สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ศกษาอทธพลมมหวกดทสงผลตอการขนรปถวยอลมเนยมดวยกระบวนการขนรป

แบบตอเนอง

A Study Influence of angle the forming tool affect on Forming Aluminum Cup

by Incremental Sheet Forming process (ISF)

นายสรยา นาแกว

โครงการวจยจากเงนกองทนสงเสรมงานวจยงบเงนกองทนสงเสรมงานวจย

สาขาวชาวศวกรรมอตสาหการ คณะครศาสตรอตสาหกรรม

มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม ศนยสพรรณบร

ประจาปงบประมาณ 2558

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ศกษาอทธพลมมหวกดทสงผลตอการขนรปถวยอลมเนยมดวยกระบวนการ

ขนรปแบบตอเนอง

นายสรยา นาแกว

โครงการวจยจากเงนกองทนสงเสรมงานวจยงบเงนกองทนสงเสรมงานวจย สาขาวชาวศวกรรมอตสาหการ คณะครศาสตรอตสาหกรรม มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม ศนยสพรรณบร

ประจาปงบประมาณ 2558

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

A Study Influence of angle the press that affect on Forming Aluminum Cup

by Incremental Sheet Forming process (ISF)

Mr.Suriya Namgaew

Project Report Submitted in Bachelor of Science in Industrial Technology

For the Science in Faculty of Industrial Education

Rajamangala University of Technology Suvarnabhumi

SuphanburiCenter

2014

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ก

หวของานวจย ศกษาอทธพลมมหวกดทสงผลตอการขนรปถวยอลมเนยมดวย

กระบวนการขนรปแบบตอเนอง โดย นายสรยา นาแกว

นายสรยา ประสมทอง

สาขา วศวกรรมอตสาหการ คณะครศาสตรอตสาหกรรม

มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม

ปงบประมาณ 2558

บทคดยอ

การขนรปแบบตอเนองดวยการสมผสเปนจดเปนการขนรปททาใหชนงานเกดการ

เปลยนแปลงรปรางและขนาดอยางถาวร โดยทลกดแผนอลมเนยมดวยเครองกดซเอนซ ซงการ

เคลอนทของทลสงผลตอรปทรงชนงาน เชน ความหนา และความสงของชนงาน เปนตน

ในการทดลองใชความเรวรอบ ไดแก 500 1,000 และ 1,500 รอบ/นาท อตราปอนในการ

เดนอปกรณ ไดแก 100, 200 และ 300 มลลเมตร/นาท และใชมมหวกดขนรปชนงาน ไดแก 80, 85

และ 90 องศา ศกษามมหวกดทสงผลกระทบในการขนรปถวยอลมเนยมดวยกระบวนการ

แบบตอเนอง

ผลการทดลอง พบวา สาหรบใชเปนอปกรณในการขนรป ความเรวในการเดนขนรปท 300

มลลเมตรตอนาท พบวาอตราของความเครยดทเกดขนบนพนผวชนงานหลงการขนรปสงสด

มากกวาคาอตราของความเครยดท เกดขนจากตวแปรความเรวในการเดนขนรปท 100,200

มลลเมตรตอนาท ความเรวรอบในการหมนขนรป ท 500, 1,000 และ1,500 รอบตอนาท คาของ

ความเครยดหลกทเกดขนบนพนผวโลหะทเกดมคาทใกลเคยงกน และมมในการหมนขนรป ท 80,

85 และ 90 องศา พบวา มมในการหมนขนรปลดลง แนวโนมของความหนามคาลดลงตาม

คาสาคญ : กระบวนการขนรป34แบบตอเนอง34/ หวกด/มมกด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ค

Research topic A Study Influence of angle the forming tool affect on Forming

Aluminum Cup by Incremental Sheet Forming process (ISF)

By Mr.Suriya Namgaew

Mr.Suriya Prasomthong

Major Field Industrial Engineering

Academic Year 2015

Abstract

Incremental sheet forming processwith the single point incremental forming. Changes in

the shape and size permanently. The press said sheets of aluminum with a CNC milling machine. The

movement said to affect the shape of the workpiece, such as thickness and height of the workpiece, and

so on.

In the experiment , including speed and 500 1000 1500 rpm. Feed rate in walking device,

namely, and 100 200 300 mm / minute. And use the angle head forming tool workpiece were, and

80 85 90 degrees. Study of the angle heads that affect the forming aluminum cup

with Incremental sheet forming process with the single point incremental forming

The experimental results showed that, for use as a device in forming. The walking speed

forming 300 mm per minute. It was found that the rate of the stress on the surface after forming

the highest. More than the rate of stress. Arise from the walking speed, forming 100 200 mm per

minute. Rotating speed, forming the 500 1 000,, and, 1 500 rpm value of main stress occurs on the

metal surface that is similar. Angle and rotational molding, and the 80 85 90 degrees, it was found

that the rotation angle forming reduced trend of thickness decreases.

