลาในการกดแช 90 วนาท มคาความแขงเฉลย 82.17 HV คดเปน 1.2 เปอรเซนต และเวลาในการกดแช 120 วนาท มคาความแขงเฉลย 99.98 HV คดเปน 8.9 เปอรเซนต ตามล าดบ อยางไรกตามเมอเปรยบเทยบคาความแขงกบความเรวรอบอนๆ พบวามคาไมสงมาก เนองจากการหมนทเรวเกนไปสงผลใหเกดการสญเสยความรอนบางสวนในขณะเชอมเสยดทานแบบจด ความรอนเหลานนไมถกสงไปทชนงานและไมท าใหชนงานมความแขงเพมขน

0

50

100

150

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

ต าแหนงกด

HARDNESS TEST

1240rpm/60 s 1240rpm/90 s 1240rpm/120 s

(BM) (BM)

(SZ)

43

รปท 4.21 แสดงคาความแขงของอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 ทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท

และเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท

4.4 การทดสอบความแขงแรงดงเฉอน ความสมพนธระหวางความเรวรอบและเวลาในการกดแช ซงเปนตวแปรหลกทใชในการทดลอง สงผลตอคาความแขงแรงดงเฉอนทแตกตางกน ดงแสดงในรปท 4.22 จะเหนไดวาคาความแขงแรงดงเฉอนสงสดอยท199.3 MPa ทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท ระยะเวลาในการกดแช 120 วนาท และระยะกดลก 2 มลลเมตร เนองจากทตวแปรดงกลาวเนอเชอมมความสมบรณ ไมมจดบกพรองหลงจากการเชอม อกทงมโครงสรางจลภาคบรเวณเนอเชอมทละเอยด สงผลใหมคาความแขงแรงดงเฉอนทด ในทางตรงกนขาม ทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท ระยะเวลาในการกดแช 90 วนาท และระยะกดลก 2 มลลเมตร แสดงใหเหนวามคาความแขงแรงดงเฉอนต าสดท 98.7 MPa ส าหรบตวแปรดงกลาวพบวามการเชอมตดทไมสมบรณ น าไปสสมบตทางดานความแขงแรงดงเฉอนทต า เปนทนาสงเกตวาทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท ในทกเวลากดแชมคาความแขงแรงดงเฉอนในระดบปานกลาง แตเมอตรวจสอบโครงสรางจลภาคแสดงใหเหนวามการแตกราวบรเวณเนอเชอม ซงมาจากความเรวรอบในการทดลองนสงสงผลใหความแขงบรเวณเนอเชอมและบรเวณทไดรบอทธพลทางความรอน ท าใหเนอเชอมทตวแปรนมความแขงเปราะ ซงมคาความแขงแรงดงเฉอนอยท 149.5 MPa ส าหรบทความเรวรอบ 380 รอบ/นาท มคาความแขงแรงดงเฉอนอยท 164.1 MPa ตามล าดบ จะเหนไดวาความสมบรณของชนงานหลงการเชอมสงผลตอสมบตทางดานแรงดงโดยตรง ซงมาจากตวแปรทแตกตางกนทไดจากการทดลอง

0

50

100

150

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

ต าแหนงกด

HARDNESS TEST

2500rpm/60 s 2500rpm/90 s 2500rpm/120 s

(BM) (BM)

(SZ)

44

รปท 4.22 ความสมพนธระหวางคาความแขงแรงดงทความเรวรอบ 380, 760, 1240 และ 2500 รอบ/นาท และเวลาในการกดแช 60, 90 และ 120 วนาท

4.5 การวเคราะหขอมลคาความแขงแรงดงดวยวธการทางสถต

ในสมมตฐานการทดลองจะท าการพจารณาทผลกระทบหลก (main effects) และผลกระทบ (interaction) ท 2 ปจจย ดงตอไปน

พจารณา Main Effect - ทดสอบสมมตฐานของอทธพลของปจจยความเรวรอบของเครองมอ

4321 ,,, คอ ความเรวรอบของกรรมวธเสยดทานแบบจด

0: 3210 H ส าหรบทกระดบ อทธพลของความเรวรอบไมแตกตางกน 0: 43211 H ส าหรบบางระดบ อทธพลของความเรวรอบแตกตางกน

