สำนักงานคณะกรรมการวิจัย...

โครงการวจย

แบบเสนอโครงการวจย (research project)ประกอบการเสนอของบประมาณ แผนบรณาการพฒนาศกยภาพ วทยาศาสตร เทคโนโลย วจยและนวตกรรม

ประจำปงบประมาณ พ.ศ. 2563(เปาหมายท 1 2 และ 3)

------------------------------------

ชอโครงการวจย (ภาษาไทย) การศกษาและพฒนากระบวนการปรบปรงคณสมบตทางกลของอะลมเนยม ในขบวนรถไฟ ดวยกระบวนการทางความรอน

(ภาษาองกฤษ) A Study of the double step heat treated artificial aging method for Aluminium Alloys rail parts on the improvement of their

mechanical properties ชอชดโครงการวจย (ภาษาไทย) ……………………………………………………….............................................................

(ภาษาองกฤษ) ……………………………………………………….............................................................ชอแผนบรณาการ (ภาษาไทย) …การพฒนาระบบขนสงและโลจสตกส….

(ภาษาองกฤษ) …Developing the System of Transport and Logistics …………...

สวน ก : ลกษณะโครงการวจย โครงการวจยใหม

โครงการวจยตอเนอง ระยะเวลา ....... ป ………เดอน ปนเปนปท ....... (ระยะเวลาดำเนนการวจยไมเกน 5 ป)

1. ยทธศาสตรชาต 20 ปยทธศาสตร ไมสอดคลอง

เปาประสงค ไมสอดคลอง2. ยทธศาสตรการพฒนาประเทศตามแผนพฒนาเศรษฐกจและสงคมแหงชาต ยทธศาสตร ยทธศาสตรการวจยท 7 : การพฒนาโครงสรางพนฐานและระบบโลจสตกส เปาประสงค -ไมตองระบ-

3. ยทธศาสตรวจยและนวตกรรมแหงชาต 20 ป ยทธศาสตร ไมสอดคลอง

ประเดนยทธศาสตร ไมสอดคลองแผนงาน -

4. ยทธศาสตรการวจยของชาตรายประเดน ไมสอดคลอง

5. อตสาหกรรมและคลสเตอรเปาหมายอตสาหกรรมการบนและโลจสตกส (Aviation and Logistics)

6. ยทธศาสตรของหนวยงาน การวจยตามความเชยวชาญเฉพาะทางของนกวจย

ไฟล Template V1B22092560 1


สวน ข : องคประกอบในการจดทำโครงการวจย 1. ผรบผดชอบ

คำนำหนา ชอ-สกล ตำแหนงในโครงการ สดสวนการมสวนรวม

เวลาททำวจย (ชวโมง/สปดาห)

อ.ดร. พจนศกด พจนา หวหนาโครงการ 70% 15ผศ. จกรทอง ทองจต ผรวมวจย 30% 5- - ผรวมวจย - -

2. สาขาการวจยหลก OECD 2. วศวกรรมและเทคโนโลย

สาขาการวจยยอย OECD 2.6 วศวกรรมและเทคโนโลย : เทคโนโลยโลหะและวสด ดานการวจย วทยาศาสตรและเทคโนโลย

3. สาขา ISCED 07 Engineering, manufacturing and construction072 Manufacturing and processing

0729 Manufacturing and processing not elsewhere classified 4. คำสำคญ (keyword) คำสำคญ (TH) …กระบวนการทางความรอน, อะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063, เหลกรางรถไฟ การทดสอบแบบไมทำลาย, วธการทดสอบการแขงแบบโจมน, คณสมบตทางกลของวสด คำสำคญ (EN) … Heat Treatment Methods, Aluminium Alloys, Steel Rials, Non-destructive Testing, Jominy End-Quenched Testing, Mechanical properties of Materials

5. ความสำคญและทมาของปญหาททำการวจย จากแผนการพฒนาดานการขนสงและโลจสตกสของประเทศไทย สงผลใหมการขยายตวของ

อตสาหกรรมทางรางในประเทศอยางรวดเรว หนงในนนคอ โครงการกอสรางรถไฟทางค เสนทาง เดนชย-เชยงราย-เชยงของ ระยะทาง 323.10 กโลเมตร วงเงน 76,978 ลานบาท ซงเปน 1 ใน 9 เสนทางโครงการการกอสรางรถไฟทางค สำหรบโครงการกอสรางทางค ตนทางจากอำเภอเดนชยจ.แพร มงส อ.งาว จ.ลำปาง จ.พะเยา เชยงราย และเชยงของ ถอวาเปนโครงการทใหญเนองจากเปนการกอสรางโครงขายและระบบ การขนสงทางรถไฟ เชอมโยงระบบคมนาคมขนสงกบประเทศเพอนบาน สปป.ลาว และประเทศจนตอนใต รวมทงในอนาคตจะเปนประโยชนตอการพฒนา และกระจายความเจรญไปสพนทภาคเหนอตอนบนบรเวณ จ.แพร พะเยา และเชยงราย

สำหรบโครงการกอสรางดงกลาวเปนการกอสรางทางรถไฟใหมเพมขน 2 เสนทาง ผานพนททงหมด 59 ตำบล 17 อำเภอ 4 จงหวด คอ จ.แพร (จดเรมตน) จ.ลำปาง จ.พะเยา จ.เชยงราย (จดสนสด) และกอสรางอโมงค



26.9 กม. มสถานตามเสนทางจำนวน 26 สถาน (สถานขนาดใหญ 4 สถาน สถานขนาดเลก 9 สถาน และปายหยดรถไฟ โดยม สถานเดนชย สถานมหาวทยาลยพะเยา สถานบานสนปาเหยง สถานสงเมน สถานบานโทกหวาก สถานเชยงราย สถานแพร สถานพะเยา สถานทงกอ สถานหนองมวงไข สถานดงเจน สถานเวยงเชยงรง สถานหนองเสยว สถานบานรอง สถานชมทางบานปาซาง สถานสอง สถานบานใหม สถานบานเกยง สถานแมตบ สถานปาแดด สถานศรดอนชย สถานงาว สถานปาแงะ สถานเชยงของ สถานปงเตา และสถานบานโปงเกลอ

การพฒนาบคลากรทางดานระบบรางในพนท แพร พะเยา เชยงราย นน ถอเปนประเดนสำคญในการพฒนาดานระบบขนสงทางรางเดนชยถงเชยงของอยางยงยน โดยการทำใหบคคลากรในพนทเขาถงเทคโนโลยเกยวกบระบบขนสงทางราง ทำใหคนในพนทรสกถงความเปนผมสวนรวมในการสรางและใชงานโครงการนอยางแทจรงสรางความเปนเจาของรวมกนระหวางภาครฐและประชาชนในพนทจงมความจำเปนอยางยงทจะตองมการเตรยมพรอมทงการบรหารจดการองคความรทางดานวศวกรรมศาสตรและเทคโนโลย และการพฒนาบคลากรทกระดบในพนท เพอการรองรบการดำเนนการในโครงการน การถายทอดองคความรทางวศวกรรมเกยวกบรถไฟ รางรถไฟและระบบอาณตสญญาน สถานรถไฟและความเปนเมอง ถอเปนเรองใหมของประชาชนตลอดแนวรถไฟ จงจำเปนตองมการวางแผนการพฒนาอยางตอเนองและเหมาะสมตามแนวทางรถไฟสายน

โครงการวจยนมวตถประสงคหลกในการทำการสรางองคความรทางวศวกรรมวสดของรถไฟและระบบรางรถไฟ รวมถงวธการทดสอบคณสมบตทางกลของวสดนระบบราง เพอเปนองคความรทจะถายทอดใหกบบคลากรในพนท โดยเฉพาะอยางยงบคลากรในดานการซอมบำรง เชน วศวกร และชางซอมบำรง ทจะตองมการจางงานเปนจำนวนมากตลอดแนวรถไฟ การเตรยมความพรอมดานการซอมบำรงและพฒนาดานวสดในระบบรางจงมความสำคญเปนอยางยง

กลาวคอ สวนประกอบสวนใหญบอดของรถไฟ โครงสราง และอปกรณภายใน ถกออกแบบและผลตจากอะลมเนยมอลลอยด เกรดตางๆ ทมความแขงแรงสงเทยบเทากบเหลก และมนำหนกเบากวาเหลกมาก จงทำใหสามารถผลตรถไฟความเรวสงทมนำหนกเบา สงผลตอการขบเคลอนททำไดอยางรวดเรวโดยปราศจากเสยงรบกวน ตวอยางชนสวนรถไฟฟาความเรวสงทใชอะลมเนยมอลลอยดในการผลต ดงแสดงในรปท 1



รปท 1 ชนสวนตางๆ ของรถไฟความเรวสงทใชอะลมเนยมเขามาทดแทนการใชเหลกในการผลตท มา http://www.dalianhighland.com/aluminum-train-coach.htm

ในระบบรถไฟในตางประเทศ เชน ญปน จน และ เยอรมน มการนำอะลมเนยมอลลอยด เกรดตางๆ มาทำเปนชนสวนรถไฟมากขน โดยเฉพาะรถไฟทผลตในประเทศจนและญปร บางรนใชอะลมเนยมกวารอยละ 85 ในการผลต โดยเฉพาะอยางยงในสวนของ โครงสรางหลกทใชอะลมเนยมเกรด 6063 ทผานการดงขนรป และใชอะลมเนยมแผนในการทำเปนบอดของรถไฟดงแสดงในรปท 2

ก. ชนสวนอะลมเนยมหลงคารถไฟความเรวสง ข. ชนสวนบอดรถไฟฟาความเรวสง


http://www.dalianhighland.com/aluminum-train-coach.htm


ค. ชนสวน Skirt อะลมเนยมของรถไฟความเรวสงรปท 2 ชนสวนอะลมเนยมอลลอยดในรถไฟความเรวสง

ทมา: http://en.zhongwang.com/industry/hangye-detail-2218.htm

ทงน ชนสวนอะลมเนยมอลลอยดในรถไฟนน สามารถขนรปไดโดยการนำเอาอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063 ไปผานกระบวนการดงขนรป (Extrusions) ดงแสดงในรปท 3 โดยแทงอะลมเนยมหลอจะถกใหความรอน แลวดงรดผานดายน (Die) ททำจากเหลก กจะไดชนงานอะลมเนยมตามรปทรงตางๆ ทไดออกแบบไว แลวนำตดตามขนาด ขนรป และประกอบใหเปนชนสวนรบแรงหรอโครงสรางของรถไฟ สาเหตทนยมใชอะลมเนยมอลลอยดกเพราะ อะลมเนยมมนำหนกเบากวาเหลก ถง 3 เทา โดยมความแขงสงไดเทยบเทากบเหลก มความเหนยวสง สามารถขนรป และทำการตดเฉอนไดงาย สามารถปรบปรงคณสมบตทางกลไดดวยกระบวนการทางความรอน ในสวนของงานดานสถาปตยกรรมในขบวนรถไฟความเรวสง มการนำเอาอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063 ชนดรดเปนเสนแลวนำไปขนรปเปนกรอบประต กรอบหนาตาง ราวบนได และการตกแตงในสวนอนๆ มากมาย เนองจากอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063 นอกจากจะมคณสมบตทางกลทโดดเดนแลว ยงมความสวยงาม เหมาะสมและสำหรบการนำไปใชงานในสวนตางๆ ของรถไฟและรถไฟความเรวสง


http://en.zhongwang.com/industry/hangye-detail-2218.htm


รปท 3 กระบวนการดงขนรปชนสวนอะลมเนยมอลลอยดสำหรบใชในอตสาหกรรมราง

เนองจากการนำอะลมเนยมอลลอยดไปใชงานในบางสวนประกอบหรอโครงสรางของโบกรถไฟและรถไฟความเรวสง จำเปนตองรบภาระแรงกดจากนำหนกของสวนประกอบอนๆ ทประกอบเขาดวยกน จงตองการอะลมเนยมทมความแขงสง มความเหนยว และสามารถรบนำหนกไดด วธการเดยวทจะสามารถปรบปรงคณสมบตทางกลของอะลมเนยมอลลอยดไดคอ กระบวนการทางความรอน (Heat Treatment Process) เชน การอบบม การอบบมเทยม การอบชบ โดยใชเตาอบ (Furnace) เปนตน กลาวคอ ความรอนทสงจะทำใหธาตผสม เชน แมกนเซยม (Mg) ซลกอน (Si) ถกหลอมละลายแทรกซมเขาไปในเกรนของอะลมเนยมไดอยางสมบรณมากยงขน เมออณหภมในการอบสงขนสมพนธกบระยะเวลาในการอบทเหมาะสม จะทำใหธาตผสมเหลานนจบตวเปนอนภาคแทรกอยภายในและรอบอนภาคของอะลมเนยม และเมอมการเยนตวอยางรวดเรว จะทำใหคาความแขงของอะลมเนยมอลลอยดสงขนได หลกการนสามารถนำไปใชปรบปรงคณสมบตทางกลของอะลมเนยมอลลอยดไดเปนอยางด และมการใชงานกนอยางแพรหลายในอตสาหกรรมการผลตชนสวนอะลมเนยมทงในและตางประเทศ

ทงน อะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063-T5 ทมใชอยในประเทศไทยยงมคณสมบตทางกลทยงไมเหมาะสมในการนำไปใชงานในการผลตชนสวนของรถไฟ เพราะเปนการนำเขาโดยตรงตางจากประเทศ โดยเฉพาะอยางยง ปญหาทางดานความแขงและความแขงแรงของอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063-T5 ผวจยจงมแนวคดในการศกษาเพอปรบปรงคณสมบตทางกลของอะลมเนยมดวยกรรมวธทางความรอน (Heat Treatment process) โดยใชการอบบมเทยม (Artificial Aging Method) โดยเรมจากการอบละลายใหแมกนเซยม (Magnesium, Mg) ทผสมอยในอะลมเนยมละลายเปนเนอเดยวกน (Solution Heat Treatment Process) จากนนทำการชบแขง (และทำการศกษาและออกแบบกระบวนการการอบบม (Aging) อะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063 แบบ 2 ขน โดยใชการออกแบบการทดลองแบบ Full Factorial Design ในการออกแบบและวเคราะหผลการทดลอง โดยมปจจยควบคม คอ อณหภมในการอบบมชวงท 1, อณหภมในการ อบบมชวงท 2, เวลาในการอบบมชวงท 1 และ เวลาในการอบบมชวงท 2 โดยมตวแปรตอบสนอง คอ คาความแขง (Hardness property) และ การตานแรงดง (Tensile property) ของอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063 ภายหลงกระบวนการทางความรอน กระบวนการนถกคดคนขนมาเพอลดตนทนการ



ผลต โดยเปนการลดเวลาในการอบบม และลดอณหภมในการอบบม ซงเปนตนทนหลกในโรงงานอตสาหกรรม และมเปาหมายใหมคณสมบตทางกล เชน ความแขง การตานทานแรงดง ทสงขนกวาการอบแบบปกตในโรงงานอตสาหกรรมทใชเวลามากกวา 9 ชวโมง และใชอณหภมสงกวา 220-270 องศาเซลเซยสตลอดการอบบม จงทำใหมตนทนพลงงานในการผลตทสง ทงน เมอทำการศกษาและพฒนากระบวนการอบบมเทยมแบบ 2 ขนอณหภม และไดกระบวนการทเหมาะสมแลว ผวจยจะดำเนนการเผยแพรใหกบภาคอตสาหกรรมในประเทศไทย เพอนำไปปรบปรงกระบวนการผลตอะลมเนยมอลลอยดในลำดบตอไป

ในสวนของรางรถไฟ จากแผนการพฒนาโครงขายรถไฟรางคหลายสายในอนาคต แสดงใหเหนถงความตองการการใชเหลกรางรถไฟ (Rail Steel) เปนจำนวนมาก โดยเฉพาะเสนทางรถไฟรางค เดนชย-เชยงราย-เชยงของนน คาดวาจะมการใชเหลกรางความยาวประมาณ 1500-2000 กโลเมตร และตองมการคงคลงเหลกรางรถไฟเพอการซอมบำรงในอนาคตอกเปนจำนวนมาก ทงนเหลกกลาสำหรบทำรางรถไฟมราคาอยในชวง 2000-3000 บาท ตอเมตร (ขอมลป พ.ศ. 2556) แสดงใหเหนวาการลงทนสรางระบบรางในประเทศไทยจำเปนตองใชงบประมาณในการจดหาวสดสำหรบรางวงคดเปนมลคาหลายพนลานบาท ดงนน วศวกร ชาง ทปฎบตงานเกยวของกบการออกแบบ การกอสราง และการซอมบำรงระบบราง จงควรมองคความรดานการเลอกใชวสด และกรรมวธการผลตทเกยวของกบการปรบปรงคณสมบตทางกลของวสดราง เพอทำใหสามารถใชงานไดนานขนภายใตสภาวะเงอนไขสงแวดลอมตางๆ ได

การผลตเหลกกลารางรถไฟ ใชการหลอมเหลกพก (Molten Pig Iron) ในเตาเผาแบบพนลม (Blast Furnace) โดยมการเตมสารเพอกำจดซลเฟอร เชน แคลเซยม คารไบด แมกนเซยม เปนตน โดยรางรถไฟตองรองรบนำหนกตวรถไฟและนำหนกบรรทก แลวทำการถายทอดภาระจากลอรถไฟไปยงหมอนรางรถไฟ โดยตองทำใหการเคลอนทของรถไฟราบเรยบ พรอมทงสามารถบงคบและนำเคลอนลอรถไฟไดเปนอยางด จากหนาทของรางรถไฟดงทไดกลาวมาขางตน ในขณะทรถไฟเคลอนทจะเกดแรงกระทำจากลอรถไฟสรางวงอยางตอเนอง ทำใหเนอวสดของรางรถไฟโดยเฉพาะอยางยงบรเวณผวสมผสระหวางลอและรางรถไฟมความเคน (Stress) เพมสงขน เกดการเปลยนรป (Deformation) จนอาจมความแขงเนองจากความเครยด (Strian hardening) เพมสงขน จนนำไปสการสกหรอ (Wear) ระหวางการใชงานทเพมสงขน ดงนนเหลกสำหรบการสรางรางรถไฟควรมคณสมบตทางกลทเหมาะสม เชน มความแขงสง (Hardness) ในระดบความเหนยว (Toughness) ทเหมาะสม และตานทานการสกหรอสง (High resistance to wear)