Keywords : Incremental sheet forming process , Forming tool , Angle press

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ง

กตตกรรมประกาศ

โครงการวจยฉบบนสาเรจลลวงไดดวยด ผวจยขอขอบพระคณทานผทอปรคณทกทาน คร

อาจารย ทไดกรณาใหคาแนะนารวมท งขอเสนอแนะตางๆ ตลอดจนการแกไขปญหาอนเปน

ประโยชน ตองานทดลองน

ขอขอบคณ อาจารยและเจาหนาทในสาขาวชาวศวกรรมอตสาหการ มหาวทยาลยเทคโนโลย

ราชมงคลสวรรณภม ศนยสพรรณบร และมหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญญบร ททาการ

สนบสนนทางดานการใชสถานทเครองมอ และอปกรณทดสอบทกชนดทเกยวของกบงานวจยน

ทายนขอขอบคณสมาชกกลมทกทานทสนบสนน รวมคด รวมสรางและเปนกาลงใจ จนใหงาน

สาเรจลลวงดวยด

นายสรยา น าแกว

ผจดทา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ฉ

สารบญตาราง

ตารางท หนา

2.1 คณลกษณะทวไป (General Characteristics) ของเหลก JIS SKD 11

หรอเหลก DIN 1.2379 12

3.1 ตารางความหนาชนงานหลงการขนรป ดวยความเรวรอบ 500 รอบ/นาท 33

3.2 ตารางความหนาชนงานหลงการขนรป ดวยความเรวรอบ 1,000 รอบ/นาท 34

3.3 ตารางความหนาชนงานหลงการขนรป ดวยความเรวรอบ 1,500 รอบ/นาท 34

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

จ

สารบญรปภาพ

รปท หนา

2.1 แสดงลกษณะการทางานของกระบวนการขนรปแบบตอเนองโดยการสมผสเปนจด 4

2.2 แสดงกระบวนการกดขนรป 5

2.3 แสดงกระบวนการขนรปดวยแสงเลเซอร 6

2.4 แสดงกระบวนการขนรปแผนโลหะดวยการปนขนรป 7

2.5 แสดงกระบวนการขนรปโลหะแผนแบบตอเนอง 7

2.6 แสดงกระบวนการขนรปโลหะแผนแบบตอเนองโดยการสมผสเปนจด 8

2.7 แสดงกระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบมทลเคลอนทรองรบ 9

2.8 แสดงกระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบสมผสสองจด (แมพมพเฉพาะสวน) 10

2.9 แสดงกระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบสมผสสองจดแบบแมพมพเตม 10

2.10 แสดงแนวคดพนฐานในการดงขนรปลก 12

2.11 แสดงกลไกการดงขนรปลก 13

2.12 แสดงการดงขนรป และการดงขนรปซา เมอคา r > 50% 14

2.13 แสดงการทดสอบการดง 15

2.14 แสดงแรงดง (Tensile) 16

2.15 แสดงแรงกด (Compression) 16

2.16 แสดงแรงเฉอน (Shear) 17

2.17 แสดงความเคนความเครยดของการดงวสด 17

2.18 แสดงความเครยดเชงเสน (Linear Strain) 18

2.19 แสดงความเครยดเฉอน (Shear Strain) 19

2.20 แสดงเสนโคงความเคน-ความเครยด (Stress-Strain Curve)แบบมจดคราก (Yield Point) 20

2.21 แสดงลกษณะตารางวงกลมกรดบนโลหะแผน 21

2.22 การวดอตราเปอรเซนตความเครยดและอตราเปอรเซนตความเครยดรองโดยคา

ทไดจากการคานวณจะถกนาเสนอในรปบแบบของแผนภาพขดจากดการขนรป 22

2.23 แสดงตวอยางแผนภาพแสดงขดจากดการขนรป 23

2.24 แสดงกราฟตวอยางของคา Static Sensitivity 24

2.25 การคานวณคาความหยาบผวเฉลย (Ra) 24

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

จ

สารบญรปภาพ (ตอ)

