วารสารวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ 1 Received 13 January 2016 Accepted 9 March 2016 การศึกษาอิทธิพลของระยะช่องว่างคมตัดที่มีผลต ่อพฤติกรรม การสึกหรอของแม่พิมพ์สาหรับการตัดเหล็กกล้าความแข็งแรงสูง An Investigation the Influence of Cutting Clearance on Wear Behavior of Blanking Die for High Strength Steel เฉลิมพล คล้ายนิล 1* จิณกมล ลุยจันทร์ 2 และพงศกร หลีตระกูล 3 Chalermpol Klaynil 1* Jinkamon Luijan 2 and Pongsakorn Leetrakul 3 สาขาวิชาเทคโนโลยีวิศวกรรมการผลิต มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลรัตนโกสินทร์ ต.หนองแก อ.หัวหิน จ.ประจวบคีรีขันธ์ 77110 Department of Production Engineering Technology, Rajamangala University of Technology Rattanakosin, Nongkae, Huahin, Prachuapkhirikhan, 77110 E-mail: chalermpol1@hotmail.com 1 , chalermpol.kla@rmutr.ac.th 1 Telephone Number: 086-783-6060 บทคัดย่อ งานวิจัยนี ้มุ่งเน้นศึกษาอิทธิพลของระยะช่องว่างคมตัดที่มีผลต่อพฤติกรรมการสึกหรอของแม่พิมพ์ สาหรับการตัด เหล็กกล้าความแข็งแรงสูง โดยพันช์ทามาจากวัสดุเหล็กกล้าเครื่องมือ JIS SKS3 กาหนดให้ค่าความแข็งคือ 60 ± 2 HRC ค่าระยะช่องว่างคมตัดแตกต่างกัน 4 ระดับคือ 7%, 10%, 13% และ 16% ของความหนาชิ้นงาน และทาการทดลองตัด เหล็กกล้าความแข็งแรงสูง JIS G3113 เกรด SAPH440 ความหนา 1 .6 มิลลิเมตร เป็นรูปแผ่นกลมขนาดเส้นผ่าน ศูนย์กลาง 25 มิลลิเมตร ตรวจวัดผลการสึกหรอด้านข้างและด้านหน้า ชั่งน ้าหนักของพันช์ที่เปลี่ยนแปลงไป และศึกษา คุณภาพขอบตัดชิ้นงาน ผลการทดลองพบว่าแม่พิมพ์ที่มีระยะช่องว่างคมตัดน้อยที่สุดคือ 7% ของความหนาชิ้นงาน จะเกิด การสึกหรอมากที่สุด รองลงมาคือ 10%, 13% และ 16% ของความหนาชิ้นงาน ตามลาดับ การสึกหรอของพันช์มีผลต่อ การเปลี่ยนแปลงขอบตัดชิ้นงานในลักษณะเหมือนกัน คือส่งผลให้ส่วนโค้งมน รอยฉีกขาด และครีบมีขนาดเพิ่มสูงขึ ้น ส่วน รอยตัดเฉือนลดลง ABSTRACT The objective of this research was to study the influence of cutting clearance on wear behavior of blanking die for high strength steel. Punch material tool steel JIS SKS3, was specified for the hardness of 60 ±2 HRC. Four different clearances between punch and die were 7% , 10% , 13% and 16% of workpiece thickness (t). The high strength steel, JIS G3113SAPH440 steel strip with thickness of 1. 6 mm was experimented. The strip was blanked into circular shapes of 25 mm in diameter . The measurement of flank wear and face wear, weighting and cutting edge quality were studied. The result of the experiments found that the cutting clearance at 7%t had the highest wear, 10%t, 13%t and 16%t had the lowest wear rate respectively. Wear of blanking die which affected on cutting edge quality had the same results, which were die roll, fracture surface and burr were increased while shear surface was decreased. 7 4 3
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
743 วารสารวศวกรรมศาสตร
ม ห า ว ท ย า ล ย เ ช ย ง ใ ห ม
1 Received 13 January 2016Accepted 9 March 2016
รบ 13 ม.ค. 59 ตอบรบ 9 ม.ค. 59
การศกษาอทธพลของระยะชองวางคมตดทมผลตอพฤตกรรม การสกหรอของแมพมพส าหรบการตดเหลกกลาความแขงแรงสง An Investigation the Influence of Cutting Clearance
on Wear Behavior of Blanking Die for High Strength Steel
เฉลมพล คลายนล1* จณกมล ลยจนทร2 และพงศกร หลตระกล3
Chalermpol Klaynil1* Jinkamon Luijan2 and Pongsakorn Leetrakul3 สาขาวชาเทคโนโลยวศวกรรมการผลต มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลรตนโกสนทร
ต.หนองแก อ.หวหน จ.ประจวบครขนธ 77110 Department of Production Engineering Technology, Rajamangala University of Technology
Rattanakosin, Nongkae, Huahin, Prachuapkhirikhan, 77110 E-mail: [email protected], [email protected]
Telephone Number: 086-783-6060
บทคดยอ งานวจยนมงเนนศกษาอทธพลของระยะชองวางคมตดทมผลตอพฤตกรรมการสกหรอของแมพมพ ส าหรบการตดเหลกกลาความแขงแรงสง โดยพนชท ามาจากวสดเหลกกลาเครองมอ JIS SKS3 ก าหนดใหคาความแขงคอ 60 ± 2 HRC คาระยะชองวางคมตดแตกตางกน 4 ระดบคอ 7%, 10%, 13% และ 16% ของความหนาชนงาน และท าการทดลองตดเหลกกลาความแขงแรงสง JIS G3113 เกรด SAPH440 ความหนา 1 .6 มลลเมตร เปนรปแผนกลมขนาดเสนผานศนยกลาง 25 มลลเมตร ตรวจวดผลการสกหรอดานขางและดานหนา ชงน าหนกของพนชทเปลยนแปลงไป และศกษาคณภาพขอบตดชนงาน ผลการทดลองพบวาแมพมพทมระยะชองวางคมตดนอยทสดคอ 7% ของความหนาชนงาน จะเกดการสกหรอมากทสด รองลงมาคอ 10%, 13% และ 16% ของความหนาชนงาน ตามล าดบ การสกหรอของพนชมผลตอการเปลยนแปลงขอบตดชนงานในลกษณะเหมอนกน คอสงผลใหสวนโคงมน รอยฉกขาด และครบมขนาดเพมสงขน สวนรอยตดเฉอนลดลง
ABSTRACT The objective of this research was to study the influence of cutting clearance on wear behavior of blanking die for high strength steel. Punch material tool steel JIS SKS3, was specified for the hardness of 60 ±2 HRC. Four different clearances between punch and die were 7% , 10% , 13% and 16% of workpiece thickness (t). The high strength steel, JIS G3113SAPH440 steel strip with thickness of 1.6 mm was experimented. The strip was blanked into circular shapes of 25 mm in diameter. The measurement of flank wear and face wear, weighting and cutting edge quality were studied. The result of the experiments found that the cutting clearance at 7%t had the highest wear, 10%t, 13%t and 16%t had the lowest wear rate respectively. Wear of blanking die which affected on cutting edge quality had the same results, which were die roll, fracture surface and burr were increased while shear surface was decreased.