เหลกรางรถไฟทใชในประเทศไทย เปนเหลกกลาคารบอน (Carbon Steel) หรอ เหลกกลาแมงกานสตำ (Low-Manganese Steel) การปรบปรงสมบตของเหลกกลารางรถไฟใหสอดคลองกบเงอนไขและความตองการใชงานสามารถดำเนนการไดดงน

• การเตมธาตผสม เชน แมงกานส (Mn) ซลคอน (Si) นกเกล(Ni) โครเมยม (Cr)โมลบดนม (Mo)และ วาเนเดยม (V) เพอปรบปรงสมบตทางกลเพมความสามารถในการชบแขง (hardenability) และเพมความตานทานการสกหรอและการ กดกรอน โดยธาตผสมแตละตวมอทธพลตอการเปลยนแปลงสมบตทางวสด



รปท 4 เหลกรางรถไฟทใชในประเทศไทย

การควบคมอตราการเยนตวในขนตอนการผลต เปนอกปจจยสำคญตอการเปลยนแปลงสมบต ทางกลของเหลกกลารางรถไฟ สำหรบเหลกกลา เพรลลตก (pearlitic steel) การควบคมระยะ หางระหวางแถบซเมนไทตสงผลกระทบโดยตรง ตอการเปลยนแปลงคาความตานแรงดงอยาง มนยสำคญ ซงจะขนอยกบการควบคมอตรา การเยนตวในขนตอนการรดเหลกกลารางรถไฟ

การอบทางความรอนเปนขนตอนพเศษทออกแบบ ไวสำหรบการเพมคาความแขงของเหลกกลา รางรถไฟในขนตอนการผลตเหลกกลารางรถไฟ แบงออกเปน 2 แบบดงน

1) การอบทางความรอนแบบแยกจาก กระบวนการผลต (Off-line Heat Treatment) ทำโดยการอบใหความรอนกบรางรถไฟท อณหภม850-950 ๐ C ในระยะเวลาประมาณ 2-6 นาทจากนนใหเฉพาะสวนหวรางเยน ตวอยางรวดเรวดวยการฉดนำหรออากาศอด เพอลดอณหภมมาท 650-500 ๐ C ทำใหได โครงสรางเพรลไลตละเอยดสง (very fine pearilitic microstructure) ทชวยเพมคา ความแขงและความตานแรงดงของเหลก กลารางรถไฟ

2) การอบทางความรอนแบบเชอมตอกบ กระบวนการผลต (In-line Heat Treatment) เหลกกลารางรถไฟหลงจากผานขนตอน การรดขนรปย งค งมอณหภมส งกวา 800 ๐ C จากนนทำใหเฉพาะสวนหวของราง เยนตวอยางรวดเรวโดยการจมชบลงในอาง นำเปนเวลา 2-3 นาทจนกระทงอณหภม ของรางอยท 60 ๐ C กอนนำไปสขนตอนการผลตตอไป

เพอเปนการรองรบอตสาหกรรมระบบรางและการขนสงทางรางในอนาคตของประเทศไทย ภาครฐจงควรสนบสนนการพฒนาองคความรทางดานวศวกรรมโลหการ เพอทำการถายทอดใหกบผกระกอบการในประเทศ เชน ผประกอบการรบจางผลตชนสวนยานยนต ผผลตเครองจกรกล เครองจกรกลการเกษตร โรงงาน โรงกลง เปนตน เพอเตรยมความพรอมในการเปนผผลตชนสวนอะไหล (Spare parts) ของรถไฟ และรถไฟความเรวสง ในอนาคต ทำใหสามารถทำการซอมบำรงไดภายในประเทศ ลดการนำเขาหรอการสงชนงานตางๆ ไปซอมทตางประเทศ ทมตนทนคอนขางสง

6. วตถประสงคของโครงการวจย



1. ทำการศกษากระบวนการอบบมเทยมแบบ 2 ระดบอณหภม (Double Steps Heat Treated Artificial Aging) เพอปรบปรงคณสมบตทางกล (Mechanical Properties) เชน คาความแขง (Hardness) และความตานแรงดง (Tensile) ของชนสวนอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063-T5 ในรถไฟ

2. ศกษาการออกแบบการทดลอง (Design of Experiment) ดวยวธการออกแบบการทดลองแบบแฟคทอเรยลสมบรณ (Full Factorial Design) มาใชในการออกแบบและวเคราะหผลการทดลองกระบวนการอบบมเทยมแบบ 2 ขน เพอหาปจจยและระดบของแตละปจจยทเหมาะสมในกระบวนการอบบมเทยมแบบ 2 ขน ในชนสวนอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063 ในรถไฟ

3. เพอทำการถายทอดเทคโนโลยกรรมวธการการอบบมเทยมแบบ 2 ขนระดบอณหภม (Double Steps Artificial Aging) ทไดจากการศกษาน ใหกบผประกอบการผลตชนสวนอะไหล ผประกอบการผผลตเครองจกร เครองจกรกลในประเทศไทย เพอเปนการเตรยมความพรอมในการเปนผผลตชนสวนอะลมเนยมคณภาพสงสำหรบการซอมบำรงรถไฟ และ รถไฟความเรวสงในอนาคต7. ขอบเขตของโครงการวจย

7.1 เกณฑชวดผลงาน (Output)ไดนวตกรรมกระบวนการ (Process Innovation) ของกรรมวธการการอบบมเทยมแบบ 2 ขนระดบ

อณหภม (Double Steps Artificial Aging) ในอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063-T5 ทแสดงถงความสมพนธในแตละระดบของแตละปจจยของการอบบมเทยม ทงอณหภม และเวลาทมผลอยางมนยสำคญตอการปรบปรงคณสมบตเชงกล เชน คาความแขง (Hardness) และการตานแรงดง (Tensile)

7.2 เกณฑชวดผลสำเรจ (Outcome)ไดตนแบบกรรมวธ (Process prototype) ของการอบบมเทยมแบบ 2 ขนระดบอณหภม (Double

Steps Artificial Aging) ในอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063-T5 ในการปรบปรงคณสมบตเชงกล เชน คาความแขง (Hardness) และการตานแรงดง (Tensile)

7.3 ขอบเขต1. ทำการศกษาการอบบมเทยมแบบ 2 ขนอณหภม ในชนสวนอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063

ขนาดกวาง×ยาว×สง เทากบ 10×50×10 มลลเมตร

2. ทำการศกษาแลละพฒนาการอบบมเทยมแบบ 2 ขน โดยใชการอบละลาย (Solution Heat Treatment) ท อณหภม 510 องศาเซลเซยส เปนเวลา 6 ชวโมง ใหเปนสารละลายเนอเดยวกนและทำการอบบม (Aging) ตามปจจยควบคมทไดทำการออกแบบการทดลองแบบ 24 Full Factorial Design

7.4 สถานทดำเนนโครงงาน

โรงปฏบตการ สาขาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยพะเยา และทำการถายทอดองคความรใหกบผประกอบการ และสถาบนการศกษาตามแนวทางรถไฟรางคสายเดนชย เชยงราย เชยงของ



8. ทฤษฎ สมมตฐาน และกรอบแนวคดของโครงการวจย

อะลมเนยม (Aluminium หรอ Aluminum) เปนโลหะทพบในชวตประจำวน และใชในงานตางๆ รองจากเหลก และทองแดง เชน ใชทำภาชนะในครวเรอน ของใชอนๆ และวสดกอสราง อะลมเนยมเปนโลหะทนำไปใชแทนเหลก และทองแดงมากขน ขอดของอะลมเนยมคอ เปนโลหะทมนำหนกเบากวาเหลก และทองแดง (เหลกมความหนาแนน 7,852 กโลกรม/ลกบาศกเมตร อะลมเนยมมความหนาแนน 2,643 กโลกรม/ลกบาศกเมตร) มราคาถก และเนองจากนำหนกเบา จงใชอะลมเนยมทำลำตวของเครองบน และอากาศยาน แตเดมอะลมเนยมเปนโลหะทมความแขงแรงตำ แตปจจบนมอะลมเนยมผสมโดยผสมกบทองแดง แมกนเซยม แมงกานส หรอซลคอน ซงโลหะผสมเหลาน มความแขงแรง และความแขง (Hardness) สงกวาอะลมเนยมบรสทธมาก

เนองจากอะลมเนยมเปนโลหะทไวตอการรวมตวกบออกซเจนมาก แรอะลมเนยมจงมอะลมเนยมในรปออกไซดทงสนทำใหการถลงอะลมเนยมไมสามารถใชเตาตางๆ ทใชถลงเหลกทองแดง หรอโลหะอนได เพราะอะลมเนยมเมอถลงออกมาไดจะกลายเปนออกไซดทนท อะลมเนยมปนอยทวไปบนผวโลกในรปของดนเหนยว แรทใชผลตอะลมเนยมคอ แรบอกไซด สตรทางเคมคอ Al2O3 X(H)2O โดยปนอยกบออกไซดของเหลก ซลคอน และไทเทเนยม (Titanium) ออกไซดของอะลมเนยมมชอเรยกวา อะลมนา (Alumina) แรอะลมเนยมจงเปนแรทมราคาถกเพราะหาไดงาย

การผลตอะลมเนยมแบงออกเปน 2 ขนตอนคอ ขนตอนแรกเปนการแยกใหไดออกไซดอะลมเนยมอยางเดยว (Pure Al2O3) จากแรบอกไซด ขนตอนทสองผลตอะลมเนยมโดยการแยกอะลมเนยมทหลอมละลายดวยไฟฟา การแยกอะลมเนยมจากแรใชกรรมวธของไบเยอร (Bayer Process) คอ ลางแรบอกไซดใหสะอาด ตากแหง บดละเอยด ทำปฏกรยากบโซดาไฟ (NaOH) ในตอบ ไดสารละลายโซเดยมอะลมเนต (sodium aluminate; NaAlO2) สารทเจอปนในแรบอกไซด เชน เหลก ซลกาจะไมทำปฏกรยากบโซดาไฟ และตกเปนตะกอนสแดง (Red Mud) กรองสารละลายออกแลวทงสารละลายไวจนเกดตะกอนของอะลมเนยมไฮดรอกไซด (Aluminium Hydroxide; Al(OH)3) กรองเอาตะกอนอะลมเนยมไฮดรอกไซดออก แลวนำไปเผากบหนปนในเตาเผาแบบหมนชนดเดยวกบทใชเผาซเมนต (Rotary Kiln) จะไดออกไซดอะลมเนยมทบรสทธ



รปท 5 กระบวนการผลตอะลมเนยมอลลอยดทมา: http://www.nikkeisiam.com (2561)

รปท 6 อะลมเนยมอลลอยด.php?pid=9952

ทมา http://www.thailandindustry.com/indust_newweb/market_preview

8.1 คณสมบตทางฟสกสและเชงกลของอะลมเนยม

ตารางท 1 คณสมบตทางฟสกสและเชงกลของอะลมเนยมคณสมบตทางฟสกสและเชงกล สญลกษณ/ปรมาณสญลกษณทางเคมความหนาแนนจดหลอมเหลวจดเดอดกลายเปนไอความตานทานไฟฟาจำเพาะความแขงแรงความแขงความเคนแรงดงของอะลมเนยมหลอความเคนแรงดงของอะลมเนยมอบเหนยวความเคนแรงดงของอะลมเนยมรดแขงระบบผลกอตรายดตว

Al27 กก./มม 3

660 องศาเซลเซยส1800 องศาเซลเซยส0.072 โอหม/กรม8-10 กก./มม 2

16-20 HB98 นวตน/มม 2

68 นวตน/มม 2

166 นวตน/มม 2

FCC3-35 เปอรเซนต

8.2 มาตรฐานอะลมเนยมผสม


http://www.nikkeisiam.com/


มาตรฐานทนยมใชไดแกมาตรฐานทกำหนดโดย สมาคมอะลมเนยมแหงอเมรกา (The Aluminum Association of America; AA) การกำหนดมาตรฐานดงกลาวจะใชระบบตวเลข 4 หลกดงแสดงในรปท 6

รปท 7 การกำหนดมาตรฐานระบบตวเลข 4 หลกทมา: ไพฑรย (2544)

ความหมายระบบตวเลข 4 หลก

ตวเลขหลกท 1 เปนสญลกษณทสำคญทสดในการแสดงกลมของโลหะผสม ซงมอย 9 กลม เชน 1XXX แทนโลหะทมอะลมเนยมไมนอยกวา 99.0 เปอรเซนตโดยนำหนก เปนตน

ตวเลขหลกท 2 เปนสญลกษณใชสำหรบกำกบเมอมการเปลยนแปลงสวนผสมของโลหะใหผดไปจากโลหะดงเดม ตวเลข 0 แสดงวาเปนโลหะผสมดงเดม สวนตวเลข 1-9 แสดงวาเปนโลหะทผสมเขาไปเปลยนแปลงจากเดม เชน 2024 ตวเลขหลกทสองคอ 0 (4.5%Cu, 1.5%Mg, 0.5%Si, 0.1%Cr) เมอเทยบกบหมายเลข 2218 ตวเลขหลกทสองคอ 2 (4.0%Cu, 2.0%Ni, 1.5%Mg, 0.2%Si) ซงสงเกตไดวา หมายเลข 2218 มนเกล (Ni) ผสมเขาไป

ตวเลขหลกท 3 และ 4 เปนสญลกษณทใชแสดงชนดยอยๆ ของโลหะทผสมในกลมเดยวกนความแตกตางทเกดขนนมกจะเปนสวนผสมทแตกตางกน ตวอยางเชน หมายเลข 2014 ตวเลขหลกทสามและสคอ 14 (4.4%Cu, 0.8%Si, 0.8%Mn, 0.4%Mg) และ หมายเลข 2017 ตวเลขหลกทสามและสคอ 17 (4.0%Cu, 0.8%Si, 0.5%Mn, 0.5%Mg, 0.1%Cr)

เฉพาะอะลมเนยมในกลม 1XXX ตวเลขหลกทสามและหลกทส จะแสดงปรมาณของ อะลมเนยมทเปนจดทศนยม 2 ตำแหนง ทปรากฏภายหลง 99 เปอรเซนต เชน หมายเลข 1060 และหมายเลข 1080 หมายถง อะลมเนยมขนรป ทมอะลมเนยม 99.60 เปอรเซนต และ 99.80 เปอรเซนต ตามลำดบ

8.3 อะลมเนยมเกรดตางๆ

8.3.1 อะลมเนยมเกรด 1xxx



เกรดของอลมเนยมประเภทนมเหลก และซลคอนเปนธาตหลก ตวอยางเชน อะลมเนยมเกรด 1050, 1060, 1100, 1145, 1200, 1230 และ 1350 เปนตน ซงเปนประเภททตานทาน การกดกรอนไดด สภาพการนำความรอน และนำไฟฟาสง คณสมบตทางกลตำ และใชงานไดด สามารถเพมความแขงระดบปานกลางไดโดยอาจไดรบจากกระบวนการเพมความเครยด


เกรดของอะลมเนยมประเภทน เปนอะลมเนยมมสวนผสมของทองแดง ตวอยางเชน อะลมเนยมเกรด 2011, 2014, 2017, 2018, 2124, 2219, 2319, 201.0; 203.0; 206.0; 224.0; 242.0 เปนตน อะลมเนยมเกรดนตองการกระบวนการอบรอนเพอใหไดคณสมบตสงสด ในสภาวะกระบวนการอบรอนน คาคณสมบตทางกลจะคลายกน หรอบางทอาจสงกวาในบรรดาเหลกคารบอนตำ และในบางชนดการทำกระบวนการอบรอนซำ จะทำใหสามารถเพมคณสมบตทางกลได การอบรอนนจะเพมคาจดคราก แตจะทำใหเสยสภาพการยดตว ซงจะทำใหคาตานทานแรงดงไมด

อะลมเนยมเกรด 2xxx ไมใชตวตานทานการกดกรอนทดเหมอนอะลมเนยมประเภทอน และภายใตสภาวะการกดกรอนแบบบางๆ อาจจะทำใหเกดการกดกรอนตามขอบเกรนได อะลมเนยมเกรด 2xxx จะมประโยชนตอสวนทตองการความแขงแรงทอณหภมสงสด 150°C (300°F) แตยกเวนเกรด 2219 อะลมเนยมเกรดนมขดจำกดในการเชอม แตบางชนดในประเภทนจะมรปแบบการ แปรรปทดเยยม สวนอะลมเนยมเกรด 2021 เปนเกรดทไดรบความนยมสงสดในการใชผลตอากาศยาน


เกรดของอะลมเนยมประเภทน เปนอะลมเนยมทมสวนผสมของแรแมงกานส ตวอยางเชน อะลมเนยมเกรด 3003, 3004, 3105, 383.0; 385.0; A360; 390.0 เปนตน โดยปกตแลวจะไมสามารถใชการอบรอนได แตมคาความแขงแกรงมากกวาอะลมเนยมเกรด 1xxx อย 20% เพราะวา ขอจำกดของปรมาณแมกนเซยม (สงสดท 1.5%) ทสามารถเพมเขาไปในอะลมเนยมได ซงแมกนเซยมจะถกใชเปนธาตหลกในอะลมเนยมบางชนดเทานน


เกรดของอะลมเนยมประเภทน มซลคอนเปนธาตหลก ตวอยางเชน อะลมเนยมเกรด 4032, 4043, 4145, 4643 เปนตน ซงสามารถเพมไดในปรมาณทเพยงพอ (สงสด 12%) ทจะทำใหเกดการลดชวงการหลอมเหลว ดวยเหตน อะลมเนยม-ซลคอนจงถกใชทำเปนลวดเชอม และใชในการเชอมประสานอะลมเนยม ในชวงการหลอมเหลวตำ แทนการใชโลหะ อะลมเนยมอลลอยดทบรรจซลคอนมากพอจะทำใหเหนเปนสเทาดำเหมอนถาน เมอเสรจสนการอโนดกออกไซด (Anodic Oxide) จะถกนำไปใช และดวยเหตนจงเปนทตองการสำหรบการใชงานดานสถาปตยกรรม