รปท หนา

3.1 แสดงขนตอนการดาเนนงาน 27

3.2 แสดงแผนอลมเนยมขนาด 300 x 300 มลลเมตร 28

3.3 แสดงแบบการเตรยมแผนอลมเนยมกอนการขนรป 28

3.4 แสดงลกษณะเครองมอทใชในการขนรป 29

3.5 ลกษณะชนทดสอบหาสมบตเชงกล 29

3.6 แสดงชนงานแผนอลมเนยม 30

3.7 แสดงอปกรณเครองมอกดขนรป 30

3.8 แสดงภาพประกอบของอปกรณจบยด (fixture) 31

3.9 แสดงแผนอลมเนยมทเตรยมกอนการขนรป 31

3.10 แสดงชดอปกรณจบยด (fixture) 32

3.11 แสดงการจบยดแผนอลมเนยมขณะขนรป 32

3.12 แสดงเครองตด WIRE CUT 32

3.13 แสดงรปตาแหนงการวดความหนาตามภาพตดขวางของการขนรป 33

3.14 แสดงทาการวดขนาดดวยเวอรเนยดจตอล 33

4.1 กราฟแสดงความหนาตามตาแหนงทกาหนดดวยการขนรปทมม 80-90 องศา 35

4.2 คาความหยาบผวเฉลยภายใตการขนรปทมม 80-90 องศา 36

4.3 คาความเครยดของผวชนงานภายใตการขนรปทมม 80-90 องศา 37

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ง

สารบญ

หนา

บทคดยอภาษาไทย ก

บทคดยอภาษาองกฤษ ข

กตตกรรมประกาศ ค

สารบญ ง

สารบญรปภาพ จ

สารบญตาราง ฉ

บทท

1 บทนา

1.1 ความสาคญของปญหา 1

1.2 วตถประสงคของการศกษา 2

1.3 ขอบเขตของการศกษา 2

1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 3

2 ทฤษฎทเกยวของ

2.1 แนวความคด 4

2.2 ทฤษฎทเกยวของ 5

2.2.1 กระบวนการกดขนรปโลหะดวยกรรมวธการขนรปแบบตอเนอง 5

2.2.2 กระบวนการกดขนรป 5

2.2.3 กระบวนการขนรปดวยแสงเลเซอร 6

2.2.4 กระบวนการปนขนรป 6

2.2.5 กระบวนการขนรปโลหะแผนแบบตอเนอง 7

2.2.6 กระบวนการขนรปแบบตอเนองโดยการสมผสเปนจด 8

2.2.7 กระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบมทลเคลอนทรองรบ 9

2.2.8 กระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบสมผสสองจด 9

2.2.9 กระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบสมผสสองจด(แมพมพรองรบเฉพาะสวน) 9

2.2.10 กระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบสมผสสองจดในแบบ

(แมพมพรองรบเตมสวน) 10

2.2.11 วสดชนงานทใชในการกดขนรป 11

2.2.12 วสดทใชเปนเครองมอในการกดขนรป 11

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ง

สารบญ (ตอ)

หนา

2.2.13 ทฤษฎการดงขนรปลก (Deep drawing operation) 12

2.2.14 สมบตเชงกลของวสดจากการดง (Mechanical properties tension) 14

2.2.15 ความเครยด 17

2.2.16 ความสมพนธระหวางความเคนกบความเครยด (Stress-Strain Relationship) 19

2.2.17 กระบวนการเปลยนรปของวสด (Deformation of material) 20

2.2.18 การวดคาอตราความเครยดทเกดจากการเปลยนรปของโลหะแผนในระนาบ

ความเคน (Deformation of Sheet in Plane Stress) 21

2.2.19 ความเหนยว (Ductility) 23

2.2.20 การวดแรง 23

2.2.21 ความหยาบผว 24

2.3 งานวจยทเกยวของ 25

2.4 สรปบท 26

3 วธดาเนนการศกษา

3.1 วธการดาเนนการวจย 27

3.2 ขนตอนการดาเนนการวจย 28

3.2.1 วสดทใชในการทดลอง 28

3.2.2 ขนตอนการดาเนนงานขนรป 30

3.3 วธการบนทกขอมล 33

4 ผลการทดลองและวเคราะหผล

4.1 ผลการทดลองการวดความหนาของผนงชนงานทเปลยนไปหลงการขนรป 35

4.2 ผลการทดลองการวดความหยาบผวของผนงชนงานทเปลยนไปหลงการขนรป 36

4.3 ผลการทดลองความเครยดทเกดขนบนพนผวชนงานหลงการขนรป 37

5 สรปผลการทดลอง อภปลายผล และขอเสนอแนะ

5.1 ตวแปรทมผลตอความเครยดทเกดขนบนพนผวทเกดขนในกระบวนการทางาน 38

5.2 อภปลายผล 39

5.3 ขอเสนอแนะ 39

เอกสารอางอง 41

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ง

สารบญ (ตอ)