743
ฉ.คลายนล จ.ลยจนทร และ พ.หลตระกล
2
1. บทน า เหลกกลาความแขงแรงสง (High strength steel)
ถกน ามาใชเปนวตถดบในอตสาหกรรมการผลตชนสวนยานยนตมากขนแทนเหลกกลาทวไป เพอเปนการเพมความแขงแรงใหกบโครงสรางรถ โดยยงคงขนาดความหนาเดมแตวสดมความแขงแรงสงขน เชนชนสวนคานกนชนหนาของรถยนต คานประตดานขาง เปนตนแตปญหาทผผลตชนสวนยานยนตพบ คอเหลกกลาความแขงแรงสงเปนวตถดบทมความแขง ขนรปยากสงผลใหแมพมพเกดการสกหรอเรวขน ซงกระบวนการตดเฉอนและเจาะรวสดเปนกระบวนทมการใชงานอยางแพรหลาย การปมตดขนรปสวนใหญเปนกระบวนทตองอาศยการเปลยนรปอยางถาวรของวสด ขอบตดของชนงานประกอบดวยสวนทเกดการเปลยนรปอยางถาวรและสวนทเกดการตดเฉอนซงเกดขนภายในบรเวณแคบมากๆ คมตดของแมพมพอยภายใตเงอนไขการท างานทรนแรง [1] โดยเฉพาะอยางยงในกรณชนงานทตดเปนวสดมความแขงแรงสงกจะเกดการสกหรอบนคมตดอยางหลกเลยงไมได เมอแมพมพตดเกดการสกหรอ สงผลใหชนงานทไดมคณภาพแยลง ความเทยงตรงของขนาดลดลง และท าใหเกดครบ (Burr) บนขอบตดสงมากขน [2] จนไมสามารถน าไปใชงานได นอกจากการเลอกใชวสดในการท าแมพมพทดแลว [3] ยงตองค านงถงการออกแบบแมพมพทถกตองเหมาะสมกบปรมาณการผลต เพอใหไดชนงานทมคณภาพและชวยยดอายการใชงานของแมพมพซงสงผลตอตนทนในการผลต โดยในการออกแบบและการเลอกใชระยะชองวางคมตดของแมพมพมความส าคญมาก เพราะมผลตอการสกหรอและคณภาพของชนงานทได [4-8] โดยรายงานวจยทเกยวของกบกระบวนการตดเฉอนและการสกหรอของแมพมพตด [9] ศกษาชองวางคมตดระหวางพนชและดายในกระบวนการตดเหลกกลาความแขงแรงสง โดยก าหนดใหคารศมของขอบตดแตกตางกนคอ คา R=0
mm, R=0.13 mm และ R=0.33 mm วสดททดลองตดค อ เห ล ก ก ล าค ว าม แ ข ง แ ร ง ส ง เก ร ด JSC780Y,
JSC980Y และ JSC1180Y และ [10] ไดศกษาการสก
หรอของพนชแบบ ขดข วน (Abrasive) ในการตดทองแดงผสม โดยการจ าลองการท างาน (Simulation) ดวยระ เบ ยบว ธไฟไนต เอ ล เมนต และ [11] ศกษ ากระบวนการปมตดเหลกกลาโบรอนผสม 22MnB5 จากกระบวนการปมขนรปรอนทนยมผลตในอตสาหกรรม ยานยนต ดวยการศกษาคณภาพขอบตดชนงานและการสกหรอของแมพมพ โดยการทดลองปมตดชนงานแบบรอนชวงอณหภม 400-700oC ก าหนดใหชองวางคมตดมคา 5%t, 10%t, 15%t, 20%t และ 25%t และ [12] ศกษาพฤตกรรมการตดชนงานดวยระเบยบวธไฟไนตเอลเมนต ก าหนดใหระยะหางคมตด 0, 10 และ 20% ของความหนาชนงาน ซงสามารถสรปไดวาระยะชองวางของคมตดนอยจะใชแรงตดชนงานสง และทระยะชองวางของคมตดมากจะใชแรงตดชนงานต ากวา และ [13] ไดศกษารศมโคงของแมพมพท มผลตอพฤตกรรมการสกหรอของกระบวนการขนรปเหลกกลาความแขงแรงสง ผลจากการทดลองพบวาอทธพลรศมของแมพมพแบบตางๆ มผลตอการสกหรอของแมพมพ
จากเหตผลและปญหาการสกหรอของแมพมพตดสามารถลดลงไดถามการออกแบบแมพมพทถกตองและเห ม าะสมกบ ป รม าณ การผ ลตด งน น ง าน วจย น มวตถประสงคเพอตองการศกษาอทธพลของระยะชองวางคมตดระหวางพนช (Punch) และดาย (Die) ทมผลตอพฤตกรรมการสกหรอโดยการใชเหลกกลาเครองมอผานกระบวนการชบแขงและอบคนตวมาท าเปนพนชของแมพมพ และการทดลองดวยพนชดงกลาวตดชนงานวสดเปนเหลกกลาความแขงแรงสงเปนวสดทนยมผลตชนสวนยานยนตในปจจบนแลวท าการบนทกผลการสกหรอของแมพมพ ควบคกบ คณภาพขอบตดของชนงาน เพอเปรยบเทยบพฤตกรรมการสกหรอของแมพมพตดทงนเพอลดการสกหรอของชดคมตดแมพมพ ซงสงผลตอคณภาพงาน และอายการใชงานของแมพมพ รวมถงตนทนการผลต
743
2 3
1. บทน า เหลกกลาความแขงแรงสง (High strength steel)
ถกน ามาใชเปนวตถดบในอตสาหกรรมการผลตชนสวนยานยนตมากขนแทนเหลกกลาทวไป เพอเปนการเพมความแขงแรงใหกบโครงสรางรถ โดยยงคงขนาดความหนาเดมแตวสดมความแขงแรงสงขน เชนชนสวนคานกนชนหนาของรถยนต คานประตดานขาง เปนตนแตปญหาทผผลตชนสวนยานยนตพบ คอเหลกกลาความแขงแรงสงเปนวตถดบทมความแขง ขนรปยากสงผลใหแมพมพเกดการสกหรอเรวขน ซงกระบวนการตดเฉอนและเจาะรวสดเปนกระบวนทมการใชงานอยางแพรหลาย การปมตดขนรปสวนใหญเปนกระบวนทตองอาศยการเปลยนรปอยางถาวรของวสด ขอบตดของชนงานประกอบดวยสวนทเกดการเปลยนรปอยางถาวรและสวนทเกดการตดเฉอนซงเกดขนภายในบรเวณแคบมากๆ คมตดของแมพมพอยภายใตเงอนไขการท างานทรนแรง [1] โดยเฉพาะอยางยงในกรณชนงานทตดเปนวสดมความแขงแรงสงกจะเกดการสกหรอบนคมตดอยางหลกเลยงไมได เมอแมพมพตดเกดการสกหรอ สงผลใหชนงานทไดมคณภาพแยลง ความเทยงตรงของขนาดลดลง และท าใหเกดครบ (Burr) บนขอบตดสงมากขน [2] จนไมสามารถน าไปใชงานได นอกจากการเลอกใชวสดในการท าแมพมพทดแลว [3] ยงตองค านงถงการออกแบบแมพมพทถกตองเหมาะสมกบปรมาณการผลต เพอใหไดชนงานทมคณภาพและชวยยดอายการใชงานของแมพมพซงสงผลตอตนทนในการผลต โดยในการออกแบบและการเลอกใชระยะชองวางคมตดของแมพมพมความส าคญมาก เพราะมผลตอการสกหรอและคณภาพของชนงานทได [4-8] โดยรายงานวจยทเกยวของกบกระบวนการตดเฉอนและการสกหรอของแมพมพตด [9] ศกษาชองวางคมตดระหวางพนชและดายในกระบวนการตดเหลกกลาความแขงแรงสง โดยก าหนดใหคารศมของขอบตดแตกตางกนคอ คา R=0
mm, R=0.13 mm และ R=0.33 mm วสดททดลองตดค อ เห ล ก ก ล าค ว าม แ ข ง แ ร ง ส ง เก ร ด JSC780Y,
JSC980Y และ JSC1180Y และ [10] ไดศกษาการสก
หรอของพนชแบบ ขดข วน (Abrasive) ในการตดทองแดงผสม โดยการจ าลองการท างาน (Simulation) ดวยระ เบ ยบว ธไฟไนต เอ ล เมนต และ [11] ศกษ ากระบวนการปมตดเหลกกลาโบรอนผสม 22MnB5 จากกระบวนการปมขนรปรอนทนยมผลตในอตสาหกรรม ยานยนต ดวยการศกษาคณภาพขอบตดชนงานและการสกหรอของแมพมพ โดยการทดลองปมตดชนงานแบบรอนชวงอณหภม 400-700oC ก าหนดใหชองวางคมตดมคา 5%t, 10%t, 15%t, 20%t และ 25%t และ [12] ศกษาพฤตกรรมการตดชนงานดวยระเบยบวธไฟไนตเอลเมนต ก าหนดใหระยะหางคมตด 0, 10 และ 20% ของความหนาชนงาน ซงสามารถสรปไดวาระยะชองวางของคมตดนอยจะใชแรงตดชนงานสง และทระยะชองวางของคมตดมากจะใชแรงตดชนงานต ากวา และ [13] ไดศกษารศมโคงของแมพมพท มผลตอพฤตกรรมการสกหรอของกระบวนการขนรปเหลกกลาความแขงแรงสง ผลจากการทดลองพบวาอทธพลรศมของแมพมพแบบตางๆ มผลตอการสกหรอของแมพมพ
