15.5 กระบวนการชุบผิวแข็ง
แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window
ติดตามผลงานได้ที่ www.thummech.com
หลักการของวิธีคาร์บูไรซิ่ง, ไนไตรดิง และจำกัดวงความร้อน ใช้ในงานชุบผิวแข็งงานต่างชนิดกัน จะมีวิธีการแยกย่อยอยู่มากมายที่จะนำมาใช้ในการชุบผิว ในหนังสือเล่มนี้จะกล่าววิธีการชุบผิวแข็ง 8 วิธี ได้แก่
· คาร์บูไรซิ่งกลุ่ม (Pack carburizing)
· คาร์บูไรซิ่งก๊าซ (Gas carburizing)
· คาร์บูไรซิ่งของเหลว (Liquid carburizing)
· ไนไตรดิง
· คาร์บอนไนไตรดิง (Carbonitriding)
· ไซยาไนต์ดิง (Cyaniding)
· การชุบผิวแข็งด้วยเปลวไฟ (Flame hardening)
· การชุบผิวแข็งด้วยการเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้า (Induction hardening)
15.5.1 คาร์บูไรซิ่งกลุ่ม
คาร์บูไรซิ่งกลุ่มเป็นวิธีการที่เก่าแก่ที่สุด และเป็นขั้นตอนพื้นฐานที่สุดในกระบวนการชุบผิวแข็ง ทางด้านเทคนิคชิ้นส่วนที่นำไปทำให้แข็งถูก จะจัดวางให้เป็น กลุ่ม, ชุด (Packed) บรรจุลงไปยังกล่องในเตาอบโลหะ ใส่ไปพร้อมกับ วัสดุมีส่วนประกอบของคาร์บอน (Carbonaceous material) และจากนั้นก็ให้ความร้อน
รูปชิ้นส่วนเครื่องกลที่ทำคาร์บูไรซิ่งกลุ่ม
วัสดุที่มีส่วนประกอบของคาร์บอน ก็คือ วัสดุที่มีคาร์บอนเข้มข้น เมื่อให้ความร้อนแก่ชิ้นงานวัสดุที่มีคาร์บอนก็จะให้ความร้อนแก่ชิ้นงานเหล่านั้น
วัสดุที่มีคาร์บอน คาร์บอนจะถูกหลอมฝังอยู่ในผิวของชิ้นงาน ทำให้ผิวชิ้นงานเกิดความแข็งในรูปแบบของคาร์บอน ส่วนมากจะเป็นคาร์บอนแบบธรรมดา
วัสดุที่มีส่วนประกอบของคาร์บอน ที่ถูกนำมาใช้ชุบผิวแข็งแบบคาร์บูไรซิ่งกลุ่ม ได้แก่ ถ่านไม้ (Charcoal), ถ่านโค้ก (Coke), ถ่านหิน (Coal), เปลือกหอย (Shell), เมล็ดลูกพีซ (Peach pits), ถั่ว (Beans), ลูกนัท (Nuts), กระดูก (Bone), หนังสัตว์ (Leather) และไม้เนื้อแข็ง
ชิ้นงานที่นำไปบรรจุในกล่องแล้วนำไปเข้าเตาอบโลหะ จะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงพอที่ทำให้คาร์บอนเกิดการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง ซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงไปถึงกลายเป็น คาร์บอนมอนอกไซด์ (Carbon monoxide)
รูปวัสดุที่มีส่วนประกอบของคาร์บอนที่นำมาใช้ในงานคาร์บูไรซิ่งกลุ่ม
ชิ้นงานที่อยู่ภายในกล่องในเตาอบโลหะ จะถูกให้ความร้อนไปถึงอุณหภูมิเหนือ แนวเส้นอุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปด้านสูง ซึ่งนั่นจะทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปไปเป็นเหล็กออสเตนไนต์ขึ้น อุณหภูมิที่ใช้ในการเปลี่ยนแปลงจะอยู่ในช่วงอุณหภูมิ 815°C – 980°C (1500°F – 1800°F) ซึ่งจะขึ้นอยู่กับเหล็กกล้าแต่ละชนิด
ในระหว่างการให้ความร้อน คาร์บอนมอนอกไซด์จะแทรกซึมพื้นผิวของชิ้นงาน มันถูกซึมซับโดยเหล็กที่อยู่ในรูปออสเตนไนต์ ก่อให้เกิดเป็นผิวเคลือบบาง ๆ ของคาร์บอนที่พื้นผิวชิ้นงาน
ในชั่วโมงแรกของการให้ความร้อน ผิวเคลือบจะโตที่อัตราความหนา 0.25 mm- 0.5 mm (0.010² – 0.020²) ต่อชั่วโมง หลังจากผ่านไป 5 - 6ชั่วโมง อัตราการเติบโตนี้จะหยุดที่ความหนา 0.13 mm (0.005²) ต่อชั่วโมง
หลังจากผ่านไป 8 ชั่วโมง ความหนาของผิวเคลือบจะมีค่าอยู่ที่ 1.50 mm (0.060²) เมื่อผ่านไป 10 ชั่วโมง การแทรกซึมของคาร์บอนแทบจะไม่เกิดขึ้น ดังนั้น ให้ดีไม่ควรที่จะเกิน 8 ชั่วโมง จำนวนชั่วโมงที่ใช้ชุบผิว จะไม่แน่นอนเสมอไป ทั้งนี้ก็ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่ใช้ และชนิดของเหล็กกล้านั้น ๆ
กล่องที่ใช้ใส่ชิ้นงานอบเคลือบผิว ต้องสามารถทนทานต่อความร้อนที่เกิดขึ้นภายในเตาได้ อีกทั้งกล่องภาชนะต้องสามารถทนต่อความร้อนที่เกิดขึ้นซ้ำ ๆ กันได้ และรวมไปถึงการนำไปทำให้ชิ้นงานเย็น ซึ่งสิ่งเหล่านี้จะสามารถสร้างความเค้นภายใน และทำให้กล่องภาชนะที่ใส่พังเสียหายได้
คาร์บูไรซิ่งกลุ่ม มีข้อดีมากมายที่เหนือกว่าเทคนิคเคลือบผิวแข็งแบบอื่น ๆ ที่เห็นได้อย่างชัดเจนก็คือ มีต้นทุนในการทำน้อยมาก และไม่ก่อให้เกิดอันตรายมาก เมื่อเทียบกับการเคลือบผิวแข็งด้วยวิธีการอื่น มันสามารถนำไปใช้งานได้จริง แต่มันจะเหมาะกับชิ้นงานที่มีขนาดเล็ก ๆ ที่ต้องการชุบผิวแข็ง นอกจากนี้ ข้อเสียก็มีอยู่นั่นก็คือ กระบวนการที่มีความช้าหลายชั่วโมง และมีความสกปรกเกิดขึ้น
วิดีโอทดลองการทำคาร์บูไรซิ่งกลุ่ม
ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก
“สอนผู้อื่นอย่างไร พึงทำตนอย่างนั้น
Practice what you preach.”
พุทธพจน์ / Sayings of the Buddha
บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที
