การศึกษาผลกระทบของการเชื่อมอาร์คไฟฟ้าด้วยลวดเชื่อมพอกผิวแข็งต่อคุณสมบัติความแข็งในเหล็กเครื่องมืองานเย็น เกรด SKD 11 : รายงานการวิจัย

Abstract

เนื่องจากวัสดุเหล็กเครื่องมืองานเย็นเกรด SKD 11 มีการนำมาใช้งานในด้านชิ้นส่วนของแม่พิมพ์สำหรับงานเย็นอย่างกว้างขวาง เช่น แม่พิมพ์แบล๊งกิ้ง (Blanking) แม่พิมพ์ปั๊ม (Pressing) แม่พิมพ์ดัด (Bending) และ แม่พิมพ์ดึงขึ้นรูป (Drawing) เป็นต้น ในการซ่อมแซมชิ้นส่วนของแม่พิมพ์สำหรับงานเย็นที่มีการสึกหรอ กรรมวิธีการเชื่อมซ่อมแม่พิมพ์จะมีผลกระทบในเรื่องธาตุต่างๆที่เป็นคุณสมบัติของลวดเชื่อม ที่อาจส่งผลทำให้วัสดุมีความแข็งเพิ่มขึ้นหรือลดลง และจะทำให้วัสดุมีคุณสมบัติที่แข็งเปราะหรืออ่อนลง ซึ่งอาจจะทำให้วัสดุเกิดเกิดการแตกร้าวภายหลังการเย็นตัวจากกระบวนการเชื่อมอาจจะส่งผลไปถึงเกิดการสึกหรอระหว่างอายุการใช้งานของวัสดุ ดังนั้นโครงการนี้จึงมีจุดมุ่งหมายเพื่อคุณสมบัติความสามารถในการเชื่อมไฟฟ้า วัสดุเครื่องมืองานเย็นเกรด SKD 11 ก่อนและหลังชุบแข็ง การดำเนินการประกอบด้วยการกำหนดตัวแปรในงานเชื่อมเบื้องต้นที่เหมาะสมก่อนทำการเชื่อมจริง โดยกำหนดตัวแปรในการเชื่อมได้แก่ การทำกรรมวิธีทางความร้อน 3 สภาวะ ได้แก่ ชิ้นงานที่เชื่อมโดยไม่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนใดๆ (As welded), ชิ้นงานที่เชื่อมโดยผ่านกรรมวิธีการชุบแข็ง(Quenching), ชิ้นงานที่เชื่อมโดยผ่านกรรมวิธีการอบคลายความแข็ง(Tempering) ลวดเชื่อมที่ใช้ในการทดสอบ 6 ชนิด ได้แก่ ลวดเชื่อมชนิดไฮโดรเจนต่ำ E 6013, ลวดเชื่อมชนิดไฮโดรเจนต่ำ E 7016, ลวดเชื่อมสแตนเลส E308, ลวดเชื่อมสแตนเลส E316, ลวดเชื่อมพอกผิวแข็ง HF 240, ลวดเชื่อมพอกผิวแข็ง HF 350 ขนาดชิ้นทดสอบ 76 มม.×44 มม.×6 มม. จากนั้นนำไปทดสอบค่าความแข็งแบบ วิกเกอร์ส (Vicker Hardness) และทำการตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค(Micro structure) และวัดขนาดของรอยเชื่อมด้วยกล้องจุลทรรศน์ (Microscope) ซึ่งนำผลการทดลองที่ได้นำมาวิเคราะห์ตามความสัมพันธ์ของตัวแปรงานเชื่อมต่าง ๆ กับรูปร่างและคุณสมบัติความแข็งภายหลังการเชื่อมด้วยวิธีการออกแบบการทดลอง(Factorial) จากผลการศึกษาพบว่าตัวแปรที่มีผลกระทบต่อค่าความแข็งภายหลังการเชื่อมเหล็กเครื่องมืองานเย็น SKD 11 มีดังนี้1. จากการศึกษาและทำการวิเคราะห์โดยวิธีการออกแบบการทดลอง(Factorial ) พบว่าตัวแปรที่มีอิทธิพลต่อค่าความแข็งบริเวณเนื้อเชื่อม(Weld metal zone) คือ ลวดเชื่อม ที่ระดับความเชื่อมั่น 95% โดยจากการทดลองพบว่าลวดเชื่อมสแตนเลส E 308 และ ลวดเชื่อมสแตนเลส E 316 โดยการทำกรรมวิธีทางความร้อนทั้ง 3 สภาวะ จะให้ค่าความแข็งเฉลี่ยเท่ากับ 21 HRC ซึ่งมีค่าความแข็งลดลง ส่งผลให้มีกาสเกิดการแตกร้าวบริเวณเนื้อเชื่อม(Weld metal zone) สูง 2. จากการศึกษาและทำการวิเคราะห์โดยวิธีการออกแบบการทดลอง(Factorial ) พบว่าตัวแปรที่มีอิทธิพลต่อค่าความแข็งบริเวณกระทบร้อน(Heat Affected Zone) คือ การทำกรรมวิธีทางความร้อน 3 สภาวะ ที่ระดับความเชื่อมั่น 95% โดยจากการทดลองพบว่าลวดทั้ง 6 ชนิด ที่สภาวะชิ้นงานที่เชื่อมโดยไม่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนใดๆ (As welded) จะมีค่าความแข็งเฉลี่ยเท่ากับ 50 HRC ที่สภาวะชิ้นงานที่เชื่อมโดยผ่านกรรมวิธีการชุบแข็ง(Quenching) จะมีค่าความแข็งเฉลี่ยเท่ากับ 58 HRC และที่สภาวะชิ้นงานที่เชื่อมโดยผ่านกรรมวิธีการอบคลายความแข็ง(Tempering) จะมีค่าความแข็งเฉลี่ยเท่ากับ 53 HRC 3. จากการศึกษาและทำการวิเคราะห์โดยวิธีการออกแบบการทดลอง(Factorial ) พบว่าตัวแปรที่มีอิทธิพลต่อค่าความแข็งบริเวณโลหะงาน(Base metal) คือ การทำกรรมวิธีทางความร้อน 3 สภาวะ ที่ระดับความเชื่อมั่น 95% โดยจากการทดลองพบว่าลวดทั้ง 6 ชนิด ที่สภาวะชิ้นงานที่เชื่อมโดยไม่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนใดๆ (As welded) จะมีค่าความแข็งเฉลี่ยเท่ากับ 20 HRC ที่สภาวะชิ้นงานที่เชื่อมโดยผ่านกรรมวิธีการชุบแข็ง(Quenching) จะมีค่าความแข็งเฉลี่ยเท่ากับ 58 HRC และที่สภาวะชิ้นงานที่เชื่อมโดยผ่านกรรมวิธีการอบคลายความแข็ง(Tempering) จะมีค่าความแข็งเฉลี่ยเท่ากับ 52 HRC 4. เมื่อนำค่าความแข็งในบริเวณ Base Metal Zone, Weld Metal Zone และบริเวณ HAZ มาทำการเปรียบเทียบค่าความแข็งจะพบว่าในบริเวณเนื้อเชื่อม(Weld metal)จะมีผลกระทบต่อคุณสมบัติความแข็งของเหล็กเครื่องมืองานเย็น SKD 11 มากที่สุด จากการทดลองพบว่าบริเวณ บริเวณเนื้อเชื่อม(Weld metal) จะเกิดการแปรปรวนของค่าความแข็งมากที่สุด