หนา

ภาคผนวก

ภาคผนวก ก 57

ภาคผนวก ข 61

ภาคผนวก ค 69

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

บทท 1

บทนา

1.1 ความเปนมาและความสาคญของปญหา

กรรมวธขนรปโลหะแผนในปจจบนยงเปนกระบวนการทมความยงยากซบซอนในการผลตซง

ในการทจะผลตใหไดซงการแปรรปโลหะแผนใหมขนาดรปรางใหเปนไปตามทตองการน น

กระบวนการทใชในการขนรป จะประกอบไปดวยขนตอนในการทางานในหลายๆสวน เชน ขนตอน

การออกแบบ ขนตอน การผลตการแมพมพทใชในการขนรปซงแมพมพทใชในการขนรปโลหะแผน

นนมความซบซอนในการผลต และมราคาสง และในการขนรปดวยแมพมพขนรปโลหะแผนนนตองใช

เครองจกรกาลงในการทางานสงในการขนรปโลหะแผนดวย อกทงดวยกรรมวธการขนรปโลหะดวย

แมพมพขนรปแบบเดมนนมความยงยากซบซอน ทาใหการผลตเพอการขนรปโลหะแผนใหเปนไปตาม

แบบหรอผลตภณฑ เพอใหค มคาในการผลต จงจะตองทาการผลตเปนจานวนมากเพอใหราคา

ผลตภณฑตอหนวย มราคาลดลง ซงทาใหความสามารถในเปลยนแปลงรปแบบของผลตภณฑ เปนไป

ไดอยางลาชา ซงขดตอความตองการของ ผบรโภคในปจจบนซงมความตองการ ความหลากหลายใน

รปแบบ ของผลตภณฑ เปนอยางมาก ดงนนจากปญหาทเกดขน จงมการนาเสนอแนวคดใหม ใน

กรรมวธการขนรปโลหะแผนโดยไมมการใชแมพมพขนรปโดยในการขนรปดวยกระบวนขนรปแบบ

ใหมนน จะมการใชกาลงในการขนรปแผนโลหะนอยกวากระบวนการขนรปโลหะแผนแบบเดมเปน

อยางมาก และอปกรณทใชในการขนรปกมข นตอนการผลตทมซบซอนนอยลง[1]น นกคอ

กระบวนการขนรปแบบตอเนองโดยการสมผสเปนจด

กระบวนการขนรป3 4แบบตอเนอง3 4โดยการสมผสเปนจดเปนกระบวนการขนรปโลหะแบบ

ใหมทมความสามารถในการขนรปโลหะแผนไดอยางรวดเรว และ มความซบซอนในกระบวนการ

ผลตนอยกวาแบบเดมมากทาใหสามารถตอบสนองตอระบบเศรษฐกจในปจจบนทความตองการ

ของผบรโภคมความเปลยนแปลงอยางรวดเรว โดยองคประกอบหลกของกระบวน กระบวนการขน

รป34แบบตอเนอง3 4โดยการสมผสเปนจด จะประกอบไปดวย แผนโลหะทใชในการขนรป, อปกรณท

ใชในการขนรป, อปกรณจบยดแผนโลหะ และมลกษณะการทางานดงตอไปนคอ มการใชอปกรณ

ขนรป รปทรงกระบอกทมปลายเปนรศมโคงและหมนดวยความเรวรอบทกาหนดและทาการ

เคลอนทไปตามเสนทางการทางานทถกกาหนดดวย ระบบคอมพวเตอรชวยในการผลต (CAM)

[2]แลวทาการกดลงบนพนผวแผนชนงานโลหะทถกจบยด ทาใหเกดการเสยรปอยางถาวรเฉพาะจด

บนแผนโลหะดวยวธหมนขนรปในกระบวนการหมนขนรปโลหะแผนทมความยากตอการเขา

รปทรงของแผนโลหะ ทาใหการหมนขนรปตองทาหลายๆรอบ และในการใชน ามนชวยหลอลน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

2

ในขณะทาใหการหมนขนรปชนงาน จะชวยลดการสกหลอหวกด ตองคานงถงคณสมบตตางๆของ

น ามนหลอลนเชน สารหลอลน ความและความหนด เปนตน ซงอาจสงผลตอคณภาพชนงาน เชน

ความเรยบผว ความสามารถในการยดตวของชนงาน การเกดการฉกขาด การเกดรอยยน เปนตน

สาหรบงานวจยนศกษาปจจยตางๆทมผลการขนรปโลหะแผนดวยกระบวนการขนรป

แบบตอเนองดวยการสมผสเปนจด จะทาการศกษาการขนรปโดยใชวสด อลมเนยมแผน ซงเปน

โลหะแผนทมความสามารถในการขนรปในลกษณะตางๆไดสงและนยมใชงานในอตสาหกรรม

หลายๆประเภทในปจจบนโดยทาการศกษาปจจยตางๆทมผลตอการขนรปของโลหะแผน ดงนนคณะผจดทาจงสนใจศกษามมหวกดทสงผลกระทบในการขนรปถวยอลมเนยมดวย

กระบวนการแบบตอเนอง และศกษาความหนา ความเรยบผว รอยยน การฉกขาด หลงการขนรป

ซงจะเปนแนวทางสาหรบอตสาหกรรมการขนรปโลหะแผน ตอไป

1.2 วตถประสงคของโครงการ

1.2.1 เพอศกษามมหวกดทมสงผลตอคณภาพชนงาน

1.2.2 เพอศกษาผลกระทบปจจยและระดบมมหวกดในการขนรปแผนอลมเนยมดวย

กระบวนการขนรปแบบตอเนอง

1.3 ขอบเขตของการศกษา

1.3.1 วสดทใชในการขนรป แผนอลมเนยม ความหนา 1 มลลเมตร ขนาด 300 มลลเมตร

300 มลลเมตร

1.3.2 สรางอปกรณสาหรบจบยดแผนโลหะ ขนาด 300 มลลเมตร 300 มลลเมตร

1.3.3 Punch รปทรงกระบอกทมปลายเปนรศมโคง เสนผาศนยกลาง 10 มลลเมตร รศม R 3

มลลเมตร ทาจากเหลกกลาเครองมอตามมาตรฐาน JIS เกรดSKD11

1.3.4 การทดลองใชเครองจกรกดซเอนซแนวตง CNC Milling Arrow 500

1.3.5 การทดลองใชความเรวในการหมนของอปกรณทใชในกดการขนรป ( Punch ) 3 ระดบ

คอ 500, 1,000 และ 1,500 มลลเมตร ตอนาท

1.3.6 ทาการทดลองใชอตราปอน 100, 200 และ 300 มลลเมตร/นาท

1.3.7 การทดลองกระทาการขนรปโดยมระยะการกดลงในแนวตงครงละ 0.25 มลลเมตร

1.3.8 ในการขนรปจะใชมมหวกดในการขนรป 3 ระดบ

1.3.9 ทาการวดความเหนาทเกดขนบนพนผวโลหะวสดโดยใชvernier digital

1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

3

1.4.1 ทราบถงระดบมมหวกดทสงผลในการขนรปแผนอลมเนยมดวยกระบวนการขนรป

แบบตอเนองดวยการสมผสเปนจด

1.4.2 ทราบถงผลกระทบระดบมมหวกดและปจจยมผลในการขนรปแผนอลมเนยมดวย

กระบวนการขนรปแบบตอเนองดวยการสมผสเปนจด 1.4.3 ทราบแนวทางการพฒนาองคความรใหมในกระบวนการขนรปแผนอลมเนยมดวย

กระบวนการขนรปแบบตอเนองดวยการสมผสเปนจด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