จากเหตผลและปญหาการสกหรอของแมพมพตดสามารถลดลงไดถามการออกแบบแมพมพทถกตองและเห ม าะสมกบ ป รม าณ การผ ลตด งน น ง าน วจย น มวตถประสงคเพอตองการศกษาอทธพลของระยะชองวางคมตดระหวางพนช (Punch) และดาย (Die) ทมผลตอพฤตกรรมการสกหรอโดยการใชเหลกกลาเครองมอผานกระบวนการชบแขงและอบคนตวมาท าเปนพนชของแมพมพ และการทดลองดวยพนชดงกลาวตดชนงานวสดเปนเหลกกลาความแขงแรงสงเปนวสดทนยมผลตชนสวนยานยนตในปจจบนแลวท าการบนทกผลการสกหรอของแมพมพ ควบคกบ คณภาพขอบตดของชนงาน เพอเปรยบเทยบพฤตกรรมการสกหรอของแมพมพตดทงนเพอลดการสกหรอของชดคมตดแมพมพ ซงสงผลตอคณภาพงาน และอายการใชงานของแมพมพ รวมถงตนทนการผลต
2. วธการทดลอง งานวจยนมงเนนศกษาการสกหรอของแมพมพตด
จากการสกหรอของพนชแตละชนดทมระยะชองวางคมตด(Clearance) ทแตกตางกน 4 ระดบโดยใชพนชท าจากวสดคอเหลกกลาเครองมองานเยนมาตรฐาน JIS SKS3
ผ า น ก า ร ช บ แ ข ง ( Hardening) แ ล ะ อ บ ค น ต ว
(Tempering) เพอใหไดคาความแขง 60 ± 2HRC ท ำการตดชนงานวสดเปนแผนเหลกกลาความแขงแรงสงมาตรฐาน JIS G3113 เกรด SAPH440 ความหน า 1.6 มลลเมตร ควบคกบการศกษาคณภาพขอบตดของชนงาน ดงตารางท 1 แสดงเงอนไขการทดลอง
ตารางท 1 เงอนไขการทดลอง
Parameter
Punch/Die Clearance
7%t 10%t 13%t 16%t
Punch material
JIS SKS3 Cold work tool steel
Punch hardness 60 2 HRC
Die material JIS SKS3 Cold work tool steel
Strip material JIS G3113 Structural automobile SAPH440 Steel
Strip thickness 1.6 mm
Strip diameter 25 mm Punching speed 35 mm/s
2.1 เครองมอและอปกรณทใชวจย
2.1.1 ก าหนดใหพนชและดายท าจากวสดเหลกกลาเครองมอ JIS SKS3 เปนการออกแบบเพอตดแผนเปลา (Blanking) ขนาดเสนผานศนยกลางคอ 25 มลลเมตร โดยจะลดขนาดเสนผานศนยกลางของพนชลงตามเปอรเซนตความหนาของชนงาน ก าหนดขนาดระยะชองวางคมตด (Clearance) ทแตกตางกน 4 ระดบคอ 7%t, 10%t, 13%t และ 16%t ดงนนจงท าการออกแบบพนชและดายจ านวน 4 ชดโดยในการออกแบบแตละชดให
ขนาดของดายคงท แตเปลยนแปลงทขนาดของพนชเพอใหไดคาระยะชองวางคมตดระหวางพนชและดายตามทก าหนดไวดงรปท 1 และรปท 2 แสดงขนาดของพนชระดบตาง ๆ
การก าหนดระยะชองวางคมตดชนงานกลมค านวณไดจากสมการท 1
𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝐷𝐷𝐷𝐷 − 2𝐶𝐶 (1)
เมอ Dp = เสนผานศนยกลางของ Punch, มลลเมตร Dd = เสนผานศนยกลางของ Die, มลลเมตร C = ระยะชองวางคมตด (Clearance), มลลเมตร
รปท 1 การก าหนดระยะชองวางคมตด
(a) Clearance 7%t (b) Clearance 10%t
ฉ.คลายนล จ.ลยจนทร และ พ.หลตระกล
4
(c) Clearance 13%t (d) Clearance 16%t
รปท 2 พนชทใชในทดลองท าจากวสด JIS SKS3
สมการส าหรบค านวณหาคาแรงตด Pp ทตองการใช
ในการตดหรอเจาะวสดก าหนดใหผวหนาตดของพนชและดายมลกษณะเรยบค านวณไดจากสมการท 2
𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋 1
1000 (2)
เมอ Pp = แรงตด, ตน d = ขนาดเสนผานศนยกลาง, มลลเมตร t = ความหนาของวสด, มลลเมตร s = Shearing strength, กโลกรม/มลลเมตร2
2.1.2 การออกแบบและสรางแมพมพตด การออกแบบและจดสรางชดแมพมพตดส าหรบ
งานวจยน เพอใหไดขอมลตางๆ ทถกตองตามจดประสงค และขอบเขตของงานวจย จงไดออกแบบแมพมพทสามารถถอดเป ลยนชดพนชและดายไดอยางสะดวก เพอใหสามารถน าไปตรวจวดผลตางๆไดงาย รวมถงประสทธภาพและความเทยงตรงของแมพมพตดซงชดแมพมพทใชท าการทดลอง ประกอบดวยสวนตางๆ ทส าคญดงน
2.1.2.1 ชด Die Set ประกอบดวย Upper die set
และ Lower die set จะท าหนาทเปนสวนทใชยดแผนยดพนชและแผนยดดาย
2.1.2.2 ชดพนช (Punch) และดาย (Die) ส าหรบงานวจยนมงเนนศกษาพฤตกรรมการสกหรอของแมพมพ
ตดโดยการก าหนดระยะชองวางคมตด (Clearance) ทระดบตางๆ กนคอ 7%t, 10%t, 13%t และ 16%t ซงการควบคมชองวางคมตดเรมตนตงแตขนตอนการออกแบบ การชดเชยขนาดหลงการชบแขง และการตรวจสอบขนาดเพอใหไดขนาดตามทไดออกแบบไว และทดลองตดวสด
SAPH440 ความหนา 1 .6 มลลเมตร ขนาดเสนผานศนยกลางคอ 25 มลลเมตร โดยต าแหนงโครงรางของการตดแผนชนงาน ดงรปท 3
รปท 3 ต าแหนงการตดแผนชนงาน 2.1.2.3 แผนยดพนช (Punch plate) และแผนยด
ดาย (Die plate) ส าหรบแผนยดพนชและดาย
2.1.2.4 แผนกดชนงาน (Stripper plate) ท าหนาทเปนตวกดแผนชนงานขณะท าการตดเฉอนและท าหนาทปลดแผนเหลกไมใหตดตามมากบพนชเมอยกพนชขน
2 .1 .3 เค ร อ ง ป ม โลห ะแบ บ เพ ล าข อ เห ว ย ง (Eccentric press)
เครองปมโลหะทใชในการทดลองแบบเพลาขอเหวยงรน OCP-60 ขนาด 60 ตน ความเรวในการตดคงทเทากบ 35 มลลเมตรตอวนาท 2.2 วธการทดลองเพอศกษาการสกหรอของพนช
การทดลองตดชนงานดวยพนช แตละชนดจะหยดตดเปนชวงๆ เพอถอดพนชออกมาวดผลการสกหรอและคาตางๆ โดยพนชทใชเปนแบบอนเสรท (Insert Punch) ก าหนดจ านวนครงในการตดท 100, 200 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000,6000 และ 7000 โดยทกครงทหยดการตดชนงานเปนชวงๆท าการบนทกผล ดงตอไปน
743
4 5
(c) Clearance 13%t (d) Clearance 16%t
รปท 2 พนชทใชในทดลองท าจากวสด JIS SKS3
สมการส าหรบค านวณหาคาแรงตด Pp ทตองการใช
ในการตดหรอเจาะวสดก าหนดใหผวหนาตดของพนชและดายมลกษณะเรยบค านวณไดจากสมการท 2
𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋 1
1000 (2)
เมอ Pp = แรงตด, ตน d = ขนาดเสนผานศนยกลาง, มลลเมตร t = ความหนาของวสด, มลลเมตร s = Shearing strength, กโลกรม/มลลเมตร2
