A Free Template From Joomlashack

A Free Template From Joomlashack

Thai (ภาษาไทย)English (United Kingdom)
Industry_Banner_GIF_950x126
การชุบผิวแข็ง (Hardening) - ข้อมูลความรู้ PDF พิมพ์ อีเมล


คือการเพิ่มความแข็งให้กับผิวชิ้นงาน เพื่อความทนทานต่อการสึกหรอ และทนทานต่อ Dynamic Stresses โดยนำเหล็กกล้าที่มีคุณสมบัติทนทานต่อการใช้งานหนัก มาทำให้ผิวของเหล็กมีความแข็งเพิ่มขึ้น

Hardening

การชุบผิวแข็ง (Types of Hardening) แบ่งได้เป็น 4 วิธี

1. Case Hardening คือการนำเหล็ก Low carbon ไปอบกับสารที่มีปริมาณคาร์บอนสูง ซึ่งอาจเป็นของแข็ง ของเหลว หรือ ก๊าซ จนมีอุณหภูมิเหนือ
    จุดวิกฤตบนผิวของชิ้นงานเพื่อเพิ่มปริมาณคาร์บอนขึ้นถึง 0.85% ต่อมาจึงทำ Heat Treatment ซึ่งจะได้ชิ้นงานมีผิวแข็งทนทานต่อการสึกหรอ
 

การเพิ่มปริมาณคาร์บอน (Carburising) แยกเป็น 3 ประเภท คือ

- Solid Carburising คือ การนำชิ้นงานสำเร็จ อัดด้วยสารลงในกล่องเหล็กกล้าให้ชิ้นงานสัมผัสกับสารดังกล่าวให้ทั่วถึงทุกซอกทุกมุม
  บริเวณผิวชิ้นงานที่ไม่ต้องการให้เกิดการชุบแข็ง สามารถปิดด้วยแผ่นทองแดงหนา 0.075 มม. ฝากล่องใช้ดินเหนียวอัดให้แน่นไม่ให้
  อากาศเข้าได้ จากนั้นนำไปอบที่อุณหภูมิประมาณ 900-950°C เป็นเวลา 3-8 ชม. และปล่อยให้เย็นตัวช้าๆในเตา สารที่นำมาอบด้วย
  เช่น ถ่านไม้ ถ่านโค๊กป่นผสมกับตัวก่อให้เกิดปฏิกิริยา แบเรียมคาร์บอเนต เมื่อนำไปอบแบเรียมคาร์บอเนตจะสลายตัวในออกซิเจน
  ซึ่งทำปฎิกิริยาออกซิไดซ์คาร์บอนเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์ ทำให้เกิดเป็น Nascent Carbon หรือ คาร์บอนที่เกิดใหม่ ที่ซึมเข้าใน
  ผิวเหล็กกล้า โดยมีความลึกของผิวชุบแข็งระหว่าง 0.05-1.55 มม. ชิ้นงานที่นำมาอบที่ 900°C เป็นเวลา 1 ชม. จะมีความลึกของผิว
  ชุบแข็งประมาณ 0.25 มม. ต่อชั่วโมง
 

- Liquid Carburising ใช้สารที่นำมาอบประกอบด้วยโซเดียมไซยาไนด์ ประมาณ 20 - 45% (โซเดียมคาร์บอเนต และโซเดียมคลอไรด์)
  ชิ้นงานจะถูกนำใส่ตะกร้า จุ่มลงในอ่างเกลือหลอมเหลว ซึ่งควบคุมอุณหภูมิที่ 870-950°C หลังจากนั้นจึงทำให้เย็นตัวโดยเร็ว
  กระบวนการนี้สามารถให้ความร้อนอย่างรวดเร็ว และสม่ำเสมอ ชิ้นงานจึงบิดงอน้อย เป็นวิธีที่ประหยัด และเหมาะสำหรับชิ้นงานขนาด
  เล็กที่ต้องการผิวชุบแข็งเพียงบางๆ การชุบชิ้นงานที่ทำจาก Mild Steel และใช้รับแรงน้อย ควรชุบผิวแข็งหนาไม่เกิน 0.25 มม.
  โดยแช่ชิ้นงานไว้ในอ่างเกลือหลอมเหลว 45 นาที ความหนาสูงสุดที่ทำได้คือ 0.75 มม. โดยแช่ชิ้นงานเป็นเวลา 3 ชั่วโมง

