รายงานการวจย

การเชอมแบบเฟสของเหลวของอะลมเนยมผสมหลอกงของแขง เกรด SSM7075 ดวยกรรมวธการเชอมโดยการแพร

Transient liquid phase (TLP) of SSM7075 by diffusion bonding

นายศภชย ชยณรงค นายชยยทธ มงาม

นายกลยทธ บญเซง

รายงานวจยฉบบนไดรบเงนอดหนนการวจยจากกองทนวจย

มหาวทยาลยราชภฏสงขลา พ.ศ. ๒๕๕๗

ก

ชองานวจย การเชอมแบบเฟสของเหลวของอะลมเนยมผสมหลอกงของแขง เกรด SSM7075 ดวยกรรมวธการเชอมโดยการแพร

ผวจย นายศภชย ชยณรงค นายชยยทธ มงาม นายกลยทธ บญเซง คณะ เทคโนโลยอตสาหกรรม ป 2557

บทคดยอ

การเชอมโดยการแพรโดยใชเทคนคการเกดของเหลวแบบชวขณะส าหรบอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM7075 ถกน ามาใชในอตสาหกรรมอากาศยาน ในการทดลองเชอมครงนใชตวแปรทอณหภม 480 และ 540 องศาเซลเซยส เวลาทใชในการเชอม 30 60 90 และ 120 นาท และใชสงกะส-อะลมเนยม ZA27 ขนาดความหนา 50 ไมโครเมตร เปนตวเตมประสาน บรเวณรอยตอเกดการยดตดทแขงแรง โดยเฟสของเหลวของสงกะส-อะลมเนยม ZA27 จะเกดการแพรไปยงอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM7075 สงผลใหเฟสตางๆ ในอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM7075 เกดการกอตวของสารประกอบรปแบบใหมๆ ทบรเวณรอยตอระหวางวสดทงสองชนด บรเวณรอยตอเกดการหลอมละลายเขากนไดดมความตานทานแรงดงสงอยทตวแปรอณหภม 480 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 120 นาท และแรงกดท 3 MPa โดยมคาความตานทานแรงดงอยท 17.44 MPa และตวแปรอณหภม 540 องศาเซลเซยส และเวลาเชอม 120 นาท พบวามคาความแขงสงทสด ซงมคาความแขงอยท 101.00 HV

ข

Research Title Transient liquid phase (TLP) of SSM7075 by diffusion bonding Researcher Mr. Suppachai Chainarong Mr. Chaiyoot Meengam Mr. Kulyuth Boonseng Faculty Industrial Year 2557

Abstract

TLP diffusion bonding of SSM7075 aluminium alloys used for aircraft industry was carried out tamperatures at 480 and 540 °C, bonding times at 30, 60, 90 and 120 min and using 50 µm thick ZA27 interlayer for various bonding times. Joint formation was attributed to the liquid-state diffusion of ZA27 into the SSM7075 alloy. The SSM7075 alloy followed by eutectic formation and isothermal solidification along the ZA27/SSM7075 interface. The joint region homogenized with increasing bonding time and gave the highest bond strength of 17.44 MPa after a bonding time of 120 min and tamperatures at 480 °C. The results of the investigation have shown that a have average hardness in the range 101.00 HV for tamperatures at 540 °C and bonding time of 120 min.

ค

กตตกรรมประกาศ

งานวจยฉบบนส าเรจไดดวยด เนองดวยการประสทธประสาทวชาความรและความอนเคราะหจากบคคลหลายฝาย ตลอดจนนกศกษาและคณาจารยทกทานในโปรแกรมวชาวศวกรรมศาสตร คณะเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยราชภฏสงขลา ในการจดท างานวจยนใหมความส าเรจและสมบรณยงขน

ขอขอบคณสถาบนวจยและพฒนา มหาวทยาลยราชภฏสงขลา ทไดใหการสนบสนนเงนทนวจยในการวจยครงน ขอขอบคณสาขาวชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลศรวชย ทใหการสนบสนนเครองมอและอปกรณในการท าวจย และขอขอบคณภาควชาวศวกรรมเหมองแรและวสด คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร ตลอดจน ศนยเครองมอวทยาศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร ทใหการสนบสนนเครองมอและการตรวจสอบโครงสรางโลหะ จนสามารถด าเนนงานไปไดและมความสมบรณครบถวนทกประการ คณะผท างานวจยขอขอบคณทกทาน ทกฝาย ทสนบสนนในการท 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 3

บทท 2 เอกสารและงานวจยทเกยวของ 4 ทฤษฎ สมมตฐาน และ/หรอกรอบแนวความคดของการวจย 4 การทบทวนวรรณกรรม/งานวจยทเกยวของ 14

บทท 3 วธการด าเนนงาน 18 การด าเนนงานวจย 18 วสดทใชในงานวจย 19 เครองมอและอปกรณ 20 ขนตอนการทดลอง 23

บทท 4 ผลการทดลองและวจารณผล 27 ลกษณะทางกายภาพของชนงานเชอม 27 ลกษณะโครงสรางมหภาค 31 ลกษณะโครงสรางจลภาค 32 ความแขงแรงดง 35 ความแขง 36

บทท 5 สรปผลการทดลอง 38

บรรณานกรม 39 ภาคผนวก ก ผลการทดสอบแรงดง 41 ภาคผนวก ข ผลการทดสอบความแขง 43 ประวตผเขยน 45

จ

ฉ

สารบญตาราง

ตารางท หนา

2.1 ตารางแสดงสญลกษณกลมอะลมเนยมหลอผสม 5 2.2 ตารางแสดงสญลกษณการท าเทมเปอร 6 3.1 สวนผสมทางเคมของอะลมเนยมหลอผสมแบบกงของแขง SSM7075 (W.T.%) 19 3.2 สวนผสมทางเคมของสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 (W.T.%) 20 ตารางผนวก ก ผลการทดสอบแรงดงของชนงานเชอม 42 ตารางผนวก ข ผลการทดสอบความแขง 44

ช

สารบญรป

รปท หนา

2.1 อปกรณทใชในการผลตโลหะกงของแขงดวยกรรมวธการปลอยฟองแกส 7 2.2 ลกษณะโครงสรางกอนกลมของอะลมเนยม เกรด SSM7075 8 2.3 กลไกการเกดการเชอมโดยการแพร 9 2.4 ขนตอนการบมของโลหะผสมอะลมเนยม-ซลกอนหลอเกรด A356 10 2.5 ความสามารถในการละลายของธาตซลกอนและแมกนเซยมภายในเนอเมตรกซกบอณหภม 11 2.6 ชนงานทดสอบแรงดงตามมาตรฐาน ASTM A370 12 2.7 แรงกดทกระท าตอหนงหนวยพนทผวดวยเครองไมโครวกเกอรส 13 3.1 ขนตอนการด าเนนงานวจยโดยสรป 18 3.2 อะลมเนยมหลอกงของแขง SSM7075 19 3.3 สงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 20 3.4 เครองกลงชนงานยหอ JET รน GHB-1340A 20 3.5 เครองเลอยสายพานแนวนอน 21 3.6 เครองขดกระดาษทรายและขดสกหลาด 21 3.7 กลองถายภาพ ยหอ Zeiss 22 3.8 กลองจลทรรศนแบบใชแสง 22 3.9 อะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM7075 ทผานการเลอย 23 3.10 กระบวนการกลงเตรยมชนงานทดลอง 23 3.11 ชนทดสอบอะลมเนยมหลอกงของแขงทผานการกลง 24 3.12 การเตรยมผวชนงานกอนการเชอม 24 3.13 ลางผวชนงานดวนน ายาอะซโตน 24 3.14 กระบวนเชอมโดยการแพรแบบเฟสของเหลวชวขณะ 25 3.15 วธการหลอเรซนครอบชนงาน 25 3.16 ทดสอบความแขงดวยเครองทดสอบแบบวกเกอรส 26 3.17 การทดสอบแรงดงของชนงานเชอม 26 4.1 ชนงานเชอมทอณหภม 480 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 30 นาท 27 4.2 ชนงานเชอมทอณหภม 480 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 60 นาท 28 4.3 ชนงานเชอมทอณหภม 480 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 90 นาท 28 4.4 ชนงานเชอมทอณหภม 480 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 120 นาท 29 4.5 ชนงานเชอมทอณหภม 540 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 30 นาท 29 4.6 ชนงานเชอมทอณหภม 540 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 60 นาท 30 4.7 ชนงานเชอมทอณหภม 540 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 90 นาท 30 4.8 ชนงานเชอมทอณหภม 540 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 120 นาท 30 4.9 ลกษณะโครงสรางมหภาคของชนงานหลงการเชอม 31 4.10 ลกษณะโครงสรางของแนวเชอมทอณหภม 480 องศาเซลเซยส 32 4.11 ลกษณะโครงสรางของแนวเชอมทอณหภม 540 องศาเซลเซยส 34

ซ

4.12 คาความแขงแรงดงของชนงานเชอม 35 4.13 ความแขงของชนงานทอณหภม 480 องศาเซลเซยส 36 4.14 ความแขงของชนงานทอณหภม 540 องศาเซลเซยส 37

บทท 1

บทน า

1.1 ความส าคญและทมาของปญหา

กระบวนการหลอโลหะแบบกงของแขงถกคดคนในป [1] ค.ศ. 1970 โดยนกวจยชอ Spencer และ Flemings ซงอยทสถาบนเทคโนโลยแหงรฐแมสซาชเซตส (Massachusetts Institute of Technology, IMT) และในชวง 30 ป ทผานมากระบวนการขนรปโลหะกงของแขงไดพฒนาอยางตอเนอง [2] โดยการหลอโลหะกงของแขงเปนการขนรปโลหะดวยการหลอในสภาวะทนาโลหะมการแขงตวบางสวนเกดการเปลยนแปลงทางดานโครงสรางโดยจะใชเทคนคตางๆ เขามาชวยกอนการหลอ เชน Rheocasting, Ultrasonic เปนตน เพอทาใหเกดการแตกหกของเดรนไดรตจนทาใหมโครงสรางเกรนแบบกอนกลม (Spheroidal หรอ Globular grain) หลงจากการหลอ และในชวง 5 ปทผานมา เทคโนโลยการหลอกงของแขง (Semi-solid) ไดพฒนาโดยอาศยการพนฟองแกสในนาโลหะ (GISS, Gas Induced Semi-Solid) ซงเปนเทคนคใหมทมกระบวนการสรางโลหะกงของแขงทคลายกบกรรมวธการหลอแบบ Rheocasting โดยการปลอยแกสเฉอย (แกสอารกอน หรอไนโตรเจน) ผานแทงกราไฟต ทาใหเกดการไหลเคลอนทของนาโลหะในขณะทแขงตวและไดโครงสรางเกรนเปนแบบกอนกลม (Spheroidal grain) [3] ซงการหลอกงของแขงนอกจากทาใหคณสมบตของอะลมเนยมดขนแลว กยงชวยลดตนทนในการผลตของอตสาหกรรมไดอกดวยเพราะใชอณหภมในการหลอทตากวาจดหลอมเหลวของวสด ทาใหแมพมพ (Mold) มอายการใชงานทยาวนานขน โลหะทไดนยมในการหลอเปนชนงาน ไดแก อะลมเนยม ตะกว เปนตน โดยเฉพาะอะลมเนยม เนองจากนยมขนรปโดยการหลอเปนชนงาน สาหรบอะลมเนยมทขนรปโลหะกงของแขง ไดแก เกรด SSM 356, SSM 6061 และ SSM 7075 เปนตน โดยเฉพาะอะลมเนยม SSM 7075 ทใชในการผลตชนสวนเครองบน ชนสวนอตสาหกรรมยานยนต [4] และชนสวนอนๆ ทางดานงานวศวกรรม โดยการยดตอของชนงานอาศยการเชอม ปจจบนการเชอม (Welding) วสดทขนรปมาจากกระบวนการหลอกงของแขงนนเปนการเชอมททาไดยาก มความเสยงตอการเกดปญหาในการเชอมไดงาย โดยการเชอมอะลมเนยมทาได 2 กรรมวธ คอ การเชอมในสถานะของเหลว (Liquid State Welding) และการเชอมในสถานะของแขง (Solid State Welding) สาหรบการเชอมในสภาวะของเหลวสาหรบอะลมเนยมหลอกงของแขงพบวา ทาใหเกดการเปลยนแปลงทางโลหะวทยา (Metallurgical changes) มความเคนตกคาง (Residual stress) การบดงอ (Distortion) การแตกราวของรอยเชอม (Welding crack) และในระหวางการแขงตวจากการหลอมละลายมปญหาการเกดโพรงอากาศ (Porosity) [5] สงผลใหคณสมบตทางกลของอะลมเนยมลดลง กรรมวธการเชอมในสภาวะของแขงเปนอกวธการทเปนการเชอมทไมเกดการหลอมละลายของเนอเชอม เชน การเชอมเสยดทานแบบกวน (Friction Stir Welding: FSW) [6] การเชอมโดยการแพร (Diffusion Bonding) การเชอมเสยดทาน (Friction Welding: FW) [7] เปนตน ซงในการเชอมในสภาวะของแขงพบวายงมปญหาเกยวกบอะลมเนยมออกไซด (Al2O3) ทเกดขนในการเชอม

