การปรับปรุงสมบัติทางกลท่อรับแรงดันด้วยการชุบแข็งแบบกระแสเหนี่ยวนำ
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
ความเสียหายของท่อรับแรงดันระหว่างการใช้งานเกิดจากบริเวณปลายท่อทั้งสองด้านได้รับภาระกรรมที่มากระทำสูงกว่าค่าความแข็งแรงของเนื้อวัสดุ แต่ด้วยข้อจำกัดของรูปร่างท่อรับแรงดัน จึงไม่สามารถเพิ่มความแข็งแรงจากการชุบแข็งด้วยเตาไฟฟ้าแบบดั้งเดิมได้ จึงต้องการศึกษาวิธีการชุบแข็งด้วยกระแสเหนี่ยวนำที่สามารถทำกรรมวิธีทางความร้อนเฉพาะบริเวณได้ งานวิจัยนี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของการชุบแข็งด้วยกระแสเหนี่ยวนำที่มีต่อคุณสมบัติของท่อเหล็กกล้าผสม AISI 4130 ที่ผ่านการขึ้นรูปด้วยวิธีการขึ้นรูปโดยการไหล (Flow Forming) เพื่อเป็นแนวทางการนำไปประยุกต์ใช้เพิ่มความแข็งแรงให้แก่ท่อรับแรงดัน การทดลองเริ่มจากนำข้อมูล และตัวแปรต่าง ๆ ในกระบวนการชุบแข็งด้วยกระแสเหนี่ยวนำมาทำการวิเคราะห์ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์คาดการณ์ผลที่จะเกิดกับชิ้นงาน จากนั้นจึงนำท่อตัวอย่างมาทำการเหนี่ยวนำความร้อนด้วยชุดอุปกรณ์เหนี่ยวนำความร้อนชนิดความถี่กลาง 15 kHz ในลักษณะการทำให้เป็นออสเทนไนต์ แล้วจึงทำให้เย็นตัวอย่างยิ่งยวดด้วยการฉีดน้ำบริเวณผิวชิ้นงานโดยรอบ หลังการชุบแข็งนำชิ้นงานมาตัดเป็นชิ้นตัวอย่างทำการศึกษาเปรียบเทียบโครงสร้างจุลภาคทดสอบความแข็งจุลภาค และทดสอบความต้านทานแรงดึง ระหว่างบริเวณที่ไม่ได้ทำการชุบแข็งด้วยกระแสเหนี่ยวนำ (Non-Hardening Zone: NHZ) กับบริเวณที่ทำการชุบแข็งด้วยกระแสเหนี่ยวนำ (Hardening Zone: HZ) ก่อนการอบชุบท่อมีค่าความแข็ง 284.65 วิกเกอร์ ค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุด และค่าความเค้น ณ จุดคราก เท่ากับ 749.39 และ 685.17 เมกะปาสคาล ตามลำดับ จากการทดลองพบว่า การชุบแข็งด้วยกระแสเหนี่ยวนำทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคจากโครงสร้างงานรีดเป็นมาร์เทนไซต์แบบแผงที่มีออสเทนไนต์เหลือค้างผสมอยู่ สำหรับความแข็งจุลภาคและความต้านทานแรงดึงมีค่าเพิ่มขึ้นจากเดิมเป็น 2 เท่า ในส่วนของผลการวิเคราะห์ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ที่ได้มีความใกล้เคียงกับผลจากการทดลอง ดังนั้น สามารถสรุปได้ว่าการชุบแข็งด้วยกระแสเหนี่ยวนำส่งผลให้ชิ้นงานเหล็กกล้า AISI 4130 มีโครงสร้างจุลภาคและความแข็งแรงที่เปลี่ยนไป สามารถนำวิธีการดังกล่าวไปประยุกต์ใช้ปรับปรุงคุณสมบัติทางกลให้กับท่อรับแรงดันให้มีความแข็งแรงตอบสนองต่อการใช้งานได้ อีกทั้งเป็นการยืนยันได้ว่าสามารถใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์มาช่วยในการออกแบบกระบวนการได้อย่างมีประโยชน์
Downloads
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Journal of TCI is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0) licence, unless otherwise stated. Please read our Policies page for more information...