บทท 2

ทฤษฎและงานวจยทเกยวของ

2.1 แนวความคด

จากการทบทวนงานวจยพบวา กระบวนการขนรป3 6แบบตอเนอง3 6โดยการสมผสเปนจดเปน

กระบวนการ ขนรปโลหะแผนททาใหเกดการเสยรปถาวรเฉพาะจด บนแผนโลหะ โดยใชอปกรณ

ขนรป รปทรงกระบอกทมปลายเปนรศมโคงและหมนดวยความเรวรอบทกาหนดโดยกาหนด

อณหภมในการขนรปใน3ระดบและทาการเคลอนทไปตามเสนทางการทางานทถกกาหนดดวย

ระบบคอมพวเตอรชวยในการผลต (CAM) [4] โดยในจดทเกดการเสยรปอยางถาวรนนเปนพนท

เลกๆทเกดจากการสมผสกนของอปกรณทใชในการขนรปกบพนผวของแผนโลหะซงกอใหเกด

ความเคนกดขนเปนผลใหเกดการเสยรปอยางถาวรโดยในปจจบนน กระบวนการขนรป 3 6

แบบตอเนอง3 6ดวยการสมผสเปนจด เปนกระบวนขนรปโลหะแผนแบบใหม และยงมปจจยตางๆใน

การทางานทจะตองศกษา เพอใหเกดกระบวนการทางานทมประสทธภาพและเปนระเบยบแบบแผน

ในการทางาน ดงนนนกวจยจงพยายามทจะศกษากลไกการทางานของกระบวนการสาหรบงานวจยน

ศกษาปจจยตางๆทมผลการขนรปโลหะแผนดวยกระบวนการขนรปแบบลกโซดวยการสมผสเปนจด

จะทาการศกษาการขนรปโดยใชวสด ทองเหลองแผน ซงเปนโลหะแผนทมความสามารถในการขน

รปในลกษณะตางๆไดสงและนยมใชงานในอตสาหกรรมหลายๆประเภทในปจจบนโดย

ทาการศกษาปจจยตางๆทมผลตอการขนรปของโลหะแผนเชนมมทใชในการขนรป, ความเรวในการ

เดนของอปกรณ, ความเรวในการหมนของอปกรณ แลวจงนามาเปรยบเทยบลกษณะการขนรปท

เกดขน พรอมวเคราะหลกษณะการทางานทเกดขน ในปจจยแรงทเกดขนในกระบวนการขนรป,

ความเครยดทเกดขนบนพนผวของแผนโลหะและความหยาบผวของพนผวโลหะทผานการขนรป

โดยการศกษาจะสามารถนาไปเปนแนวทางและทางเลอกสาหรบอตสาหกรรมผลตการขนรปโลหะ

แผนดวยกระบวนการขนรปแบบตอเนองดวยการสมผสเปนจด ตอไป

รปท 2.1 แสดงลกษณะการทางานของกระบวนการขนรปแบบตอเนองโดยการสมผสเปนจด [5]

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

5

2.2 ทฤษฎทเกยวของ

2.2.1 กระบวนการขนรปโลหะแผนดวยกรรมวธการขนรปแบบตอเนองในลกษณะตาง ๆ

มกระบวนการขนรปโลหะแผนหลายๆแบบทใชกรรมวธการขนรปแบบตอเนองดวย

กรรมวธน ความสามารถในการขนรปของวสดจะเพมขนเมอ เทยบกบกระบวนการขนรปแบบเดม

โดยบางสวนของกระบวนการทจะกลาวถง จะมลกษณะการทางานพนฐานทคลายคลงกบ กระบวน

ขนรปแบบตอเนองโดยการสมผสเปนจด โดยจะกลาวถงถงภาพรวมโดยยอของทางเทคนคของ

กรรมวธการขนรปแบบตอเนอง ดงตอไปน

2.2.2 กระบวนการกดขนรป

การกดขนรปเปนหนงในกระบวนการขนรปแบบตอเนองทเกาทสดการกดหมายถง การ

ทาใหโลหะตางๆ ใหเปนรอยนนขนคลายๆ กรรมวธการปม ในอดตการกดขนรปเปนกรรมวธขนรป

โลหะแผนทตองกระทาดวย ทตองอาศยความชานาญ ความสามารถเฉพาะ ตองใชเทคนคของชาง

แตละคน แตในปจจบน กระบวนการดนขนรปโลหะไดมการนาเทคโนโลย CNC และ เทคโนโลย

การใชหนยนตมาควบคมในการทางาน ในการเคลอนทไปในจดตางๆ แลวทาการกดลงบนพนผว

โลหะทถกทาการจบยด ในแตละขนตอน ของการทางานทถกกาหนด ดงรป

(ก)ลกษณะของการกดขนรป (ข) หนยนตอตสาหกรรมทใชในการกดขนรป

รปท 2.2 แสดงกระบวนการกดขนรป[5]

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

6

2.2.3 กระบวนการขนรปดวยแสงเลเซอร

การขนรปวสดดวยเลเซอร หรอ Laser Forming ถอเปนกระบวนการขนรปดวย

กระบวนการทางกลและทางความรอน (Thermo-mechanical Forming Process) โดยหลกการของ

laser forming คอการฉายลาแสงเลเซอรลงบนผวชนงาน ทาใหเกดความเครยดบนพนผวแผนโลหะท

ถกจบยด ดวยความรอนจากการฉายแสงเลเซอรลงบนพนผว และเมอชนงานไดรบความรอนจะเกด

การ โกงงอของวสด

รปท 2.3 แสดงกระบวนการขนรปดวยแสงเลเซอร[5]