กรรมวธการเชอมโดยการแพรเปนการเชอมในสถานะของแขง สามารถเชอมตอวสดไดหลายชนด เชน เซรามค (Ceramic) วสดผสม (Composites) และโลหะ เปนตน กรรมวธการเชอมโดยการแพรตองอาศยตวแปรทเกยวของ คอ แรงกดขณะเชอม (Pressure) เวลาในการกดแช (Time) และอณหภมในการเชอม (Temperature) นอกจากนนยงมตวแปรอนๆ เชน ความราบเรยบของผวรอยตอ (Surface Roughness) ความสะอาดของผวรอยตอ (Cleaning Surface) เปนตน โดยกลไกของการเชอมตอจะอาศยการแพรของ

2

อะตอมระหวางวสดทเชอมตอกน การเชอมโดยการแพรสามารถเชอมตอวสดตางชนด (Dissimilar) วสดชนดเดยวกน (Similar) หรอเชอมหลายๆ ชนพรอมกนได (Sandwich) ซงในการเชอมดวยวธการนจะใชในอตสาหกรรมหลายชนดดวยกน เชน ชนสวนเครองปฏกรณในอตสาหกรรมพลงงานปรมาณ อตสาหกรรมการบนและอวกาศ เปนตน ในการเชอมโดยการแพรการเตรยมผวงานเชอมมความสาคญมาก โดยผวหนาทเชอมตองมความราบเรยบของผวทเชอมตอกน นอกจากนนในการเชอมตองมการควบคมบรรยากาศในขณะเชอมเพอปองกนการเกดออกไซด ซงอาจทาภายใตระบบสญญากาศหรอบรรยากาศทมกาซปกคลม แตการเชอมยงใชเวลาในการเชอมทยาวนานเพอใหการเชอมสมบรณ

จากขอมลขางตนและเหตผลดงทไดกลาวไวแลวนนจงเปนทมาของโครงการวจยน โดยจะศกษาตวแปร (Joining Parameters) ของการเชอมโดยการแพรของอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM 7075 โดยใชอะลมเนยม-สงกะส เปนตวเตม (Filler) ระหวางชนงานทงสองชนเพอใหชนงานเชอมตดไดงายและรวดเรวขน หลงจากนนทดสอบสมบตทางโลหะวทยา (โครงสรางมหภาคและจลภาค) สมบตทางกลของแนวเชอม (Weld Metal) เพอนาผลทไดจากการทดลองไปใชในงานเชงวศวกรรมและประยกตใชจรงในภาคอตสาหกรรมตอไป

1.2 วตถประสงคของโครงการวจย - เพอหาเทคนคการเชอมทเหมาะสมในการเชอมอะลมเนยมผสม ซงหลอโดยเทคโนโลยการหลอกง

ของแขง เกรด SSM 7075 - เพอศกษาตวแปรในการเชอมทใชเชอมอะลมเนยมผสมซงหลอโดยเทคโนโลยการหลอกงของแขง

เกรด SSM 7075 โดยกรรมวธการเชอมโดยการแพร และใชอะลมเนยม-สงกะส เปนตวเตม

1.3 ขอบเขตของโครงการวจย ขอบเขตของโครงการวจยนจะศกษาการเชอมอะลมเนยมผสมทหลอโดยเทคโนโลยกงของแขง เกรด SSM 7075 ดวยกรรมวธการเชอมโดยการแพรและมอะลมเนยม-สงกะส เปนตวเตม ในการทดลองทาการเชอมภายใตบรรยากาศอารกอนปกคลม สาหรบการทดลองมตวแปรในการทดลองเบองตนไดแก อณหภมในการใหความรอน เวลาในการกดแช และแรงกด เปนตวแปรตงตนและมการทดลองหาตวแปรทเหมาะสมตอไป โดยศกษาการเปลยนแปลงทางโลหะวทยา โครงสรางมหภาค (Macrostructure) โครงสรางจลภาค (Microstructure) โดยใชกลองจลทรรศนแบบใชแสง (Optical Microscope, OM) รวมถงใชกลองจลทรรศนอเลคตรอนแบบสองกราดซงมระบบเอกซเรยดวย (Scanning Electron Microscope, SEM) โดยจะศกษาบรเวณแนวเชอมและบรเวณทมผลกระทบอนเนองมาจากความรอนจากการเชอม นอกจากนนยงศกษาคาความแขงของชนงานหลงจากการเชอม

1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ - ทราบถงผลของตวแปรในกรรมวธการเชอมโดยการแพร (Diffusion Bonding) ทมผลตอสมบตทางโลหะวทยาและสมบตทางกลของการเชอมอะลมเนยมผสม (SSM) ทหลอโดยเทคโนโลยการหลอกงของแขง

3

- ทราบถงความเปนไปไดและคาตวแปรการเชอมทเหมาะสม สาหรบการเชอมอะลมเนยมผสม (SSM) ซงหลอแบบกงของแขงดวยกรรมวธการเชอมโดยการแพร (Diffusion Bonding) เพอประโยชนทางดานงานวจยและอตสาหกรรมสาหรบโลหะประเภทนตอไป

บทท 2

เอกสารและงานวจยทเกยวของ

2.1 ทฤษฎ สมมตฐาน และ/หรอกรอบแนวความคดของการวจย

2.1.1 โลหะอะลมเนยม อะลมเนยมเปนโลหะสาคญทไดรบการใชงานมากทสดในกลมโลหะทมนาหนกเบา (Light

Metals) ทงนเพราะอะลมเนยมมสมบตเดนหลายประการ [2] เชน มความหนาแนนนอยและมกาลงวสดตอหนวยนาหนกสงจงนยมใชทาเครองใชและชนสวนบางอยางในเครองบน จรวด และขปนาวธ สามารถขนรปดวยกรรมวธตางๆ ไดงาย จดหลอมเหลวตา หลอหลอมงาย และมอตราการไหลตวสง คาการนาไฟฟาไมสงมากนกแตเนองจากนาหนกเบาจงนยมใชเปนตวนาไฟฟา ไมเปนพษตอรางกายมนษย มดชนในการสะทอนกลบของแสงสงมาก ทนทานตอการเกดสนมและการกดกรอนในบรรยากาศใชงานทวไปไดดมาก แตไมทนการกดกรอนตอกรดและดาง หาซอไดงายและราคาไมแพงมากนก อะลมเนยมหลอผสมตามมาตรฐานของ ASTM (American Society of Testing and Materials)

ตวเลขตวทหนง เปนสญลกษณแสดงกลมธาตทผสมธาตหนงเปนหลก ตามตารางท 1 เชน 2XX.X เปนกลมธาตผสมของอะลมเนยม ทมทองแดงเปนธาตผสมหลก เปนตน

ตวเลขตวทสองและสาม เปนสญลกษณแสดงอะลมเนยมผสม ทมธาตผสมชนดอนผสมเขาไปหรอแสดงอะลมเนยมบรสทธ

ตวเลขตวทส เปนสญลกษณซงเปนการแบงตามการผลตอยางอน โดยจะใชจดทศนยมแสดงการผลต เปนตน เชน การหลอ หรอ จากแทงอนกอท การปรบปรงจากธาตผสมเดม หรอจานวนสงทปนเขาไป แสดงโดยตวอกษรกอนตวเลข ตวอกษร “X” ใหญ ใชสาหรบธาตผสมททดลองอย อะลมเนยมหลอผสมทวไปจะใชตวเลข 3 หลก

American Aluminum Association ไดกาหนดมาตรฐาน และแยกประเภทอะลมเนยมหลอผสมตาม (American National Standard Institute) ANSI Standard ได ดงน

ตารางท 2.1 ตารางแสดงสญลกษณกลมอะลมเนยมหลอผสม

1XX.X อะลมเนยม ทมความบรสทธ ไมนอยกวา 99.00% 2XX.X ทองแดง (Copper , Cu)

5

3XX.X ซลกอน (Silicon , Si) – ทองแดง (Copper , Cu) – แมกนเซยม (Mg) ซลกอน (Silicon , Si) – แมกนเซยม (Magnesium , Mg) ซลกอน (Silicon , Si) – ทองแดง (Copper , Cu)

4XX.X ซลกอน (Silicon , Si) 5XX.X แมกนเซยม (Magnesium , Mg) 7XX.X สงกะส (Zinc , Zn) 8XX.X ดบก (Tin , Sn) 9XX.X ธาตอนๆ (Other Element) 6XX.X ยงไมมใช (Unused Series)

A: อกษรตวแรก หมายถง สมาชกของ Alloys ทเหมอนกนอยในกลมเดยวกน (หมายถง

Aluminum Alloy) แมวาสวนผสมจะแตกตางกน O: Alloy group จะเปนตวเลขตวเดยวจาก 1 ถง 9 ใชเปนตวกาหนด ธาตหลกของ Alloys หรอ

Major Alloying OO: Alloys designation เปนตวเลข 2 หลก กาหนดความแตกตางของสมาชกในกลม Alloys

เดยวกน ความหมายของตวเลขทกาหนดเหมอนกบ Major Alloy ในบางครงตวเลข 2 หลก คอ ปรมาณ % ไมนอยกวาของ Al ทมผสมอย เชน 190.X เทากบ Al ผสมอย 99.90%

.O: ตวเลขหลงจดทศนยม หมายถง รปแบบการผลต หรอ Product form เปนตวเลขหลกเดยว คอ .O: เปน Casting Specification .1: เปน Ingot Specification .2: เปน Ingot Specification ทควบคมสวนผสมนอยกวา .1 Ingot Specification

A: Temper designation เปนตวกาหนดแทนกรรมวธ Temper ของกระบวนการ Heat Treatment ทใชกบ Heat Treatable Alloys ดงน

F: As Cast Condition หมายถง งานจากสภาพหลอ โดยไมตองใช กรรมวธใดๆ ควบคมภายหลงการหลอขนรป

H: Strain Hardened หมายถง สภาพของงานแขงตวเอง เนองจาก ความเครยด จากการทา Cold working เชน งานรดขนรปตางๆ

O: Anneal หมายถง การอบออน ใชกบงานหลอ ทตองนาไปอบ เพอปรบปรงขนาด รปรางใหคงท (Stability) ขณะใชงาน หรอเพอทาใหเพมความเหนยว (Ductility)

W: Solution Heat Treat เปนการอบเพอเปลยนโครงสรางใหเปน สารละลายของแขง เฟสเดยวใชกบ Alloys ทสามารถชบดวยตนเองไดในบรรยากาศปกต

T: เปนการอบดวยความรอน โดยกาหนดกรรมวธ Temper ทแนนอนดกวา F หรอ O การกาหนดกรรมวธ “F”, “O” และ “T” ทกกระบวนการ สามารถหลอดวย แบบทราย และแบบเหลก

OO: Temper Sub – designation เปนตวเลขระบกรรมวธทา Temper ทชดเจนโดยระบอณหภมและ

O: ชวงเวลาปฏบต การทแยกละเอยดไปไดอก 10 วธการจาก T1 ถง T10 และสวนปลกยอยอกดงตารางท 2

6

ตารางท 2.2 ตารางแสดงสญลกษณการทาเทมเปอร (Tempering)

T1 ปลอยใหงานเยนตวลงตามปกตในบรรยากาศปกต และบมธรรมชาต (Naturally Aged) โดยธรรมชาตและสภาพงานไมเปลยนแปลง

T2 ปลอยใหงานเยนตวลงในบรรยากาศปกต ความแขงจะเกดขนจากการใชงานทอณหภมตา (Cold Worked) โดยธรรมชาต ความแขงเพมขนขณะใชงาน

