อิทธิพลของวิธีการกระตุ้นด้วยความเครียดต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของอลูมิเนียมผสมกึ่งของแข็งเกรด A356

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาเกี่ยวกับการขึ้นรูปโลหะผสมของอลูมิเนียมเกรด A356 โดยวิธีการขึ้นรูปแบบกึ่งของแข็งโดยประยุกต์ใช้เทคนิควิธีการกระตุ้นด้วยความเครียดและหลอมละลาย (Strain Induced Melt Activation, SIMA) ทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปร่างเกรนจากเดนไดร์ทไปเป็นโครงสร้างก้อนกลม โดยงานวิจัยนี้ได้แบ่งการทดลองออกเป็น 3 ส่วน ได้แก่ ส่วนที่ 1 เป็นการประยุกต์ใช้การออกแบบการทดลองเพื่อหาระดับของปัจจัยที่เหมาะสมในการอบหลอมละลายบางส่วนของชิ้นงานแบบก้อนที่ผ่านการกระตุ้นความเครียดด้วยการรีดเย็น และลดพื้นที่หน้าตัดของชิ้นงานลง ร้อยละ 50 ภายใต้ 2 ปัจจัย คือ อุณหภูมิที่ใช้ในการอบละลายบางส่วน 3 ระดับ ได้แก่ 585 595 และ 605 องศาเซลเซียส และเวลาที่ใช้ในการอบละลายบางส่วน 3 ระดับ ได้แก่ 15 25 และ 35 นาที โดยมีผลตอบสนองคือ ค่าความกลมของเกรน ค่าขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเกรน ค่าความแข็ง และค่าสัดส่วนของเฟสของเหลว จากผลการวิเคราะห์ความสัมพันธ์แบบเกรย์พบว่า อุณหภูมิที่ใช้ในการอบหลอมละลายบางส่วน 595 องศาเซลเซียส และอบแช่เป็นเวลานาน 35 นาที ให้ค่าผลตอบสนองหลายอย่างที่ดี และปัจจัยด้านเวลาในการอบมีอิทธิพลต่อค่าตอบสนองอย่างมีนัยสำคัญที่ระดับนัยสำคัญ 0.05 ส่วนที่ 2 เป็นการประยุกต์ใช้ค่าระดับปัจจัยที่เหมาะสมในการอบหลอมละลายบางส่วนของชิ้นงานแบบก้อนที่ผ่านการกระตุ้นความเครียดด้วยการรีดเย็น เพื่อนำไปใช้ในการเตรียมโครงสร้างก้อนกลมของชิ้นงานที่ผ่านการกระตุ้นความเครียดด้วยวิธีการอื่น ซึ่งประกอบด้วย การกระตุ้นให้เกิดความเครียดของชิ้นงานแบบก้อนด้วยวิธีการอัด และการกระตุ้นให้เกิดความเครียดแบบสองชั้นด้วยวิธีกลึงและอัดเศษชิ้นงานขึ้นรูปเย็น ผลการทดลองส่วนที่ 2 พบว่า เงื่อนไขที่เหมาะสมในการอบละลายบางส่วนที่พบในวิธีการกระตุ้นด้วยความเครียดด้วยวิธีการรีดเย็น สามารถนำไปใช้กับการกระตุ้นความเครียดด้วยวิธีการอื่นได้ โดยโครงสร้างก้อนกลมของ α-phase ล้อมรอบด้วยเฟส Al-Si eutectic สามารถพบได้ในทุกชิ้นงาน และค่าปัจจัยรูปร่างของชิ้นงานที่ผ่านการกระตุ้นให้เกิดความเครียดด้วยวิธีการแบบสองชั้น จะมีขนาดของเกรนเล็กสุดและมีค่าสัดส่วนของเฟสของเหลวสูงสุด การกระตุ้นให้เกิดความเครียดแบบสองชั้นทำให้เกิดการเสียรูปอย่างถาวรสูงและแขนของเดนไดร์ทเกิดการบิด และเกิดพลังงานความเครียดตกค้างสะสมไว้ในแขนของเดรนไดร์ทจำนวนมากในรูปของดีสโลเคชั่น และพลังงานตกค้างเหล่านี้จะเป็นแรงกระตุ้นให้เกิดการตกผลึกใหม่ และการแตกเฉือนของแขนเดนไดร์ท เกิดเป็นเกรนก้อนกลมขนาดเล็กลอยอยู่ในเฟสของเหลวยูเทคติก เมื่อนำมาทำการอบหลอมละลายบางส่วน นอกจากนั้นยังพบว่า ขนาดของเกรนเฉลี่ยแปรผันตรงกับขนาดของเศษอลูมิเนียม ในขณะที่ค่าสัดส่วนของเฟสของเหลวแปรผกผันกับขนาดของเศษอลูมิเนียม และส่วนที่ 3 เป็นการศึกษาความเป็นไปได้ในการขึ้นรูปชิ้นงานวัสดุเชิงประกอบที่มีวัสดุพื้นเป็นโลหะผสมของอลูมิเนียมเกรด A356 เสริมแรงด้วยอนุภาคอลูมินาร้อยละ 20 โดยน้ำหนัก โดยใช้เทคนิค SIMA และใช้วิธีการกระตุ้นให้เกิดความเครียดแบบสองชั้นบนเศษอลูมิเนียมเนื้อพื้น และใช้เงื่อนไขการอบหลอมละลายบางส่วนที่เหมาะสมที่ได้จากการทดลองส่วนที่ 1 จากผลการทดลอง พบว่า ผงอลูมินาไม่มีการกระจานยอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งชิ้นงาน แต่จะกระจุกตัวอยู่เพียงบริเวณช่องว่างหรือขอบรอยต่อของเศษอลูมิเนียมเท่านั้น เนื่องมาจากน้ำโลหะในช่วงอุณหภูมิกึ่งของแข็งมีค่าความหนืดสูง ส่งผลให้การไหลตัวของเฟสของเหลวต่ำและไม่สามารถนำพาอนุภาคเสริมแรงให้กระจายตัวได้ ดังนั้นการประยุกต์ใช้เทคนิค SIMA เพียงอย่างเดียวจึงไม่สามารถขึ้นรูปชิ้นงานวัสดุเชิงประกอบที่มีสมบัติทางกลที่สม่ำเสมอได้