2.2.4 กระบวนการปนขนรป

การขนรปโลหะแผนบางทตองการใหผลตภณฑมรปทรงสมมาตรรอบแกนหรอผลตภณฑท

มลกษณะเปนโพรงในรปทรงตางๆการขนรปจะเรมตนโดยการนาแผนชนงานกลม (Blank) มาตด

กบกบแมพมพสปนนงใหมจดศนยกลางตรงกนแลวจงนาศนยทายแทนมากดใหแผนชนงานแนบ

สนทกบแมพมพสปนนงขนตอไปจะหมนแมพมพสปนนงทาใหแผนชนงานและศนยทายแทนหมน

ตามไปดวย หลงจากนนจงนาลกกลงมารดแผนชนงานใหแนบไปตามแมพมพสปนนง แผนชนงาน

จะคอยๆ ถกขนรปอยางตอเนองในบรเวณเลกๆ ทลกกลงสมผสกบแผนชนงานตามการเคลอนทของ

แผนชนงานรอบๆแกนการหมนของแมพมพสปนนง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

7

รปท 2.4 แสดงกระบวนการขนรปแผนโลหะดวยการปนขนรป [5]

2.2.5 กระบวนการขนรปโลหะแผนแบบตอเนอง (Incremental Sheet Forming Process )

ในป 1994 Matsubara [4] ไดพฒนา กระบวนการขนรปแบบตอเนองโดยการใชการ

กระทงยนจากดานลางโดยใหแผนชนงานทดสอบถกจบยดบนแทนทสามารถเคลอนทขนลงใน

แนวต งได โดยตรงกลางของแผนชนงานจะถกรองรบ โดย แทนรองรบหรอทล และมนจะถก

ควบคมความเรวในการหมนโดยเครองจกร CNC และแทนทใชจบยดชนงานกจะถกกดลงสดานลาง

ตามระยะทกาหนดไว ดงรปท 2.5 โดยกรรมวธนสามารถผลตชนงานไดทงในลกษณะทมรปทรง

สมมาตร และรปทรงไมสมมาตร

รปท 2.5 แสดงกระบวนการขนรปโลหะแผนแบบตอเนอง[5]

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

8

โดยกระบวนการขนรปโลหะแผนแบบตอเนองไดถกพฒนากระบวนการทางานออกไปใน

3 ลกษณะ คอ กระบวนการขนรปแบบตอเนองดวยสมผสเปนจด(The Single Point Incremental

Forming),กระบวนการขนรปแบบตอเนองโดยมทลเคลอนทรองรบ(The Incremental Forming with

Counter Tool)และ กระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบสมผสสองจด (The Two Point Incremental

Forming) โดยในสวนตอไปจะเปนการนาเสนอลกษณะการทางาน ของกระบวนการขนรปโลหะ

แผนแบบตอเนอง ทง 3 ลกษณะ

2.2.6 กระบวนการขนรปแบบตอเนองโดยการสมผสเปนจด

กระบวนการขนรปแบบตอเนองโดยการสมผสเปนจดเปนลกษณะการทางานแนวใหม

ในการทางานดวยกระบวนการขนรปโลหะแผนแบบตอเนองโดยมลกษณะคลายกบการทางานดวย

กระบวนการปนขนรป และการดงขยายชนงาน ซงมความสามารถในการขนรปชนงานทมรปทรงไม

สมมาตรอกดวยโดยแผนชนงานจะถกจบยดโดยชดจบยดและถกกดขนรปโดยหวกดลงไปทาใหเกด

การเสยรปถาวรเฉพาะจด บนแผนโลหะ โดยใชทล รปทรงกระบอกทมปลายเปนรศมโคงและหมน

ดวยความเรวรอบทกาหนดและทาการเคลอนทไปตามเสนทางการทางานทถกกาหนดดวย ระบบ

คอมพวเตอรชวยในการผลต (CAM) [4] โดยในจดทเกดการเสยรปอยางถาวรนนเปนพนทเลกๆท

เกดจากการสมผสกนของอปกรณทใชในการขนรปกบพนผวของแผนโลหะซงกอใหเกดความเคน

กดขนเปนผลใหเกดการเสยรปอยางถาวร

รปท 2.6 แสดงกระบวนการขนรปโลหะแผนแบบตอเนองโดยการสมผสเปนจด [5]

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

9

2.2.7 กระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบมทลเคลอนทรองรบ

กระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบมทลเคลอนทรองรบเปนการเปลยนแปลงลกษณะ

การทางานจากกระบวนการขนรปโลหะแผนแบบตอเนองโดยการสมผสเปนจด ทไมมการใชแผน

รองยดดานลางและใชอปกรณในการขนรปเสรมในดานลางของแผนชนงานและเคลอนทไปใน

ทศทางเดยวกนอปกรณขนรปหลก

รปท 2.7 แสดงกระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบมทลเคลอนทรองรบ [5]

2.2.8 กระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบสมผสสองจด

ในกระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบสมผสสองจดแผนชนงานจะถกจบยดบนชดยด