2.1.2 การออกแบบและสรางแมพมพตด การออกแบบและจดสรางชดแมพมพตดส าหรบ
งานวจยน เพอใหไดขอมลตางๆ ทถกตองตามจดประสงค และขอบเขตของงานวจย จงไดออกแบบแมพมพทสามารถถอดเป ลยนชดพนชและดายไดอยางสะดวก เพอใหสามารถน าไปตรวจวดผลตางๆไดงาย รวมถงประสทธภาพและความเทยงตรงของแมพมพตดซงชดแมพมพทใชท าการทดลอง ประกอบดวยสวนตางๆ ทส าคญดงน
2.1.2.1 ชด Die Set ประกอบดวย Upper die set
และ Lower die set จะท าหนาทเปนสวนทใชยดแผนยดพนชและแผนยดดาย
2.1.2.2 ชดพนช (Punch) และดาย (Die) ส าหรบงานวจยนมงเนนศกษาพฤตกรรมการสกหรอของแมพมพ
ตดโดยการก าหนดระยะชองวางคมตด (Clearance) ทระดบตางๆ กนคอ 7%t, 10%t, 13%t และ 16%t ซงการควบคมชองวางคมตดเรมตนตงแตขนตอนการออกแบบ การชดเชยขนาดหลงการชบแขง และการตรวจสอบขนาดเพอใหไดขนาดตามทไดออกแบบไว และทดลองตดวสด
SAPH440 ความหนา 1 .6 มลลเมตร ขนาดเสนผานศนยกลางคอ 25 มลลเมตร โดยต าแหนงโครงรางของการตดแผนชนงาน ดงรปท 3
รปท 3 ต าแหนงการตดแผนชนงาน 2.1.2.3 แผนยดพนช (Punch plate) และแผนยด
ดาย (Die plate) ส าหรบแผนยดพนชและดาย
2.1.2.4 แผนกดชนงาน (Stripper plate) ท าหนาทเปนตวกดแผนชนงานขณะท าการตดเฉอนและท าหนาทปลดแผนเหลกไมใหตดตามมากบพนชเมอยกพนชขน
2 .1 .3 เค ร อ ง ป ม โลห ะแบ บ เพ ล าข อ เห ว ย ง (Eccentric press)
เครองปมโลหะทใชในการทดลองแบบเพลาขอเหวยงรน OCP-60 ขนาด 60 ตน ความเรวในการตดคงทเทากบ 35 มลลเมตรตอวนาท 2.2 วธการทดลองเพอศกษาการสกหรอของพนช
การทดลองตดชนงานดวยพนช แตละชนดจะหยดตดเปนชวงๆ เพอถอดพนชออกมาวดผลการสกหรอและคาตางๆ โดยพนชทใชเปนแบบอนเสรท (Insert Punch) ก าหนดจ านวนครงในการตดท 100, 200 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000,6000 และ 7000 โดยทกครงทหยดการตดชนงานเปนชวงๆท าการบนทกผล ดงตอไปน
2.2.1 ตรวจวดการสกหรอดานขาง (Flank wear) และดานหนา (Face wear) ของพนชทเกดขน ดงรปท 4และภาพถายลกษณะการสกหรอของพนชดวยกลองจลทรรศนแบบสองแสง Optical Microscope ยหอ JENCO
2 .2 .2 ชงน าหนกของพนชดวยเครองชงดจตอล Sartorius รน CP224S คาความแมนย า 0.0001 กรม เพอน ามาใชในการค านวณหารอยละของการเปลยนแปลงน าหนกเนองจากการสกหรอของพนช
รปท 4 ต าแหนงการสกหรอของพนช [14] 2.3 การศกษาลกษณะขอบตดชนงาน
การตรวจวดคณภาพของขอบตดชนงานจากการสมชนงานมา 3 ชน ทไดจากการตดในแตละชวงตงแตครงท 100 ถง 7,000 จากนนน าชนงานทไดจากการสมในแตละชวงมาท าการเตรยมชนงานโดยการตดแบงครง หลอชนงานดวยเรซนและขดดวยกระดาษทรายละเอยดเรยงเบอร เพอหาคาเฉลยความสงของสวนโคงมน (Die roll)
สวนตดเฉอนหรอสวนเรยบตรง (Shear surface) รอยฉกขำด (Fracture surface) และครบ (Burr) ดงรปท 5 ดวยกลองจลทรรศนแบบสองแสง Optical Microscope ยหอ JENCO และตรวจสอบก ำลงขยำยสงดวยกลองจลท รรศน อ เล กตรอน แบบ สองกวำด (Scanning
Electron Microscope, SEM) ย ห อ Jeol ร น JSM-6510LV
รปท 5 ลกษณะคณภาพขอบตดชนงาน
3. ผลการทดลองและวเคราะหผล 3.1 การสกหรอของพนช
การสกหรอในงานแมพมพตดแตกตางจากการสกหรอของงานทวไป คอการสกหรอไมเกดขนทจดใดจดหนงแตมการขยายบรเวณการสกหรอออกไปรอบคมตดตามจ านวนการตด ซงในการทดลองนท าการวดการสกหรอทเปลยนแปลงจากระยะเดมเมอจ านวนการตดทมากขน จากผลการทดลองการสกหรอของพนช (Punch) ทบ รเวณดานขางของคมตด (Flank wear) ดงรป ท 6 ปรากฏวาการสกหรอดานขางของคมตด (Flank wear)
ในชวงแรกของการตดการสกหรอเพมขนอยางรวดเรว และเมอจ านวนครงของการตดชนงานเพมขนการสกหรอมแนวโนมคงท จากการทดลองปมตดชนงานจนถงจ านวนการตดท 7,000 ชน พนชทมชองวางคมตด 7%t, 10%t
13% t และ 16% t มคาการสกหรอดานขาง 1336.79
m, 1188.06 m 1074.32 m และ 951.48 m ตามล าดบสวนการสกหรอดานหนาคมตด (Face wear)
เกดการกระแทกซ าๆ ระหวางผวหนาของพนชกบชนงาน ซงท าใหเกดความลาของผวขนโดยมผลชดเจนเมอมการตดชนงานจ านวนมากๆ [15] จากการทดลองตดชนงานพบวาการสกหรอเกดทดานขางคมตด (Flank wear) มากกวาดานหนา (Face wear) ซงการสกหรอดานหนามอตราเพมขนอยางรวดเรวในชวงแรกของการตด และเมอจ านวนการตดเพมมากขนการสกหรอมแนวโนมคงทเชนเดยวกน พนชของชดแมพมพทชองวางคมตด 7%t, 10%t, 13%t และ 16%t เมอท าการวดการสกหรอหลงจากท าการตดไป 7,000 ชน จะไดคำกำรสกหรอดำนหนำของคมตดพนชคอ
ฉ.คลายนล จ.ลยจนทร และ พ.หลตระกล
6
497.14 m 475.69 m 456.36 m และ 436.98
m ตามล าดบ
รปท 6 การสกหรอดานขางของพนช
3.1.1 วเคราะหผลการสกหรอ
อทธพลของระยะชองวางคมตด (Clearance: Cl) มผลตอการสกหรอของพนช ซงการสกหรอเกดขนสงในชวงแรกของการตดจากพนชทง 4 ชด และมแนวโนมคงทเมอจ านวนการตดเพมสงขน ซงแมพมพทมคาชองวางคมตดนอยมการสกหรอสงกวาแมพมพทมคาชองวางตดมาก โดยต าแหนงการสกหรอเกดทดานขางคมตด (Flank
wear) มากกวาดานหน า (Face wear) เน องจากผ วดานขางมการสมผสโดยตรงกบผวชนงานมากกวา ซงการเสยดสจะเกดขนในชวงของการกดตดและขณะทพนชยกขนมการเสยดสกบขอบของรชนงาน ลกษณะการสกหรอดานขางของพนชทเพมขน เปนไปตามทฤษฎของJohn A. Schey [14] โดยการสกหรอดานขางเกดทผวตามแนวยาวหรอแนวแกนของพนช การสกหรอดานขางนมความส าคญเนองจากมผลตอขนาดชนงานส าเรจ เพราะจะท าใหขนาดของพนชบรเวณคมตดเปลยนแปลงไป [15] และการสกหรอดานขางเกดเพมขนเมอจ านวนการตดเพมขนเปนผลจากการขดหรอการขดขวน (Abrasive)
เร ยกก าร ส กห รอแบบ น ว าก าร ส กห รอแบบ ขด ถ (Abrasive wear) ในชวงแรกของการตดเกดการสกหรอจากการขดขวนขนสงและการสกหรอคอย ๆ ลดลงเมอ
จ านวนครงในการตดเพมขนเพราะระยะชองวางระหวางคมตดทเพมขน [16] เมอเปรยบเทยบลกษณะของการ สกหรอทเกดขนกบพนชท ง 4 ชดทชองวางคมตดนอยคอ 7% t เกดการสกหรอในลกษณะการขดขวนมากทสดในชวงเรมตน และเกดการสกหรอลกษณะขดขวนสง เมอผวของพนชหยาบขนจากการสกหรอ สวนทชองวางคมตดมากคอ 16%t เกดการสกหรอในลกษณะขดถนอยกวาเมอเรมตนของการตด เนองจากแรงเสยดทาน (Friction
Force) ทเกดขนนอยกวาเปนผลมาจากขนาดของระยะชองวางคมตดระหวางพนชและดายทมากกวา
รป แบ บ การ ส กห รอของแ ม พ มพ ข น อย กบองคประกอบหลายดาน เชน องคประกอบทางเคมของแมพมพและวสดชนงาน องคประกอบดานความเรยบผวแมพมพ และองคประกอบดานความเสยดทาน เปนตนท งนจากการทดลองเนองจากองคประกอบทางเคมของแมพมพทท าจากวสดเหลกกลาเครองมอ JIS SKS3 มความแตกตางจากชนงานททดลองตดคอเหลกกลาความแขงแรงสง JIS G3113 เกรด SAPH440 การสกหรอจงเกดขนในลกษณะแบบขดขวน (Abrasive wear) สวนคณภาพขอบตดชนงานขนอยกบระยะชองวางคมตดระหวางพนชและดาย และคณสมบตทางกลของวสดชนงานเปนหลก ซงมความสามารถในการยดตวต ากวาเหลกกลาทวไป ท าใหเกดรอยแตกราวเรวกวา จงเปนสาเหตให เกดสวนฉกขาดสงกวาเมอเปรยบเทยบกบเหลกกลาทวไปทระยะชองวางคมตดระหวางพนชและดายเทากน
(a) ชนท 100 (b) ชนท 7,000
รปท 7 การสกหรอดานขางของพนช Cl = 7%t
743
6 7
497.14 m 475.69 m 456.36 m และ 436.98
m ตามล าดบ
รปท 6 การสกหรอดานขางของพนช
3.1.1 วเคราะหผลการสกหรอ
อทธพลของระยะชองวางคมตด (Clearance: Cl) มผลตอการสกหรอของพนช ซงการสกหรอเกดขนสงในชวงแรกของการตดจากพนชทง 4 ชด และมแนวโนมคงทเมอจ านวนการตดเพมสงขน ซงแมพมพทมคาชองวางคมตดนอยมการสกหรอสงกวาแมพมพทมคาชองวางตดมาก โดยต าแหนงการสกหรอเกดทดานขางคมตด (Flank
wear) มากกวาดานหน า (Face wear) เน องจากผ วดานขางมการสมผสโดยตรงกบผวชนงานมากกวา ซงการเสยดสจะเกดขนในชวงของการกดตดและขณะทพนชยกขนมการเสยดสกบขอบของรชนงาน ลกษณะการสกหรอดานขางของพนชทเพมขน เปนไปตามทฤษฎของJohn A. Schey [14] โดยการสกหรอดานขางเกดทผวตามแนวยาวหรอแนวแกนของพนช การสกหรอดานขางนมความส าคญเนองจากมผลตอขนาดชนงานส าเรจ เพราะจะท าใหขนาดของพนชบรเวณคมตดเปลยนแปลงไป [15] และการสกหรอดานขางเกดเพมขนเมอจ านวนการตดเพมขนเปนผลจากการขดหรอการขดขวน (Abrasive)
เร ยกก าร ส กห รอแบบ น ว าก าร ส กห รอแบบ ขด ถ (Abrasive wear) ในชวงแรกของการตดเกดการสกหรอจากการขดขวนขนสงและการสกหรอคอย ๆ ลดลงเมอ
จ านวนครงในการตดเพมขนเพราะระยะชองวางระหวางคมตดทเพมขน [16] เมอเปรยบเทยบลกษณะของการ สกหรอทเกดขนกบพนชท ง 4 ชดทชองวางคมตดนอยคอ 7% t เกดการสกหรอในลกษณะการขดขวนมากทสดในชวงเรมตน และเกดการสกหรอลกษณะขดขวนสง เมอผวของพนชหยาบขนจากการสกหรอ สวนทชองวางคมตดมากคอ 16%t เกดการสกหรอในลกษณะขดถนอยกวาเมอเรมตนของการตด เนองจากแรงเสยดทาน (Friction
Force) ทเกดขนนอยกวาเปนผลมาจากขนาดของระยะชองวางคมตดระหวางพนชและดายทมากกวา
รป แบ บ การ ส กห รอของแ ม พ มพ ข น อย กบองคประกอบหลายดาน เชน องคประกอบทางเคมของแมพมพและวสดชนงาน องคประกอบดานความเรยบผวแมพมพ และองคประกอบดานความเสยดทาน เปนตนท งนจากการทดลองเนองจากองคประกอบทางเคมของแมพมพทท าจากวสดเหลกกลาเครองมอ JIS SKS3 มความแตกตางจากชนงานททดลองตดคอเหลกกลาความแขงแรงสง JIS G3113 เกรด SAPH440 การสกหรอจงเกดขนในลกษณะแบบขดขวน (Abrasive wear) สวนคณภาพขอบตดชนงานขนอยกบระยะชองวางคมตดระหวางพนชและดาย และคณสมบตทางกลของวสดชนงานเปนหลก ซงมความสามารถในการยดตวต ากวาเหลกกลาทวไป ท าใหเกดรอยแตกราวเรวกวา จงเปนสาเหตให เกดสวนฉกขาดสงกวาเมอเปรยบเทยบกบเหลกกลาทวไปทระยะชองวางคมตดระหวางพนชและดายเทากน
(a) ชนท 100 (b) ชนท 7,000
รปท 7 การสกหรอดานขางของพนช Cl = 7%t
(a) ชนท 100 (b) ชนท 7,000
รปท 8 การสกหรอดานขางของพนช Cl = 10%t
(a) ชนท 100 (b) ชนท 7,000
รปท 9 การสกหรอดานขางของพนช Cl = 13%t
(a) ชนท 100 (b) ชนท 7,000
รปท 10 การสกหรอดานขางของพนช Cl = 16%t
จากรปท 7 ถงรปท 10 แสดงผลภาพถายลกษณะการ
สกหรอของพนช พจารณาภาพการสกหรอดานขางของพนชจากรปท 7 (a) ถง 10 (a) ซงเปนพนชทท าการตดเฉอนชนงานท 100 ชน พบวาบรเวณคมตดดานขางของพนชเกดการสกหรอเลกนอย และเมอท าการปมตดเพมขน จากรปท 7 (b) ถง 10 (b) ซงเปนพนชทท าการตดเฉอนชนงานถงจ านวน 7,000 ชน พบวาบรเวณคมตดของพนชทมชองวางคมตด 7%t รปท 7 (b) เกดการสกหรอขนท
คมตดสงทสด เนองจากการเสยดสระหวางพนชและดายกบชนงานเกดขนสงและตองใชแรงในการตดมากเมอเปรยบเทยบกบพนชชดอน และบรเวณคมตดของพนชทมชองวางคมตด 10%t เมอท าการตดชนงานไป 7,000 ชน รปท 8 (b) จะเกดการสกหรอรองลงมา และบรเวณคมตดของพนชทมชองวางคมตด 13%t และ 16%t รปท 9 (b)
และรปท 10 (b) เมอท าการตดชนงานไป 7,000 ชน การสกหรอเกดขนนอยลงตามล าดบ เพราะการเสยดสเกดขนนอยกวาแมพมพทงสองชดทกลาวมา 3.1.2 ผลของน าหนกพนชทเปลยนแปลง
จากการทดลองดงรป ท 11 พบวาอท ธพลของชอ งวางคมตด ระห วางพน ช และด าย ม ผลต อก ารเปลยนแปลงคาน าหนกของพนช โดยมแนวโนมไปในทศทางเดยวกนกบปรมาณการสกหรอของแมพมพ อตราการลดลงของน าหนกเกดขนสงในชวงแรกของการตด เนองจากชวงนมการสกหรอเกดขนสง ซงแมพมพทมชองวางคมตดนอยคอ 7%t มอตราการลดลงของน าหนกสงท สด เมอ เทยบกบพนช ท ชองวางคมตดมากกวา เนองจากมการสกหรอเกดขนสงกวาแมพมพทชองวางคมตดมาก และเมอท าการตดชนงานจ านวนมากขน อตราการลดลงของน าหนกเรมคงทเปนเพราะระยะชองวางคมตดทเพมขน [16] และลกษณะของคมตดทเปลยนไปโดยการสกหรอมแนวโนมคงทคาของน าหนกของพนชทมการเปลยนแปลงไดคดเปนเปอรเซนตการลดลงของน าหนก พนชทมชองวางคมตด 7%t อตราการลดลงของน าหนกสงทสด รองลงมาคอ 10%t, 13%t และ 16%t ซงเมอเปรยบเทยบคาน าหนกของการตดชนงานชนแรกกบชนสดทายของการทดลอง ทชองวางคมตด 7% t, 10% t,