เอกสารอ้างอิง
K. Thummikanonth, T. Boonluang, T. Pornyungyuen, and S. Saidarasamutr, “A Study of Trapezoidal Thread for Thin-Wall Tube Application,” in AMMSE 2015, Jeju Island, South Korea, 2015.
ASM International Handbook Committee, ASM Handbook Volume 4: Heat Treatment, 10th ed. Ohio, USA: ASM Int., 1991.
V. Rudnev, D. Loveless, and R. L. Cook, Handbook of Induction Heating, 2nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press, 2017.
J. J. Coryell, D. K. Matlock, and J. G. Speer, “The Effect of Induction Hardening on the Mechanical Properties of Steel with Controlled Prior Microstructures,” Mater. Sci. Technol., vol. 2, p. 8, 2005.
S. Saidarasamutr, T. Suriyea, and T. Pornyungyuen, “A Study of Property of Materials for Rocket Motor Case Prototype,” in IE Netw. Conf. 2012, Pethchaburi, Thailand, 2012.
R. Lenhard, M. Malcho, and K. Kaduchová, “Numerical Simulation of Induction Heating Thick-Walled Tubes,” in MATEC Web Conf., vol. 168, 2018, p. 02004.
V. Hathairathsiri, S. Chudjuarjeen, and S. Koomsap, “A High Frequency Induction Heater by using Pulse Density Modulation for Surface Hardening Application,” Office of the Higher Education Commission, Bangkok, Thailand, Rep. 2554A16662006, 2012.
V. Rudnev, “A Fresh Look at Induction Heating of Tubular Products: Part 1,” Heat Treating Prog., pp. 17-19, 2004.
R. Ismail, D. I. Prasetyo, M. Tauviqirrahman, E. Yohana, and A. P. Bayuseno, “Induction Hardening of Carbon Steel Material: The Effect of Specimen Diameter,” Adv. Mater. Res., vol. 911, pp. 210 - 214, 2014.
L. Semiatin, “Induction Heat Treatment,” Techcommentary: EPRI Center for Materials Fabrication, vol. 2, no. 2, 1985. (Reprinted March, 1990).
R. Choteborsky and M. Linda, “FEM based Numerical Simulation for Heat Treatment of The Agricultural Tools,” Agronomy Res., vol. 13, no.3, 629 - 638, 2015.
K. Kurek and D. Dolega, “Modeling of Induction Hardening,” in Proc. Int. Sci. Colloq.: Model. Electromagn. Process., Hannover, Germany, 2003, pp. 125 - 130.
Standard Specification for General Requirements for Steel Bars, Carbon and Alloy, Hot-Wrought, ASTM A29/A29M-20, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, USA, 2020.
D. Vysochinskiy and D. Rybakov, “On the Effect of Various Heat Treatments on Microstructure of AISI 4130 Steel Used in Sour Service Pipes,” in Proc. 39th Int. Conf. on Ocean, Offshore and Arctic Eng., Fort Lauderdale, FL, USA, 2020.
O. Poyraz and B. Ogel, “Recrystallization, Grain Growth and Austenite Formation in Cold Rolled Steels during Intercritical Annealing,” J. Mater. Res. Technol., vol. 9, no. 5, pp. 11263 - 11277, 2020, pp. 1 - 6.
S. Papaefthymiou, M. Bouzouni, and R. H. Petrov, “Study of Carbide Dissolution and Austenite Formation during Ultra - Fast Heating in Medium Carbon Chromium Molybdenum Steel,” Met., vol. 8, no. 8, p. 646, 2018.