จดทสามารถปรบใหเคลอนทขนลงไดในแนวแกน Z โดยใชทลในการขนรปทมรปรางในลกษณะ

เดยวกนกบกระบวนการขนรปแบบตอเนองโดยการสมผสเปนจดโดยใหทลทาการกดลงบนของ

แผนชนงานดานบนจากบนลงลางตามลกษณะรปทรงของชนงานทกาหนดโดยกระบวนการขนรป

แบบตอเนองแบบสมผสสองจด ถกแบงลกษณะการทางานเปน2แบบตามลกษณะของแมพมพท

เปลยนไปคอแบบแมพมพรองรบเฉพาะสวน,และแมพมพรองรบเตมสวน

2.2.9 กระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบสมผสสองจด (แมพมพรองรบเฉพาะสวน)

กระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบสมผสสองจดในแบบแมพมพรองรบเฉพาะสวนม

ลกษณะการทางานคลายกบ แผนรองหลง ในกระบวนการขนรปแบบตอเนองโดยการสมผสเปนจด เพยง

แตมนจะทาการรองรบเฉพาะพนททถกกาหนดของแผนชนงาน และกระบวนการนจะชวยเพมความ

เทยงตรงของรปทรงของชนงานในลกษณะของงานทมการขนรปดวยรปทรงทไมตรงตามแบบทาง

เรขาคณต อกทงยงสามารถนา แมพมพรองรบเฉพาะสวนไปผลตชนงานอนๆทมความคลายคลงได

ตอไปอกดวย

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

10

รปท 2.8 แสดงกระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบสมผสสองจด (แมพมพเฉพาะสวน)[5]

2.2.10 กระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบสมผสสองจด ในแบบ (แมพมพรองรบเตมสวน)

กระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบสมผสสองจด ในแบบ (แมพมพรองรบเตมสวน)

สามารถเรยกไดวากระบวนขนรปแบบตอเนองในลกษณะนไมอยในแนวทางการทางานทจะไมใช

แมพมพในการ แตมนกชวยเพมความเทยงตรงในการขนรปชนงานไดอยางมาก เนองจากในขณะท

ทาการขนรป แผนงานจะถกบงคบโดยทลใหขนรปไปตามกบขนาดแมพมพทไดกาหนดไว

รปท 2.9 แสดงกระบวนการขนรปแบบตอเนองแบบสมผสสองจดแบบแมพมพเตม [5]

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

11

2.2.11 วสดชนงานทใชในการกดขนรป

คณสมบตของอลมเนยม

ลกษณะภายนอกของอลมเนยมคอมสเงน มความหนาแนนนอย น าหนกเบา และมกาลง

วสดตอหนวยน าหนก (Strenght-to-Weght Ratio) สงมความเหนยวจดหลอมเหลวตาหลอหลอมได

งายอลมเนยมบรสทธ เมอทงไวในอากาศจะเกดออกไซดของอลมเนยมขนเปนอลมเนยมออกไซด

(Aluminum Oxide) เคลอบอยเปนผวบาง ๆ ทาใหอลมเนยมนนทนตอบรรยากาศ ไมถกกดกรอน

คณสมบตเปนโลหะทมความหนาแนนนอย น าหนกเบา รบภาระน าหนกไดสง สามารถขนรปไดงาย

ไมเสยงตอรอยราว และการแตกหก ไมเปนสนม ทนตอการกดกรอน และไมเปนพษตอมนษย และ

นอกจากนอลมเนยมถอเปนโลหะทถกนามาใชประโยชนมากทงในภาคอตสาหกรรม และภาค

ครวเรอน สาหรบภาคอตสาหกรรมใชในการผลตอลมเนยมผสม และผลตภณฑอลมเนยม สวนภาค

ครวเรอนมใชมากในการกอสราง และตกแตงบาน ทดแทนไม และเหลก เนองจากเปนโลหะทม

คณสมบตคงทนตอการหก ความรอน การกดกรอน น าหนกเบา และมความสามารถในการสะทอน

แสง และความรอนไดด

2.2.12 วสดทใชเปนเครองมอในการกดขนรป

เหลกกลาเครองมอมาตรฐาน JID เกรดSKD 11 เปนเหลกกลาเครองมองานเยนประเภท

คารบอนสงและโครเมยมสง เปนกลมทมการใชงานกนมากทสดในกลมเหลกกลาเครองมอเยน ธาต

ผสมหลก คอ คารบอน โครเมยม และโมลบดนม โดยมคณสมบตทนตอการสกหรอ และการเสยดส

ทดเยยม ทาใหสามารถรกษาคมตดไวไดนาน ซงเปนผลมาจากการมปรมาณคารไบดในระดบสง

และโครงสราง เทมเปอรมารเทนไซต ภายหลงการชบแขงและอบคนตว (Tempering) อยางไรก

ตามขอจากดประการสาคญของเหลกกลาเครองมอกลมน คอ ความสามารถในการกลงไสทตามาก

และมความเหนยวทลดตาลงเมอเทยบกบเหลกกลาเครองมองานเยนในกลมอนซงมคณลกษณะเดนๆ

(Significant Characteristics) ดงน

1.) มความตานทานตอการสกหรอสงมาก

2.) มความเหนยวแกรงพอใช

3.) ชบแขงไดลกมาก มความสามารถในการชบแขงสงมาก และชบแขงในเตา

สญญากาศได

4.) ตานทานการออนตวทอณหภมสงไดด

5.) เกดการบดงอนอยมากหลงการชบแขง

6.) ตานทานการสญเสยคารบอนทผวไดต า

7.) สามารถทาไนไตรดงหลงการชบแขงได

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

12

ตารางท 2.1คณลกษณะทวไป (General Characteristics) ของเหลก JIS SKD 11 หรอเหลก

DIN1.2379

สวนผสมทาง

เคม (% wt.)