- ทดสอบสมมตฐานอทธพลของระยะเวลาการกดแช

321 ,, คอ ระยะเวลาการกดแช

0: 210 H ส าหรบทกระดบ อทธพลของระยะเวลาการกดแชไมแตกตางกน 0: 211 H ส าหรบบางระดบ อทธพลของระยะเวลาการกดแชแตกตางกน

พจารณา 2 Factor Interaction Effect

0

50

100

150

200

250

380 380 380 760 760 760 1240 1240 1240 2500 2500 2500

Tensile Test

60

90

120

Rotation (rpm)

Time (s)

45

-ทดสอบอนตรกรยาระหวางความเรวรอบและเวลาในการกดแช

0:0 ijH ทกระดบi,jไมมอทธพลของอนตรกรยา 3,2,1;4,3,2,1 ji 0:1 ijH มบาง i, j มอทธพลของอนตรกรยา 3,2,1;4,3,2,1 ji

4.5.1 การวเคราะหความถกตองของตวแบบ

เปนการวเคราะหเพอหาขอมลมลกษณะแบบสม เปนเสนตรง และการกระจายตวรอบคาศนยในลกษณะใด เพอใหมนใจในความแปรปรวนของเงอนไขในการทดลองอยภายใตสภาวะการควบคมโดยพจารณาดงน

1) พจารณาความเปนอสระของขอมล โดยดจากกราฟ residual versus the order of the data จากรปท 4.23 เพอพจารณาวาขอมลมลกษณะสมอยภายใตพกดควบคมหรอไมจากลกษณะของจดทควรใหความส าคญ จากภาพ ดงกลาวไมพบความผดปกตของเสนกราฟแสดงใหเหนวาขอมลมลกษณะเปนแบบสม

2) พจารณากระจายตววาขอมลเปนแบบการกระจายตวแบบปกต เนองจากขอมลมมากกวา 30 ตว จงพจารณาจาก Histogram of the residuals ดงรปท 4.23 จะเหนวาขอมลมลกษณะใกลเคยงการกระจายตวแบบ normal distribution จงสามารถสรปไดวาขอมลมการกระจายตวเปนแบบปกต

3) พจารณาขอมลรอบคาศนย ลกษณะการกระจายตวอยในแนวเดยวกนมความผนแปร สม าเสมอรอบคาศนยจาก (Model Adequacy Checking) ดงรปท 4.23 ลกษณะขอมล Residuals versus the fitted values ทไดมบางคาทกระจายตวออกหางจากจดศนยกลางไมสม าเสมอท าใหไมมนใจในความแปรปรวนของเงอนไขในการทดลอง มการทดสอบความเทากนของความแปรปรวน

Resi dua l

Pe

rce

nt

20100-10-20

99

90

50

10

1

Fi t ted Va l ue

Re

sid

ua

l

180160140120100

20

10

0

-10

-20

Resi dua l

Fre

qu

en

cy

20151050-5-10-15

10.0

7.5

5.0

2.5

0.0

Observa t i on Order

Re

sid

ua

l

35302520151051

20

10

0

-10

-20

Norm al Probabi l i ty Plot of the Residuals Residuals Versus the Fi tted Values

Histogram of the Residuals Residuals Versus the Order of the Data

Residual Plots for Tensile

รปท 4.23 การวเคราะหความถกตองของตวแบบการทดลอง

46

จากรปท 4.24 แสดงชวงความเชอมน ความเบยงเบนมาตรฐานของรอยเชอมจากปจจยตางๆเหลอมกน แสดงวาความเบยงเบนมาตรฐานในการทดลองทง 12 ครง ไมมความแตกตางกน ซงสามารถทดสอบไดดงน

ทดสอบความแตกตางกนของความแปรปรวน จากสมมตฐาน 2

12

2

11

2

10

2

9

2

8

2

7

2

6

2

5

2

4

2

3

2

2

2

1 ,,,,,,,,,,, คอคาความแปรปรวน ของแตละการทดลอง

2

12

2

11

2

10

2

9

2

8

2

7

2

6

2

5

2

4

2

3

2

2

2

10 : H ความแปรปรวนของการทดลองทง 12 เทากน

2

12

2

11

2

10

2

9

2

8

2

7

2

6

2

5

2

4

2

3

2

2

2

11 : H ความแปรปรวนของการทดลองทง 12 ไมเทากน

ทดสอบสมมตฐาน ทระดบนยส าคญ = 0.05 จาก Bartlett’s Test ผลของการค านวณทได ดงรปท 4.24 ยอมรบ 0H เนองจากคา Value =