เกรดของอะลมเนยมประเภทน มแมกนเซยมเปนธาตหลก หรอใชรวมกบแมงกานส จะทำใหมคาความแขงแกรงปานกลาง และสามารถทำการชบแขงได แมกนเซยมจะสงผลมากกวาแมงกานสในเรองของความแขง (แมกนเซยม 0.8% เทากบ แมงกานส 1.25%) และยงสามารถเพมไดในปรมาณมากอกดวย ตวอยางเชน อะลมเนยมเกรด 5005, 5052, 5083, 5086 เปนตน ใชในงานเชอมไดด และตานทานการกดกรอนจากนำไดด แตอยางไรกตามการผลตจะจำกดอยทการขนรปเยน และใชอณหภมในการดำเนนงานท 150°F สำหรบแมกนเซยมอะลมเนยมอลลอยด เพอหลกเลยงความออนแอทเกดจากการแตกราวเนองจากการกดกรอนภายใตแรงเคน (Stress-corrosion Cracking)


เกรดของอะลมเนยมประเภทน ประกอบไปดวยซลกอนและแมกนเซยมเปนหลก ในปรมาณทมากพอในการขนรป Magnesium Silicide (Mg2Si) ได ตวอยางเชน อะลมเนยม 6061, 6063 เปนตน ซงทำใหสามารถทำกระบวนการอบรอนได แตกมความแขงไมเทากบประเภท 2xxx และ 7xxx โดยประเภท 6xxx นจะสามารถทำการขนรปไดด, เชอมงาย, แปรรปงาย และตานทานการกดกรอนไดด ดวยความแขงแกรงปานกลาง เกรดอะลมเนยมในประเภททสามารถทำการ heat-treatable ไดนอาจจะขนรปในแบบ T4 Temper (แกปญหาการอบรอนได แตไมสามารถเรงการอบรอนได) และเพมความแขงหลงจากการขนรปแบบคณสมบต T6 โดยการเรงการอบรอน


เกรดของอะลมเนยมประเภทน มสงกะสประมาณ 1 ถง 8% เปนธาตหลก ตวอยางเชน อะลมเนยมเกรด 7075, 7050, 7049, 710.0, 711.0 เปนตน และเมอทำการรวมกบแมกนเซยมในปรมาณเลกนอย ผลทไดคอจะมคาความแขงแกรงตงแตระดบปานกลางจนถงสงมาก สวนธาตอนๆ เชน ทองแดง และโครเมยม กถกเพมเขาไปในปรมาณเลกนอยเหมอนกน อลลอยดประเภท 7xxx ถกใชทำเปนโครงสรางลำตวของอปกรณมอถอ และชนสวนทมความเคนสง อะลมเนยมอลลอยดความแขงแกรงสง 7xxx จะแสดงการลดความตานทานตอการแตกราวเนองจากการกดกรอนภายใตแรงเคน (Stress-corrosion Cracking) เพอใหไดการรวมกนของความแขงแกรง, ความตานทานการกดกรอน และคาความตานทานการแตกหก

8. อะลมเนยมเกรด 8xxx

เกรดของอะลมเนยมประเภทน ตวอยางเชน อะลมเนยมเกรด 8006, 8111, 8079, 850.0, 851.0 852.0 เปนตน อะลมเนยมประเภทนยงสงวนไวสำหรบการผสมกบธาตอนๆ นอกเหนอจากทใชสำหรบประเภท 2xxx ถง 7xxx เหลก และนกเกลถกใชเพอเพมความแขงแกรง โดยไมมการสญเสยสภาพการนำไฟฟา และถกใชอยางแพรหลาย เชน อลลอยดตวนำ 8017 อะลมนม-ลเทยม อลลอยด 8090 มความแขงแรง และความแขงสงเปนพเศษ เพราะถกพฒนาใหใชกบงานอากาศยาน และอะลมเนยมอลลอยดในประเภท 8000 สอดคลองกบของระบบ Unified Numbering A98XXX

9. อะลมเนยมเกรด 9xxx



ประเภทนยงไมมใช 8.4 กระบวนการทางความรอนของอะลมเนยมผสม (Heat Treatment of Aluminum Alloys)

อะลมเนยมผสมสามารถแบงตามกระบวนการทางความรอน (Heat Treatment) ออกเปน 2 ประเภท คอ อะลมเนยมผสมทสามารถผานกระบวนทางความรอนได (Heat Treatable Aluminum Alloys) และอะลมเนยมผสมทไมสามารถผานกระบวนทางความรอนได (Non-Heat Treatable Aluminum Alloys)

8.4.1 อะลมเนยมผสมทสามารถผานกระบวนทางความรอนได (Heat Treatable Aluminum Alloys)

อะลมเนยมผสมกลมนมขดจำกดการละลายในสภาวะของแขงและสามารถเพมความแขงแรงไดโดยการตกตะกอน (Precitation Hardenable) ลกษณะเฉพาะของอะลมเนยมผสมกลมน คอ อณหภม ซงขนอยกบสภาวะสมดลของสารละลายของแขง โดยสารละลายของแขงจะเพมขนเมออณหภมสงขน นอกจากนโครงสรางของอะลมเนยมผสมหลงจากผานการชบ (Quenching) จะประกอบดวยสารละลายของแขงอมตวยงยวด (Supersaturated Solid Solution) เมอสารละลายของแขงอมตวยงยวดเกดการเปลยนรปจะทำให พรซพเทตเกดการโคเฮยเรนท (Coherent) หรอเกดเฟสโคเฮยเรนทขนบางสวน (Incoherent) ตวอยาง อะลมเนยมผสมในกลมน คอ

อะลมเนยมเกรด 2xxx เกดจากการรวมตวกนของโลหะผสม Al-Cu และ Al-Cu-Mg เชน อะลมเนยมเกรด 2014, 2024, 2618 เปนตน ในโลหะผสม RR58 (2618 T16) ซงม Cu และ Mg เปนโลหะผสมหลก สามารถปรบปรงความแขงแรงไดโดยนำไปผานกระบวนการบมแขง (Age Hardening) โดย Ni จะรวมตวกบ Fe เกดการฟอรมเปนเฟส FeNiAl9 อยในรปของสารประกอบอนเตอรเมทลลค (Intermetallic Compound) มการกระจายตวของอนภาคขนาดเลกในเนอของธาตหลกอยางสมำเสมอ อนภาคขนาดเลกเหลานเปนอนภาคทมความแขง และเปนเฟสทคอนขางเสถยร ซงจะทำใหโลหะผสมมความแขงแรงเพมขน (Dispersion Strengthening) นอกจากนการเตม Ni ลงในโลหะอะลมเนยมผสมยงชวยในการปรบปรงความตานทานการคบของวสดอกดวย

อะลมเนยมเกรด 6xxx เกดจากการรวมกนของโลหะผสม Al-Mg-Si โลหะผสมกลมนมความแขงแรงปานกลาง เชอมไดงาย ตานทานการกดกรอนไดด และตานทานการเกดความเคนตกคาง เนองจากรอยแตก ตวอยางเชน อะลมเนยมเกรด 6061 และ 6063 T6

อะลมเนยมเกรด 7xxx เกดจากการรวมกนของโลหะผสม Al-Zn Al-Zn-Mg และ Al-Zn-Mg-Cu โลหะผสมกลมนแสดงความสามารถในการบมแขงอยางชดเจน เมอการละลายของ Zn ลดลงอยางรวดเรว จะสงผลใหอณหภมลดตำลง การเตม Cu ลงในโลหะผสม Al-Zn-Mg ทำใหความเคนตกคางบรเวณรอยแตกลดลง ตวอยางเชน อะลมเนยมเกรด 7076 และ 7075 T8 ซงนำไปใชเปนวสดอากาศยาน (Aircraft Materials)

8.4.2 อะลมเนยมผสมทไมสามารถผานกระบวนทางความรอนได (Non-Heat Treatable Aluminum Alloys)



โลหะผสมกลมนไมสามารถผานกระบวนการทางความรอนได เพราะโลหะผสมกลมนประกอบดวยสารละลายของแขงทเปนเนอเดยวกน หรอโลหะผสมไมเกดการพรซพเทตแบบโคเฮย-เรนทขน โลหะผสมกลมนมความแขงแรงตำและมความเหนยวสง อาจเพมความแขงเนองจาก ความเคน (Stress Hardened) ได ตวอยางอะลมเนยมผสมในกลมน คอ

อะลมเนยมเกรด 1xxx เปนกลมอะลมเนยมบรสทธ โลหะผสมทจดอยในกลมนจะมความตานทานการกดกรอนทด ขนรปไดงาย นำความรอนและนำไฟฟาไดด ตวอยางเชน อะลมเนยมเกรด 1100 (99.00% Al)

อะลมเนยมเกรด 3xxx เกดจากการรวมตวกนของโลหะผสม Al-Mn โลหะผสมในกลมนมคณสมบตเหมอนอะลมเนยมบรสทธแตมความแขงแรงสงมาก และมคณสมบตทางกลทดกวา ตวอยางเชน อะลมเนยมเกรด 3003 ซงจะใชทำเครองครวและภาชนะตางๆ ในอตสาหกรรมอาหาร

อะลมเนยมเกรด 4xxx (บางหมายเลข) เกดจากการรวมตวกนของโลหะผสม Al-Si เมออยในสภาวะหลอมเหลวจะไหลไดด และในขณะแขงตวจะยากตอการเกดรอยแตกทงในสภาวะรอนและเยน ตวอยางเชน อะลมเนยมเกรด 4032 นยมนำมาใชทำลกสบรถยนต

อะลมเนยมเกรด 5xxx เกดจากการรวมตวกนของโลหะผสม Al-Mg หรอ Al-Mg-Mn โลหะผสมกลมนมความสามารถในการเชอมด สามารถตานทานการกดกรอนไดดเยยม โดยเฉพาะกบนำทะเล ตวอยางเชน อะลมเนยมเกรด 5052, 5083 และ 5754 ใชในงานโครงสราง อตสาหกรรมยานยนต เปนตน

8.5 การกำกบภาวะประสงค (Temper) สำหรบอะลมเนยมและอะลมเนยมผสม

ภาวะประสงค (Temper) หมายถง สภาพของโลหะทผานกรรมวธทางโลหกรรมตางๆ จนแสดงสมบตทางกายภาพและทางกลเปนทพงปรารถนาของผใช สญลกษณทใชกำกบภาวะประสงค (Temper) ของโลหะผสมอะลมเนยมแสดงดวยตวอกษรในตารางท 2 และ 3 ตามลำดบ

ตารางท 2 ภาวะประสงค (Temper) ของโลหะผสมอะลมเนยมตวอกษร เงอนไขF สภาพเดม ผานการขนรปตามปกตO การอบออนH ความแขงทเพมขนเนองจากความเครยด (Strain Hardened) ดวยกระบวนการขนรปเยน

(Cold Working)T กระบวนการทางความรอน (Heat Treated)

ทมา: นตกานต (2556)

ตวอกษร H และ T โดยทวไปจะแสดงดวยตวเลขบางอยาง ซงแสดงรายละเอยดเพมเตมเกยวกบกระบวนการทางความรอนของโลหะผสมโดยเฉพาะ ตวอยางเชน



H1 ความแขงทเพมขนเนองจากความเครยดH2 ความแขงทเพมขนเนองจากความเครยดและการอบออนH3 ความแขงทเพมขนเนองจากความเครยด มความสำคญทำใหโลหะผสมเกดความเสถยรโดย

มการอบออนทเหมาะสม

ตารางท 3 สญลกษณการทำเทมเปอร (Tempering)สถานะ ความหมายT1 ปลอยใหชนงานเยนตวลงตามปกตในบรรยากาศปกตแลวบมแขงธรรมชาต (Naturally Aged)

โดยสภาพชนงานไมเปลยนแปลงT2 ปลอยใหชนงานเยนตวลงในบรรยากาศปกต ความแขงจะเกดขนจากการใชงานทอณหภมปกต

(Cold Worked) โดยธรรมชาตT3 นำชนงานไปอบละลาย (Solution Heat Treated, SHT) จากนนนำไปผานกระบวนการขนรป

เยน ตามดวยการบมแขงธรรมชาต เพอเพมความแขงแรงใหกบชนงานT4 นำชนงานไปอบละลายตามดวยการบมแขงธรรมชาตเพอใหความแขงคงทT5 ปลอยใหชนงานเยนตวลงในสภาพเดม แลวไปทำการบมเทยม (Artificial Aged)T6 นำชนงานไปทำการอบละลายแลวทำใหเยนอยางรวดเรว จากนนนำไปบมเทยม (Artificial

Aged)T7 ทำการอบละลายแลวทำใหความแขงคงท (Stabilized) โดยการบมนานเกนไปT8 ทำการอบละลายตามดวยกระบวนการขนรปเยน จากนนนำไปบมเทยมT9 ทำการอบละลายตามดวยการบมเทยม จากนนนำไปผานกระบวนการขนรปเยนT10 ปลอยใหชนงานเยนตวตามปกตแลวนำไปผานกระบวนการขนรปเยน จากนนนำไป บมเทยม

ทมา: นตกานต (2556)

8.6 อะลมเนยมผสมเกรด 6063-T5 (Aluminium Alloys 6063-T5)

อะลมเนยมผสมระหวางอะลมเนยม แมกนเซยม และซลกอน ซงมการใชงานหลากหลายโดยเฉพาะอยางยงในรปแบบการรด (Extruded Forms) เชน ทอ ขอบประต หนาตาง เนองจากความสามารถในการรดหรอแปรรปดวยอตราความเรวสง จงทำใหผลตไดอยางรวดเรว นอกจากนโลหะกลมนยงมคณสมบตทนตอการกดกรอนไดด องคประกอบทางเคมของอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063 แสดงดงตารางท 4

ตารางท 4 องคประกอบทางเคมของอะลมเนยมเกรด 6063

ธาต ปรมาณ(เปอรเซนตโดยนำหนก)

Al BalancedSi 0.2-0.6 MaxMg 0.45-0.90 MaxFe 0.35 Max



Cu 0.10 MaxMn 0.10 MaxCr 0.10 MaxZn 0.10 MaxTi 0.10 Maxอนๆ 0.15 Maxทมา: http://www.methametal.com (2560)

8.7 เฟสไดอะแกรมของอะลมเนยมอลลอยดเกรด 6063 T5

รปท 8 เฟสไดอะแกรมของอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063ทมา: http://www.aluminiumlearning.com (2560)

จากเฟสไดอะแกรมของอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063 จะเหนไดวา เมอเราทำการอบละลายอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063 ทอณหภม 510-550 องศาเซลเซยส จะทำใหแมกนเซยมละลายตว หลงจากนนนำอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063 ทผานการอบละลายไปทำใหเยนตวอยางรวดเรวในนำ ในทนแมกนเซยมทถกทำใหละลายจะแทรกเขาไปอยในอะลมเนยม จนทำใหเกดเปนอะลมเนยมอมตวยงยวด แลวนำอะลมเนยมไปผานกระบวนการอบบมอกครงจะทำใหแมกนเซยมทละลายตวอยในอะลมเนยมตกตะกอน ทำใหอะลมเนยมมคาความแขงสงขน

สมบตเดนของโลหะอะลมเนยมผสมเกรด 6xxx1. สามารถนำไปผานกระบวนการทางความรอนได2. ตานทานตอการกดกรอนไดด และขนรปงายดวยวธ การตขนรป (Forging) และการดนขนรป (Extrusion)3. มความแขงแรงปานกลาง4. มความแขงแรงดงสงสด (UTS) อยในชวง 124 ถง 400 MPa5. เชอมไดงาย

8.8 กรรมวธทางความรอนของอะลมเนยมอลลอยด (Heat Treatment Method for Aluminium alloys)


http://www.methametal.com/


1. การอบสารละลายใหเปนเนอเดยวกน (Solution Heat Treatment) เปนการเพมความสามารถ ในการละลายของธาตผสม เชน Mg2Si ซงเปนเฟสประกอบของยเทคตคในโลหะผสม Al-Mg-Si ใหอยในรปของสารละลายของแขงกระจายตวเขาเปนเนอเดยวกนกบธาตหลกมากขน โดยอาศยหลกทวา ความสามารถในการละลายของธาตผสมเพมมากขน เมออณหภมเพมสงขน ดงนนเมอเวลาในการอบละลายเพยงพอจะทำใหธาตผสมละลายและกระจายตวในธาตหลกอยางทวถง ทำใหโครงสรางเปนเนอเดยวกนมากขน และการอบละลายยงทำใหเกดการเปลยนแปลงโครงสรางของเฟส โดยธาตผสมทไมละลายเขาไปเปนเนอเดยวกนกบธาตหลกจะมการแตกตวเปนชนเลกกวาเดมและมลกษณะกลมมนมากขน

2. การชบแขง (Quenching) นำชนงานจากขนตอนแรกมาทำการชบเยนในนำเพอใหเกดการเยนตวอยางรวดเรว ธาตผสมจะถกกกภายในเนอธาตหลกในสภาวะสารละลายของแขงทมสภาวะอมตวยงยวด และพรอมทจะตกตะกอนออกมาเมอนำไปผานกระบวนการบม

3. การอบบม (Aging) ขนตอนนทำใหธาตผสมทอยในสภาวะสารละลายของแขงอมตวยงยวดเกดการตกตะกอนแลวฟอรมตวเปนเฟสใหมทมความละเอยดมาก โดยอาศยการแพรภายในแลททซ และสงผลใหชนงานมความแขงเพมขนเนองจากอนภาคทไดจากการตกตะกอนจะไปขดขวางการเคลอนทของดสโลเคชน ซงอณหภมทใชในการอบบมจะขนกบอณหภมของการบม ถาบมทอณหภมตำเกนไปและใชเวลาในการอบบมนอย ขนาดของตะกอนกจะเลกมากเกนไป ทำใหไดคาความแขงและความแขงแรงทตำ เรยกวา ตำกวากระบวนการอบบม (Under Aging) แตถาเลอกใชอณหภมสงและเวลานานเกนไป จะทำใหตะกอนเกดการรวมตวกนจนมขนาดใหญและมจำนวนลดลง ทำใหสญเสยความแขงและความแขงแรงไป เรยกวา สงกวากระบวนการอบบม (Over Aging)

รปท 9 กระบวนการ ทางความรอน T6ทมา: นตกานต (2556)