13% t และ 16% t น าหนกของพนชลดลง 0 .037 กรม 0.036 กรม 0 .033 กรม และ 0 .032 กรม หรอคดเปนเปอรเซนตการลดลงของน าหนกเมอเทยบกบน าหนกพนชกอนการทดลองคอ 0.0526%, 0.0515%, 0.0482% และ 0.0470% ตามล าดบ
ฉ.คลายนล จ.ลยจนทร และ พ.หลตระกล
8
รปท 11 การเปลยนแปลงน าหนกของพนช 3.2 การศกษาลกษณะคณภาพขอบตดชนงาน
การสกหรอของพนชมผลตอการเปลยนแปลงของขอบตดชนงานในลกษณะเหมอนกนคอสงผลใหสวนโคงมน (Die roll) เพมขน สวนรอยตดเฉอนหรอสวนเรยบตรงนอยลง (Shear surface) สวนรอยฉกขาด (Fracture
surface) เพมขน และครบ (Burr) มขนาดเพมสงขนโดยการเปลยนแปลงดงกลาวของขอบตดเปนผลมาจากการสกหรอทเกดขนกบพนชและดาย [4, 5, 7] โดยปกตขนาดของครบทขอบตดชนงาน สามารถบงบอกอายการใชงานของแมพมพไดระดบหนง การวดความสงของครบชนงานทไดจากการตดโดยใชแมพมพท ง 4 ชดทมชองวางคมตดแตกตางกนดงรปท 12 เมอน าชนงานชนท 100 ของทกชดแมพมพมาท าการวดคาความสงครบ ชนงานทตดดวยแมพมพทมชองวางคมตด 7%t, 10%t, 13%t และ 16%t
วดความสงครบได 16.63 m 18.03 m 20.41 m
และ 21.98 m ตามล าดบ ห รอ 1.04% , 1 .13% ,
1.28% และ 1.38% ของความหนาชนงาน คาความสงของครบในชวงเรมตนของการตดเกดขนสงกบชนงานทไดจากแมพมพทมชองวางคมตดมาก และครบจะเกดขนนอยกบแมพมพทมชองวางคมตดนอย คาความสงของครบมแนวโนมเพมขนอยางรวดเรวในชวงแรกของการตดโดยชนงานทไดจากแมพมพทมชองวางคมตดนอยจะมอตราการเพมขนของครบสงทสด เนองจากบรเวณคมตดของ
พนชและดายมการสกหรอเพมขน ต าแหนงทเรมเกดรอยแตกจะหางจากคมตดมากขนท าใหรอยแตกทเกดขนจากดานพนชและดายจะขยายยาวออกไปแตไมบรรจบกน ท าใหเนอวสดทเหลอ บนขอบตดหรอครบมขนาดมากขน [15] ดงรปท 13 และชนงานทไดจากแมพมพทมชองวางคมตดมาก มแนวโนมการเพมขนของครบต าทสด คาความสงของครบจากการวดทจ านวนการตด 7,000 ชน ดวยแมพมพทมชองวางคมตด 7%t, 10%t, 13%t และ 16%t
มคา 37 .88m, 36 .08m 33 .37m และ 31.42 m
หรอ 2.37%, 2.26%, 2.09% และ 1.96% ของความหนาชนงาน ตามล าดบ
รปท 12 ความสงของครบบนขอบตดชนงาน
รปท 13 การขยายตวของรอยแตกในชนงาน
กรณท Clearance นอยเกนไป [15]
3.2.1 วเคราะหผลเกยวกบลกษณะขอบตดชนงาน
จากผลการทดลองเมอน าชนงานทไดจากการตดดวยแ ม พ มพ ท ช อ งว า งค ม ตด ร ะห ว า งพน ช แ ล ะด าย
743
8 9
รปท 11 การเปลยนแปลงน าหนกของพนช 3.2 การศกษาลกษณะคณภาพขอบตดชนงาน
การสกหรอของพนชมผลตอการเปลยนแปลงของขอบตดชนงานในลกษณะเหมอนกนคอสงผลใหสวนโคงมน (Die roll) เพมขน สวนรอยตดเฉอนหรอสวนเรยบตรงนอยลง (Shear surface) สวนรอยฉกขาด (Fracture
surface) เพมขน และครบ (Burr) มขนาดเพมสงขนโดยการเปลยนแปลงดงกลาวของขอบตดเปนผลมาจากการสกหรอทเกดขนกบพนชและดาย [4, 5, 7] โดยปกตขนาดของครบทขอบตดชนงาน สามารถบงบอกอายการใชงานของแมพมพไดระดบหนง การวดความสงของครบชนงานทไดจากการตดโดยใชแมพมพท ง 4 ชดทมชองวางคมตดแตกตางกนดงรปท 12 เมอน าชนงานชนท 100 ของทกชดแมพมพมาท าการวดคาความสงครบ ชนงานทตดดวยแมพมพทมชองวางคมตด 7%t, 10%t, 13%t และ 16%t
วดความสงครบได 16.63 m 18.03 m 20.41 m
และ 21.98 m ตามล าดบ ห รอ 1.04% , 1 .13% ,
1.28% และ 1.38% ของความหนาชนงาน คาความสงของครบในชวงเรมตนของการตดเกดขนสงกบชนงานทไดจากแมพมพทมชองวางคมตดมาก และครบจะเกดขนนอยกบแมพมพทมชองวางคมตดนอย คาความสงของครบมแนวโนมเพมขนอยางรวดเรวในชวงแรกของการตดโดยชนงานทไดจากแมพมพทมชองวางคมตดนอยจะมอตราการเพมขนของครบสงทสด เนองจากบรเวณคมตดของ
พนชและดายมการสกหรอเพมขน ต าแหนงทเรมเกดรอยแตกจะหางจากคมตดมากขนท าใหรอยแตกทเกดขนจากดานพนชและดายจะขยายยาวออกไปแตไมบรรจบกน ท าใหเนอวสดทเหลอ บนขอบตดหรอครบมขนาดมากขน [15] ดงรปท 13 และชนงานทไดจากแมพมพทมชองวางคมตดมาก มแนวโนมการเพมขนของครบต าทสด คาความสงของครบจากการวดทจ านวนการตด 7,000 ชน ดวยแมพมพทมชองวางคมตด 7%t, 10%t, 13%t และ 16%t
มคา 37 .88m, 36 .08m 33 .37m และ 31.42 m
หรอ 2.37%, 2.26%, 2.09% และ 1.96% ของความหนาชนงาน ตามล าดบ
รปท 12 ความสงของครบบนขอบตดชนงาน
รปท 13 การขยายตวของรอยแตกในชนงาน
กรณท Clearance นอยเกนไป [15]
3.2.1 วเคราะหผลเกยวกบลกษณะขอบตดชนงาน
จากผลการทดลองเมอน าชนงานทไดจากการตดดวยแ ม พ มพ ท ช อ งว า งค ม ตด ร ะห ว า งพน ช แ ล ะด าย
(Clearance) แตกตางกน ดงรปท 14 พบวาคาความสงของครบ (Burr) ทเกดบนชนงานทไดจากชวงแรกของการตดเปนผลมาจากคาระยะหางของชองวางคมตดซงครบเกดขนสงกบชนงานทไดจากชดแมพมพทมชองวางคมตดมาก และเกดขนนอยกบแมพมพทมชองวางคมตดนอย แตเมอจ านวนการตดเพมสงขนท าใหคมตดของพนชและดายเกดการสกหรอ คมตดพนชเปลยนเปนรศมท าใหการตดเกดขนไมสมบรณสงผลใหคาความสงของครบเพมขนดวยอตราทสง ซงในชวงนอทธพลของลกษณะคมตดมผลตอการเกดครบมากกวาชองวางของคมตดแมพมพซงเปนไปตามทฤษฏ [14]
รปท 14 ความสงสวนตางๆ ของขอบตดชนงาน
ทชองวางคมตด 7%t
สวนโคงมน (Die roll) เกดจากการเปลยนแปลงรปรางอยางถาวรของชนงานทถกดงโดยคมตดของพนชและดายในชวงแรกของการตด พบวาความสงของสวนโคงมนมค ามาก ขนในจ านวนค รงการตด ท เพม ขน เนองจากการสกหรอของพนชท าใหการตดยากขนตองใชแรงในการตดสง ความเคนดงในเนอวสดมากขน สงผลท าใหสวนโคงมนเพมขนและการสกหรอดานขางคมตดท าใหระยะชองวางคมตดระหวางพนชและดายมากขน สวนโคงมนจงสงขน ผลการวดสวนโคงมนทขอบตดชนงานทชองวางคมตด 7% t มการเกดสวนโคงมนนอยท สด
เนองจากเกดคาความเคนดงสงบรเวณคมตดและมการกระจายของคาความเคนนอยกวาลกษณะการเปลยนรปในลกษณะโคงมนจงเกดขนนอยและทชองวางคมตด 16%t เกดสวนโคงมนสงทสด เมอเรมตนการตดชนงานเกดสวนโคงมนท 7%t, 10%t, 13%t และ 16%t คอ 190.25