0.151 ซงมคามากกวาเมอเทยบกบคา = 0.05 จงสามารถสรปไดวาคาความแปรปรวนของการทดลองทง 12 ครง มคาเทากน หรอมคาแตกตางกนอยางไมมนยส าคญ

95% Bonferroni Conf idence Intervals for StDevs

Time Rotation speed

120

90

60

2500

1240

760

380

2500

1240

760

380

2500

1240

760

380

4003002001000

Bartlett's Test

0.756

Test Statistic 15.73

P-Value 0.151

Levene's Test

Test Statistic 0.67

P-Value

Test for Equal Variances for Tensile

รปท 4.24 การทดสอบความเทากนของความแปรปรวน

จากการวเคราะหขอมลของคาความแขงแรงดงตามปจจยตางๆ แสดงดงในตารางท 4.1 ไดคาสมประสทธการตดสนใจ R2 เทากบ 93.50% หมายความวา ความผนแปรตางๆ ของการทดลองทสามารถควบคมได (Controllable) เชน เครองมอ อปกรณหรอปจจยตางๆทก าหนดใหคงทในการทดลอง มคาเทากบ

47

93.50% สวนทเหลอประมาณ 6.50% เกดจากปจจยตางๆ ทไมสามารถควบคมได (Uncontrollable) ดงนนการออกแบบการทดลองครงน ถอวาอยในระดบทยอมรบได ตารางท 4.1 แสดง ANOVA ในการวเคราะหหาความสมพนธระหวางคาความเรวรอบ และเวลาในการกดแช

Analysis of Variance for Tensile, using Adjusted SS for Tests Source DF Seq SS Adj SS Adj MS F P Rotation speed 3 6824.1 6824.1 2274.7 24.24 0.00 Time 2 5094.7 5094.7 2547.4 27.15 0.00 Rotation speed*Time 6 20483.9 20483.9 3414 36.38 0.00 Error 24 2252.1 2252.1 93.8

Total 35 34654.8 S = 9.68705 R-Sq = 93.50% R-Sq(adj) = 90.52%

4.5.2 ทดสอบสมมตฐานของการทดลอง ในการทดสอบสมมตฐานในการทดลองจะตองท าการพจารณาทผลกระทบหลก (main

effects) และผลกระทบ (interaction) ท 2 ปจจย ดงตอไปน

พจารณา Main Effect

- ทดสอบสมมตฐานของอทธพลของปจจยความเรวรอบของเครองมอ

0: 43210 H ส าหรบทกระดบ อทธพลของความเรวรอบไมแตกตางกน 0: 43211 H ส าหรบบางระดบ อทธพลของความเรวรอบแตกตางกน

จากขอมลในตารางท 4.1 ปฏเสธ 0H เนองจากคา P-Value = 0.000 ซงมคานอยเมอ

เทยบกบคา Alpha = 0.05 ท าใหมขอมลสนบสนนไดวาอทธพลของปจจยความเรวรอบ มผลตอคาความแขงแรงดง ทระดบความเชอมน 95%

-ทดสอบสมมตฐานอทธพลของระยะเวลาการกดแช

0: 210 H ส าหรบทกระดบ อทธพลของระยะเวลาการกดแชไมแตกตางกน 0: 211 H ส าหรบบางระดบ อทธพลของระยะเวลาการกดแชแตกตางกน

จากขอมลในตารางท 4.1 ปฏเสธ 0H เนองจากคา P-Value = 0.000 ซงมคานอยเมอ

48

เทยบกบคา Alpha = 0.05 ท าใหมขอมลสนบสนนไดวาอทธพลของปจจยความเรวรอบของเครองมอและเวลากดแชมผลตอคาความแขงแรงดง ทระดบความเชอมน 95%