8.9 การทดสอบความแขง (Hardness Testing)

ความแขง (Hardness) คอ คณสมบตของวสดทสามารถทดสอบการกระทำใหเกดการเปลยนรปแบบถาวร (Plastic Deformation) มกจะทดสอบมดวยกนหลายวธ เชน การกด การเสยดส การเจาะ เปนตน



การวดความแขง (Hardness Tester) ความแขงของวสดไมสามารถบงบอกดวยนำหนก ความยาว หรอเวลา แตเปนคาทไดจากกระบวนการทดสอบความแขง ปจจยทมผลตอคาความแขงของวสดมอย 2 ปจจย คอ ลกษณะโครงสรางจลภาคทางโลหะวทยาและสวนผสมทางเคมภายในวสด การทดสอบความแขงโดยการเปรยบเทยบมขอจำกดในการใชงานและไมสามารถใหขอมลทแมนยำหรอกำหนดสเกลเฉพาะสำหรบวสดและโลหะสมยใหม วธโดยปกตเพอหาคาความแขง คอการวดจากความลกหรอพนทของรอยกดทเหลอทงไวจากหวกดทมรปรางภาระ (Load) และเวลาทเจาะจง วธมาตรฐานหลก 3 มาตรฐาน สำหรบแสดงความสมพนธระหวางความแขงและขนาดรอยกด คอ

1. การทดสอบความแขงรอคเวลล (Rockwell Hardness Test) 2. การทดสอบความแขงบรเนลล (Brinell Hardness Test)3. การทดสอบความแขงวกเกอรส (Vickers Hardness Test)

แตละวธมาตรฐานไดถกแบงตามสเกลกำหนดโดยภาระทใชและสญลกษณของหวกด ดวยเหตผลของการใชงานและการสอบเทยบ ในงานวจยนจะใชวธการทดสอบความแขงวกเกอรส (Vickers Hardness Test)

8.9.1 การทดสอบความแขงวกเกอรส (Vickers Hardness Test)

รปท 10 เครองทดสอบความแขงวกเกอรส (Vickers Hardness Test)ทมา: http://thai.temperaturehumiditytestchamber.com (2560)

การทดสอบความแขงแบบ Vickers นใชหวกดเพชรทรงพรามด (Diamond Pyramid) ซงมมมระหวางหนาตรงขามของ Pyramid เทากบ 136 องศา บางครงอาจเรยกการวดคาความแขงนวา Diamond Pyramid Hardness Test (DPH) เนองจากการเรยกตามลกษณะหวกดนนเอง หลกการในการวดคาความแขงคอชนงานจะถกกดดวยหวกด Diamond Pyramid จนเกดรอยกดเปนรป Pyramid ฐานสเหลยมดงแสดงในรปท 11


http://thai.temperaturehumiditytestchamber.com/


รปท 11 รอย กดทไดจาการทดสอบความแขงแบบ Vickers Hardness Test

ทมา: คณะวศวกรรมศาสตร สาขาวชาวศวกรรมโยธา (2561)

คาความแขงโดยใชหวกดประเภทนเรยกวา Vickers Hardness Number และสามารถคำนวณไดจากนำหนกกด (Load) หารดวยพนทผวของรอยกด Indentation ซงโดยทวไปแลวจะนยมคำนวณจากเสนทแยงมม (Diagonal) ของรอยกดรป Pyramid ดงแสดงไดจากสมการ

VHN=

2Psin ( θ2 )d2

=1 .854P

d2

โดยท

P คอ นำหนกกด (Applied load) หนวย กโลกรมd คอ คาเฉลยความยาวของเสนทแยงมม (Average length of diagonals)Ɵ คอ มมระหวางหนาตรงขาม Pyramid (Angle between the opposite faces of the

diamond) = 136 องศา

โดยทวไปแลว การวดความแขงแบบ Vickers นควรเลอกการใชนำหนกกดใหเหมาะสมเพอใหเกดรอยกด Pyramid ทสมบรณ (Perfect Indentation) มฐานเปนสเหลยมดงแสดงในรปท 12 (a) หากรอยกด Pyramid ทไดมลกษณะบดเบยวคลายหมอนปกเขมหมด (Pincushion) แสดงดงรปท 12 (b) นนเปนผลมาจากการจมตวของเนอโลหะรอบๆ หนาของ Pyramid ซงมกพบในโลหะทผานการอบออน (Annealed Metals) และมผลตอคาเสนทแยงมมทวดไดมากกวาความเปนจรง (วสดมคาความแขงนอยกวาความเปนจรง) สวนในรปท 12 (c) เปนรอยกดลกษณะปองตรงกลาง (Barrel-shaped) ทสามารถพบในการทดสอบโลหะทผานการขนรปเยน (Cold-worked Metals) รอยกดทเกดขนนเกดจากการทบซอนกนของเนอโลหะบรเวณหนาของ Pyramid ในกรณนการวดเสนทแยงมมจะไดคาทนอยกวาความเปนจรงจงทำใหคาความแขงแบบ Vickers ทคำนวณไดมคามากกวาปกต

การวดคาความแขงแบบ Vickers นไดรบความนยมอยางกวางขวางสำหรบการศกษาวจยเนองจากสามารถวดคาความแขงไดในชวงทกวางและมหนวยของคาความแขงเดยวคอ VHN (สำหรบคานำหนกหนงๆ) ทำให


http://engineeringmaterialsproject.blogspot.com/


เหมาะสำหรบการทดสอบวสดไดหลากหลายชนด ตวอยางเชน สามารถวดคาความแขงของวสดทมความออนมาก (VHN=5) จนถงวสดทมความแขงมาก (VHN=1,500) ซงสะดวกและใหชวงของความแขงทกวางกวาการวดความแขงแบบ Brinell และ Rockwell สำหรบนำหนกกดทใชในการวดคาความแขงแบบ Vickers นอยในชวง 1-120 Kg ขนอยกบความแขงของโลหะทนำมาทดสอบ แตอยางไรกด การวดความแขงแบบ Vickers ยงไมเปนทแพรหลายในการทดสอบประจำวน (Routine Test) ในภาคอตสาหกรรม เนองจากใชเวลาในการทดสอบนานกวาการทดสอบแบบ Rockwell และอาจมความผดพลาดอนเนองมากจากการวดความยาวของเสนทแยงมม

รปท 12 รอยกดจากการทดสอบความแขงแบบ Vickers Hardness Test(a) รอยกดสมบรณแบบ (b) แบบ Pincushion (c) แบบ Barrel-shaped

ทมา: คณะวศวกรรมศาสตร สาขาวชาวศวกรรมโยธา (2561)

8.9.2 ขนตอนการทดสอบความแขงแบบวกเกอรส

การทดสอบความแขงวธนมขนตอนการปฏบตไมซบซอน สามารถทำความเขาใจไดงาย ดงน

1. วางชนงานลงบนแปนทดสอบ ปรบชนงานจนกวาจะเหนภาพแสดงในกลองจลทรรศน เมอเหนภาพแลว ทำการกด ENTER เพอกดชนงาน

2. ทำการกดชนงานดวยแรง 1 กโลกรม กดแชเปนเวลา 30 วนาท3. หลงจากทำการกดแลว สองทกลองจลทรรศนจะเหนรอยกดทเกดขน จากนนทำการปรบสเกลท

อยบนกลองจลทรรศน เพอวดขนาดของเสนทแยงมมของรอยกดทเกดขน4. ใสคาเสนทแยงมมของรอยกดทวดไดลงไปในเครอง แลวเครองจะแสดงผลเปนคา ความแขงออก

มา แลวทำการบนทกผล

รปท 13 ชนงานกอนและหลง การทดสอบคาความแขง


http://engineeringmaterialsproject.blogspot.com/


8.10 การออกแบบการทดลอง (Design of Experiments; DOE)

1. ความหมายของการออกแบบแผนการทดลอง

1.1 การออกแบบ (Design) หมายถง การเลอกรปแบบทเหมาะสมในการศกษาระบบทสนใจ

1.2 การทดลอง (Experiments) หมายถง สงทจดทำขนเพอการคนหาองคความรหรอขอมลสวนทยงขาดไปเกยวกบกระบวนการหรอระบบทสนใจโดยผทำการศกษาในสาขานน ๆ

การออกแบบแผนการทดลอง คอ การทดสอบเพยงครงเดยวหรอตอเนองโดยทำการเปลยนแปลงคาตวแปรนำเขา (Input Variables) ในระบบหรอกระบวนการทสนใจศกษา เพอทจะทำใหสามารถสงเกตและชถงสาเหตตาง ๆ ทกอใหเกดการเปลยนแปลงของผลลพธทได (Outputs or Responses) จากกระบวนการหรอระบบนน โดยตวแปรนำเขาจะถกจดแบงกลมเปน 2 กลมคอ กลมทควบคมได เรยกวา “ตวแปรทควบคมได (Controllable Variables or Factor) หรอตวแปร (ปจจย) ทสามารถออกแบบได” (Design Variables or Factor) และกลมทไมสามารถควบคมได เรยกวา “ตวแปรทรบกวนระบบ” (Uncontrollable or Noise Variables Factor)

รปท 14 ความสมพนธระหวางตวแปรตาง ๆ ในกระบวนการหรอระบบทสนใจทมา: ประไพศร (2551)

การกำหนดตวแปรทควบคมได และตวแปรทควบคมไมไดขนอยกบระบบแตละระบบ ซงโดยหลกแลวตวแปรทควบคมไมไดหรอตวแปรรบกวน (Noise Variables) มกจะเกยวของกบสงแวดลอมในธรรมชาต เชน ลม ฝนละออง ความชนสมพทธ อณหภมภายนอก หรอสวนของอปกรณหรอระบบทยากแกการควบคมเนองจากในการควบคมตองใชความระมดระวงสง เพราะเมอชำรดอาจสงผลถงตนทนคาใชจายทสงมาก สวนตวแปรควบคมได เชน ทมาของวตถดบ เครองจกรทใชในการผลต พนกงานทควบคม (ซงในระบบอาจพจารณาใหเปน “ตวแปรทควบคมไมได”) อณหภมทใชในการผลต เปนตน ในทกกระบวนการสามารถทจะระบและบนทกไวเพอเปนประโยชนในการวเคราะหตอไปไดโดยสรปในการออกแบบการทดลองมหลกการสำคญดงรปท 14



ดงนนในภาพรวมการออกแบบการทดลองจงมสวนสำคญอยางยง โดยเฉพาะในสวนของการออกแบบกระบวนการในดานการกำหนดคาพารามเตอร หรอเงอนไขทเหมาะสมทใชในระบบหรอกระบวนการ เชนในการผลตนำอดลม การกำหนดสวนผสมเพอใหไดรสชาตทเหมาะสม กำหนดความเรวของสายพานเพอประโยชนในการบรรจจะทำใหสญเสยนำอดลมนอยทสด เปนตน ซงในทางวศวกรรมจะเรยกขนตอนนวาการออกแบบคาพารามเตอร ซงเปนสวนหนงในการออกแบบกระบวนการ (Design Process) ในระยะกลาง

รปท 15 วธการในการออกแบบการทดลองทมา: ประไพศร (2551)

2. การออกแบบกระบวนการหรอผลตภณฑ (Process or Product Design)

การออกแบบกระบวนการ หรอผลตภณฑ แบงออกเปน

2.1 การออกแบบระบบ (System Design) คอ การนำความรทางวทยาศาสตรและวศวกรรมมาประยกตใชในกระบวนการเพอออกแบบตวแปรเรมตน (ตนแบบหรอ “Basic Prototype”) โดยตวแบบนถกกำหนดโดยการกำหนดคาเรมตนของลกษณะทางคณภาพทตองการของผลตภณฑหรอกระบวนการ

2.2 การออกแบบคาพารามเตอร (Parameter Design) คอการศกษาเพอกำหนด และระบคาทดทสดและเหมาะสมภายใตสภาวะเงอนไขทตองการใหกบกระบวนการ เชน การตงคาพารามเตอรในการขบรถเพอใหเครองยนตกนนำมนนอยทสด หรอระยะทาง (กโลเมตร) ตอลตรมากทสด การบรรจไอศกรมตองการปรมาณสญเสยของไอศกรมนอยทสด การตดบานกระจกตองการใหมขนาดพอดกบทตองการ เปนตน

2.3 การออกแบบคาพกดเผอ (Tolerance Design) คอวธการกำหนดชวงหรอพกดเผอทเหมาะสมในกระบวนการผลต ทจะทำใหคณภาพทางการผลตสง และคาใชจายตลอดอายการใชงานตำทสด



การออกแบบการทดลองนมวตถประสงคทสำคญพอสรปได ดงน

1. กำหนดตวแปรทควบคมได ทมอทธพลสงสดตอการเปลยนแปลงของผลลพธหรอตวแปรตอบสนอง

2. กำหนดคาของตวแปร (ปจจย) ทควบคมได ทมอทธพลตอตวแปรตอบสนอง เพอใหโอกาสทผลของคาตวแปรตอบสนองมคาใกลเคยงกบคาเปาหมายทตองการมากทสด

ขอแนะนำและกลยทธในการออกแบบแผนการทดลอง

1. ตวแปรตอบสนอง (Responses) คอ ตวแปรผลลพธ (Output) หรอลกษณะทางคณภาพ (Quality Characteristics) ทตองการควบคมใหเปนมาตรฐานทตองการ

2. ปจจย (Factor) คอ ตวแปรนำเขา (Input) ทใชในระบบหรอกระบวนการ แบงไดเปน 2 กลมคอ ปจจยทควบไดและปจจยทควบคมไมได

3. ระดบปจจย (Levels of Factor) คอ จำนวนคาของปจจยทเปลยนไปในการทดลองหนง เชน อณหภมทใชทดลอง คอ 100°C 500°C และ 900°C นนคอ ปจจยอณหภมทำการศกษาท 3 ระดบ

4. วธปฏบต (Treatment) คอขอกำหนดสำหรบทกปจจยทศกษาในการทดลองนน ๆ เชน ถาในการทดลองทำการศกษา ปจจย A และ ปจจย B ท 2 และ 3 ระดบจะมวธปฏบตทเปนไปไดแตกตางกนเทากบ 2 × 3 = 6 วธ

5. จำนวนครงททดลอง (Runs or Experimental Runs) คอ จำนวนการทดลองทงหมดททำตอหนงแผนการทดลอง มคาเทากบผลคณของ จำนวนวธปฏบต กบจำนวนครงททำการทดลองซำ (Replicates)

3. ประเภทของแบบการทดลอง

ซงในการศกษาจะมแนวทางในการทดลองอย 2 แบบ คอ ระดบท 2k และ 3k โดยเรมตนจะทำการศกษาในกรณ 2k กอนแตถาผลการทดลองออกมาไมสามารถหาคาทดทสดไดจงเปลยนมาใชกรณ 3k ในการศกษาตอไป โดยวธการจะเปนดงตอไปน

ตารางท 5 เปรยบเทยบขอดและขอเสยของการทดลองแตละประเภทกรณ 2k

การทดลองแฟคทอเรยลเตมรป (Full Factorial Experiment)

การทดลองแฟคทอเรยลบางสวน (Fractional Factorial Experiment)

ขอด 1.ความเปนออรทอกอนล (Orthogonality)2.ไมมโครงสรางทซำซอน (No Aliased Structure)3.ศกษาไดทงปจจยหลก (Main Factors) และปจจยรวม/อนตรกรยา (Interaction

ชวยลดเวลาและคาใชจายในการทำการทดลองเนองจากใชการทดลองทลดรปลงจากการทดลองเตมรปแบบ (จาก n=ak เหลอเพยง n=ak-p)



Factors) ไดทงหมดขอเสย คาใชจายสง ตองใชเวลาและทรพยากร

มาก เนองจากจำนวนการทดลองทใชแปรผนตามจำนวนระดบปจจยและจำนวนปจจยทศกษา

ในการทดลองน คอ การตความผลจะซบซอนขนเนองจากในการทดลองมการเกดโครงสรางซำซอน

กรณ 3k

การทดลองแฟคทอเรยลบางสวนและแผนการทดลองแบบลาตนสแควร กรณ 3 ปจจย (Fractional Factorials and Latin Squares For 3-level Designs)

การทดลองแบบ Box-Behnken (Box-Behnken Designs)

ขอด สามารถศกษาผลกระทบจากโพลโนเมยลกำลงสอง (Quadratic Effects) ตลอดจนผลกระทบรวมระหวางปจจยได แตในจำนวนจำกด

มคา Resolution เทากบ IV ซงทำใหสามารถศกษาผลกระทบเชงเสน (Linear Effects) ผลกระทบในเชงเสนกำลงสอง (Quadratic Effects) ละอนตรกรยาหรอผลกระทบรวม 2 ปจจย (2-Factor Inter-actions)

ขอเสย เปนการทดลองทคอนขางซบซอน ทงในดานการสรางแผนการทดลอง และการวเคราะห เนองจากในการออกแบบนมคาใชจาย และคากลางของระดบ รวมกนอย

จำนวนครงททดลอง (Number of runs) มคามากและไมสามารถทจะลดได

3.1 การทดลองแฟคทอเรยลเตมรป (Full Factorial Experiment)

การใชการทดลองแบบแฟคทอเรยลเตมรปนน ผทดลองสามารถศกษาผลกระทบของปจจยตงแต 2 ปจจย ขนไปไดทกกรณทเปนไปได นนคอ สามารถศกษาผลกระทบหลก (Main Effect) ซงเปนผลกระทบของปจจยเดยว (Main Factors) และผลกระทบรวมระหวางปจจย (อนตรกรยา หรอ Interaction Factors) เชน กรณศกษา 3 ปจจย (A, B และ C) แตละปจจยศกษาท 2 ระดบ การทดลองแฟคทอเรยลสามารถศกษาผลกระทบปจจยไดดงตารางท 6

ตารางท 6 รายละเอยดผลกระทบทงหมดทเปนไปไดสำหรบการทดลองแบบ 23 แฟคทอเรยลผลกระทบหลก(Main Effect)

อนตรกรยาของ 2 ปจจย(2-way Interactions)

อนตรกรยาของ 3 ปจจย(3-way Interactions)

ABC

ABACBC

ABC

ทมา: ประไพศร (2551)