T3 นางานไปทาการอบละลาย (Solution Heat Treated) แลวปลอยใหงานเยนตวลง แลวทา Naturally Aged โดยทงชนงานไวในบรรยากาศจะเกดความแขงเอง strain hardening

T4 ทา Solution Heat Treated และ Naturally Aged เพอใหความแขงคงตว T5 ปลอยใหงานคอยๆ เยนตวลงในสภาพเดม แลวนาไปทาการบมเทยม (Artificially Aged) T6 เปนการทา Solution Heat Treated , Quenching แลวทา Artificially Aged T7 เปนการทา Solution Heat Treatment และ Stabilized T8 เปนการทา Solution Heat Treated ตอดวย Cold Worked แลวนามาทา Artificially

Aged T9 เปนการทา Solution Heat Treated ตอดวย Artificially Aged แลวนามาทา Cold

Worked T10 เปนการใหงานเยนตวตามปกต แลวนาไปขนรป Cold Worked แลวนามาทา Artificially

Aged

2.1.2 เทคโนโลยการหลอกงของแขง กระบวนการหลอโลหะกงของแขงดวยเทคนค GISS (Gas induced semi-solid) เจษฎา

วรรณสนธ (2006) เปนกระบวนการสรางโลหะกงของแขงดวยกรรมวธการพนฟองแกสเฉอยผานแทงกราไฟตพรน (แกสอารกอน หรอ ไนโตรเจน) ซงเปนกรรมวธแบบใหมสาหรบการผลตโลหะกงของแขงทมหลกการคลายกบวธการหลอแบบ Rheocasting ทใหโครงสรางเกรนแบบกอนกลม (Spheroidal grain) คณสมบตของโลหะกงของแขงมหลายประการเชน มอณหภมทตากวาโลหะเหลว โลหะเรมแขงตวบางสวนแลวขณะเทใสแมพมพมความเหนอทสงกวานาโลหะ มความเคนขณะไหลตากวาโลหะทแขงตวแลว เปนตน ซงคณสมบตดงกลาวมขอดหลายประการทสามารถนาไปประยกตใชไดอยางหลากหลายในกระบวนการผลต เชน ลดการเกดของเสยจากปฏกรยาระหวางออกซเจนในขนตอนการหลอโลหะลงในเบาและลดการเกดโพรงหดตว (Shrinkage) อกทงยงชวยยดอายการใชงานของแมพมพ ดงแสดงในรปท 2.1

7

รปท 2.1 อปกรณทใชในการผลตโลหะกงของแขงดวยกรรมวธการปลอยฟองแกส

2.1.3 อะลมเนยมผสม เกรด SSM 7075 อะลมเนยมเจอสงกะส - แมกนเซยม (7XXX) อะลมเนยมชนดมการเจอธาตสงกะสเปนธาตหลกและและแมงกานสเปนธาตรองนอกจากนนยงมทองแดงและโครเมยมอกเลกนอยอะลมเนยมเจอกลมนมความแขงแรงและคณสมบตทางกลทดมากและมนาหนกเบา ความตานทานการกดกรอนและความสามารถในการเชอมอยในเกณฑทคอนขางตาเพราะจะเกดการออนตวบรเวณแนวเชอม อะลมเนยมชนดนจดวาเปนกลมทสามารถปรบปรงคณสมบตทางกลดวยกรรมวธทางความรอนได แตในปจจบนไดมการผลตและพฒนาอะลมเนยมชนดนโดยการผสมแมกนเซยมลงไปและกาจดทองแดงออกไปทาใหความสามารถในการเชอมของอลมเนยมชนดสงขน โดยจะไมเกดการออนตวบรเวณแนวเชอมเพราะบรเวณดงกลาวไดเกดการแขงตวจากตกตะกอนตามธรรมชาต ดงแสดงในรปท 2.2

รปท 2.2 ลกษณะโครงสรางกอนกลมของอะลมเนยม เกรด SSM7075 [15]

2.1.4 การเชอมโดยการแพร (Diffusion Bonding)

Argon gas

Flow meter

Graphite

Diffuser

Argon gas bubbles

Thermocouple

α-Al

Eutectic

8

กรรมวธการเชอมโดยการแพรเปนการเชอมในสถานะของแขง สามารถเชอมตอวสดไดหลายชนด เชน เซรามค (Ceramic) วสดผสม (Composites) และโลหะ เปนตน กรรมวธการเชอมโดยการแพรตองอาศยตวแปรทเกยวของ คอ แรงกดขณะเชอม (Pressure) เวลาในการกดแช (Time) และอณหภมในการเชอม (Temperature) นอกจากนนยงมตวแปรอนๆ เชน ความราบเรยบของผวรอยตอ (Surface Roughness) ความสะอาดของผวรอยตอ (Cleaning Surface) เปนตน โดยกลไกของการเชอมตอจะอาศยการแพรของอะตอมระหวางวสดทเชอมตอกน ดงแสดงในรปท 2.3 โดยมอตราการแพรดงสมการท 1 การเชอมโดยการแพรสามารถเชอมตอวสดตางชนด (Dissimilar) วสดชนดเดยวกน (Similar) หรอเชอมหลายๆ ชนพรอมกนได (Sandwich) ซงในการเชอมดวยวธการนจะใชในอตสาหกรรมหลายชนดดวยกน เชน ชนสวนเครองปฏกรณในอตสาหกรรมพลงงานปรมาณ อตสาหกรรมการบนและอวกาศ เปนตน ในการเชอมโดยการแพรการเตรยมผวงานเชอมมความสาคญมาก โดยผวหนาทเชอมตองมความราบเรยบของผวทเชอมตอกน นอกจากนนในการเชอมตองมการควบคมบรรยากาศในขณะเชอมเพอปองกนการเกดออกไซด ซงอาจทาภายใตระบบสญญากาศหรอบรรยากาศทมกาซปกคลม

D = Ae- (Q/RT) (1)

เมอ D = สมประสทธการแพร (cm2) T = อณหภม (Kelvin) R = คาคงทของกาซ A = คาคงท Q = พลงงานกระตน ในการแพร สมประสทธการแพร (D) จะเรวหรอชาขนอยกบ อณหภม กลาวคอ ทอณหภมทสงยงทาใหสมประสทธของการแพรทรวดเรว ในทางตรงกนขามอณหภมตาทาใหสมประสทธการแพรชาตามไปดวย ซงอณหภมทชวยในการแพรจะบงบอกใหเหนปรมาณพลงงานกระตนวามปรมาณตาหรอสง หากเกดพลงงานกระตนทสงเปนผลมาจากอณหภมสง ทอณหภมตาพลงงานกระตนกนอยทาใหเกดการแพรไดชา ในการเชอมโดยการแพรมกลไกการแพรอยดวยกน 4 ชวง คอ ชวงเรมตนของผวสมผส ( Initial asperity contact) เปนชวงทขนกบแรงกด เพราะแรงกดทสงเกนไปสงผลใหโครงสรางบดเบยวและหากแรงกดทตาเกนไป สงผลใหเกดชองวางระหวางผวสมผสทสง

9

รปท 2.3 กลไกการเกดการเชอมโดยการแพร [19]

ในชวงแรกของการแพร (First stage deformation and interfacial boundary formation) จะเปนการเปลยนรปอยางชาๆ บรเวณขอบเกรนของชนงาน โดยทขอบเกรนจะเชอมตอกน ปรมาณชองวาง (Void) จะเรมลดลง ชวงทสองของการแพร (Second stage grain boundary migration and pore elimination) เปนชวงทเกดการเคลอนยายของขอบเกรนเพอมาเชอมตอกน ซงสงผลใหกาจด ชองวางทผวสมผส สวนในชวงสดทายหรอชวงทสามของการเชอม (Third stage volume diffusion pore elimination) ชวงนจะเกดการแพรทสมบรณ ปรมาณชองวางจะหายไป

2.1.5 กระบวนการทางความรอน T6 โลหะผสมอะลมเนยม – ซลกอน ไมสามารถเพมความแขงแรงใหสงขนไดดวยวธการอบ

ชบความรอน แตเมอเตมแมกนเซยม หรอทองแดง จะเกดการรวมตวใหเฟสกงโลหะ เชน Mg2Al3 หรอ CuAl2 ซงทาใหสามารถปรบปรงสมบตทางกลไดโดยนามาผานกระบวนการทางความรอนแบบ T5 ทประกอบดวยกระบวนการบมเทยม หรอ T6 ทประกอบดวย 3 กระบวนการ ดงน

1. การอบละลาย (Solution treatment) เปนการอบเพอละลายเฟสทสอง เชน Mg2Si หรอ CuAl2 ใหอยในรปสารละลายของแขงและมการแพรอยางทวถงทงชนงาน โดยอณหภมและเวลาของการอบละลายขนอยกบหมายเลขและขนาดของโลหะผสมเปนหลก

2. การชบ (Quenching) เพอใหธาต Mg และ Cu ทละลายเปนสารละลายของแขงในกระบวนการแรก ยงคงอยในสภาวะสารละลายของแขงทอณหภมตา โดยนาโลหะผสมจากกระบวนการท 1 มาทาใหเกดการเยนตวลงมาอยางรวดเรว ธาตเหลานจะอยในรปสารละลายของแขงทมสภาวะอมตวยงยวด และพรอมทจะตกตะกอนออกมาเมอนามาผานกระบวนการขนท 3 3. การบม (Aging) กระบวนการนทาใหเกดการตกตะกอนของเฟสกงโลหะทมความละเอยดมาก และชวยเพมความแขงได การบมอาจทาไดโดยการวางชนงานไว ณ อณหภมหอง เรยกวา การบธรรมชาต (Natural aging) หรอนาชนงานไปอบทอณหภมทเหมาะสมสาหรบการตกตะกอน เรยกวา การบมเทยม (Artificial aging) โดยอณหภมของการบมทขนอยกบหมายเลขของโลหะผสม และเวลาของการบมทใหความแขงสงสดขนอยกบอณหภมของการบม

ขนตอนการบม (Age Hardening)

10

โลหะผสมอะลมเนยม-ซลกอนชนดเกรด A356 ถกนามาเพมความแขงจากสภาวะหลอดวยกระบวนการบมแขง (Age Hardening) โดยทาใหเกดอนภาคขนาดเลกของเฟสทสอง (Secondary Phase) นนคอ อนภาค Mg2Si กระจายตวอยในเนอเมตรกซ (เฟส Al ) โดยอนภาค Mg2Si ทเกดขนเหลานทาหนาทตานทานการเคลอนทของดสโลเคชน (Dislocation) ดวยกลไก Cutting และ Bowing สงผลใหชนงานทผานการบมมความแขงแรงเพมขน ซงขนตอนการบมประกอบดวยกระบวนการอบชบ 3 ขนตอนดงแสดงในรปท 2.4

รปท 2.4 ขนตอนการบมของโลหะผสมอะลมเนยม-ซลกอน

ขนตอน Solution Treatment โลหะอะลมเนยมหลอผสมเกรด A356 จะมสวนผสมทางเคมทสาคญคอ อะลมเนยม,

ซลกอน และ แมกนเซยม ซงผลจากอตราการเยนตวชนทดสอบในสภาวะหลอจะเกดการ Segregation ของแมกนเซยมและซลกอนอยในรปของเฟส Mg2Si ทมขนาดใหญและซลกอนทเหลอจะอยในรปเฟส Eutectic Silicon เมอชนทดสอบผานการทา Solution Heat Treatment ดวยการอบชนทดสอบทอณหภมสงพบวามการละลายของเฟส Mg2Si ทาใหซลกอนและแมกนเซยมละลายเขาสในโครงสรางอะลมเนยมเนองจากความสามารถในการละลายของซลกอนและอะลมเนยมสงขนเมออณหภมสงขน ดงแสดงในรปท 2.5

รปท 2.5 ความสามารถในการละลายของธาตซลกอนและแมกนเซยมภายในเนอเมตรกซกบอณหภม เมอพจารณาโครงสรางจลภาคของโลหะผสมอะลมเนยม-ซลกอนหลอเกรด A356 จากเฟสไดอะแกรมของอะลมเนยม-ซลกอน-แมกนเซยมซลไซดพบวาอณหภมในการแขงตวของเฟสแตละชนดมคา