ความเรวรอบ และเวลาในการกดแชเปนปจจยทมอทธพลตอคาความแขงแรงดง พบวาเพมเวลาในการกดแช จาก 60 วนาท เพมเปน 90 วนาท ท าใหคาความแขงแรงดงเฉลยเพมขน สวนการเพมความเรวรอบ พบวาความเรวท 2500 รอบ/นาท มคาความแขงแรงดงเฉลยสงสด สวนความเรวรอบท 1240 รอบ/นาท นนมคาเฉลยของคาความแขงแรงดงนอยลงมา แสดงดงรปท 4.25

Me

an

of

Te

ns

ile

1209060

170

160

150

140

130

25001240760380

Time Rotation speed

Main Effects Plot (data means) for Tensile

รปท 4.25 ความสมพนธระหวางความแขงแรงดงกบความเรวรอบ และเวลาการกดแช

พจารณา 2 Factor Interaction Effect

-ทดสอบอนตรกรยาระหวางความเรวรอบและเวลาในการกดแช

0:0 ijH ทกระดบi,jไมมอทธพลของอนตรกรยา 2,1;3,2,1 ji 0:1 ijH มบาง i, j มอทธพลของอนตรกรยา 2,1;3,2,1 ji

จากขอมลในตารางท 4 . 1 ผลการวเคราะหอทธพลของอนตรกรยาดวย A N O V A พบวา

ปฏเสธ 0H เนองจากคา P-Value = 0.000 ซงมคานอยเมอเทยบกบคา Alpha = 0.05 ท าใหมขอมลสนบสนนไดวามอทธพลของอนตรกรยา ระหวางความเรวรอบกบความเรวเดนกวนมผลตอคาความแขงแรงดง ทระดบความเชอมน 95%

จากรปท 4.26 กราฟแสดง Interaction ระหวางอทธพลของ เวลาในการกดแช และความเรวรอบ พบวาทเวลาในการแช 90 วนาท มแนวโนมของคาความแขงแรงดงเฉลยเพมขนตามการเพมของความเรวรอบ จาก 1240 รอบ/นาท เปน 2500 รอบ/นาท โดยพบวาคาความแขงแรงดงเฉลยสงสดอยทความเรวรอบ 2500 รอบ/นาท และเวลากดแช 90 วนาท

49

Rotat ion speed

Me

an

25001240760380

190

180

170

160

150

140

130

120

110

100

Time

120

60

90

Interaction Plot (data means) for Tensile

รปท 4.26 อนตรกรยาระหวางคาความแขงแรงดงกบความเรวรอบ และเวลาการกดแช

บทท 5

สรปผลการทดลอง

การศกษาการเชอมเสยดทานแบบจดของอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM 7075 ซงหลงการเชอมเสยดทานแบบจดของวสดกลมน ชนงานถกน าไปทดสอบสมบตทางกล ตรวจสอบลกษณะทางกายภาพ โครงสรางมหภาค และโครงสรางจลภาค หลงจากการทดลองผลการศกษาทดลองสรปไดดงน

5.1 สรปผล

การเชอมเสยดทานแบบจดของอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM 7075 พบวาสามารถเชอมได ชนงานยดตดกนไดด และสามารถสรปผลการทดลองได ดงน

(1) ความแขงแรงดงเฉอนสงสดอยท 199.3 MPa ทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท ระยะเวลาในการกดแช 120 วนาท และระยะกดลก 2 มลลเมตร และความแขงแรงดงเฉอนต าสดท 98.7 MPa ไดจากตวแปรทความเรวรอบ 1240 รอบ/นาท ระยะเวลาในการกดแช 90 วนาท และระยะกดลก 2 มลลเมตร

(2) ความแขงบรเวณเนอเชอมสงกวาเนอโลหะเดม และบรเวณทไดรบผลกระทบทางความรอนมคาความแขงนอยกวาบรเวณเนอเชอมและเนอเดมของวสด

(3) คาสมประสทธการตดสนใจ R2 เทากบ 93.50 เปอรเซนต สามารถควบคมได และสวนทเหลอประมาณ 6.50% เกดจากปจจยตางๆ ทไมสามารถควบคมได

(4) ชนงานหลงการเชอมยดตดทกตวแปร โครงสรางจลภาคบรเวณเนอเชอมมลกษณะละเอยด และโครงสรางจลภาคบรเวณไดรบผลกระทบทางความรอนมลกษณะหยาบ