การทดลองแบบแฟคทอเรยลเตมรปนน จำนวนวธการปฏบตทงหมดทเปนไปได (จำนวนการทดลองโดยไมทำซำ) มคาเทากบ ak โดยท a = จำนวนระดบของแตละปจจยทศกษา k = จำนวนปจจยในกรณทศกษา 3 ปจจย แตละปจจยศกษาท 2 ระดบ จำนวนของวธปฏบตทงหมด คอ 23 จะเรยกแผนการทดลองวา การทอลอง 23 แฟคทอเรยล (23 Full Factorial Experiment) ตารางท 7 แสดงแผนการทดลอง 23

ตารางท 7 แผนการทดลอง 23 แฟคทอเรยลRun A B C AB AC BC ABC12345678

-1-1-1-1+1+1+1+1

-1-1+1+1-1-1+1+1

-1+1-1+1-1+1-1+1

+1+1-1-1-1-1+1+1

+1-1+1-1-1+1-1+1

+1-1-1+1+1-1-1+1

-1+1+1-1+1-1-1+1


สรปไดวาขอดของการทำการทดลองแฟคทอเรยลเตมรปคอ

1. ความเปนออรทอกอนล (Orthogonality)2. ไมมโครงสรางทซำซอน (No Aliased Structure)3. ศกษาไดทงปจจยหลก (Main Factors) และปจจยรวม/อนตรกรยา (Interaction Factors) ได

ทงหมด

แผนการทดลองนมขอเสยทเหนไดชดเจน คอ คาใชจายสง ตองใชเวลาและทรพยากรมาก เนองจากจำนวนการทดลองทใชแปรผนตามจำนวนระดบปจจยและจำนวนปจจยทศกษา

3.2 การทดลองแฟคทอเรยลบางสวน (Fractional Factorial Experiment)

นยมใชในกรณทผทดลองมเวลา งบประมาณ และทรพยากรทใชในการทดลองจำกด การทดลองแฟคทอเรยลทำใหเสยเวลา และตองใชการทดลองจำนวนมาก จงตองทำการลดจำนวนการทดลองลงโดยทดลองเพยงบางสวน โดยทวไปนยมใชศกษาท 2 ระดบ กรณความสมพนธแผนการทดลอง 2k-p,3k-p แฟคทอเรยลบางสวน รปแบบการทดลองเปนแบบ Orthogonal ซงผทดลองสามารถศกษาผลกระทบหลก และผลกระทบรวมไดตามทตองการ (ไมทงหมด) ดงตวอยางในตาราง 8

ตารางท 8 แผนการทดลอง 24-1 แฟคทอเรยลบางสวนRun Factors

A B C AB AC BC D=ABC



12345678

-1-1-1-1+1+1+1+1

-1-1+1+1-1-1+1+1

-1+1-1+1-1+1-1+1

+1+1-1-1-1-1+1+1

+1-1+1-1-1+1-1+1

+1-1-1+1+1-1-1+1

-1+1+1-1+1-1-1+1

ทมา: ประไพศร (2551)สรปการทดลองแฟคทอเรยลบางสวนมขอด คอ ชวยลดเวลาและคาใชจายในการทำการทดลองเนองจาก

ใชการทดลองทลดรปลงจากการทดลองเตมรปแบบ (จาก n=ak เหลอเพยง n=ak-p) ขอเสยในการทดลองน คอ การตความผลจะซบซอนขนเนองจากในการทดลองมการเกดโครงสรางซำซอน ของผลกระทบดงตวอยางในตารางท 9 จงจำเปนทผทดลองจะตองเลอกศกษาโดยกำหนดคา Resolution (รายละเอยดความสมพนธของผลกระทบ) ทเหมาะสมตามวตถประสงคของการศกษา แสดงสรปไดในตารางท 10 เมอเลอกใชวธ Fractional factorial design จะม Alias ขนมาซงหมายถง ความสมพนธกน ตวอยางเชน D=ABC สมมตเราพบวา D เปน Mian effects ทมนยสำคญทางสถตหลงจากการวเคราะหแลวเปน Interaction ของตวปจจย ABC หรอวา D กนแน กรณเชนนเรยกวา D ม Alias คอ ABC

ตารางท 9 โครงสรางซำซอนของผลกระทบสำหรบ 24-1 แฟคทอเรยลบางสวนEffect AliasABCDABACADBCBDCDABCABDACDBCDABCD

BCDACDABDABCCDBDBCADACABDCBAI

ทมา: ประไพศร (2551)ตารางท 10 แนวการกำหนดคา Resolution สำหรบแผนการทดลองแฟคทอเรยลบางสวนResolution สรปรายละเอยดความสมพนธของผลกระทบIII ผลกระทบหลก ไมซำซอนกบผลกระทบหลก แตซำซอนกบผลกระทบรวม 2 ปจจย จง

เหมาะสมในการคดปจจยในการทดลองทงในกรณทมปจจยในการทดลองจำนวนมาก



IV ผลกระทบหลกไมซำซอนกบผลกระทบหลกและผลกระทบรวม 2 ปจจยซำซอนกน จงเหมาะสำหรบใชศกษาปจจยหลก และสามารถนำผลไปสรางสมการพยากรณทไมสามารถดำเนนการโดยใช Resolution V ได

V ผลกระทบหลกไมซำซอนผลกระทบหลกและผลกระทบรวม 2 ปจจย ผลกระทบรวม 2 ปจจยไมซำซอนกน จงเหมาะสำหรบใชศกษาปจจยหลกและปจจยรวม 2 ปจจย เหมาะสมทสดในการนำไปสรางสมการพยากรณในกรณทไมสนใจผลกระทบตงแต 3 ปจจยขนไป

*การออกแบบ Resolution II เรยก “Saturated Design” ซงไมใชการออกแบบการทดลองเนองจากผลกระทบหลกซำซอนกบผลกระทบหลก จงไมสามารถศกษาปจจยใด ๆ ไดเลยทมา: ประไพศร (2551)

3. การออกแบบการทดลองกรณ 2k แฟกทอเรยล (2k Factorial Design)

การออกแบบชนดนไดใชอยางแพรหลายสำหรบการทดลองตาง ๆ ทประกอบไปดวยปจจยหลายๆ ปจจย นอกจากนยงเปนสงจำเปนทจะตองศกษาถงความสมพนธรวมกนของปจจยเหลานนตอผลตอบสนองทตองการ ดวยการออกแบบการทดลองใน 2 ระดบของปจจยทเกยวของตางๆ เปนจำนวน k ปจจยโดยระดบนอาจแทน “ระดบของปรมาณ (Quantitative Level)” เชน อณหภม ความดน เวลาหรอ “ระดบของคณภาพ (Qualitative Level)” เชน ประสทธภาพ เครองจกร คน โดยแบงออกเปนระดบสง (High) และตำ (Low) หรอระดบทม (Yes) หรอไมม (No) ของปจจยนน ๆ ในหวขอนจะศกษาถงวธการพเศษสำหรบการออกแบบ และการวเคราะหโดย “สมมตวา”

ตารางท 11 สญลกษณของผลกระทบหรออทธพลทเกดขนจากปจจยและความสมพนธรวมกนระหวางปจจย


การออกแบบชนด 2k นมกใชในงานทดลองเมอมปจจยทเกยวของหลายตว ซงใหจำนวนการทดลองทตำทสดใน k ปจจยของการออกแบบกรณหลายปจจยทสมบรณ ดงนนจงถกเรยกวา “การออกแบบการทดลองเพอวเคราะหหาจำนวนปจจย (Factor Screening Experiment)” เนองจากพจารณาเพยง 2 ระดบในแตละปจจย นอกจากนมการสมมตใหคาการเปลยนแปลงของผลตอบแทนสนองเปนแบบ “เชงเสน” ในชวงของระดบการทดลองทไดเลอกไว

การออกแบบในอนกรมของ 2k แฟกทอเรยล แบบแรกนจะมเพยง 2 ปจจยคอ ปจจย A และ B ซงแตละปจจยจะประกอบไปดวย 2 ระดบเทานนจงเรยกการออกแบบการทดลองชนดนวา “การออกแบบการทดลองกรณ 22

แฟกทอเรยล” ซงระดบของปจจยประกอบไปดวยระดบตำ และระดบสงเทานน



ตารางท 12 สญลกษณของปจจยและระดบของปจจยระดบ สญลกษณตำ Low - -1สง High + +1


ดงนน การออกแบบการทดลองชนดนจงประกอบไปดวย 4 วธปฏบต และเราสามารถเขยนวธปฏบตทงหมดดวยสญลกษณมาตรฐาน ซงเรยกวา การรวมกนของระดบตาง ๆ ของสองปจจย เรยกวา ทรทเมนตคอมบเนชน (Treatment Combination) โดยการใชอกษรภาษาองกฤษตวเลก สำหรบกรณศกษาปจจยท 2 ระดบกลาวคอ

ถาองคประกอบการทดลอง หรอวธปฏบตทมการกำหนดปจจยใดปจจยหนงอยในระดบสงจะมการแสดงเปนตวอกษรเลก

ถาองคประกอบการทดลอง หรอวธปฏบตทมการกำหนดปจจยใดปจจยหนงอยในระดบตำจะไมมการแสดงเปนตวอกษร ซงสามารถสรปได ดงตารางท 13

ตารางท 13 สญลกษณของผลรวมขอมลการทดลองในแตละวธปฏบตปจจย Treatment CombinationA BLow Low (1)High Low aHigh High bHigh High abทมา: ประไพศร (2551)

หลกการเขยนสญลกษณมาตรฐานนสามารถนำไปใชไดในทก ๆ กรณของการออกแบบการทดลองกรณ 2k

แฟกทอเรยล นอกจากนยงมขอกำหนดเพมเตมกลาวคอ ผลจากวธปฏบต a b ab และ (1) หมายถง “ผลรวมในทก ๆ ครงของการทดลอง (N)” ดงนนผลกระทบของปจจยหนงจะเปนคาเฉลยของผลกระทบทงหมด (Total Effect) จากวธปฏบตทเกดขน (ซงสามารถแทนดวยสญลกษณมาตรฐาน) แตมเครองหมายบวก และลบทแตกตางกน อยางไรกตามปรมาณทเทากนในแตละเครองหมาย

3.1 การหาผลกระทบหลก (Main Effect)

การหาผลกระทบหลกของปจจย A

Main Effect A = ผลเฉลยของความแตกตางของผลตอบสนองของปจจย A เมอเปลยนแปลงคาระดบจากตำไปสง ดงสมการท 1



Main Effect A = 12n

{[a−(1)]+[ab−b]}

การหาผลกระทบหลกของปจจย B

Main Effect B = ผลเฉลยของความแตกตางของผลตอบสนองของปจจย B เมอเปลยนแปลงคาระดบจากตำไปสง ดงสมการท 2

Main Effect B = 12n

{[b−(1)]+[ab−a ]}

การหาผลกระทบของความสมพนธระหวางปจจย A และ B

Interaction AB = ผลความแตกตางเฉลยระหวางผลกระทบของปจจย A ทระดบสงและตำของ B ดงสมการท 3

ถาผลกระทบหลกมคา + หมายความวา ถาเพมระดบปจจยจากตำไปสง คาตอบสนองจะเพมขน - หมายความวา ถาเพมระดบปจจยจากตำไปสง คาตอบสนองจะลดลง

ขนตอนตอไปคอ การวเคราะหความแปรปรวนของการทดลองเพอใชตรวจสอบอทธพลของปจจยตอผลตอบสนองทกำลงสนใจ โดยในขนตอนแรกจะพจารณาผลกระทบทงหมดหรออาจเรยกวา คอนทราสท (Contrast) ซงเปนผลรวมของผลกระทบอนเกดจากปจจย A และ B รวมทงความสมพนธระหวางปจจยทงสองคอ A และ B ซงสามารถสรปไดในตารางตอไปนตารางท 14 คอนทราสททใชในการคำนวณผลกระทบของปจจยหลกและผลกระทบจากความสมพนธรวมกนระหวางปจจยปจจย/ความสมพนธรวมกนระหวางปจจย (1) A b ab ผลรวมกำลงสอง

A -1 +1 -1 +1 SSA=[ab+a−b−(1)]2

n (4)

B -1 -1 +1 +1 SSB=[ab+b−a−(1)]2

n(4 )

AB +1 -1 -1 +1 SSAB=[ab+(1)−a−b ]2

n(4)


(1)

(2)

(3)



3.2 การหาคาผลรวมกำลงสอง (Sum of Square; SS) ผลรวมกำลงสองของปจจยใดๆ ดงสมการท 4

ในทนซงเปนการพจารณาการออกแบบการทดลองกรณ 22 แฟคทอเรยล การคำนวณคาผลรวมกำลงสองสามารถสรปได ดงตารางตอไปน

ตารางท 15 การคำนวณคาผลรวมกำลงสองเพอใชในการหาผลกระทบของปจจยหลก และผลกระทบจากความสมพนธรวมกนระหวางปจจยปจจย/ความสมพนธรวมกนระหวางปจจย (1) a b ab คอนทราสท

A -1 +1 -1 +1 ab + a - b - (1)B -1 -1 +1 +1 ab + b - a - (1)AB +1 -1 -1 +1 ab + (1) - a - b


โดยแตละคามองศาเสร (Degree of Freedom; df ) เทากบ 1 สวนคาผลรวมกำลงสองของแตละปจจยยงคงใชสตรตามปกต สวนคาผลรวมกำลงสองโดยรวมสามารถหาคาได ดงสมการท 5

ซงมองศาเสรเทากบ 4n - 1 ในขณะทองศาเสรสำหรบคาความผดพลาดคอ 4 (n-1) และมคา ดงสมการท 6

SSE=SST−SSA−SSB−SSAB

วธการเพอลดความผดพลาดในการคำนวณคอนทราสทโดยอาศย “วธการเขยนองคประกอบการทดลอง หรอ วธปฏบตเปนลำดบมาตรฐาน” และใชขนตอนดงตอไปนในการพจารณาเครองหมายหนาสญลกษณมาตรฐานของวธปฏบต

3.3 การหาคากำลงสองเฉลย (Mean Square; MS)


(4)

(5)

(6)


คากำลงสองเฉลยจะมคาเทากบผลรวมกำลงสองหารดวยระดบขนความอสระ และระดบขนความอสระของทกปจจยมคาเทากบ 1 ดงสมการท 7

MS= SSDegreeof Freedom

3.4 คาอตราสวนของความแปรปรวน (F0)

คาทดสอบอตราสวนของความแปรปรวนของแตละปจจยหาไดจากสมการท 8

F0=MSMSE

3.5 การเปรยบเทยบคาการทดสอบ F0 กบคา Fα, (γ1, γ2) ความเชอมนท = 0.05

ถาคาการทดสอบ F0 มคานอยกวาคา Fα, (γ1, γ2) แสดงวามผลอยางมนยสำคญ (Significance) ตอการทดลอง

3.6 การเปรยบเทยบคา P-Value

ถาคา P-Value ของแตละปจจยมคานอยกวา = 0.05 แสดงวามผลอยางมนยสำคญตอการทดลอง

ตารางท 16 การวเคราะหความแปรปรวนสำหรบกรณ 3 ปจจย


(7)

(8)



หลงจากทดลองแบบ Full Factorial Experiment/ Fractional Factorial Experiment ใหไดคาปจจยทมผลตอการทดลอง จากนนจะนำมาทำ Steepest Ascent เพอหาคา Optimum แลวนำไปทำ Response Surface เพอเลอกใชวธการ CCD, Box-Behnken เพอทจะหาสมการ Regression

9. การทบทวนวรรณกรรม/สารสนเทศ (information) ทเกยวของ งานวจยทเกยวของ

ณฐภทร กาญจนเรองรอง และสของคณา แถลงกณฑ (2558) งานวจยนเปนการพฒนาวสดเชงประกอบ A356 กบผงอะลมนาขนาด 250 µm ซงแบงชนงานทดลองออกเปน 3 กลมตวอยาง คอ อะลมเนยมเกรด A356 ผสมกบผงอะลมนาทสดสวน 5% 10% และ 15% โดยนำหนก ทำการผสมเศษอนกอท A356 และผงอะลมนาเขากนตามสดสวนทกำหนดในการทดลอง แลวอดดวย ไฮดรอลคใสในเบาหลอมนำไปใสในเตาอบไฟฟา ทอณหภม 600 °C เปนเวลา 20 นาทนำออกจากเตาอบไฟฟาแลวนำไปใสในเตาหลอมแบบเหนยวนำทนท ปรบอณหภมทเตาหลอมเปน 1350 °C ทำการหลอมเปนเวลา 10 นาท แลวนำไปเทในแบบทราย หลงจากนนนำไปตรวจสอบโครงสรางจลภาคดวยกลองจลทรรศน และทำการทดสอบความแขงแบบรอคเวลล แลวจงนำชนงานทดสอบทง 3 กลมตวอยาง



ไปผานกระบวนการอบชบแบบ T6 คอการอบละลายทอณหภม 527 °C เปนเวลา 12 ชวโมง หลงจากนนนำชนงานทงหมดจมนำแลวทงไว 10 ชวโมง แลวนำชนงานไปบมแขงทอณหภม 177 °C เปนเวลา 12 ชวโมงและปลอยใหเยนตวในเตาอบแบบชาๆ เมอเสรจสนนำชนงานไปทดสอบความแขงแบบรอคเวลลและทดสอบการสกหรอ ผลการทดลองความแขงแบบรอคเวลลสดสวน 5%, 10% และ 15% โดยนำหนก มผลดงน 41.3 HRC, 44 HRC และ 46 HRC ตามลำดบ ระดบความแขงแบบรอคเวลลทสดสวน 5%, 10% และ 15% โดยนำหนกมคาความแขงเพมขนเพยงเลกนอยนาจะเปนผลมาจากการกระจายตวของผงอะลมนา แตเมอเปรยบเทยบความแขงของอนกอท เกรด A356 ทยงไมไดผสมผงอะลมนาจะมคาความแขงเทากบ 23.5 HRB เพมเปน 46 HRC พบวามความแตกตางกนมากทระดบความแขง เนองจากการผสมผงอะลมนาลงไปสงผลทำใหคาความแขงเพมขนมาก และเมอนำชนงานไปอบชบแบบ T6 ตอพบวาคาความแขงเพมขน เมอนำชนงานทผานการอบชบไปทดสอบการสกหรอพบวา สวนผสมทสดสวน 5%, 10% และ 15% โดยนำหนกมอตราการสญเสยไมแตกตางกนทง 3 กลมตวอยาง