     ข้อระวัง: เนื่องจากการชุบผิวแข็งวิธีนี้ต้องใช้ ไซยาไนด์ สารพิษรุนแรงจึงต้องระมัดระวังมาก เหนืออ่างหลอมเหลวจะต้องมีที่ดูดควันอย่างดี
     ต้องระมัดระวังไม่ให้ของเหลวกระเด็นออกนอกอ่าง และ  ต้องระมัดระวังไม่ให้ไซยาไนด์เข้าสู่ร่างกายโดยเฉพาะอย่างยิ่งทางบาดแผล

- Gas Carburising คือ การอบชิ้นงานให้มีอุณหภูมิประมาณ 900°C ภายในเตาที่มีก๊าซ อีเทน (Ethane) โปรเปน (Propane) บิวเทน
  (Butane) ที่เหมาะสม ผิวที่ชุบแข็งจะมีความลึกประมาณ 0.25-1.0 มม. โดยใช้เวลาอบไม่เกิน 4 ชั่วโมง

  Gas Carburising  อีกแบบหนึ่ง คือ Carbonitriding Plain Carbon Steels จะเกิดทั้ง Carburising และ Nitriding หลังจากอบชิ้นงาน
  ที่อุณหภูมิประมาณ 650-950°C ภายใต้ ก๊าซแอมโมเนียและไฮโดรคาร์บอน อุณหภูมิที่เลือกอบจะขึ้นอยู่กับความลึกของผิวที่ต้องการชุบ
  ให้แข็งอยู่ที่ 820-840°C จากนั้นทำให้เย็นตัวโดยเร็ว ชิ้นงานที่ได้จะแตกร้าวและบิดงอน้อย เนื่องจากอบที่อุณหภูมิต่ำ และไม่ต้องทำ
  Heat Treatment ซ้ำ

 
2. Nitriding (Surface Hardening) คือ การทำให้ผิวชิ้นงานเกิดเป็นโลหะไนไตรน์ ด้วยการอบชิ้นงานที่ผ่านการทำ Heat Treatment มาแล้ว
    ในภาชนะปิดที่มีก๊าซแอมโมเนียหมุนเวียนอยู่ตลอดเวลา อบจนมีอุณหภูมิ 500°C เป็นเวลา 2-4 วัน แอมโมเนียจะสลายตัวให้ก๊าซไฮโดรเจน
    และไนโตรเจน จะซึมเข้าไปในผิวชิ้นงานเกิดเป็นโลหะไนไตรน์ โลหะพวก Plain Carbon Steels ไม่ควรนำมาทำ Nitriding
    เนื่องจากจะเกิดคาร์บอนไนไตรน์ ที่ผิวชิ้นงานจะทำให้ชิ้นงานเปราะเกินไป

 

    ส่วนโลหะที่เหมาะกับการทำ Nitriding ได้แก่โลหะผสม Nitralloy ซึ่งจะมีคาร์บอน 0.2-0.5% โครเมียม 1.5% อลูมิเนียม 1% และโมลิบดินัม 0.2%
    ผิวชิ้นงานจะเกิดเป็นโครเมียม และอลูมิเนียมไนไตรน์ทำให้ผิวแข็งขึ้น เนื่องจากการเกิดโครเมียมไนไตรน์ เกิดเข้าไปในผิวชิ้นงานได้ลึกกว่า
    อลูมิเนียมไนไตรน์มาก ดังนั้น ความแข็งภายในผิวชิ้นงานจะลดลงตามความลึก โมลิบดินัมที่มีอยู่จะช่วยปรับสภาพเกรนบริเวณแกนกลางชิ้นงาน
    ทำให้ทนทานต่องานหนักได้ดี

 