m 221.11 m 240.86 m และ 280.15 m หรอ 11.89%, 13.81%, 15.05% และ 17.50%ของความหนาชนงาน ตามล าดบ และเมอท าการตดไปถงจ านวนการตดท 7,000 ชน สวนการโคงมนจะเพมเปน 245.75 m
274.41 m 299.77 m และ 316.21m ตามล าดบ หรอ 15.36%, 17.15%, 18.73% และ 19.76 % ของความหนาชนงานและหลงจากน นระยะการโคงมนจะเพมขนนอยมาก ดงรปท 15
รปท 15 สวนโคงมนของชนงาน
สวนของรอยตดเฉอนหรอสวนเรยบตรง (Shear
surface) ทเกดขนบนขอบตดชนงานเกดขนสงทสดกบชนงานทผานการตดดวยแมพมพทมชองวางคมตดนอย และเกดขนนอยกบชนงานจากแมพมพทมชองวางคมตดมาก และมแนวโนมลดลงเมอจ านวนของการตดเพมขนซงเกดจากเนอวสดทถกคมตดของพนชและดายเฉอนใหเกดเปนสวนทมผวเรยบตรงจะเหนวาสวนของรอยตดเฉอนมคาลดลง เมอจ านวนครงการตดทเพมขน เพราะการสกหรอท าใหเกดความเคนอดภายในเนอวสดลดลง จากผลการทดลองวคคาความกวางสวนรอยตดเฉอนทขอบตดชนงาน
ฉ.คลายนล จ.ลยจนทร และ พ.หลตระกล
10
ปรากฏวาชนงานทผานการตดดวยแมพมพทมชองวางคมตด 7% t มความกวางของสวนรอยตดเฉอนมากทสด รองลงมาคอ 10%t, 13%t และ 16%t ตามล าดบ โดยทสวนรอยตดเฉอนเพมขนดวยอตราทสงในชวงแรกของการทดลอง และเมอจ านวนการตดเพมขนสวนของรอยตดเฉอนเรมคงทซงชนงานทผานการตดดวยแมพมพชองวางคมตด 7%t, 10%t, 13%t และ 16%t มระยะสวนของรอยตดเฉอนจากการตดครงท 100 คอ 487 .11 m
415.18 m 391.21 m และ 375.61 m ตามล าดบ หรอ 30.44% 25.94% 24.45% และ 23.47% ของความหนาชนงาน และเมอท าการตดชนงานถง 7,000 ชน สวนของรอยตดเฉอนลดลง 416.36m 335 .10 m
310.21 m และ 245.69 m ตามล าดบ หรอ 26.02%
20.94% 19.38% และ 15.35% ของความหนาชนงานหลงจากนนระยะรอยตดเฉอนจะมแนวโนมคงท ดงรปท 16
รปท 16 สวนรอยตดเฉอนหรอสวนเรยบตรง
สวนของรอยฉกขาด (Fracture surface) ทขอบตดชนงานเกดขนสงกบชนงานทผานการตดดวยแมพมพทมชองวางคมตดมาก เนองจากขณะพนชเพมระยะการกดลกหลงจากเกดการเฉอนคาความเคนดงจะเพมขนสง จนเลยขดจ ากดคาความแขงแรงดงของวสดท าใหวสดขาดออกจากกนในลกษณะการฉกเกดเปนรอยขรขระ และเกดขนต ากบชนงานทไดจากแมพมพท มชองวางคมตดนอย แนวโนมการเกดรอยแตกจากการฉกขาดจะเพมขนเมอ
จ านวนของการตดเพมขน เนองจากระยะหางคมตดเพมขน และลกษณะของคมตดทเปลยนไป โดยชนงานทชองวางคมตด 16% t รอยฉกขาดเกดขนสงทสด รองลงมาคอ 13%t, 10%t และ 7%t ตามล าดบ โดยสวนของรอยฉกขาดเกดขนทขอบตดชนงานจากการตดครงท 100 ชองวางคมตด 7%t, 10%t, 13%t และ 16%t คอ 918.99 m
921.05 m 924.30 m แ ล ะ 926.48 m ห ร อ 57.43% 57.56% 57.76% และ 57.90% ของความหนาชนงาน ตามล าดบ และเมอท าการตดชนงานไปถง 7,000 ชน สวนของรอยฉกขาดเพมขนเปน 940.58 m
947 .02 m 950 .63 m และ 952 .66 m ห รอ 58.78% 59.18% 59.41% และ 59.54% ของความหนาชนงาน ตามล าดบ ดงรปท 17
รปท 17 ระยะการฉกขาดของชนงาน
3.2.2 ภาพถายดานขางของขอบตดชนงาน
(a) ชนท 100 (b) ชนท 7,000
รปท 18 ขอบตดชนงานทชองวางคมตด 7%t
743
10 11
ปรากฏวาชนงานทผานการตดดวยแมพมพทมชองวางคมตด 7% t มความกวางของสวนรอยตดเฉอนมากทสด รองลงมาคอ 10%t, 13%t และ 16%t ตามล าดบ โดยทสวนรอยตดเฉอนเพมขนดวยอตราทสงในชวงแรกของการทดลอง และเมอจ านวนการตดเพมขนสวนของรอยตดเฉอนเรมคงทซงชนงานทผานการตดดวยแมพมพชองวางคมตด 7%t, 10%t, 13%t และ 16%t มระยะสวนของรอยตดเฉอนจากการตดครงท 100 คอ 487 .11 m
415.18 m 391.21 m และ 375.61 m ตามล าดบ หรอ 30.44% 25.94% 24.45% และ 23.47% ของความหนาชนงาน และเมอท าการตดชนงานถง 7,000 ชน สวนของรอยตดเฉอนลดลง 416.36m 335 .10 m
310.21 m และ 245.69 m ตามล าดบ หรอ 26.02%
20.94% 19.38% และ 15.35% ของความหนาชนงานหลงจากนนระยะรอยตดเฉอนจะมแนวโนมคงท ดงรปท 16
รปท 16 สวนรอยตดเฉอนหรอสวนเรยบตรง
สวนของรอยฉกขาด (Fracture surface) ทขอบตดชนงานเกดขนสงกบชนงานทผานการตดดวยแมพมพทมชองวางคมตดมาก เนองจากขณะพนชเพมระยะการกดลกหลงจากเกดการเฉอนคาความเคนดงจะเพมขนสง จนเลยขดจ ากดคาความแขงแรงดงของวสดท าใหวสดขาดออกจากกนในลกษณะการฉกเกดเปนรอยขรขระ และเกดขนต ากบชนงานทไดจากแมพมพท มชองวางคมตดนอย แนวโนมการเกดรอยแตกจากการฉกขาดจะเพมขนเมอ
จ านวนของการตดเพมขน เนองจากระยะหางคมตดเพมขน และลกษณะของคมตดทเปลยนไป โดยชนงานทชองวางคมตด 16% t รอยฉกขาดเกดขนสงทสด รองลงมาคอ 13%t, 10%t และ 7%t ตามล าดบ โดยสวนของรอยฉกขาดเกดขนทขอบตดชนงานจากการตดครงท 100 ชองวางคมตด 7%t, 10%t, 13%t และ 16%t คอ 918.99 m
921.05 m 924.30 m แ ล ะ 926.48 m ห ร อ 57.43% 57.56% 57.76% และ 57.90% ของความหนาชนงาน ตามล าดบ และเมอท าการตดชนงานไปถง 7,000 ชน สวนของรอยฉกขาดเพมขนเปน 940.58 m
947 .02 m 950 .63 m และ 952 .66 m ห รอ 58.78% 59.18% 59.41% และ 59.54% ของความหนาชนงาน ตามล าดบ ดงรปท 17
รปท 17 ระยะการฉกขาดของชนงาน
3.2.2 ภาพถายดานขางของขอบตดชนงาน
(a) ชนท 100 (b) ชนท 7,000
รปท 18 ขอบตดชนงานทชองวางคมตด 7%t
จากรปท 18 เปนการเปรยบเทยบขอบตดชนงานทไดจากการตดครงท 100 ถงการตดครงท 7,000 โดยชวงเรม ตนการตดบรเวณคมตดของแมพมพยงไมมการสกหรอ ความสงของครบเกดขนเลกนอย ขอบตดของชนงานในสวนตางๆ กมการเปลยนแปลงเพยงเลกนอย เมอจ านวนการตดเพมขนท าใหคมตดของพนชและดายเกดการสกหรอท าใหลกษณะของคมตดเปลยนแปลงไปต าแหนงทเรมเกดรอยแตกจะหางจากคมตดมากขนคอเลอนสงขนเหนอรศมคมตดท าใหเนอวสดทเหลอบนขอบตดหรอครบมขนาดใหญมากขน และจากรปท 19 เปนขอบตดชนงานทไดจากการตดค รงท 7,000 ดวยกลองจลทรรศนอ เล ก ต ร อน แบ บ ส อ งก ว าด (Scanning Electron Microscope, SEM)
รปท 19 ขอบตดชนงานทชองวางคมตด 7%t
ดวยกลอง SEM
4. สรปผลการทดลอง