5.2 ขอเสนอแนะ

(1) ควรมการศกษาการเชอมเสยดทานแบบจดของวสดจ าพวกเหลกหลอ ซงมการใชงานในการผลตชนสวนระบบราง เพอการประยกตใชงานในอตสาหกรรม

(2) ควรมการศกษาวจยสรางเครองเชอมเสยดทานแบบจดเพอใชในงานอตสาหกรรมจรง ซงอตสาหกรรมการตอเรอ อตสาหกรรมระบบราง อตสาหกรรมยานยนต และอตสาหกรรมอนๆ ทเกยวของจะไดประโยชนดวย

51

บรรณานกรม

กตตพงษ กมะพงษ (2554) การเชอมดวยการเสยดทานแบบจดของรอยตอเกยอะลมเนยมผสมเกรด 1100 และเหลกกลาไรสนม 304 ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร

เจนณรงค นาคเทวญ (2555) การเชอมเสยดทานแบบกวนอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด 7075 สาขาวศวกรรมวสด คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร

ธงชย เครอเผอ (2552) การเชอมอะลมเนยมหลอกงของแขง A356 ดวยการเสยดทานแบบกวน ภาควชาวศวกรรมวสดและเหมองแร คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร

ประภาศ เมองจนทรบร (2550) อทธพลของตวแปรการเชอมทมผลตอสมบตทางโลหะและสมบตทางกลในการเชอมอะลมเนยมผสม A356 ซงหลอโดยเทคโนโลยการหลอกงของแขงดวยกรรมวธเสยดทานแบบกวน คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร วทยาเขตหาดใหญ

มหามด เตะยอ (2554) การเชอมเสยดทานแบบกวนของอะลมเนยมผสมตางชนดระหวางอะลมเนยมหลอกงของแขง 356 กบอะลมเนยมผสม AA6061-T651 โดยใชเครองจกรกลแบบอตโนมตสาขาวศวกรรม อตสาหการและระบบ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร

วรพงค บญชวยแทน (2554) การตรวจหารอยบกพรองในการเชอมอะลมเนยมผสม 356 หลอกงของแขงโดยกรรมวธเสยดทานแบบกวนในสภาพของกระบวนการทางความรอน T6 สาขาวชาวศวกรรมอตสาหการและระบบ มหาวทยาลยสงขลานครนทร

วรพงค บญชวยแทน ธเนศ รตนว ไล ประภาศ เมองจนทรบร และกนษฐ ตะปะสา (2554) การเชอมอะลมเนยมผสม 356 โดยกรรมวธการเชอมเสยดทานแบบกวนในสภาพของกระบวนการทางความรอน T6 บทความวจย วศวกรรมสาร มข ปท 38 ฉบบท 3 กรกฎาคม-กนยายน 2554

ศภชย ชยณรงค (2554) การปรบปรงสมบตเชงกลของอะลมเนยมหลอกงของแขงโดยกรรมวธเสยดทานแบบกวน สาขาวชาวศวกรรมอตสาหการและระบบ คณะวศวกรรมศาสตรมหาวทยาลยสงขลานครนทร

อดศร เปลยนดษฐ และกตตพงษ กมะพงษ (2554) อทธพลระยะลกและรปทรงบาของเครองมอเชอมตอความแขงแรงของรอยตอการเชอมเสยดทานแบบจดระหวางอะลมเนยม AA1100 และเหลกกลาไรสนม AISI304 ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร

Mukuna P. (2014) “Friction Stir Spot Welding of Dissimilar Materials: An Overview”. R.S. Mishra, Z.Y. Ma, (2005) “ Friction Stir Welding and Processing.” Journal of Material

Science and Engineering. Vol. 50. X. W. Yang, T. Fu, and W. Y. Li1, (2014) “Friction Stir Spot Welding: A Review on Joint

Macroand Microstructure, Property, and Process Modelling” Advances in Materials Science and Engineering. pp. 1–11.

Z. Shen, X. Yang, Z. Zhang, L. Cui, and T. Li, (2013) “Microstructure and failure mechanisms of refill friction stir spot welded 7075-T6 aluminum alloy joints,” Materials and Design, vol. 44, pp. 476–486.