นายณพล รตนเพยร นายศรา ไทยรตน และผชวยศาสตราจารยวศษฏ โลเจรญรตน (2555) งานวจยนทำการศกษาอทธพลของการบมแขงตอคาความแขงของโลหะอะลมเนยมผสมทองแดง ชนงานทดสอบทงหมดถกทำใหเปนสารละลายของแขงเฟสเดยว โดยการใหความรอนทอณหภม 550 °C เปนเวลา 8 ชวโมง แลวทำใหเยนอยางรวดเรว และทำการบมแขงทอณหภม 170 °C กบ 190 °C ในชวงเวลาตางๆ ตงแต 5 นาท ถง 100 ชวโมง หลงจากนนนำชนงานทผานการเยนตวอยางรวดเรวและการบมแขงมาทดสอบดวยเครองทดสอบความแขงแบบรอคเวลล พบวาคา ความแขงมคาเพมขนในแตละชวง ณ อณหภมเดยวกน ซงคาความแขงในชวง GP Zone จะมากกวาชวงสารละลายของแขงอมตวยงยวด สรปไดวา คาความแขงนนขนกบโครงสรางจลภาคของการตกตะกอน

กมลฤทธ สมพมพา, วรพงษ ผงเยน, กฤษณา พลสวสด และอมพร เวยงมล (2555) วจยนมจดประสงค เพอปรบปรงโครงสรางทางจลภาค และสมบตทางกลทางดานความแขงของชนงานอะลมเนยมผสม เกรด A356 ทผานการหลอแบบหลอกงแขง ดวยวธเทผานรางเทหลอเยน รางเทมความยาว 250 มลลเมตร โดยมการปรบเปลยนอณหภมเท และความชนของรางเท เปน 660 °C และ 680 °C และ 50 และ 70 องศา ตามลำดบ สรปผลการทดลอง ชนงานทผานการหลอดวยอณหภมตำ เฟสอะลมเนยมปฐมภมจะมขนาดเลก ละเอยด และมรปรางกลม สงผลให ความแขงของชนงานเพมขน และชนงานทผานการหลอดวยความชนตำเฟสอะลมเนยมปฐมภมจะมขนาดเลก ละเอยด มรปรางกลม และเกดร พรนในปรมาณทนอย สงผลใหความแขงของชนงานเพมขน

นพพล เหลองอกษร , นฤมล และปลมจตต นภสพร (2555) งานวจยนเปนการศกษาสมบตทางกลของอะลมเนยมผสมเกรด 6061 ทขนรปดวยกระบวนการหลอกงของแขงและผานกระบวนการทางความรอน T6 โดยในการทดลองไดอบละลายทอณหภม 540 °C เปนเวลา 4 ชวโมง ตามดวยการชบนำทอณหภมหอง โดยใชอณหภมในการบมแขง 3 ชวงอณหภมคอ 160 180 และ 200 °C และเวลาในการบมแขง 4 ชวงเวลา คอ 4 6 8 และ 10 ชวโมง ตามลำดบ การทดลองแบงออกเปน 3 สวนหลก ไดแก กระบวนการทางความรอน T6 การตรวจสอบโครงสรางจลภาค และการทดสอบสมบตทางกล และผลการทดลองสรปไดดงน การอบละลายทอณหภม 540 °C เปนเวลา 4 ชวโมง ตามดวยการชบในนำอณหภมหอง และการบมแขง ทอณหภม 160 °C เปนเวลา 6 ชวโมง ตามลำดบ มคาความแขงสงสด 66.20±1.26 HRB คาความตานทานแรง ดงสงสด 335.60± 40.46 MPa และ มเปอรเซนตการยดตว 4.39±1.88 %

กตตพงษ กมะพงศ (2550) งานวจยนประยกตการเชอมดวยการเสยดทานแบบจดกบรอยตอเกยระหวางอะลมเนยม เกรด 1100 และเหลกกลาไรสนม 304 เพอศกษาตวแปรทมผลตอสมบตทางกลของรอยตอ โดย



การรดขนานดานยาวของชนทดสอบ แผนอะลมเนยมวางตอเกยอยบนแผนเหลก 30 มม. ในอปกรณจบยด (Jig) บนแทนเคลอนทของเครองกดแบบอตโนมตเครองมอเชอมทำจากเหลกกลาเครองมอ SKH57 มปลายเปนตวกวนรปทรงกระบอก หมนดวยความเรวรอบ 2000 - 3500 รอบตอนาท ถกสอดเขาไปในแนวเชอมผานแผนอะลมเนยม และผลการทดลองสรปไดดงน รอยตอเกยระหวางอะลมเนยม เกรด 1100 และเหลกกลาไรสนม 304 สามารถเชอมตดกนและมความแขงแรงสงสดประมาณ 95% ของความแขงแรงของอะลมเนยมรดเกรด 1010, สภาวะการเชอมทใหคาความแขงสงสด คอ ความเรวรอบ 3000 รอบตอนาท ความเรวในการกดตวกวนลงไปในแนวเชอม 8 มม. ตอนาท และเวลาในการกดแช 3 วนาท และการเพมความเรวรอบ ความเรวในการกดตวกวนลงสรอยตอ และเวลาในการกดแชทอนเทอรเฟสของรอยตอ ทำใหคาความแขงแรงของรอยตอเกยเพมขน

ดสนย ชาตเศรษฐพงษ และ อ.ดร.ปฏภาณ จยเจม (2554) งานวจยนเปนการศกษาสมบตทางกลของอะลมเนยมซลคอนเกรด A356 ทผสมกระปองเครองดมในอตราสวน 1:101,5:105 และ 10:110 กรม และแบงกระปองออกเปน 3 สวนหลกคอ ตวกระปอง,ฝากระปอง และ ตวผสม ฝากระปอง เพอหาปรมาณสวนผสมและสมบตทางกลทดสด ซงผลการทดลองสรปไดดงน อะลมเนยม-ซลคอน เกรด A356 ทหลอมรวมตวกระปองจะมปรมาณแมงกานสเพมขน และอะลมเนยม-ซลคอน เกรด A356 ทผสมฝากระปองจะมปรมาณแมกนเซยมเพมขน, อะลมเนยม-ซลคอน เกรด A356 ทหลอมรวมตว, ฝา และตวผสมฝากระปองทำใหโครงสรางจลภาคมยเทคตคซลคอนทสนลงและมการกระจายตวทดขนตามอตราสวน 1:101, 5:105 และ 10:110 กรม ตามลำดบ การสนสะเทอนทางกลในแนวดงมผลตอโครงสรางจลภาค โดยทำใหโครงสรางจลภาคมขนาดแอลฟาอะลมเนยมเลกลงมความละเอยดมากขน ตามความแรงของการสนสะเทอน, อะลมเนยม-ซลคอน เกรด A356 ทหลอมมคาความแขงเพมขนโดยการเตมตวฝา และตวผสมฝากระปองทำใหคาความแขงเพมขนตามอตราสวน 1:101, 5:105 และ 10:110 กรม ตามลำดบ และอะลมเนยม-ซลคอน เกรด A356 ทผานการสนสะเทอนทางกลทแอมพลจด 17.65, 28.46 และ 90.41 µm มคาความแขงเพมขนเมอเตมกระปองและการสนสะเทอนทางกลจะทำใหคาความแขงเพมขนมากกวาการสนสะเทอนทางกลอยางเดยว

G.I.P De Silva, R.A.D Perera, P.V.S.K. Ranasinghe (2015) งานวจยนเปนการศกษาอทธพลของการอบบม 2 สภาวะของคณสมบตทางกลในอะลมเนยม 6063 ในกระบวนการอบบมแบบ 2 สภาวะ จะทำการหาคาทเหมาะสมททำใหอะลมเนยม 6063 ไดคาความแขงทสงทสด ในการทดลองจะมตวแปรทงหมด 4 ตวแปรประกอบไปดวย อณหภมในการอบบมท 1 (T1) อณหภมในการอบบมท 2 (T2) ชวงเวลาในการอบบมท 1 (t1) และชวงเวลาในการอบบมท 2 (t2) ตวแปรเหลานจะถกปรบเปลยนไปเพอหาคาทเหมาะสมทสด หลงจากทำการทดลอง สรปไดวา อณหภมในการอบบมท 1 (T1) อณหภมในการอบบมท 2 (T2) ชวงเวลาในการอบบมท 1 (t1) และชวงเวลาในการอบบมท 2 (t2) ททำใหไดคาความแขงและคาความตานทานแรงดงสงทสด คอ 205°C 175°C 40 นาท และ 50 นาท ตามลำดบ

K.T. Akhila, SanjiviArulb , R.Sellamuthuc (2014) งานวจยนเปนการปรบปรงคณสมบตทางกลของชนงานหลอ ทมขนาดเสนผานศนยกลาง เทากบ 20 40 60 และ 80 มลลเมตร โดยการนำชนงานทไดจากการหลอมาผานกระบวนการอบบมและอบชบ จากนนนำชนงานมาทำการตรวจสอบโครงสรางจลภาค และทำการทดสอบคณสมบตทางกลตางๆ เชน การทดสอบแรงกระแทก การทดสอบความแขง และการทดสอบแรงดง และนำมาเปรยบเทยบกบชนงานหลอทไมผานกระบวนการทางความรอน สรปผลการทดลอง จากการทดสอบคณสมบตทางกลของชนงานทผานกระบวนการทางความรอนกบชนงานทไมผานกระบวนการทางความรอน พบวา ชนงานทผานกระบวนการ



ทางความรอนมคณสมบตทางกลทดกวา ซงจะสงเกตไดจากคาของการทดสอบแบบตางๆ ชนงานทผานกระบวนการทางความรอนมคาการทดสอบทสงกวา มขนาดของเมดเกรนทละเอยดกวา

Martin Leary and Colin Burvill (2005) งานวจยนเปนศกษาอะลมเนยม 6061-T6 เพอตรวจสอบคณสมบตของโลหะผสมในดานความปลอดภยทใชงานยานยนต ชวยลดมวลของสวนประกอบและยงประหยดเชอเพลง โดยใชอะลมเนยม 6061-T6 ทมวสดตามคณสมบตทางกลของคอมโพเนนต โดยอด billet แลวคดแยกคณสมบตในการประมวลผลสำหรบวสดซพพลายเออร ประเมนการทดลองประกอบอะลมเนยม 6061-T ในชดของการประมวลผลวดความสมพนธระหวางการประมวลผลของเหลกแทงและผลของคณสมบตทางกลหาผลทดทสดเพอความปลอดภย

G.I.P. De Silva1 , W.C. Perera (2012) งานวจยนเปนศกษาอะลมเนยม เกรด 6063-T5 ประกอบดวยแมกนเซยม (0.45-0.9%) และซลคอน (0.2-0.6%) เปนองคประกอบหลกการชบแขงโดยระยะสองอนภาคของ Mg2Si ตามคณสมบตความแขงและความแขงแรงของอะลมเนยม เกรด 6063-T5 Extrudates และเพมอตราการผลตรกษาตนทนประสทธผล โดยพฒนาใชแทนทสำหรบชบแขงอายขนตอนเดยวทมอยใชในอตสาหกรรมภายในเพอลดระยะเวลาระยะเวลาและอณหภมในขณะทการปรบปรงการรกษาคณสมบตทางกล

10. ระดบความพรอมเทคโนโลย 10.1 ระดบความพรอมเทคโนโลยทมอยในปจจบน

Basic Research

Basic principles observed and reported

Concept and/or application formulated

Concept demonstrated analytically or experimentally

Prototype Development

Key elements demonstrated in laboratory environments

Key elements demonstrated in relevant environments

Representative of the deliverable demonstrated in relevant environments

Pre-commercial Demonstration/Product Development and Commercialisation

Final development version of the deliverable demonstrated in operational

environment



Actual deliverable qualified through test and demonstration

Operational use of deliverable

10.2 ระดบความพรอมเทคโนโลยทจะเกดขนถางานประสบความสำเรจ Basic Research

Basic principles observed and reported

Concept and/or application formulated

Concept demonstrated analytically or experimentally

Prototype Development

Key elements demonstrated in laboratory environments

Key elements demonstrated in relevant environments

Representative of the deliverable demonstrated in relevant environments

Pre-commercial Demonstration/Product Development and Commercialisation

Final development version of the deliverable demonstrated in operational

environment

Actual deliverable qualified through test and demonstration

Operational use of deliverable

11. ศกยภาพทางการตลาดของเทคโนโลยและนวตกรรมทจะพฒนา (เฉพาะเปาหมายท 1 หากระบเปนตวเลขได โปรดระบ)

11.1) ขนาดและแนวโนมของตลาด/โอกาสทางการตลาดภาวะอตสาหกรรมอะลมเนยมภายในประเทศ โครงสรางอตสาหกรรมอะลมเนยม แบงออกได 3 สวน

คอ อตสาหกรรมตนนำ ไดแก การถลง อะลมเนยมจากแร Bauxite ซงยงไมมในประเทศไทย อตสาหกรรมกลางนำ ไดแก การผลตผลตภณฑกงสำเรจรป เพอใชในการผลตในอตสาหกรรมปลายนำ สาหรบอตสาหกรรมปลายนำจะ



เปนการผลตผลตภณฑสำเรจรปทม รปทรงตางๆเพอใชในอตสาหกรรมตอเนอง เชน ชนสวนยานยนต กอสราง เครองใชไฟฟา บรรจภณฑ ภาชนะ เครองครว เปนตน การทประเทศไทยยงไมมการถลงอะลมเนยม เนองจากขาดแหลงแร Bauxite และราคาพลงงาน เชน ไฟฟา กาซธรรมชาต มราคาสง ดงนนวตถดบตนทางของการผลตในไทยจงเรมจากการนำเศษอะลมเนยม มาหลอมเปนผลตภณฑกงสำเรจรปในรปของแทงแบน (Slab) และแทงยาว (Billet) รวมทงการหลออะลมเนยม เปนรปทรงตางๆ ตามความตองการ สำหรบผผลตทไมมเตาหลอมกจะสงนาเขาวตถดบในรปของผลตภณฑ กงสำเรจรปเขามารดรอนและรดเยนเพอลดความหนาไดตามความตองการจนกระทงบางเปนแผน หรอรปทรงตางๆ จากนน กจะนำไปขนรปตอดวยวธการตางๆ การผลต ภาวะอตสาหกรรมอะลมเนยมภายในประเทศในป 2560 จดวาดขนเลกนอยเมอเทยบกบปกอนหนา โดยขยายตวประมาณ 10% เนองจากกลมลกคาเชน ยานยนต กอสราง เครองใชไฟฟา และบรรจภณฑไดฟน ตวจากนทวมกลบมาผลตไดเปนปกตแตอตสาหกรรมอะลมเนยมกยงตองประสบปญหาคแขง เชน จน ทสง สนคาเขามาจาหนายในราคาทตำมาก เนองจากจนมแหลงแร Bauxite ทใชผลตโลหะอะลมเนยม การผลต สวนใหญครบวงจร อกทงยงไดรบการอดหนนจากรฐบาลในดานราคาพลงงาน และใหผสงออกสามารถขอคน ภาษสงออก (Export tax rebate) ไดอก 9 % สงผลใหตนทนการผลตสนคาของจนตำกวาไทยมาก ซงผผลต ภายในประเทศตองหาทางแกไขดวยการผลตสนคาทมคณภาพสงกวาของจน และสรางความแตกตางหรอความ หลากหลายในตวผลตภณฑใหมากขน นอกจากปญหาดานการตลาดแลว ผผลตกยงประสบปญหาราคาวตถดบ ทตองนาเขามความผนผวนตลอดทงป ทาใหเกดปญหาซอแพงขายถก และตองประสบภาวะขาดทนอยาง หลกเลยงไมได

การนำเขา ปรมาณนำเขาอะลมเนยมในป 2560 สวนใหญจะเปนวตถดบ เชน อะลมเนยมทยงไมขนรป (Unwrought) คดเปนปรมาณ 521,666 เมตรกตน เพมขนจากปกอนรอยละ 11.99 แหลงนำเขาทสำคญ คอประเทศออสเตรเลย มาเลเซยและกาตาร รองลงมาคอเศษอะลมเนยม (Scrap) คดเปนปรมาณ 71,343 เมตรกตน ลดลงจากปกอนรอยละ 30.55 สวนใหญนำเขามาจากประเทศเบลเยยม กมพชา และสหราชอาณาจกร สำหรบผลตภณฑทนำเขาปรมาณมากคอแผนอะลมเนยม (Plates Sheets & Strip) คดเปน ปรมาณ 165,444 เมตรกตน เพมขนจากปกอนรอยละ 7.78 โดยสวนมากนำเขาจากประเทศญปน จน และ ออสเตรเลย รองลงมาคอ แผน Foil คดเปนปรมาณ 68,722 เมตรกตน เพมขนจากปกอนรอยละ 10.03 โดยนำเขาจากประเทศจน ญปน และเกาหลใต

11.2) ความสามารถในการแขงขน (คแขง/ตนทน)ปจจบนความตองการใชผลตภณฑอะลมเนยมมมากขนทกปและเปนโลหะทถกนำมาใชประโยชนมาก