11

แตกตางกน สงผลใหเกดการแยกตวของธาตตาง ๆ ภายในโครงสรางของชนงาน ซงเรยกวาการเกด Segregation จากเฟสไดอะแกรมพบวาเมอนาอะลมเนยมหลอมเหลวผานอณหภม 615 ๐C จะเรมเกดเฟสของแขง ซงเรยกวาเฟส Al ซงจะเรมแขงตวกอนและมลกษณะรปรางคลายกงไม ทเรยกวา Dendrite โดยเฟส Al ทเกดขนมปรมาณซลกอนและแมกนเซยมทสามารถละลายไดนอยมาก เมอเฟส Al เตบโตขนเรอย ๆ ทาใหนาอะลมเนยมหลอมเหลวมปรมาณของธาตซลกอนและแมกนเซยมเพมขน ซงอยตามระหวางแขน Dendrite ทาใหชนทดสอบจะอยในสภาวะกงของแขงกงของเหลว จนกระทงเมอชนทดสอบเยนตวผานอณหภม 577 ๐C จะมเฟส Eutectic Silicon เกดขนและเปนบรเวณทเยนตวสดทาย สงผลทาใหเกดความแตกตางของสวนผสมทางเคมภายในโครงสรางของชนงาน โดยขนตอน Solution Treatment คอขนตอนการอบชนทดสอบทอณหภมสง ทาใหอะตอมของธาตตางๆ ภายในโครงสรางผลกเกดการแพรของอะตอมจากบรเวณทความเขมขนสงไปยงบรเวณทมความเขมขนตาไดรวดเรวขน โดยการใหความรอนกบโลหะผสมอะลมเนยม-ซลกอนหลอ เกรด A356 จนกระทงอณหภมของชนงานเทากบ 520-550๐C เปนระยะเวลา 4-12 ชวโมง ทาใหอะตอมของตวถกละลายเกดการละลายอาท เชน ซลกอน แมกนเซยมละลายเขาสตวทาละลายคอเฟส Al เพอทาใหเนอเมตรกซมความเปนเนอเดยวกบตวทาละลาย โดยอาศยการแพรของอะตอมในโครงสรางซงเปนการแพรแบบแทนท จากเฟสไดอะแกรมพบวาเมอเพมอณหภมของชนงานใหสงขน สงผลทาใหอะตอมตาง ๆ ภายในโครงสรางมพลงงานเพมขน ซงทาใหเกดโอกาสในการเกดชองวางภายในโครงสรางของผลกซงเรยกวา วาเคนซ (Vacancy) ไดมากขน โดยวาเคนซทเกดขนเหลานทาใหอะตอมของซลกอนและแมกนเซยมสามารถแพรแบบแทนทเขาสเนอเมตรกซไดรวดเรวขน

ขนตอน Quenching โดยการชบชนทดสอบทผานขนตอน Solution Treatment ทมอณหภมในชวง 25-60 ๐

C ทาใหอะตอมของซลกอนและแมกนเซยมทละลายเขาสเฟส Al ในระหวางขนตอน Solution Treatment ไมมระยะเวลาเพยงพอทจะแพรออกจากเฟส Al จงตกคางภายในเนอเมตรกซ Al

ในสภาวะสารละลายของแขงอมตวยงยวด (Super saturated solid-solution) ขนตอน Aging

โดยการใหความรอนแกชนทดสอบทอณหภมประมาณ 120-200 ๐C เปนระยะเวลา 3-24 ชวโมง หลงจากผานขนตอน Quenching ในขนตอน Aging จะเกดการแพรของอะตอมซลกอนและแมกนเซยมออกจากเฟส ไปรวมตวกนและเกดเปนกลมอนภาคของเฟสใหมทเรยกวาอนภาค Mg2Si และอนภาคทเกดขนเหลานมขนาดเลกในระดบนาโนเมตรและกระจายตวในเนอเมตรกซ โดยอณหภมและระยะเวลาในขนตอน Aging มผลตออตราการแพรของอะตอมของซลกอนและแมกนเซยมทจะฟอรมตวกนเปนอนภาค Mg2Si โดยกลไกการเกดเฟสใหมเปนไปตามปฏกรยา Precipitation Hardening ดงน

GP Zone Phase ' Phase (Stable phase)

2.1.6 การทดสอบความแขงแรงดง การทดสอบสมบตเชงกล เพอหาคาความแขงแรงดงของกรรมวธโดยการแพร จะทดสอบแรงดงของรอยยดตดจากการตอ ใชชนทดสอบแบบลดขนาดตามมาตรฐานงานกลม นามาขนรปเปนชนทดสอบแรงดง ตามยาวกบแนวเชอม นาไปทดสอบแรงดงทอณหภมหองความเรวในการดง 1.67 x 10-2

Al

12

มลลเมตร/วนาท โดยใชมาตรฐาน ASTM (A370) เพอดคาความตานทานแรงดงสงสด และคาเปอรเซนตการยดหลงจากการเสยรป โดยการเตรยมชนงานจะแสดงดงรปท 2.6 และมาตรฐาน ASTM (A370)

รปท 2.6 แสดงชนงานทดสอบแรงดงตามมาตรฐาน ASTM A370 2.1.7 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 การทดสอบแรงกดแบบไมโครวกเกอรส การวดคาความแขงดวยเครองวดความแขงแบบไมโครวกเกอรส บรเวณภาคตดตามยาวรอยกวนเพอหาวาในแตละบรเวณของชนทดสอบกวนมคาความแขงภายในเนอวสดทแตกตางกนมากนอยเพยงใด จากการคานวณโดยใชสมการ

Hv = d

P2

854.1 (2)

13

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

T.J Linert [8] ไดศกษาการเชอมเสยดทานแบบกวนของการเชอมอะลมเนยมผสมดวยการเชอมเสยดทานแบบกวนซงมขอดหลายอยางเมอเปรยบเทยบกบการเชอมแบบหลอมละลาย (Fusion welding) เชน สามารถหลกเลยงการแตกในระหวางการแขงตวและลดปญหาเกยวกบการเกดโพรงอากาศ (Porosity) โดยเฉพาะกบการเชอมอะลมเนยมผสมทหลอโดยวธไดคาสตงเพราะวาการเชอมเสยดทานแบบกวนเปนการเชอมในสภาวะของแขง ความรอนทเกดขนไมเกนจดหลอมเหลวของวสดจงไมเกดการหลอมละลาย ทาใหโครงสรางเกดการเปลยนเฟสจากเฟสหนงไปเปนอกเฟสหนง ชนงานทผานการเชอมเสยดทานแบบกวนจะมความเคนตกคาง (Residual stress) การบดงอ (Distortion) นอยกวาการเชอมแบบหลอมละลาย ความเคนตกคางทนอยกวาเปนผลมาจากความรอนทตาขณะเชอม (Heat input) C.S. Lee [9] และคณะไดศกษาการเชอมอะลมเนยมคอมโพสต เกรด 6061 โดยใชอณหภม 400-450 องศาเซลเซยส เวลากดแช 16 นาท ภายใตแรงกด 10.69 MPa. โดยแรงกดจะออกแรง 3 ระดบ ระดบแรกใหแรงกดทตา (Preload) เพอใหเกดแรงอดทผวสมผสนอยทาใหชวงรคอฟเวอรรของการแพรสน จากนนใหแรงกดเขาสชวงกดเชอม (Compressive load) ชวงนจะทาใหผวสมผสทมแรงเพมขนสงผลใหชนงานทไดรบแรงในชวงพรโหลดยดตดดขนและลดแรงกดลงมาในระดบทตาอกครง (Applied load) เพอลดการโกงงอทอณหภมสง การใหแรง 3 ระดบ เพอลดการเกดอะลมเนยมออกไซดทผวงานเชอม จากการทดลองพบวาคาความตานทานแรงดงสงสดอยท 163.9 MPa. ประสทธภาพรอยตอ (Joint efficiency) เฉลย 90.5 เปอรเซนต และพนทการยดตด (Bonded area) อยท 77.7 เปอรเซนต ในการเชอมโดยการแพรของอะลมเนยมพบวาปญหาสวนใหญจากการเชอม คอ การเกดออกไซดฟลมบรเวณผวงานเชอม ฟลมออกไซดทเกดขนจะแปรผนตรงกบอณหภมในการเชอม ยงอณหภมเชอมทสงกยงสงผลใหเกดฟลมออกไซดทงายขน โดยฟลมออกไซดจะเปนตวขดขวางการยดตดเขาดวยกนของชนงานเชอม สงผลใหชนงานมคาความตานทานแรงดงทลดลง A. URENA และ J.M. GOMEZ DE SALAZAR [10] ไดทาการทดลองเชอมโดยการแพรของวสดตางชนดเขาดวยกน ระหวางอะลมเนยมเกรด AA2124 กบ อะลมเนยม เกรด AA8090 กอนการเชอมมการขดผวดวยกระดาษทรายเบอร 1200 กรด เชอมภายใตอณหภม 470-520 องศาเซลเซยส ทแรงกด 3 และ 6 MPa. การเชอมทดลองในระบบสญญากาศทความดน 2x10-4 Torr. ชนงานทเชอมผานกระบวนการความรอน T6 ทอณหภมอบละลาย 500 องศาเซลเซยส เปนเวลา 4-8 ชวโมง หลงจากนนบมเทยมชนงานทอณหภม 191 องศาเซลเซยส เปนเวลา 16 ชวโมง หลงจากการทดลองครงนผลปรากฏวาอนภาคของทองแดงทมรปรางลกษณะเปนแบบแทง (Rod) ในเกรด AA2124 แพรเขาไปสอะลมเนยม เกรด AA8090 โดยบรเวณรอยตอเชอม (Bond line) พบวามความเขมขนของทองแดงทสง ซงอนภาคทองแดงจะฟอรมตวในรปสารประกอบ CuAl2