4 .1 ระยะชองวางคมตดระหวางพนชและดายมอทธพลตอการสกหรอทเกดขนในแมพมพ การสกหรอเกดขนสงทสดกบแมพมพท มชองวางคมตดนอย คอชองวางคมตด 7%t เนองจากการเสยดสระหวางพนชและดายกบชนงานเกดขนสง ท าใหคมตดของพนชเปลยนเปนรศม และการสกหรอจะเกดขนนอยกบแมพมพทมชองวางคมตดมาก คอชองวางคมตด 16%t เนองจากการเสยดสทเกดขนนอยกวา โดยการสกหรอทเกดขนบรเวณดานขางของคมตดมากกวาดานหนาคมตดพนช
4.2 การสกหรอของพนชมผลตอการเปลยนแปลงของขอบตดชนงานในลกษณะเหมอนกนคอสงผลใหสวนโคงมน (Die roll) เพมขน สวนของรอยตดเฉอนหรอสวนเรยบตรงนอยลง (Shear surface) ระยะการฉกขาด (Fracture surface) เพมขน และครบ (Burr) จะมขนาดเพมสงขน
4 .3 ระยะชองวางคมตดระหวางพนชและดายมอทธพลตอการเปลยนแปลงคาน าหนกของพนช โดยพนชทชองวางคมตด 7%t มอตราการลดลงของน าหนกสงทสด รองลงมาคอ 10%t, 13%t และ 16%t โดยมแนวโนมไปในทศทางเดยวกนกบปรมาณการสกหรอของแมพมพ อตราการลดลงของน าหนกเกดขนสงในชวงแรกของการตด เนองจากชวงนมการสกหรอเกดขนสง ขอเสนอแนะ
การสกหรอของแมพมพแปรผกผนกบระยะชองวางคมตดระหวางพนชและดาย คอระยะชองวางคมตดนอยการสกหรอจะเกดขนสง แตถาระยะชองวางคมตดมากการสกหรอจะเกดขนนอยลง สวนคณภาพขอบตดชนงานขนอยกบระยะชองวางคมตดระหวางพนชและดาย ดงนนการประยกตใชในงานในอตสาหกรรมจงตองค านงถงปรมาณการผลตและคณภาพชนงานเปนส าคญ คอถาตองการคณภาพขอบตดชนงานคณภาพสง แตปรมาณการผลตไมมากแนะน าใหเลอกใชระยะชองวางคมตดทมคานอย แตถาปรมาณการผลตคอนขางสงแนะน าใหเลอกใชระยะชองวางคมตดระหวางพนชและดายทมคาปานกลางถงมากส าหรบการตดเหลกกลาความแขงแรงสง 5. กตตกรรมประกาศ
งานวจยนไดรบสนบสนนงบประมาณในการท าวจยจากมหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลรตนโกสนทรคณะผวจยใครขอขอบพระคณมา ณ โอกาสน
ฉ.คลายนล จ.ลยจนทร และ พ.หลตระกล
12
เอกสารอางอง [1] รชน ฮาโตะ และอรรณณพ เรองวเศษ. ไขขอสงสยกระบวนการขนรป. ส านกพมพสมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-
ญปน), กรงเทพฯ, 2551. [2] Shivpuri, R., Singh, S., Agarwal, K., Liu, C. Energy release rate based approach for the wear of
punches in precision blanking of high strength steel. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 2011; 60: 307-310.
[3] Cora, O.N., Koc, M. Experimental investigations on wear resistance characteristics of alternative die materials for stamping of advanced high-strength steels (AHSS). International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2009; 49: 897-905.
[4] Subramonian, S., Altan, T., Ciocirlan, B., Campbell, C. Optimum selection of variable punch-die clearance to improve tool life in blanking non-symmetric shapes. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2013; 75: 63-71.
[5] Fang, G., Zeng, P., Lou, L. Finite element simulation of the effect of clearance on the forming quality in the blanking process. Journal of Materials Processing Technology, 2002; 122: 249-254.
[6] Tekiner, Z., Nalbant, M., Gurun, H. An experimental study for the effect of different clearances on burr smooth-sheared and blanking force on aluminium sheet metal. Materials and Design, 2006; 27: 1134-1138.
[7] Hern´andez, J.J., Franco, P., Estrems, M., Faura, F. Modelling and experimental analysis of the effects of tool wear on form errors in stainless steel blanking. Journal of Materials Processing Technology, 2006; 180: 143-150.
[8] Murakawa, M., Suzuki, M., Shionome, T., Harai, A., Matsumoto, A., Koga, N. Precision piercing and blanking of ultrahigh-strength steel sheets. Procedia Engineering, 2014; 81: 1114-1120.
[9] Mori, K., Abe, Y., Kidoma, Y., Kadarno, P. Slight clearance punching of ultra-high strength steel sheets using punch having small round edge. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2013; 65: 41-46.
[10] Falconnet, E., Chambert, J., Makich, H., Monteil, G. Prediction of abrasive punch wear in copper alloy thin sheet blanking. Wear, 2015; 338-339: 144-154.
[11] So, H., Famann, D., Hoffmanna, H., Golle, R., Schaper, M. An investigation of the blanking process of the quenchable boron alloyed steel 22MnB5 before and after hot stamping process. Journal of Materials Processing Technology, 2012; 212: 437-449.
[12] Maiti, S.K., Ambekar, A.A., Singh, U.P., Date, P.P., Narasimhan, K. Assessment of Influence of Some Process Parameter on Sheet Metal Blanking. Journal of Material Processing Technology, 2000; 102: 249-256.
[13] Wang, X.Z. and Masood. S.H. Investigation of die radius arc profile on wear behavior in sheet metal processing of advanced high strength steels. Journal of Materials and Design, 2010; 32: 1118-1128.
[14] Schey, J.A. Tribology in Metalworking. The American Society for Metals, USA, 1984. [15] วารณ เปรมมานนท และพงศพนธ แกวตาทพย. แมพมพโลหะแผน, ส านกพมพสมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-
ญปน), กรงเทพฯ, 2555. [16] Lange, K. Handbook of Metal Forming. McGraw-Hill, New York, 1985.
Related Documents