 ขั้นตอนการทำงานของชิ้นงานพวก Nitralloy มีดังนี้

1. อบชิ้นงานที่อุณหภูมิ 900°C แล้วทำให้เย็นตัวด้วยน้ำ
2. Tempering ที่อุณหภูมิ 650°C
3. เป็นชิ้นงานหยาบเช่นนำมากัดกลึงต่างๆ
4. Annealing ที่อุณหภูมิ 525-550°C อย่างมาก 5 ชม. เพื่อลดความเครียด
5. ทำให้เป็นชิ้นงานสำเร็จ
6. Nitriding ที่อุณหภูมิ 500°C ให้ผิวแข็งประมาณ 1050-1100 HV ที่ความลึก 0.25-0.90 มม.
    ตัวอย่างชิ้นงาน ได้แก่ Die Block จานเบรก เพลาข้อเหวี่ยง Plastic Mould Spindles เป็นต้น
         

ข้อดีของการทำ Nitriding

- เนื่องจากชิ้นงานได้ผ่านการทำ Heat treatment มาก่อนทำ Nitriding จึงไม่มีปัญหาการบิดงอหรือแตกร้าวของชิ้นงาน
  ระหว่างการทำให้เย็นตัวโดยเร็ว และหลังจากผ่านการทำ Nitriding แล้วจะปราศจากความเครียดภายในเนื้อโลหะ

- ผิวชิ้นงานจะแข็งประมาณ 1050-1100 HV ที่ความลึกประมาณ 0.03-0.08 มม.
- ความแข็งของผิวชิ้นงานจะคงสภาพที่อุณหภูมิ 500°C ในขณะที่ชิ้นงานที่ผ่านการทำ Carburising จะคงความแข็งผิวที่
  อุณหภูมิ 200°C เมื่ออุณหภูมิเกินกว่า 200°C ผิวชิ้นงานจะอ่อนตัวลง

- ทนทานต่อการกัดกร่อนต่างๆ ได้ดีมาก
- มีความทนทานต่อการล้าตัว (Fatigue) ของเนื้อโลหะ
- การทำ Nitriding จะเสียค่าใช้จ่ายขั้นต้น เช่น ค่าก่อสร้างโรงงานมากกว่าการชุบแข็งแบบอื่นๆ และยังต้องใช้โลหะผสม
  ชนิดพิเศษอีกด้วย หากต้องชุบแข็งชิ้นงานจำนวนมากๆ วิธีนี้จะถูกกว่าวิธีอื่นๆ

3. Flame Hardening คือ การใช้เปลว Oxy Acetylene เผาชิ้นงานจนมิอุณหภูมิเหนือจุดวิกฤติ แล้วพ่นละอองน้ำให้ชิ้นงานเย็นตัว โดยควรจะมี
    ปริมาณคาร์บอน 0.4-0.6% เพื่อให้ชิ้นงานมีผิวแข็งและทนทานต่อการใช้งานหนัก เหล็กกล้าที่มีปริมาณคาร์บอน 0.45% หลังจากทำ Flame
    Hardening จะมีผิวแข็งประมาณ 600 - 650 HV ที่ความลึกประมาณ 3.0-3.8 มม. ตัวอย่างชิ้นงาน เช่น เกียร์ ลูกเบี้ยว ซี่เฟืองต่างๆ ก่อนนำ
    ชิ้นงานมาชุบแข็งควรลดความเครียดภายในก่อน หลังจากชุบผิวแข็งแล้วจึงทำ
Annealing ที่อุณหภูมิต่ำ เพื่อลดความเครียดอีกครั้ง

4. Induction Hardening คือ การให้ความร้อนผิวชิ้นงานอย่างรวดเร็ว ด้วยกระแสความถี่สูงทำให้ชิ้นงานมีอุณหภูมิเหนือจุดวิกฤติภายในเวลา
    3-5 วินาที แล้วทำให้เย็นตัว โดยการพ่นละอองน้ำ ความลึกของผิวชุบแข็งที่ได้มีค่าประมาณ 3.2 มม. เหล็กกล้าที่ผ่านกระบวนการ Induction
    Hardening ควรมีปริมาณคาร์บอน 0.4-0.6 % วิธีนี้ถ้าควบคุมเวลาที่ใช้ในการชุบแข็งได้ตามกำหนด การที่ผลึกจะขยายขนาดขึ้น และสามารถ
    หลีกเลี่ยงปัญหาการบิดงอของชิ้นงาน หรือ De-Carburisation ได้

 
 
Joomla 1.5 Templates by Joomlashack