14

X-P. Zhang และคณะ [11] ไดศกษาการเชอมโดยการแพรของอะลมเนยมคอมโพสตทเสรมแรงดวยซลกอนคารไบด เกรด 2024 และ 6061 โดยใชตวแปรดานเวลาในการกดแช 15 นาท ทแรงกด 0.08-0.09 MPa. และอณหภม 540 องศาเซลเซยส การทดลองทาภายใตระบบสญญากาศ อะลมเนยมคอมโพสต เกรด 2024 มปรมาณสดสวนคอม โพสตผสมตางกน คอท 0, 5, 10, 15, และ 25 เปอรเซนต และอะลมเนยมคอมโพสตเกรด 6061 มปรมาณสดสวนคอมโพสต 10 และ 25 เปอรเซนต ชนงานผานการกระบวนการทางความรอน T6 ทอณหภมอบละลาย 520 องศาเซลเซยส เปนเวลา 1 ชวโมงและบมเทยมทอณหภม 160 เปนเวลา 8-12 ชวโมง ในการเชอมจะทาการเชอมชนงานทมสวนผสมเดยวกนเขาดวยกน จากการทดลองพบวาคาความตานทานแรงดงสงสดอยทการเชอมอะลมเนยม เกรด 2024 ทไมมสวนผสมของคอมโพสต (SiCp/2024Al+SiCp/2024Al) มคาเฉลยอยท 128 MPa ซงอะลมเนยมคอมโพสต เกรด 2024 มปรมาณสดสวนคอมโพสตผสมอยท 5 เปอรเซนต ใหคาความตานทานแรงดงสงสดรองลงมา มคาเฉลยท 98 MPa แตหากเปนการเชอมอะลมเนยมคอมโพสตทมสดสวนคอมโพสตตางกนเขาดวยกนพบวาทอะลมเนยมคอมโพสต เกรด 2024 มปรมาณสดสวนคอมโพสตผสมอยท 5 เปอรเซนต สามารถเชอมได ด ก บอะลม เน ยมคอมโพส ต เกรด 6061 มปร ม าณส ดส วนคอมโพส ต 10 เปอร เ ซ นต (5%SiCp/2024Al+10% SiCp/6061Al) คาความตานทานแรงดงสงสดมคาเฉลยท 74 MPa โดยลกษณะโครงสรางทางจลภาคพบวาทเสนรอยตอพบปรมาณอะลมเนยม 86 เปอรเซนต ซลกอน 12.8 เปอรเซนต และแมกนเซยม 1.2 เปอรเซนตโดยนาหนก A.S. Zuruzi [12] ไดนาเทคนคความขรขระของผวงานกอนเชอมเขามาลดฟลมออกไซด โดยไดทดลองเชอมอะลมเนยม เกรด 6061 ทผานการขดดวยกระดาษทรายทมความละเอยดตางกน คอ เบอร 180 และ 1,000 กรด มาเชอมทอณหภม 450 องศาเซลเซยส ทแรงกด 8.08 MPa เวลาในการกดแชตางกน 30, 45, 60, 75 และ 90 นาท เชอมในสภาวะบรรยากาศทวไป และไดพบวาทความขรขระของผวเชอมทผานการขดดวยกระดาษทราย 180 กรด ทเวลา 75 นาท ใหการยดตดหลงการเชอมทดทสด ใหคาความตานทานแรงดงสงสดอยท 124 MPa กระดาษทรายทมความขรขระจะสงผลใหการทาลายฟลมออกไซดในขณะเชอมทาไดดกวา Anne Sunwoo และ Reynold Lum [13] จงไดศกษาการเชอมโดยการแพรของอะลมเนยมโดยเชอมภายใตตวแปรดงน ชนงานเปนแผนแบนทความหนา 1.5 มลลเมตร มขนาดของเกรนเฉลยนอยกวา 10 µm กอนการเชอมขดดวยกระดาษทรายละเอยดเบอร 400 กรด และทาความสะอาดผวดวยกรดไนตรกเปนเวลา 2 นาท จากนนใหแรงกดท 0.41, 0.55, 0.70, 0.85 และ 0.97 MPa อณหภมชวง 500-515 องศาเซลเซยส เปนเวลา 30 นาท การทดลองทาภายใตบรรยากาศอารกอนปกคลม หลงจากการทดลองนามาทดสอบคาความตานทานแรงดงและวเคราะหลกษณะการแตกหกของชนงาน ซงพบวาทแรงกด 0.70 และ 0.85 MPa ใหคาความตานทานแรงดงสงทสด โดยมคา 21 N/mm2 แลวนาชนสวนรอยขาดไปวเคราะหการแตกหกจากการขาดดวยเครองอเลกตรอนแบบสองกราด จากการวเคราะหผลพบวา พนทรอยขาดสวนใหญจะยดตดแบบเหนยว แตผวยดตดจะแตกตางกนตามตวแปรในการทดลอง โดยการยดตดแบบนเรยกวา การยดตดแบบรงผง (Honeycomb) และในผวหนารอยตอยงพบอกวาประกอบไปดวย 3 ลกษณะ คอ การแตกหกแบบเหนยว จะใหรอยบมจากการขาดทลก การแตกหกแบบกงเหนยว ลกษณะการขาดจะตนวาการขาดแบบเหนยว และพนทบางสวนไมเกดการยดตด Anne Sunwoo และ Reynold Lum [14] ไดเชอมโดยการแพรของอะลมเนยมเกรด 7475 ซงขนาดชนงานยงคงขนาดเดม อณหภมทใช 510 องศาเซลเซยส ในการทดลองครงนจะแตกตางจากงานวจยครงกอน คอ แรงทใชในการกดจะเพมตามความเคนทชนงานรบไดทอณหภมสงโดยแรงกดเรมตนท 0.3

15

MPa ชนงานจะมความเคน 40 เปอรเซนต แรงกด 0.85 MPa ชนงานจะมความเคน 100 เปอรเซนต ความเรวทใชในการกดอยท 0.3 มลลเมตรตอนาท จากการทดลองทาใหทราบไดวา คาแรงกดทใชไมควรนอยกวา 0.6 MPa เพราะทาใหแรงกดตาเกนสงผลใหชนงานไมตด คาทเหมาะสมควรอยท 0.9 MPa คาความแขงแรงดงเฉลยอยท 50 MN/m2. ลกษณะชนงานทขาดจะเปนแบบเกดรอยบมลก เพราะเปนการขาดแบบเหนยว Xu Huibin และคณะ [15] ไดศกษาการเชอมอะลมเนยมคอมโพสต เกรด A356 ในการทดลองใชตวแปรดงตอไปน อะลมเนยมคอมโพสต ทมปรมาณซลกอนคอมโพสตผสมอยในสดสวน 20 เปอรเซนต โดยชนงานเชอมเปนทรงกระบอกขนาด 10x40 มลลเมตร จากนนใชตวเตมสงกะสอะลมเนยม (Zn-Al) ขนาด 10x5 มลลเมตร เปนตวประสานระหวางชนงาน ในการทดลองใชอณหภมท 530 องศาเซลเซยส แรงกด 4 MPa เวลาทใช 2 นาท โดยใหชนงานเกดการสนทความถ 50 Hz ดวยเวลา 5, 10, 20, 30 และ 45 วนาท การทดลองครงนทาในบรรยากาศทวไป จากการทดลองพบวาสงกะสอะลมเนยมทเปนตวประสานระหวางชนงานมจดหลอมเหลวทตากวาจงหลอมละลายเปนตวประสานใหชนงานยดตดกนและเมอนาไปทดสอบแรงดงพบวาทเวลาในการสน 30 วนาท ใหคาความตานทานแรงดงสงสด มคาอยท 175 MPa จากนนไดศกษาลกษณะรอยตอดวยระบบ EPMA พบวาบรเวณรอยตอมออกไซดแทรกตวอยระหวางชองวางหลงจากเชอม นอกจากนนยงพบสดสวนของสงกะส อะลมเนยมและทองแดงทสงบรเวณรอยตอ ซงเปนผลมาจากตวเตม ปรมาณออกไซดทมากทาใหชนงานยดตดไดไมด M.Muratoglu และ O.Yilmaz, M.Aksoy [16] นกวจยชาวตรกไดรวมกนศกษาการเชอมโดยการแพรของอะลมเนยมสองชนดเขาดวยกน ซงอะลมเนยมทใชเปนอะลมเนยมคอมโพสต เกรด 2124 เชอมเขากบอะลมเนยมบรสทธ โดยอะลมเนยมคอมโพสตมปรมาณซลกอนคอมโพสตผสมอยในสดสวน 25 เปอรเซนต ผานกระบวนการทางความรอน T6 ทอณหภมอบละลาย 495 องศาเซลเซยส เวลา 1 ชวโมง หลงจากนนบมเทยมทอณหภม 175 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง เชอมภายใตตวแปรทอณหภม 475 องศาเซลเซยส เวลาทใช 30 นาท แรงกด 2.5 MPa และเชอมภายใตบรรยากาศอารกอนท 3 bar จากการทดลองพบวาชนงานมคาความแขงตางกนตามเนอเดมของวสด โดยความแขงชนงานดานอะลมเนยมคอมโพสต 2124 มคาความแขงเฉลย 255 HV สวนคาความแขงเฉลยดานอะลมเนยมบรสทธเฉลย 184 HV และเมอศกษาความเคนทตกคางหลงจากเชอมชนงานพบวา ชนงานมความเคนตกคางทลดลง เนองมาจากชนงานผานกระบวนการทางความรอนมาแลว เมอไดรบความรอนอกจงเปนการปลดปลอยพลงงานทตกคาง และยงพบอกวาปรมาณทองแดงจากอะลมเนยมคอมโพสต เกรด 2124 แพรไปยงดานอะลมเนยมบรสทธ แตซลกอนบรเวณรอยตอลดนอยลง K.Kitazono [17] ทมวจยจากญปนไดศกษาการเชอมอะลมเนยมโฟม โดยอะลมเนยมโฟมทใชเปนเกรด ALPORAS ทใชในอตสาหกรรมการบน สาเหตทตองเชอมอะลมเนยมโฟมดวยการเชอมโดยการแพร เพราะเพอหลกเลยงการเชอมแบบเดมซงเชอมวสดชนดนไดยาก ในการทดลองครงนใชอะลมเนยม เกรด 5083 เปนตวประสานระหวางชนงานทงสองชนใหยดตดกน อณหภมทใช 773 และ 823 เคลวน แรงกด 0.2 MPa และเวลาทใช 30 นาท ชนงานทเชอมเปนทรงสเหลยมผนผา ขนาด 29x10x10 มลลเมตร กอนการเชอมมการทาความสะอาดผวหนาดวยกรดเคลเลอร (Keller acid) หลงการทดลองพบวาบรเวณรอยตอเกดการแพรของแมกนเซยมจากอะลมเนยม 5083 ไปยงดานอะลมเนยมโฟมสดสวนความเขมขนอยท 5 เปอรเซนตโดยนาหนกและจะลดลงเรอย ๆ ตามระยะทางของการแพรและคาความตานทานแรงดงของอณหภมเชอมท 773 เคลวน มากกวาทอณหภมเชอม 823 เคลวน แตคาความตานทานแรงดงจะไดแค 60 เปอรเซนต เมอเปรยบเทยบกบเนอวสดเดม

16

บทท 3

วธการด าเนนงาน

บทนจะกลาวถงเครองมอ และอปกรณทใชในการทดลองวจย ซงน ามาใชเปนเครองมอพนฐานส าหรบการทดลองและเครองมอหลกในการทดลอง โดยมขนตอนในการทดลองตางๆ ดงตอไปน 3.1 การด าเนนงานวจย งานวจยนเปนการเชอมตอชนของอะลมเนยม SSM7075 ดวยกรรมวธการเชอมโดยการแพรแบบเฟสของเหลวชวขณะ (Transient liquid of diffusion bonding) โดยใชสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 ในการเปนตวประสานเพอใหเกดเฟสของเหลวในขณะเชอม การเชอมจะท าภายใตเตาควบคมอณหภม ซงมกาซอารกอนปกคลมภายในเตา เพอปองกนออกไซดทเกดขนในระหวางการเชอม ตวแปรทใชในการทดลอง ไดแก อณหภม เวลา แรงกด เปนตน โดยขนตอนการด าเนนงานวจยครงนไดด าเนนงานตามขนตอน ดงน

รปท 3.1 ขนตอนการด าเนนงานวจยโดยสรป

3.2 วสดทใชในงานวจย

19

3.2.1 อะลมเนยมหลอกงของแขง SSM7075 อะลมเนยมหลอกงของแขง SSM7075 ซงมสวนผสมทางเคมดงตารางท 3.1 โดยวสดอะลมเนยมหลอกงของแขง SSM7075 ผานการหลอขนรปแบบกงของแขงดวยเทคนค GISS (Gas induced semi-solid) ซงเทคนค GISS จะท าการหลอทอณหภมประมาณ 640 จะใชแกสไนโตรเจนพนผานแทงกราไฟตพรน ดวยความเรวท 5 ลตร ตอนาท เพอใหเกดการไหลวนของน าโลหะเกดการแตกตวของโครงสรางเดนไดรตเปนเวลา 10 วนาท จากนนน าน าโลหะอะลมเนยมไปเทลงใน Mold แลวอด (Squeeze) ทความดนไมนอยกวา 2,000 Psi คางไวจนโลหะแขงตว ไดเปนชนงานแบบแผนสเหลยมทมความหนาประมาณ 25 มลลเมตร ขนาด 10x10 เซนตเมตร ดงแสดงในรปท 3.2

รปท 3.2 อะลมเนยมหลอกงของแขง SSM7075

ตารางท 3.1 สวนผสมทางเคมของอะลมเนยมหลอผสมแบบกงของแขง SSM7075 (W.T.%)

วสด Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Al SSM7075 - 0.46 1.93 - 2.50 6.08 - Bal.