เปนทสองรองจากโลหะเหลก ซงเราจะพบไดทงจากชนสวนของเครองบนซงเปนสนคาราคาสงลบไปจนถงกระปอง เครองดมซงเปนสนคาทวไปในทองตลาด ภมภาคเอเซย-แปซฟค เปนตลาดอะลมเนยมทใหญทสดของโลก โดยจน และอนเดย เปนประเทศเศรษฐกจเกดใหมทผลกดนใหเกดการขยายตวในการบรโภคอะลมเนยม ตามดวยสหภาพ ยโรปและสหรฐอเมรกา โดยในสหรฐอเมรกามสญญานบงชดถงการเรมฟนตวจากอตสาหกรรมยานยนต และการ ขนสง สวนประเทศญปนซงเปนผบรโภครายใหญในเอเซยกมการฟนตวจากภยพบตแผนดนไหวเมอป 2554 โดย รฐบาลไดทมงบประมาณกอสรางเปนจำนวนมากเพอซอมแซมความเสยหายทเกดขน รวมทงอตสาหกรรมยานยนต กมการเตบโตจากความตองการภายในประเทศในอนาคตอะลมเนยมในตลาดโลกจะยงคงเตบโตไดจากอปสงคของประเทศทพฒนาแลวรวมทงจากสวนอนๆของโลก เชน ตะวนออกกลาง และแอฟรกา ซง Global Industry Analysts, Inc. ไดคาดการณวา ในป 2561 อปสงคอะลมเนยมของโลกจะมปรมาณถง 71.2 ลานตน ปจจยสาคญคอ การขยายตวของอปสงคโลหะใน ประเทศทพฒนาแลว และปรมาณการบรโภคตอหวของประเทศเศรษฐกจเกดใหมทปจจบนยงตำมากจงทำใหม โอกาสทจะขยายตวไดอกในอนาคต นอกจากนน การใชอะลมเนยมในอตสาหกรรมตางๆกมแนวโนมเพมมากขน เชน อตสาหกรรมยานยนต อตสาหกรรมกอสราง อตสาหกรรมกระปอง ฯลฯ ในขณะทปจจบน



อปทานอะลมเนยม ของโลกอยท 48.0 ลานตน (โดยเปนกาลงการผลตอะลมเนยมจากสนแร (Primary Aluminium Capacity) 28.6 ลานตนและกาลงการหลอมเศษอะลมเนยมทใชแลว (Scrap Recycling) อก 19.4 ลานตน) เพอใหเกดการสมดล ระหวางอปสงคและอปทานในอนาคต จาเปนจะตองมการขยายกาลงการผลตเพมขนในประเทศทมแหลงแร Bauxite เปนจานวนมาก และมพลงงานไฟฟาราคาถก รปท 21 แสดงสดสวนการบรโภคอะลมเนยมของโลกจำแนกตามอตสาหกรรม

รปท 16 สดสวนการบรโภคอะลมเนยมของโลกจำแนกตามอตสาหกรรมทมา : www.world-aluminium.org

แนวโนมคาดการณราคาป 2561 แมวาราคาในป 2560 จะลดลง แตดวยพนฐานของตลาดอะลมเนยมทดดจากการทความตองการ ของตลาดยงมอยมากและปรมาณการผลตยงคอนขางจากด ทำใหธนาคารโลกไดประมาณการราคาโลหะ อะลมเนยมในป 2561 ไวท 2,200 เหรยญสหรฐตอเมตรกตน โดยคาดวาเศรษฐกจของจนซงเปนผบรโภค อะลมเนยมรายใหญทสดของโลกจะขยายตวรอยละ 8.4 ซงมากกวาป 2560 (รอยละ 7.9) และสหรฐอเมรกาจะ สามารถแกไขปญหาหนาผาการคลง (Fiscal Cliff) รวมทงสหภาพยโรปกนาจะรวมมอกนเพอหามาตรการทจะทาให ยโรปพนสภาพเศรษฐกจชะลอตวได

แนวโนมป 2561 กองทนการเงนระหวางประเทศ (IMF) ไดประมาณการเศรษฐกจโลกป 2561 จะขยายตวอยท รอยละ 3.50 ซงเปนการขยายตวทดกวาปกอนหนา โดยการฟนตวจะเปนไปในลกษณะคอยเปนคอยไปและ ยงคงมปจจยเสยงทอาจมผลตอการฟนตว เชน ปญหาหนสาธารณะของกลมประเทศยโรโซน แตคาดวา มาตรการกระตนเศรษฐกจในประเทศหลกและการฟนตวของเศรษฐกจจนนาจะชวยผลกดนใหเกดการเตบโต ขนในปนซงกจะเปนปจจยสาคญทจะสงผลกระทบตอเศรษฐกจไทยและทำใหการขยายตวของอตสาหกรรม ตางๆภายในประเทศรวมทงอตสาหกรรมอะลมเนยมจะสามารถขยายตวไดดกวาป 2560

ทมา: สวนอตสาหกรรม 2 สำนกนโยบายอตสาหกรรมรายสาขา 1

12. วธการดำเนนการวจย



12.1 วสดและอปกรณ

วสดทใชในการทดลอง คอ ชนสวนอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063 T5 ในรถไฟทหาไดในประเทศไทย เชน กรอบหนาตางรถไฟ ดงแสดงในรปท 17

รปท 17 ตวอยางวสดอะลมเนยมโครงสรางหนาตางรถไฟทใชในการทดลองทมา https://sc01.alicdn.com/kf/HT1D53hFRJaXXagOFbXb/220795765/HT1D53hFRJaXXagOFbXb.jpg

อปกรณทใชในการดำเนนงาน

1. เครองมอและอปกรณเตรยมชนทดสอบ

1.1 เครองเลอยสายพาน ยหอ Sahinler1.2 เตาอบ (Melting and Holding Furnace) ยหอ Nabertherm1.3 คมคบชนงานทนความรอน1.4 ถงมอกนความรอน1.5 เครองตด (Abrasive Cutting Machine) ยหอ Metkon1.6 เครองทำเรอนหมชนงาน (Mounting Ecopress 100) ยหอ Metkon1.7 เ ค ร อ ง ข ด อ ต โ น ม ต (Forcimat - Modular Grinding & Polishing Instruments)

2. เครองมอทใชวเคราะหชนงาน2.1 คอมพวเตอร (Computer) PC/Microsoft Windows XP/Area 51/Intel®

Core™ i3/CPU [email protected] GHz/2 GB of RAM2.2 เครองทดสอบความแขงแบบวกเกอรส (Vickers Hardness Test)

3. โปรแกรมทใชวเคราะหผลการทดลอง


http://cientec.com.mx/uploads/files/20120711-a2d6f_METACUT.pdf


3.1 โปรแกรมมนแทบ 18.1.0 (Minitab)

12.2 วธการดำเนนงานของโครงงาน

แผนการดำเนนโครงงานและวธการดำเนนงาน ดงรปท 18

รปท 18 แผนการดำเนนโครงงานและวธการดำเนนงาน

1. กระบวนการทางความรอนในการปรบปรงคณสมบตดานความแขงของอะลมเนยม อลลอยด เกรด 6063 และงานวจยทเกยวของ

1.1 ดำเนนการศกษาคณสมบตอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063 1.2 ดำเนนการศกษาบทความและงานวจยทเกยวของ1.3 ดำเนนการศกษาวธการกระบวนการทางความรอนในการปรบปรงคณสมบตดานความแขงของอะลมเนยมอลลอยด เกรด 60631.4 ดำเนนการศกษาการออกแบบการทดลองและการวเคราะหผลการทดลอง

2. จดหาวสดและอปกรณ



ขนตอนนเปนการดำเนนการในการจดหาวสดและอปกรณทใชในการดำเนนโครงงานรวมถงโปรแกรมทใชในการวเคราะหผลการทดลอง

3. ทดลองเกบขอมลกอนทำการทดลองจรง 3.1 ทำการอบบมอะลมเนยมอลลอยด เกรด 60633.2 ตดชนงานอะลมเนยมดวยเครองตด 3.3 ทำเรอนหมชนงาน 3.4 ทดสอบคาความแขงของชนงาน

4. การออกแบบการทดลอง การออกแบบการทดลองนเปนการศกษาสภาวะทเหมาะสมในกระบวนการอบบม

อะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063 ดวยวธการออกแบบการทดลองแบบแฟคทอเรยล แบบ 2k

Full Factorial Design โดยมการออกแบบแผนการทดลองดงน

4.1 การกำหนดปญหาทตองการศกษาปญหาทตองการจะศกษาในโครงงานน คอ การปรบปรงคณสมบตทาง

ดานความแขง (Hardness) และคณสมบตการตานแรงดง (Tensile) ของอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063 ดวยการอบบมเทยมแบบ 2 ขน (Double Steps Artificial Aging)

4.2 เลอกปจจยและระดบของแตละปจจยทใชในการทดลองจากปญหาทตองการศกษาสภาวะทเหมาะสมในกระบวนการอบบม

อะลมเนยม อลลอยด เกรด 6063 ไดทำการศกษาทฤษฎ และบทความทเกยวของกบการปรบปรงคณสมบตทางดานความแขง (Hardness) ของอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063 และการออกแบบการทดลอง โดยศกษาจากหนงสอ บทความ สออเลกทรอนกส เปนตน รวมทงการทบทวนงานวจยทเกยวของกบการปรบปรงคณสมบตดานความแขงของอะลมเนยมดวยกระบวนการอบบม (Aging Process) เพอหาปจจยและระดบในแตละปจจยทเหมาะสมในกระบวนการอบบม (Aging Process) โดยผจดทำโครงงานไดคดเลอกปจจยเพอนำมาศกษาสภาวะทเหมาะสมในกระบวนการอบบมทงสน 4 ปจจย ไดแก อณหภมในการอบบมชวงท 1 อณหภมในการอบบมชวงท 2 เวลาในการอบบมชวงท 1 และเวลาในการอบบมชวงท 2 โดยการออกแบบการทดลองแบบแฟคทอเรยล 24 Full Factorial Design สวนการอบละลายใหเปนสารเนอเดยวกน เลอกกำหนดอณหภมทใชในการอบละลายเฟส 510 องศาเซลเซยส และเวลาในการอบละลายเฟส 6 ชวโมง หลงจากผานการอบละลายใหเปนเนอเดยวกนแลวนำไปจมชบดวยนำเพอทำใหเยนตวลงอยางรวดเรวจนมอณหภมตำ ทอณหภมหองกอนนำไปทดลองในขนตอนการอบบมทกชน

ตารางท 17 แสดงปจจยและระดบของแตละปจจยทใชในการทดลอง

ปจจย ระดบของปจจยLow (-) High (+)

A : อณหภมในการอบบมชวงท 1 (องศาเซลเซยส; oC) 160 190B : อณหภมในการอบบมชวงท 2 (องศาเซลเซยส; oC) 200 220C : เวลาในการอบบมชวงท 1 (นาท;min) 40 60D : เวลาในการอบบมชวงท 2 (นาท;min) 50 70



4.3 กำหนดตวแปรตอบสนองหรอตวแปรผลลพธตวแปรตอบสนองทใชคอ คาความแขง (Hardness) มหนวยเปน ความแขงแบบ

วกเกอรส (Vickers hardness test) และ คาการตานแรงดง (Tensile Testing)

4.4 การเลอกการออกแบบการทดลองการศกษาสภาวะทเหมาะสมในกระบวนการอบบม (Aging) มปจจยทตองการ

ศกษา 4 ปจจย จงเลอกวธการออกแบบการทดลองแบบแฟคทอเรยล 24 Full Factorial Design ในการออกแบบการทดลองน

4.5 การทดลอง และการเกบรวบรวมขอมล

5. การทดลองตามทไดออกแบบไว

แผนการดำเนนงานขนตอนการทดลองตามทไดออกแบบไว ดงรปท 19

รปท 19 ขนตอนการทดลองตามทไดออกแบบไว

การอบบม (Aging)

นำชนงานทดสอบทผานการอบละลายใหเปนสารเนอเดยวกน และถกทำใหเยนตวลงอยางรวดเรวโดยการจมชบดวยนำทอณหภมหองแลว มาทำการอบบม โดยในการทดลองทำการอบบมตามลำดบการทดลองจรงท



ออกแบบไว ใชชนงาน 2 ชนตอ 1 การทดลอง การอบบมจะใชเตาอบในการทดลองโดยการตงคาอณหภมทใชในการอบบม และเวลาในการอบบม ตามลำดบการออกแบบการทดลองแบบแฟคทอเรยล แลวนำไปศกษาโครงสรางจลภาค ทดสอบความแขง และรวบรวมเกบขอมลจากผลการทดลอง

การตงคาเตาอบของการอบบมแบบ 2 ขน กำหนดปจจยควบคม 4 ปจจย คอ อณหภมในการอบบมชวงท 1 (T1) อณหภมในการอบบมชวงท 2 (T2) เวลาในการอบบมชวงท 1 (t1) และเวลาในการอบบมชวงท 2 (t2) ดงรปท 20

รปท 20 การตงคาของเตาอบทมา: G.I.P De Silva, R.A.D Perera, P.V.S.K. Ranasinghe (2015)

รปท 21 เตาอบระบบไฟฟา (Melting and Holding Furnace) ยหอ Naberthermทมา โรงปฎบตการวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยพะเยา



6. การเตรยมชนงานทดสอบเพอวดคาความแขง

แผนการดำเนนงานขนตอนการเตรยมชนงานทดสอบเพอวดคาความแขงดงรปท 22

รปท 22 การเตรยมชนงานทดสอบเพอวดคาความแขง

7. การวเคราะหผลการทดลองการวเคราะหขอมลทางสถต เปนการวเคราะหผลการทดลองทไดจากการทดลองคอ คาความแขง

และคาการตานแรงดง ดวยวธการการออกแบบการทดลองแบบแฟคทอเรยล และการใชโปรแกรมมนแทบ 18.1.0 ในการวเคราะหเพอหาปจจย และความสมพนธในแตละระดบของแตละปจจย ทมผลอยางมนยสำคญตอคาความแขงของอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063

8. การสรปผลการทดลองสรปผลการการวเคราะหปจจย และความสมพนธในแตละระดบของแตละปจจย ทมผลอยางมนย

สำคญตอการทดลอง เพอหาคาทเหมาะสมทสดในการอบบม (Aging) อะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063 ซงใหคาความแขง (Hardness) สงสดในการทดลอง



13. เอกสารอางองของโครงการวจย Potejana, P., C. Thongchattu and E. Thavorn. 2012. Microstructural Characterization of Aging Treatment in A 6063 Aluminium Alloy. Proceedings of the 5th Thailand-Japan International Academic Conference 2012. 20 October 2012. Tokyo Institute of Technology. Tokyo. Japan.

Potejana, P., S. Khwanthong and W. Khamenkhetkarn. 2012. A Study of Optimum Aging Condition for Aluminium 6063. Proceedings of the 6th Thailand Metallurgy Conference. 5-7 December 2012. Chiang Mai. Thailand. 153-159.

กมลฤทธ สมพมพา วรพงษ ผงเยน กฤษณา พลสวสด และอมพร เวยงมล (2555) ผลของอณหภมเท และความชนของรางเท ทมผลตอโครงสรางจลภาค และความแขงของอะลมเนยมผสม เกรด A356 ทขนรปแบบเทผานรางเทหลอเยน. สาขาวชาวศวกรรมวสด ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยนเรศวร และ ภาควชาฟสกส คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยนเรศวร พษณโลก.

กตตพงษ กมะพงศ(2550) การเชอมดวยการเสยดทานแบบจดของรอยตอเกยอะลมเนยมผสม เกรด 1100 และเหลกกลาไรสนม 304. คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร ปทมธาน.

ณพล รตนเพยร และศรา ไทยรตน (2555). การศกษาอทธพลในการเพมความแขงดวยทองแดงในเศษโลหะอะลมเนยมผสม เกรด 2xxx โดยผานกระบวนการบมแขง. ภาควชาวศวกรรมวสด คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร กรงเทพมหานคร.

ณฐภทร กาญจนเรองรอง และสของคณา แถลงกณฑ (2558). การพฒนาวสดเชงประกอบอะลมเนยม A356-ผงอะลมนาโดยการหลอแบบทราย. คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยอบลราชธาน และ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน ขอนแกน.

ดสนย ชาตเศรษฐพงษ และ อ.ดร.ปฏภาณ จยเจม (2554) การศกษาสมบตทางกลทดทสดของ อล ม เน ยมซล คอน เกรด A356 ทผสมกระปองเครองดมทไดจากรไซเคลและผานการสนสะเทอนทางกล . ภาควชาวศวกรรมวสด คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร กรงเทพมหานคร.

นพพล เหลองอกษร , นฤมล และ ปลมจตต นภสพร (2555). การศกษาสมบตทางกลของอะลมเนยมผสม เกรด 6061 ทผานกระบวนการกงของแขงและกระบวนการทางความรอน T6. ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร สงขลา.

นตกานต พาเจรญ. 2556. อทธพลของตวแปรในกระบวนการทางความรอนทมผลตอสมบตทางกลและโครงสรางจ ลภาคของอะล ม เน ยมหล อแบบก งของแข ง อะล ม เน ยม เกรด 6061. สาขาว ชาว ศวกรรมว สด คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร สงขลา.

สมมาตร สารทอง และอภชาต สอสงเนน. 2547. การเพมคณสมบตอะลมเนยม. กรงเทพฯ: ภาควชาวศวกรรมการผลต คณะวศวกรรมศาสตร. สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนคร เหนอ.



G.I.P De Silva, W.C.Perera (2012) Improvement of the Mechanical properties of Aluminum 6063 T5 Extrudates by varying the Aging condition Cost-effectively. Department of Material Science and Engineering Faculty of Engineering. University of Moratuwa Sri Lanka.

K.T. Akhila, SanjiviArulb , R.Sellamuthuc (2014) The Effect of Heat Treatment and Aging Process on Microstructure and Mechanical Properties of A356 Aluminium Alloy Sections in Casting. Department of Mechanical Engineering. Faculty of Engineering Amrita Vishwa Vidyapeetham (Amrita University) India.

Martin Leary and Colin Burvill (2005) The influence of billet processing on the mechanical properties of forged 6061 aluminium. Department of Mechanical Engineering Institution of Engineers Australia Australia.