3.2.2 สงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 สงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 ซงมสวนผสมทางเคมดงตารางท 3.2 เปนสงกะสทมสวนผสมของอะลมเนยมทเยอะ โดยสวนใหญมกน าไปขนรปดวยกระบวนการหลอ สมบตทางกลของสงกะส -อะลมเนยม เกรด ZA27 จะมคาความตานทานแรงดงท 450 MPa และมเปอรเซนตการยดตวท 1-3 เปอรเซนต ซงน าไปสขอเดน คอ มความแขงแรงและความแขงสง น าไฟฟาไดด มการน าความรอนทสง และทนตอการกดกรอนทด ซงจากสมบตเหลาน สงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 จงมกถกน ามาใชงานในหลายๆ อตสาหกรรมดงแสดงในรปท 3.3

20

รปท 3.3 สงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 ตารางท 3.2 สวนผสมทางเคมของสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 (W.T.%)

วสด Al Cu Mg Fe L Cd Ni ZA27 25.0-28.0 2.0-2.5 0.01-0.02 0.075 0.006 0.003 Remainder

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 เครองเลอยสายพานแนวนอน ใชในการตดแบงชนงานหลงจากการหลอจนส าเรจเปนชนงาน เพอเตรยมไปกลงขนรปเปนชนงานทดลอง โดยเครองเลอยสายพานมระบบน าหลอเยนในการระบายความรอนแนวตดในขณะเชอม เพอปองกนการเปลยนแปลงโครงสรางจลภาคเมอไดรบความรอนจากการเลอย ดงแสดงในรปท 3.5

21

รปท 3.5 เครองเลอยสายพานแนวนอน

3.3.3 เครองขดกระดาษทรายและขดผาสกหลาด ใชส าหรบการขดเตรยมผวหนาชนงานกอนการน าชนงานไปดภาพในระดบโครงสรางมหภาคและโครงสรางจลภาค ตวเครองจะมระบบน าท าความสะอาดชนงานในระหวางทก าลงขดชนงาน ซงเครองสามารถปรบรอบไดดวยระบบอตโนมต ดงแสดงในรปท 3.6

รปท 3.6 เครองขดกระดาษทรายและขดสกหลาด

3.3.4 กลองถายภาพก าลงขยายต า ยหอ Zeiss ทมก าลงขยายอยในชวง 2-15 เทา ใชในการถายภาพโครงสรางระดบมหภาคและหาจดบกพรองทมขนาดใหญหลงจากการเชอม โดยตวกลองมไฟลางเพอปองกนการสะทอนกลบของแสงจากผวชนงาน ดงแสดงในรปท 3.7

22

รปท 3.7 กลองถายภาพ ยหอ Zeiss

3.3.5 กลองจลทรรศนแบบใชแสง (Optical Microscope, OM) ซงมก าลงขยายทสง โดยมก าลงขยายอยท ชวงระหวาง 50-500 เทา ใชในการดภาพโครงสรางระดบจลภาคเพอดลกษณะการเปลยนแปลงของโครงสรางและใชส าหรบตรวจหาจดบกพรองบรเวณเนอเชอม โดยตวกลองจะตอกบระบบคอมพวเตอรเพอสงถายขอมลจากการถาย ท าใหสามารถเกบภาพไดอยางชดเจนยงขน ดงแสดงในรปท 3.8

รปท 3.8 กลองจลทรรศนแบบใชแสง 3.4 ขนตอนการทดลอง

3.4.1 ตดอะลมเนยมผสมหลอกงของแขงเกรด SSM7075 ทผานการหลอแบบอด (squeeze casting) น าไปท าการตดเปนชนงานทรงสเหลยมผนผาขนาด ความกวาง x ความยาว x ความหนา (20x100x25) มลลเมตร ดวยเครองเลอยสายพานแนวนอน ในการเลอยใชน าหลอเยนในการระบายความรอนของชนงาน และยงเปนการรกษาคณสมบตทางโละวทยาของชนงาน หลงจากการตดชนงานเสรจสนจะไดชนงาน 5 ชน ตออะลมเนยม 1 แผน ดงแสดงในรปท 3.9

23

รปท 3.9 อะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM7075 ทผานการเลอย

3.4.2 หลงจากนนน าชนงานทตดเรยบรอยไปกลงปอกผวดวยความเรวรอบท 1200 รอบตอนาท อตราการปอนลก ครงละ 3 มลลเมตร ตอนาท ใชความเรวในการเดน 10 มลลเมตร ตอนาท ดงแสดงในรปท 3.10 เพอใหไดชนงานทมผวเรยบและเปนทรงกระบอก โดยชนงานทไดมลกษณะเปนทรงกระบอกขนาด เสนผานศนยกลาง 12 มลลเมตร ยาว 45 มลลเมตร ดงแสดงในรปท 3.11

รปท 3.10 กระบวนการกลงเตรยมชนงานทดลอง

รปท 3.11 ชนทดสอบอะลมเนยมหลอกงของแขงทผานการกลง

24

3.4.3 น าชนงานทไดจากการกลงมาเตรยมผวหนารอยเชอม โดยขดดวยกระดาษทรายละเอยดเบอร 320 กรด เพอก าจดฟลมอะลมเนยมออกไซดทผวของชนงานเชอมกอนการเชอม ดงแสดงในรปท 3.12 อยางไรกตามในขนตอนนควรมการระมดระวงความลาดเอยงของผวหนาหลงจากการขดดวย

รปท 3.12 การเตรยมผวชนงานกอนการเชอม

3.4.4 น าชนงานทผานการเตรยมผวและขดดวยกระดาษทรายเบอร 320 กรด เรยบรอยแลวลางผวหนาดานทจะเชอมดวยน ายาอะซโตน (Acetones) โดยในการลางจะแชไว 45 วนาท เพอท าความสะอาดผวงานเชอมจากคราบสกปรกและคราบไขมนทตดผวงาน ดงแสดงในรปท 3.13 แลวใชลมเปาจนผวชนงานแหง ขนตอนนถอไดวาเปนขนตอนทส าคญ มอผปฏบตงานไมควรสมผสชนงานโดยตรง และควรสวมหนากากปดจมกเพอปองกนการสดดมน ายาอะซโตนน าไปสความปลอดภยของผปฏบตงานเอง

รปท 3.13 ลางผวชนงานดวนน ายาอะซโตน 3.4.5 ในการน าชนงานเขาเตาเพอเชอมโดยการแพรแบบเฟสของเหลวชวขณะจะใช สงกะส-

อะลมเนยม เกรด ZA27 ทมขนาดความหนา 3 มลลเมตร เปนตวประสานตรงกลางระหวางอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด 7075 ทงสองชน แลวท าการเชอมตามตวแปรตางๆ ทไดก าหนดไว ส าหรบการเชอมจะใชกาซอารกอนในการปกคลม ดงแสดงในรปท 3.14

25

รปท 3.14 กระบวนเชอมโดยการแพรแบบเฟสของเหลวชวขณะ

3.4.6 หลงจากนนน าชนงานทไดจากการเชอมโดยการแพรแบบเฟสของเหลวชวขณะไปหลอเรอนครอบ ดวยวธการหลอเรซนและใชน ายาเรงประสานท าใหเรซนแขงตวครอบชนงาน เพอน าไปทดสอบความแขงและตรวจดโครงสรางตอไป ดงแสดงในรปท 3.15

รปท 3.15 วธการหลอเรซนครอบชนงาน

3.4.7 ชนงานทไดจากหลอเรซนเมอแขงตวถกน าไปทดสอบความแขงดวยเครองทดสอบความแขง ดงแสดงในรปท 3.16 โดยใชแรงกดท 10 กโลกรมแรง เวลาในการกดแช 10 วนาท การทดสอบจะใชแบบวกเกอรส

26

รปท 3.16 ทดสอบความแขงดวยเครองทดสอบแบบวกเกอรส

3.4.8 ชนงานทไดจากการเชอมโดยการแพรแบบเฟสของเหลวชวขณะบางสวนถกน าไปทดสอบแรงดง เพอหาคาความตานทานแรงดงของชนงาน ดงแสดงในรปท 3.17 โดยการทดสอบแรงดงจะท าตามมาตรฐานทดสอบแรงดง ASTM A370

รปท 3.17 การทดสอบแรงดงของชนงานเชอม

บทท 4

ผลการทดลองและวจารณผล

การศกษาและทดลองเชอมอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM 7075 โดยใชเทคนคเปนการเตมตวประสานของสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 ระหวางชนงานทงสองชน ซงเปนตวถกละลายเพอใหชนงานทงสองชนยดตดกน เปนการเพมประสทธภาพของการแพร ลดระยะเวลาในการเชอมได หลงจากการทดลองไดมการทดสอบ สมบตทางกล ลกษณะโครงสรางมหภาค และลกษณะโครงสรางจลภาค โดยผลการทดลองจะแสดงดงตอไปน

4.1 ลกษณะทางกายภาพของชนงานเชอม (Characterizes of sample)

ลกษณะทางกายภาพของชนงานหลงจากการเชอมโดยการแพรแบบเฟสของเหลวชวขณะจะมความแตกตางกนอยางชดเจน ซงขนอยกบแตละตวแปรของการทดลอง อณหภมและเวลาทใชส าหรบการเชอมมผลตอการทดลอง รปท 4.1 แสดงใหเหนลกษณะของชนงานหลงจากการเชอมทตวแปรอณหภม 480 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 30 นาท ชนงานเชอมทงสองชนยดตดกนไดด ไมเกดการโกงงอของชนงานหลงจากการเชอม ความรอนและระยะเวลาสนๆ ในการเชอมสงผลใหสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 ทเปนตวประสานระหวางชนงานทงสองชนยงไมหลอมละลายทงหมด

รปท 4.1 ชนงานเชอมทอณหภม 480 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 30 นาท

เมอเพมเวลาในการเชอมทเพมขน จากเวลาในการเชอม 30 นาท ไปสเวลาในการเชอม 60 นาท ในขณะทอณหภมยงเทาเดมกลบพบวาสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 ทเปนตวประสานระหวางชนงานทงสองชนยงหลอมละลายมากขนจากการสะสมของความรอนภายในชนงาน สงผลใหสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 ถกขบออกมาขางๆ ชนงานทงสองชน เนองจากการหลอมละลายทมความเปนของเหลวสงแลว ยงมาจากแรงทใชในการกดชนงานดวย ดงแสดงในรปท 4.2

28

รปท 4.2 ชนงานเชอมทอณหภม 480 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 60 นาท

คลายๆ กน เมอเพมเวลาในการเชอม 60 นาท ไปสเวลาในการเชอม 90 นาท ท าใหสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 เกดการหลอมละลายเปนเฟสของเหลวโดยสมบรณ ท าให เกดการขบออกจากตวประสานของสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 ในปรมาณทมากขน อยางไรกตามชนงานตามลกษณะทางกายภาพกไมเกดการโกงงอ หรอการความจากความรอนและแรงกด ดงแสดงในรปท 4.3

รปท 4.3 ชนงานเชอมทอณหภม 480 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 90 นาท

ในขณะเดยวกนเวลาในการเชอม 120 นาท สงผลใหสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 เกดการขบออกมารอบรอยตอของชนงาน ยดประสานกนไดด น าไปสการยดตดทดของชนงาน ชนงานไมเกดการเสยรปจากตวแปรทเชอม ดงแสดงในรปท 4.4 แตเมอเพมเวลาในการเชอมทยาวนานกวานกลบพบวาชนงานเรมเกดการเสยรปจากความรอน เวลา ทถกกระท าภายใตแรงกดเนองจากเกดการคบของโครงสรางภายในของชนงาน เพราะความรอนเปนพลงงานกระตนใหอะตอมในโลหะเหลานเกดการเคลอนท และวสดกลมอะลมเนยมกมคาสมประสทธทางดานความรอนทดอกดวย

29

รปท 4.4 ชนงานเชอมทอณหภม 480 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 120 นาท

การเพมอณหภมส าหรบการเชอมโดยการแพรโดยใชเทคนคการเชอมแบบใหวสดประสานบรเวณชนงานทงสองชนเปนเฟสของเหลวชวขณะย งน าไปสระยะเวลาทสนลงในการท าใหชนงานเกดการหลอมละลาย เมอเพมอณหภมในการเชอมจาก 480 องศาเซลเซยส ไปยงอณหภม 540 องศาเซลเซยส ชนงานเรมมการเสยรปจากความรอนในขณะเชอม และเมอเพมเวลาทนานขน น าไปสการเสยรปแบบพลาสตก (Plastic deformation) ของชนงานหลงการเชอม ตวอยางเชนท อณหภม 540 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 30 นาท ดงแสดงในรปท 4.5 ลกษณะของชนงานเรมเกดการโกงงอ บรเวณรอยตอของชนงานประสานยดตดกนไมด เพราะเวลาในการเชอม 30 นาท ยงไมสามารถท าใหสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 หลอมละลายเปนของเหลวทงหมด จงน าไปสการกดขอบของชนงานเชอมบรเวณรอยตอของชนงาน ลกษณะการเสยหายเหลานสงผลมาจากตวแปรทใชส าหรบการเชอม และสงผลไปสสมบตทางกลของชนงานเชอมอกดวย

รปท 4.5 ชนงานเชอมทอณหภม 540 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 30 นาท

เปนทแนชดเมอเวลาในการเชอม 30 นาท ไปสเวลาในการเชอม 60 นาท ชนงานเกดการเปลยนแปลงของลกษณะทางกายภาพอยางชดเจน ดงแสดงในรปท 4.6 ความรอนทสงท าใหอะลมเนยมเฟส (α-Al) บางสวนของอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM7075 เกดการหลอมละลายเปนของเหลว ซงเมอเฟสของเหลวสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 หลอมละลายอยตรงกลางระหวางสองชนแลว จงน าไปสการเสยรปจากความรอน (กดขอบ) จากบรเวณแนวเชอมไปสชนงานอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM7075

30

รปท 4.6 ชนงานเชอมทอณหภม 540 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 60 นาท

นอกจากนยงพบวาเมอเพมในการเชอม 60 นาท ไปสเวลาในการเชอม 90 นาท ขนาดของชนงานทเกดการกดของยงมความโตขนอก ดงแสดงในรปท 4.7 เนองจากพลงงานความรอนจากรเชอมเกดการสะสมในชนงานเชอม โดยลกษณะการกดขอบจะเรมเกดจากกงกลางของชนงานเชอม (บรเวณรอยเชอม) ทมการหลอมละลายไปยงอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM7075 โดยมทศทางการกดขอบตงฉากกบแนวเชอม เวลาทเพมขนส าหรบการเชอมทอณหภม 540 องศาเซลเซยส มแนวโนมทท าใหชนงานเสยรปไดงายขน

รปท 4.7 ชนงานเชอมทอณหภม 540 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 90 นาท

อยางไรกตาม เมอเวลาเพมถง 120 นาท พบวาลกษณะการกดขอบของชนงานบรเวณรอยเชอมยงเพมขน (รปท 4.8) และมขนาดโตขนตามทศทางของรอยเชอม เนองจากการหลอมของสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 ทมจดหลอมเหลวเพยง 399 องศาเซลเซยส ท าใหความรอนแพรไปสชนงานทงสองชนไดเรวขน

รปท 4.8 ชนงานเชอมทอณหภม 540 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 120 นาท จะเหนไดวาลกษณะทางกายภาพของชนงานหลงจากการเชอมโดยการแพรโดยใชเทคนคการเชอมแบบใหวสดประสานบรเวณรอยตอของชนงานทงสองชนเปนเฟสของเหลวชวขณะชนงานยดตดเขากนไดด แตพบวาอณหภมและเวลาทใชในการเชอมมผลตอลกษณะการเสยรปของชนงานหลงจากการเชอม โดยเวลาทสน

31

หรออณหภมทนอยเกนไปสงผลใหชนงานเกดการยดตดไดยาก เนองจากมความเปนของเหลวไดนอย ซงในสถานะของเหลวอะตอมมพลงงานกระตนมากกวาสถานะของแขง สงผลใหอะตอมแพรไดงายกวา ในทางตรงกนขามเวลาทนานหรออณหภมทสงจนเกนไปสงผลใหชนงานเกดการเสยรปจากความรอน จนน าไปสการโกงงอและกดขอบบรเวณรอยเชอมของชนงาน 4.2 ลกษณะโครงสรางมหภาค (Macro Structure)

จากการเชอมโดยการแพรแบบเฟสของเหลวชวขณะ เมอน าชนงานเชอมมาตรวจดโครงสรางมหภาคดวยกลองจลทรรศนก าลงขยายต าพบวาชนงานเชอมทกการทดลองเชอมตดเขากนไดด ซงไมพบจดบกพรองจากการเชอมในทกๆ ตวแปรของการดทดลอง การทดลองจะมผลทไปในท านองเดยวกนโดยสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 จะเปนตวประสานระหวางกลางทงสองชน อยางไรกตามทระยะเวลาในการเชอมทสง และอณหภมในการเชอมทสงมแนวโนมทจะท าใหชนงานยดตดไดดขน เนองจากสงผลใหมเวลาในการเชอมมากขน การแพรของเฟสของเหลวของสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 ท าไดงายขน นอกจากนนยงพบวาความรอนทเกดขนในระหวางการเชอมสงผลใหชนงานเกดการเสยรป ซงชนงานมลกษณะบวมขางๆ บรเวณแนวเชอม ดงแสดงในรปท 4.9 จะเหนไดชดวาตวแปรทใชในการทดลองมผลตอลกษณะโครงสรางมหภาคและน าไปสสมบตทางกลของชนงานหลงจากการเชอม

อณหภม (องศาเซลเซยส)

เวลา (นาท)

30 60 90 120

480

540

รปท 4.9 ลกษณะโครงสรางมหภาคของชนงานหลงการเชอม สงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 เปนตวประสานระหวางอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM7075 ทงสองชน สงผลใหเกดการประสานกนทดของชนงาน โดยพนฐานทมสวนประกอบทางเคมทคลายๆ กน ของสงกะสและอะลมเนยม จงท าใหการประสานเชอมตดกนในทางทด อยางไรกตามอทธพลของความรอนและตวแปรของเวลาสงผลโดยตรงตอการเสยรปของชนงานหลงจากการเชอม การเลอกตวแปรทเหมาะสมจงมผลส าหรบการเชอม โดยตวแปรเหลานจะน าไปสสมบตทางกลทด 4.3 ลกษณะโครงสรางจลภาค (Micro Structure)

32

จากการทดลองพบวาตวแปรในการทดลองสงผลโดยตรงตอลกษณะโครงสรางจลภาค น าไปสความสมบรณของเนอเชอมทแตกตางกน และน าไปสสมบตทางกลทแตกตางกนดวย โดยรปท 4.10 เปนลกษณะเนอเชอมทตรวจสอบดวยกลองจลทรรศนทก าลงขยาย 100 ไมโครเมตร ของตวแปรทอณหภม 480 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 30, 60, 90 และ 120 นาท ตามล าดบ

รปท 4.10 ลกษณะโครงสรางของแนวเชอมทอณหภม 480 องศาเซลเซยส เมอ (ก) เวลาในการเชอม 30 นาท

(ข) เวลาในการเชอม 60 นาท (ค) เวลาในการเชอม 90 นาท และ (ง) เวลาในการเชอม 120 นาท

จะเหนไดวายงเวลาในการเชอมทสงขน สงผลใหสงกะส -อะลมเนยม เกรด ZA27 เกดเปนเฟสของเหลวทสงขนตามไปดวย ท าใหน าไปสการเกดโพรงอากาศ (Porosity) ไดงาย สาเหตมาจากของเหลวทเกดขนในระหวางการเชอมน าไปสการแทรกตวของออกซเจน (O2) ในระหวางเชอมไดงาย เมอออกซเจนเขาไปในระหวางเชอมเกดเปนโพรงอากาศ หลงจากชนงานเชอมออกซเจนเหลานไมสามารถออกมาไดหมดจงตกคางในแนวเชอม อยางไรกตามโพรงอากาศทเปนผลมาจากออกซเจนจะน าไปสสมบตทางดานการตานทานแรงดง โดยหลงจากการเชอมเมอชนงานเกดโพรงอากาศในปรมาณทมาก สงผลใหคาความตานทานแรงดงจะมคาทต าลง ในทางตรงกนขามหลงจากการเชอมเมอชนงานเกดโพรงอากาศในปรมาณทนอย จะน าไปสคาความตานทานแรงดงทสงเชนกน จากรปท 4.10 (ก) เปนรปทแสดงบรเวณเนอเชอมของตวแปรทอณหภม 480 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 30 นาท หลงจากการเชอมเมอตรวจสอบดวยสายตา (Visual Test) พบวาปรมาณของโพรงอากาศมปรมาณทนอยกวาเนอเชอมของตวแปรอนๆ เมอเปรยบเทยบกน เนองจากระยะเวลาทนอยน าไปสการเกดเฟสของเหลวทนอยดวยเชนกน ในท านองเดยวกนการเชอมทเวลานานๆ ทเวลาในการ

(ก) (ข)

(ค) (ง)

33

เชอม 120 นาท ดงแสดงในรปท 4.10 (ง) พบวามแนวโนมทจะสงผลใหเกดชองวางของโพรงอากาศเปนแนวยาวขนานกบพนทรอยตอ (Interface) เนองจากเวลาทนานสงผลใหบรเวณรอยตอเกดการหดตวจากของเหลวเปนของแขง ท าใหเกดเปนโพรงอากาศทมลกษณะเปนแนวยาว ซงสงผลมาจากการหดตวของสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 หลงจากการเชอม แตเวลาทยาวนานพอเหมาะท าใหเกดการแพรทสมบรณเชนกน ทเวลาในการเชอม 60 นาท ดงแสดงในรปท 4.10 (ข) พบวาบรเวณรอยตอระหวางสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 กบอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด 7075 เรมมการเกดของโพรงอากาศทมลกษณะเปนแนวยาวขนานกบผวรอยตอ (Contact area) เนองจากเกดการหดตวของเฟสของเหลวหลงจากการเชอม ซงเหมอนกนกบเวลาในการเชอม 90 นาท ดงแสดงในรปท 4.10 (ค) แตเวลาในการเชอม 90 นาท พบวามปรมาณโพรงอากาศทเยอะกวาเมอเปรยบเทยบกบเวลาในการเชอม 60 นาท

อยางไรกตามเปนทนาสงเกตวาอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด 7075 ไมมการเปลยนแปลงของโครงสรางเดมทมลกษณะเปนโครงสรางแบบกอนกลม เนองจากความรอนในระหวางการเชอมกวา จดหลอมเหลว (Melting Temperature) ของอะลมเนยมเกรดน โดยอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด 7075 มจดหลอมเหลวท 660 องศาเซลเซยส แตส าหรบสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 พบวามการเปลยนเฟสของโครงสรางเดมในระหวางการเชอม เนองจากอณหภมทใชในการเชอมสงกวาจดหลอมเหลวของสงกะส -อะลมเนยม เกรด ZA27 จงสงผลใหเกดการเปลยนแปลงของโครงสรางเดม ซงสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27มจดหลอมเหลวท 399 องศาเซลเซยส เทคนคในการเชอมโดยการแพรแบบเฟสของเหลวสามารถชวยลดเวลาในการเชอมใหสามารถเชอมไดเรวขน แตจากการทดลองกยงพบวาบรเวณเนอเชอมยงเกดความไมสมบรณหลงจากการเชอม

รปท 4.11 เปนลกษณะเนอเชอมทตรวจสอบดวยกลองจลทรรศนทก าลงขยาย 100 ไมโครเมตร ของตวแปรทอณหภม 540 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 30, 60, 90 และ 120 นาท อณหภมทสงขนสงผลตอการเปลยนแปลงของโครงสรางบรเวณเนอเชอมอยางชดเจน

(ก) (ข)

(ค)

34

รปท 4.11 ลกษณะโครงสรางของแนวเชอมทอณหภม 540 องศาเซลเซยส เมอ (ก) เวลาในการเชอม 30 นาท

(ข) เวลาในการเชอม 60 นาท (ค) เวลาในการเชอม 90 นาท และ (ง) เวลาในการเชอม 120 นาท

จะเหนไดวาเมอเพมอณหภมจาก 480 ไปส 540 องศาเซลเซยส พบวาเฟสอะลมเนยม (ɑ-Al) และเฟสยเทคตก (MgZn2) ของอะลมเนยม เกรด 7075 เกดการหลอมละลาย อยางไรกตามบรเวณรอยตอ (Interface) ยงพบโพรงอากาศจ านวนมาก ดงแสดงในรปท 4.11 (ก) ซงขนานกบแนวรอยตอของชนงาน เปนทนาสงเกตวาเมอเวลาในการเชอมทสงขน ปรมาณของรอยตอกลบลดลง เนองจากสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 กลายเปนของเหลวคลายๆ กบอะลมเนยม เกรด 7075 จงท าใหวสดทงสองชนดนละลายเขากนไดด ดงแสดงในรปท 4.11 (ง) เฟสของเหลวของสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 จะเกดการแพรไปสอะลมเนยม เกรด 7075 ไดอยางรวดเรวในสภาวะของเหลว สงผลใหวสดทงสองชนดเกดการเชอมตดกนในระยะเวลาทสนลงเมอเปรยบเทยบกบการเชอมโดยการแพรในสภาวะของแขง แตถงอยางไรกตามการเชอมแบบเฟสของเหลวชวขณะมกน าไปสจดบกพรองของชนงานหลงจากการเชอม โดยเฉพาะการเกดโพรงอากาศทเกดจากการแทรกตวของอากาศและความชนในระหวางการเชอม

4.4 ความแขงแรงดง (Tensile Test)