สออเลกทรอนกส

คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยพะเยา การทดสอบคาความแขง สบคนเมอ 3 พฤศจกายน 2560 แหลงขอมล: http://engineeringmaterialsproject.blogspot.com/2015/12/3.html

ฉลอง สแกวสว การออกแบบการทดลอง Design of experiment (DOE) สบคนเมอ 1 พฤศจกายน 2560 เวบไซตการเรยนรเกยวกบสถตเชงประยกต แหลงขอมล: http://www.geocities.ws/chalong_sri/index.htm

บรษท นคเคสยามอลมเนยม จำกด แหลงทมาของอะลมเนยม สบคนเมอ 3 พฤศจกายน 2560 แหลงขอมล: http://www.nikkeisiam.com/th/sheet/overview.html

พรวสา วงศปญญา (2556) การตรวจสอบโครงสรางจลภาคโดยใชกลองจลทรรศนแบบใชแสง สะทอน ปฏบตการโลหการกายภาพ 1 สบคนเมอ 1 พฤษจกายน 2560 แหลงขอมล: http://eng.sut.ac.th/metal/images/stories/Lab_3_Microstructural_Examination_using_Reflective_Light_Optical_Microscope.pdf

ภาควชา ครศาสตรอตสาหการ คณะครศาสตรอตสาหกรรม มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร เฟสไดอะแกรมของอะลมเนยมอลลอยดเกรด 6063 สบคนเมอ 3 พฤศจกายน 2560 แหลงขอมล: http://www.aluminiumlearning.com/html/w_6xxx.html

เมธาเมทล METHA METAL องคประกอบทางเคมของอะลมเนยมเกรด 6063 สบคนเมอ 6 พฤศจกายน 2560 แหลงทมา: http://www.methametal.com/ -aluminium-alloy- 5083-6061-7075-etc

หจก.ยงไทยโละกจภณ อะลมเนยมเกรดตางๆ สบคนเมอ 1 พฤษจกายน 2560 แหลงขอมล: https://www.yongthaimetal.com



หองปฏบตการเทคโนโลยกระบวนการผลตวสดผง หนวยวจยโลหะ ศนยเทคโนโลยโลหะและวสด แหงชาต การบมแขงของอะลมเนยมขนรป สบคนเมอ 6 พฤศจกายน 2560 แหลงขอมล: https://www2.mtec.or.th/th/e-magazine/admin/upload/302_78.pdf

Automotive Aluminium Alloy Market 2017 Research Analysis, Applications, Demands and Growth Forecast Report to 2021 สบคนเมอ 6 พฤศจกายน 2560 แหลงขอมล: http://newshawktime.com/automotive-aluminium-alloy-market- 2017-research- analysis-applications-demands-and-growth-forecast-report-to-2021/

DongGuan Q1-Test Equipment Co., Ltd. เครองทดสอบความแขงวกเกอรส สบคนเมอ 6 พฤศจกายน 2560 แหลงทมา: http://thai.temperaturehumiditytestchamber.com/-contactus.html

14. ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

14.1 ไดกระบวนการอบบมเทยมแบบ 2 ขน (Double Steps Artificial Aging) โดยมอณหภมและเวลาทเหมาะสมเพอปรบปรงคณสมบตทางกล (Mechanical Properties) เชน คาความแขง (Hardness) และความตานแรงดง (Tensile) ของชนสวนอะลมเนยมอลลอยด เกรด 6063

14.2 กระบวนการอบบมเทยมนสามารถลดเวลา (การอบบมแบบเดมในโรงงานอตสาหกรรมใชเวลารวม

9 ชวโมง ) และลดอณหภม ในกระบวนการอบบมเทยมลง (การอบบมแบบเดมในโรงงานอตสาหกรรมใชเวลาอณหภม 220 องศาเซลเซยสขนไป) โดยสงผลถงการลดตนทนการผลตชนสวนอะลมเนยมอลลอยดได

14.3 สามารถนำเอาองคความรทไดจากการวจยน ไปทำการถายทอดกระบวนการอบบมเทยมแบบ 2 ขน (Double Steps Artificial Aging) ใหกบผประกอบการ สถานศกษา ตามแนวทางรถไฟสายเดนชย-เชยงราย-เชยงของ ทงนเพอเปนการเตรยมความพรอมในการเปนผผลตชนสวนอะไหลระบบรางของไทยในอนาคตไดเปนอยางด

การนำไปใชประโยชนในดาน ดานวชาการ


http://thai.temperaturehumiditytestchamber.com/


ผทนำผลการวจยไปใชประโยชน ผใช การใชประโยชน

ผประกอบการผลตชนสวนอะลมเนยม ตามแนวทางรถไฟสายเดนชย-เชยงราย-เชยงของ

นำวธการอบบมเทยมแบบ 2 ขน ไปใชเพอการลดเวลา และอณหภม ซงสงผลตอตนทนพลงงานในการผลต และมตนทนการผลตรวมอกดวย

สถาบนการศกษาสายอาชพ ดานชางกลโรงงาน ตามแนวทางรถไฟสายเดนชย-เชยงราย-เชยงของ

ศกษาเกยวกบวธการอบบมเทยมแบบ 2 ขนในอะลมเนยมอลลอยด เพอเตรยมทกษะในการทำงานในอนาคต

15. แผนการถายทอดเทคโนโลยหรอผลการวจยสกลมเปาหมาย 15.1 เมอการวจยสำเรจแลว จะทำการจดการอบรมถายทอดองคความรใหกบนสต คณะ

วศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยพะเยา และผทสนใจ 15.2 นำเอาองคความรทไดไปทำการเผยแพรภายทอดเทคโนโลยใหกบบรษทตางๆ จำนวน 3 ราย

ดงน - บ. ซนเนตก จำกด อ.บางกรวย จ. นนทบร ผออกแบบและผลตชนสวนยานยนต และ

ยทโธปกรณทางทหาร- บ. ไทย อารแอนดด โซลชน จำกด จ. สมทรปราการ ผออกแบบและผลตชนสวนยานยนต

และระบบราง- บ. แมชชนเนอร เอมโปเรยม (1995) จำกด จ. สมทรปราการ ผออกแบบและผลตชนสวน

ยานยนต และระบบราง15.3 ทำการถายทอดองคความรใหกบผประกอบการผลตชนสวนอะลมเนยม ตามแนวทางรถไฟสาย

เดนชย-เชยงราย-เชยงของ และ สถาบนการศกษาสายอาชพ ดานชางกลโรงงาน ตามแนวทางรถไฟสายเดนชย-เชยงราย-เชยงของ โดยมการถายทอดองคความรทงทางทฤษฎและการลงมอปฎบต

16. ระยะเวลาการวจย ระยะเวลาโครงการ 1 ป 0 เดอน วนทเรมตน 1 ตลาคม 2562 วนทสนสด 30 กนยายน 2563

แผนการดำเนนงานวจย (ปทเรมตน – สนสด) ป(งบ

ประมาณ) กจกรรม ต.ค. พ.ย. ธ.ค. ม.ค. ก.พ. ม.ค. เม.ย. พ.ค. ม.ย. ก.ค. ส.ค. ก.ย.

รอยละของกจกรรมใน

ปงบประมาณ

2563 ทำการจดหาและเตรยมอปกรณการ x x x 20



ป(งบประมาณ)

กจกรรม ต.ค. พ.ย. ธ.ค. ม.ค. ก.พ. ม.ค. เม.ย. พ.ค. ม.ย. ก.ค. ส.ค. ก.ย.รอยละของกจกรรมใน

ปงบประมาณ

ทดลอง2563 ทำการทดลองตามทไดออกแบบการ

ทดลองไวx x x x x x 40

2563 ทำการวดและวเคราะหคณสมบตทางกลของชนสวนอะลมเนยม

x x x 20

2563 ทำการวเคราะหผลทางสถต x x 102563 ทำการทดลองซำเพอการยนยนผลการ

ทดลองx x 10

รวม 100

17. งบประมาณของโครงการวจย17.1 แสดงรายละเอยดประมาณการงบประมาณตลอดโครงการ (กรณของบประมาณเปนโครงการตอเนอง

ระยะเวลาดำเนนการวจยมากกวา 1 ป ใหแสดงงบประมาณตลอดแผนการดำเนนงาน) ปทดำเนนการ ปงบประมาณ งบประมาณทเสนอขอ

ปท 1 ระยะเวลา พ . ศ . 2562-2563

2563 1,044,000 บาท

17.2 แสดงรายละเอยดประมาณการงบประมาณปทเสนอขอปท 1 ระยะเวลา พ . ศ . 2562-2563

ประเภทงบประมาณ รายละเอยด งบประมาณ (บาท)งบดำเนนการ : หมวดคาตอบแทน 1. คาตอบแทนนกวจย จำนวน 2 คน 100,000

2. คาตอบแทนผชวยนกวจย จำนวน 2 คน วนละ 300 บาท เดอนละ 20 วน รวม 6000 บาทตอคนตอ 1 เดอน ทงหมด 12 เดอน

144,000

3. คาตอบแทนนสตชวยงานวจย จำนวน 5 คน วนละ 250 บาท เดอนละ 20 วน รวม 5000 บาทตอคนตอ 1 เดอน ทงหมด 12 เดอน

300,000

งบดำเนนการ : คาวสด 1. อะลมเนยม เกรด 6063 และ 7075 150,0002. ผงขดอะลมนา 100,0003. กระดาษทราย 30,0004. กรดไฮโดรคลอลก HCl 30,0005. กรดโซเดยมไฮดอกไซด NaOH 40,000



ประเภทงบประมาณ รายละเอยด งบประมาณ (บาท)งบดำเนนการ : คาพาหนะ 1. คาพาหนะการเดนทาง 80,000

2. คาทพกการเดนทาง 70,000รวม 1,044,000

17.3 เหตผลความจำเปนในการจดซอครภณฑ (พรอมแนบรายละเอยดครภณฑทจะจดซอ)

ชอครภณฑ

ครภณฑทขอสนบสนนลกษณะการใชงานและความจำเปน

การใชประโยชนของครภณฑนเมอโครงการสน

สด

สถานภาพครภณฑใกลเคยงทใช ณ ปจจบน

(ถาม)

สถานภาพการใชงาน ณ ปจจบน

ไมมครภณฑนไมมครภณฑน

18. ผลผลต (Output) จากงานวจย

ผลงานทคาดวาจะไดรบ รายละเอยดของผลผลต

จำนวนนบหนวยนบ

ระดบความสำเรจ

ป2563

ป2564

ป2565

ป2566

ป2567 รวม

1. ตนแบบผลตภณฑ โดยระบ ดงน 1.1 ระดบอตสาหกรรม ตนแบบ Primary

Result

1.2 ระดบกงอตสาหกรรม ตนแบบ Primary Result

1.3 ระดบภาคสนาม ตนแบบ Primary Result

1.4 ระดบหองปฏบตการ ตนแบบ Primary Result

2.ตนแบบเทคโนโลย โดยระบ ดงน 2.1 ระดบอตสาหกรรม ตนแบบ Primary

Result

2.2 ระดบกงอตสาหกรรม ตนแบบ Primary Result

2.3 ระดบภาคสนาม ตนแบบ Primary Result

2.4 ระดบหองปฏบตการ ตนแบบ Primary Result

3. กระบวนการใหม โดยระบ ดงน 3.1 ระดบอตสาหกรรม - ตนแบบกระบวนการอบ

บมอะลมเนยมแบบสองชวงอณหภมเพอชนสวนรถไฟ

1 1 1 กระบวน

การ

Primary Result

3.2 ระดบกงอตสาหกรรม กระบวนการ

Primary Result

3.3 ระดบภาคสนาม กระบวนการ

Primary Result

3.4 ระดบหองปฏบตการ กระบวนการ

Primary Result






ป2563

ป2564

ป2565

ป2566

ป2567 รวม

4.องคความร (โปรดระบ) 4.1 ..…………… เรอง Primary

Result

4.2 ..…………… เรอง Primary Result

4.3 ..…………… เรอง Primary Result

5. การใชประโยชนเชงพาณชย 5.1 การถายทอดเทคโนโลย

ถายทอดใหกบบรษทจำนวน 3 บรษท

1 1 3 ครงPrimary Result

5.2 การฝกอบรม ฝกอบรมใหกบบรษท จำนวน 3 บรษท ตามแนวรถไฟสายเดนชย เชยงราย

1 1 3 ครง

Primary Result

5.3 การจดสมมนา จดสมนาในสถาบนการศกษาสายอาชพ เทคนค ตามแนวรถไฟสายเดนชย เชยงราย เชยงของ จำนวน 3 แหง

1 1 3 ครง

Primary Result

6. การใชประโยชนเชงสาธารณะ 6.1 การถายทอดเทคโนโลย ครง

Primary Result

6.2 การฝกอบรม ครง Primary Result

6.3 การจดสมมนา ครง Primary Result

7. การพฒนากำลงคน 7.1 นศ.ระดบปรญญาโท คน Primary

Result

7.2 นศ.ระดบปรญญาเอก

คน Primary Result

7.3 นกวจยหลงปรญญาเอก


7.4 นกวจยจากภาคเอกชน ภาคบรการและภาคสงคม


8. ทรพยสนทางปญญา ไดแก สทธบตร/ลขสทธ/เครองหมายการคา/ความลบทางการคา เปนตน (โปรดระบ) 8.1 ............... เรอง Primary

Result

8.2 ............... เรอง Primary Result

8.3 ............. เรอง Primary Result

9. บทความทางวชาการ 9.1 วารสารระดบชาต เรอง Primary

Result

9.2 วารสารระดบนานาชาต จำนวน 2 เรอง 1 1 2 2 เรอง

Primary Result

10. การประชม/สมมนาระดบชาต 10.1 นำเสนอแบบปากเปลา

จำนวน 3 ครง 1 1 2 2 ครงPrimary Result






ป2563

ป2564

ป2565

ป2566

ป2567 รวม

10.2 นำเสนอแบบโปสเตอร ครง

Primary Result

11. การประชม/สมมนาระดบนานาชาต 11.1 นำเสนอแบบปากเปลา

จำนวน 2 ครง 1 1 1 3 3 ครงPrimary Result

11.2 นำเสนอแบบโปสเตอร ครง

Primary Result

19. ผลลพธ (Outcome) ทคาดวาจะไดตลอดระยะเวลาโครงการชอผลลพธ ประเภท ปรมาณ รายละเอยด

เชงปรมาณเชงปรมาณเชงปรมาณ

20. ผลกระทบ (Impact) ทคาดวาจะไดรบ (หากระบเปนตวเลขได โปรดระบ)ชอผลงาน ลกษณะผลงาน กลมเปาหมาย /

ผใชประโยชน ผลกระทบทคาดวาจะไดรบ

- กระบวนการอบบมอะลมเนยมเพอชนสวนรถไฟ

ตนแบบกระบวนการอบบมอะลมเนยมเพอชนสวนรถไฟ

ผประกอบการ นสต บคลากรทางการศกษา ตามแนวทางรถไฟสายเดนชย เชยงราย เชยงของ

มบคลากรในพนททพรอมทำงานรวมกบทางรถไฟสายเดนชย เชยงราย เชยงของ ในภาคสวนใดภาคสวนหนง ตลอดแนวรถไฟ

21. การตรวจสอบทรพยสนทางปญญาหรอสทธบตรทเกยวของ ไมมการตรวจสอบทรพยสนทางปญญา และ/หรอ สทธบตรทเกยวของ ตรวจสอบทรพยสนทางปญญาแลว ไมมทรพยสนทางปญญา และ/หรอ สทธบตรทเกยวของ ตรวจสอบทรพยสนทางปญญาแลว มทรพยสนทางปญญา และ/หรอ สทธบตรทเกยวของ

รายละเอยดทรพยสนทางปญญาทเกยวของหมายเลขทรพยสน

ทางปญญาประเภททรพยสน

ทางปญญา ชอทรพยสนทางปญญา ชอผประดษฐ ชอผครอบครองสทธ

22. มาตรฐานการวจย มการใชสตวทดลอง

มการวจยในมนษย



มการวจยทเกยวของกบงานดานเทคโนโลยชวภาพสมยใหม มการใชหองปฎบตการทเกยวกบสารเคม

23. หนวยงานรวมลงทน รวมวจย รบจางวจย หรอ Matching fund

ประเภท ชอหนวยงาน/บรษท แนวทางรวมดำเนนการ การรวมลงทนจำนวนเงน(In cash (บาท))

ภาคการศกษา (มหาวทยาลย/สถาบนวจย)

- - ไมระบ -

ภาคอตสาหกรรม (รฐวสาหกจ/บรษทเอกชน)

- - ไมระบ -

*กรณมการลงทนรวมกบภาคเอกชน ใหจดทำหนงสอแสดงเจตนาการรวมทนวจยพฒนาประกอบการเสนอขอ24. สถานททำการวจย

ในประเทศ/ตาง

ประเทศ

ชอประเทศ/จงหวด พนทททำวจย ชอสถานท

พกดสถานท GPS (ถาม)ละตจด ลองจจด

ในประเทศ พะเยา หองปฏบตการ โรงปฎบตการสาขาวชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยพะเยา

ในประเทศ ตางประเทศ

*องศาทศนยม (DD)

25. สถานทใชประโยชน ใน

ประเทศ/ตางประเทศ

ชอประเทศ/จงหวด ชอสถานท

พกดสถานท GPS (ถาม)ละตจด ลองจจด

ในประเทศ กรงเทพมหานคร - บ. ซนเนตก จำกด อ.บางกรวยจ. นนทบร

ในประเทศ กรงเทพมหานคร - บ. ไทย อารแอนดด โซลชน จำกด จ. สมทรปราการ

ในประเทศ กรงเทพมหานคร - บ. แมชชนเนอร เอมโปเรยม (1995) จำกด จ. สมทรปราการ

ในประเทศ แพร พะเยา วทยาลยเทคนคแพร พะเยา และ



ในประเทศ/ตาง

ประเทศ

ชอประเทศ/จงหวด ชอสถานท พกดสถานท GPS (ถาม)

ละตจด ลองจจดเชยงราย เชยงราย

*องศาทศนยม (DD) 26. การเสนอขอเสนอหรอสวนหนงสวนใดของงานวจยนตอแหลงทนอน หรอเปนการวจยตอยอดจากโครงการ

วจยอน ม ไมม หนวยงาน/สถาบนทยน .............................................................................................................................

ชอโครงการ .............................................................................................................................ระบความแตกตางจากโครงการน....................................................................................................................................................................................

สถานะการพจารณา ไมมการพจารณา โครงการไดรบอนมตแลว สดสวนทนทไดรบ .......... % โครงการอยระหวางการพจารณา

27. คำชแจงอน ๆ (ถาม)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

28. ลงลายมอชอ หวหนาโครงการวจย พรอมวน เดอน ป

ลงชอ………………………………………………………

( อ.ดร. พจนศกด พจนา ) หวหนาโครงการวจย

วนท.....21..... เดอน ...สงหาคม..... พ.ศ.2561..


สำนักงานคณะกรรมการวิจัย...

Documents