จากรปท 4.12 แสดงคาความแขงแรงดงของแนวเชอมทไดจากการเชอมโดยการแพรแบบเฟสของเหลวของวสดอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM7075 ซงใชสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 ในการประสานระหวางทงสองชนงาน ในการทดสอบแรงดงพบวาทตวแปรอณหภม 480 องศาเซลเซยส จะใหคาความแขงแรงดงสงตวแปรอณหภมท 540 องศาเซลเซยส เนองจากความรอนในการเชอมทสงท าใหสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27เกดเปนของเหลวทมากกวา สงผลใหอากาศเขาไปบรเวณรอยเชอมหลงจากการเยนตวซงโพรงอากาศขนาดใหญขนานกบแนวรอยตอทพบเหลานนน าไปสคาความแขงทลดต าลง อยางไรกตามกาซอารกอนทใชในการปกคลมกปองกนอากาศไดบางสวน ในทางตรงกนขามทตวแปรอณหภม 480 องศาเซลเซยส มแนวโนมทจะเกดการแทรกตวของอากาศทนอยกวาเมอเปรยบเทยบกบอณหภมท 540 องศาเซลเซยส อยางไรกตามทตวแปรของเวลากลบตรงกนขามกบตวแปรของอณหภม เปนทนาสงเกตวาเวลาในการเชอมทเพมขน มแนวโนมทจะท าใหคาความตานทานแรงดงสงตามไปดวย เนองจากเกดการแพรอยในชวงทสมบรณ แตเวลาทนานเกดไปอาจน าไปสการเสยรปอยางถาวรของชนงานหลงจากการเชอมได

(ง)

35

รปท 4.12 ความแขงแรงดงของชนงานเชอม

ความตานทานแรงดงสงอยทตวแปรอณหภม 480 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 120 นาท และแรงกดท 3 MPa โดยมคาความตานทานแรงดงอยท 17.44 MPa และเมอเวลาท 90 นาท ถง เวลาท 30 นาท จะเหนไดชดเจนวาคาความตานทานแรงดงจะลดต าลงเรอยๆ โดยจะมคา 11.93, 5.60 และ 1.65 MPaตามล าดบ ในขณะเดยวกนทตวแปรอณหภม 540 องศาเซลเซยส คาความตานทานแรงดงหลงจากการทดสอบไมมคาสงมากนก เนองจากเกดจดบกพรองจากการเชอมทสงกวา โดยมคาความตานทานแรงดงจะมคา 2.27, 5.54, 8.95 และ 8.94 เมอทเวลาท 30 นาท ถงเวลาท 90 นาท

อยางไรกตามคาความแขงแรงดงของชนงานยงตองมาจากคณสมบตของตวประสานดวย สงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 ทใชเปนตวประสานไมไดมคาความแขงแรงดงทสงมากนก โดยมคาความแขงแรงดงเพยง 310 MPa เทานน

4.5 ความแขง (Hardness Test)

จากรปท 4.13 และ 4.14 แสดงคาความแขงของแนวเชอมทไดจากการเชอมโดยการแพรแบบเฟสของเหลวของวสดอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM7075 การเชอมจะใชสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 ในการประสานระหวางทงสองชนงานเพอใหเกดเปนของเหลวและยดตดกนไดเรวขน การวดความแขงทงหมดจะวด 15 ต าแหนง แตละต าแหนงหางกน 0.2 มลลเมตร หลงจากการวดความแขงพบวา ทอณหภม 480 องศาเซลเซยส บรเวณเนอเชอมมคาความแขงต ากวาเนอเดมของวสดเลกนอย ซงเนอเดมของวสด (Base metal) มคาความแขงอยท 101.42 HV แตบรเวณเนอเชอมมคาความแขงอยท 91.28 HV เนองจากบรเวณดงกลาวเกดโพรงอากาศหลงจากการเชอม ซงสงผลมาจากการหดตวของสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 ทมสถานะเปนของเหลวในขณะเชอม

0

4

8

12

16

20

30 60 90 120

Ten

sile

Ste

ngth

(M

Pa)

Holding Time (min)

480 min

540 min

36

รปท 4.13 ความแขงของชนงานทอณหภม 480 องศาเซลเซยส

แตจะเหนไดวาทบรเวณของอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM7075 คาความแขงทไดมคาทใกลเคยงกนทงสองชน โดยบรเวณดงกลาวมคาความแขงอยท 94.88 HV เปนทนาสงเกตวาทบรเวณเนอเชอมของตวแปรทอณหภม 480 องศาเซลเซยส และเวลาเชอม 120 นาท พบวามคาความแขงต าสดเมอเปรยบเทยบกบตวแปรอนๆ เนองจากพบโพรงอากาศขนาดใหญขนานกบแนวรอยตอ ซงโพรงอากาศทพบเหลานนน าไปสคาความแขงทลดต าลง

ในทางกลบกนเมอเพมอณหภมไปส 540 องศาเซลเซยส พบวาบรเวณเนอเชอมมคาความแขงทเพมสงขน เมอเปรยบเทยบกบตวแปรทอณหภม 480 องศาเซลเซยส โดยมคาความแขงอยท 94.53 HV เพราะโพรงอากาศมปรมาณทลดนอยลง ซงสงผลมาจากเฟสของเหลวของสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 มการแพรทสมบรณมายงขน ท าใหชนงานยดตดกนไดดขน ตวอยางเชน ทตวแปรอณหภม 540 องศาเซลเซยส และเวลาเชอม 120 นาท พบวามคาความแขงสงทสดเมอเปรยบเทยบกบตวแปรอนๆ ซงมคาความแขงอยท 101.00 HV ดงแสดงในรปท 4.14

0

20

40

60

80

100

120

1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

30 นาท

60 นาท

90 นาท

120 นาท

SSM7075 SSM7075 ZA27

37

รปท 4.14 ความแขงของชนงานทอณหภม 540 องศาเซลเซยส

อยางไรกตามความแขงบรเวณแนวเชอมอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM7075 ซงใชสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 ในการประสารระหวางทงสองชนงาน ดวยการเชอมโดยการแพรแบบเฟสของเหลวจะมคามากหรอนอยขนอยกบปรมาณของโพรงอากาศทเกดขนหลงการเชอมและลกษณะโครงสรางจลภาคทเปลยนแปลงไป

0

20

40

60

80

100

120

1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

30 นาท

60 นาท

90 นาท

120 นาท

SSM7075 SSM7075 ZA27

บทท 5

สรปผลการทดลอง

การเชอมอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM7075 โดยใชเทคนคเปนการเตมตวประสานของสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 ระหวางชนงานทงสองชนนน สามารถเชอมเขากนไดถงแมวาวสดประสารอาจจะตางชนดกน แตพนฐานของวสดทคลายๆ กน ท าใหสามารเชอมเขากนได สงผลใหชนงานทงสองชนยดตดกน ผลการทดลองจะสรปและแสดงดงตอไปน

5.1 สรปผล

ส ากรบการเชอมโดยการแพรของอะลมเนยมหลอกงของแขง เกรด SSM7075 ซงใชสงกะส-อะลมเนยม เกรด ZA27 ในกระเปนตวประสานระหวางชนงานทงสอง สามรถสรปไดดงตอไปน

(ก) ลกษณะโครงสรางประสานกนด แตพบชองวางหลงจากการเชอม เนองจากการแทรกตวของอากาศในขณะเชอมและหดตวของเนอวสดหลงจากการเชอม

(ข) ความตานทานแรงดงสงอยทตวแปรอณหภม 480 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 120 นาท และแรงกดท 3 MPa โดยมคาความตานทานแรงดงอยท 17.44 MPa และความตานทานแรงดงต าสดอยทตวแปรอณหภมท 480 องศาเซลเซยส เวลาในการเชอม 30 นาทมคาความตานทานแรงดงอยท 1.65 MPa ตามล าดบ

(ค) ตวแปรอณหภม 540 องศาเซลเซยส และเวลาเชอม 120 นาท พบวามคาความแขงสงทสดเมอเปรยบเทยบกบตวแปรอนๆ ซงมคาความแขงอยท 101.00 HV

5.2 ขอเสนอแนะ

5.2.1 ควรมการใชเทคนคการเชอมแบบนส าหรบการเชอมตางวสด เชน การเชอมวสดในกลมไททาเนยมกบกลมอะลมเนยม หรอวสดกลมอนๆ ทมการใชงานแพรหลาย

5.2.2 ควรมการศกษาเพมเตมส าหรบการเกดจดบกพรองเมอมการน าเทคนคนมาใชงาน หรอปรมาณการเกดจดบกพรองหลงจากการเชอม

บรรณานกรม

[1] Spencer, D.B. 1971. “Rheology of Liquid-Solid Mixtures of Lead Tin” Ph.D. Thesis, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, U.S.A. [2] Flemings M.C. “Solidification processing” McGraw-Hill, Inc., 146-154, 1974. [3] เจษฎา วรรณสนธ และคณะ. “เทคโนโลยการหลออะลมเนยมไดคาสตงแบบกงของแขง” การประชม วชาการงานหลอไทย ครงท 3. สงขลา, ประเทศไทย, 1-12. 2549. [4] 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.

[5] ประภาศ เมองจนทรบร. “การเชอมและโลหะวทยาการเชอมอะลมเนยม” ภาควชาวศวกรรมเหมองแรและวสด คณะวศวกรรมสาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร รายงานการทดลองภายในการเชอม อะลมเนยม SSM A356, 2550.

[6] ธงชย เครอผอ และ ประภาศ เมองจนทรบร. “อทธพลของความเรวในการเชอมและรปแบบของหวพนทมผลตอสมบตทางโลหะวทยาและสมบตทางกลในการเชอมอะลมเนยมผสม A 356 ทหลอโดย เทคโนโลยหลอกงของแขงดวยกรรมวธการเชอมเสยดทานแบบกวน” การประชมวชาการขายงาน วศวกรรมอตสาหการ, สงขลา, ประเทศไทย 933-939, 2551.

[7] I. Bhamji, et al., “Linear friction welding of aluminum to copper” Institute of Materials, Minerals and Mining Published by Maney on behalf of the Institute. [8] T.J Linert et al. “Friction Stir Welding Studies on Mild Steel, Welding Journal” Vol.83,

2003, pp. 1S-9S, 2005. [9] C.S. Lee, H. Li, R.S. Chandel. “Vacuum-free diffusion bonding of aluminium metal matrix composite” 326-330, 1999. [10] A. URENA and J.M. GOMEZ DE SALAZAR. “Bonding of aluminium matrix composites

for application in the transport industry” Journal de Physique 111, Volume 3, pp. 1037-1042, November 1993.

[11] X-P. Zhang, L. Ye and Y.-W. Mai. “Investigation on diffusion bonding characteristics of SiC particulate reinforced aluminium metal matrix composites (Al/SiCp-MMC)” Composites: Part A 30 (1999) 1415–1421, 18 May 1999. [12] A.S. Zuruzi, H. Li and G. Dong. “Effects of surface roughness on the diffusion bonding

of Al alloy 6061 in air” Materials Science and Engineering A270 244–248, 1999. [13] Anne Sunwoo and Reynold Lum. “Superplastic Deformation Enhanced Diffusion Bonding of Aluminum alloy 7475” Volume 33, No 4, pp. 639-644, 1995. [14] Anne Sunwoo, Reynold Lum and Richard vandervoort. “Concurrent Solid State Diffusion Bonding and Superplastic Forming of Aluminum alloy 7475” January 1995. [15] Xu Huibin, Yan Jiuchun and Xu Zhiwu. “Interface structure changes during vibration liquid phase bonding of SiCp/A356 composites in air” Composites: Part A 37 1458– 1463, 2006.

40

[16] M. Muratoglu, O. Yilmaz and M. Aksoy. “Investigation on diffusion bonding characteristics of aluminum metal matrix composites (Al/SiCp) with pure aluminum for different heat treatments” Journal of Materials Processing Technology pp. 211–217, 2006.

[17] K. Kitazono, A. Kitajima and E. Sato. “Solid-state diffusion bonding of closed-cell aluminum foams” Materials Science and Engineering A327, 128–132, 2002. [18] เจษฎา วรรณสนธ, รอมฎอน บรพาและ รงสน แคนยกต. “Development of the Gas Induced Semi-Solid Metal Processing for A356 Aluminum Alloy” การประชมวชาการทาง วศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร ครงท 7. [19] Fundamentals of Diffusion Bonding, [Online]. Available: http://www.msm.cam.ac.

uk/phasetrans/2005/Amir/bond.html.