C Cr Mo V

1.55 12.0 0.7 1.0

AISI D2

JIS SKD – 11

DIN 1.2379 / x 155CrVMo12 - 1

สภาพจาหนาย อบออนความแขงสงสด 250 HB

สภาพหลงชบ ชบแขง และอบคนตว 58 – 62 HRC

2.2.13 ทฤษฎการดงขนรปลก (Deep drawing operation)

การดงขนรปลกเปนกระบวนการผลตผลตภณฑรปถวยหรอรปเปลอกทมขอบสงจาก

โลหะแผนดงแสดงในรปท 3 เครองมอทใชประกอบดวยชดแมพมพทมขอบพนชและดายเปนรศม

โคง(R > t) เมอมแรงกดกระทาทแผนโลหะชนงานผานพนชแผนโลหะชนงานจะไหลเขาสชองเปด

ดายตามแนวรศมเขาหาศนยกลางและเปลยนรปจากแผนเปนชนงานรปเปลอกการศกษาในเรองของ

กระบวนการดงขนรปลกเปนเรองทซบซอนการทจะทาความเขาใจไดงายขนนนจะแบงออกเปน

การศกษาสวนของกระบวนการและในทนเราจะกลาวถงการศกษาสวนของกลไกการขนรปในการ

ขนรปลก

รปท 2.10 แสดงแนวคดพนฐานในการดงขนรปลก[6]

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

13

กลไกการดงขนรปลก (Mechanics of deep drawing) เมอพจารณาสงทเกดขนในขนตอน

เรมตนกระบวนการจากรปท 1 แผนวตถดบจะเรมถกดดทบรเวณรศมขอบดายและเมอเพมภาระ

กระทาทตวพนชใหมากขนทาใหแผนโลหะทถกดดบรเวณรศมดายจะถกดง (หรอดดกลบ) ใหเปน

เสนตรงอยระหวางชองวางของพนชและดายเกดเปนผนงหรอเปลอกของชนงานรปถวยเตยๆ

หลงจากนนแผนโลหะทอยดานนอกจะเรมไหลเขาชองเปดดายมากขนแตเนองจากทผวดานลางของ

แผนโลหะทสมผสอยกบผวดายทาใหเกดแรงเสยดทานตานทานการไหลของแผนโลหะ

(ก) (ข)

(ก) ชวงแรกของการดงขนรปซงจะเกดเฉพาะการดด

(ข) บรเวณทเกดความเคนอดในระหวางกระบวนการ

รปท 2.11 กลไกการดงขนรปลก[7]

จากกลไกดงทกลาวกระบวนการดงขนรปประกอบไปดวยชวงการรบภาระลกษณะตางๆกน

ของแผนโลหะคอชวงการดดชวงการดงใหตรง (หรอการดดกลบ) สงผลใหการเสยรปอยางถาวรของ

แผนโลหะเกดขนไมเทากนดงแสดงในรปท 3 แผนโลหะทบรเวณปก (หรอขอบชนงาน) กอนไหล

เขาสชองเปดดายจะมความหนาเพมขนเนองจากความเคนอดในแนวเสนรอบวงในขณะทสวนทไหล

ผานบาดายจะมความหนาลดลงเนองจากความเคนแรงดงในแนวรศมสวนทบางทสดจะเกดขนท

บรเวณสวนลางของผนงดวยเหตนถาในระหวางกระบวนการดงขนรปลกชนงานมกจะเสยหายจาก

การฉกขาดทบรเวณกนถวยเปนสวนใหญ

ในอตสาหกรรมการผลตถาตองการชนงานรปถวยทมคณภาพดไมมการฉกขาดจะใชคา r

นอยกวา 50% ในกรณทตองการดงขนรปลกมาก (คา r มากกวา 50%) จะทาการดงขนรปสองครงดง

แสดงในรป 4. ชนงานทไดจากการดงขนรปครงแรกจะใชคา r ต ากวา 50% จากนนจงนามาดงขนรป

ซาดงแสดงในรป 5. ครงทสองจะกาหนดท 20% และครงท 3 จะกาหนดท 13% ตามลาดบแตในกรณ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

14

ทตองดงขนรปซ ามากกวา 3 ครงขนไปตองนาชนงานไปทาการอบออนทกๆ 2 ครงการดงขนรป

เสมอเพอขจดผลจากความเครยดแขงและหลกเลยงการแตกราวและเสยหายของผลตภณฑ

รปท 2.12 แสดงการดงขนรปและการดงขนรปซาเมอคา r > 50%[6]

2.2.14 สมบตเชงกลของวสดจากการดง (Mechanical properties tension )

สมบตทเหนไดชดเจนทสดของผลตภณฑคอความสามารถในการรบแรง (Loads)การ

กระทาของแรงมหลายประเภทเชนแรงใชงาน (Service load) แรงสถต (Static load) เปนตน

1.) การทดสอบการดง (Tension test)

วธการหาสมบตวสดทนยมใชกนมากทสดคอการทดสอบการดง (Tension testหรอ

Tensile test) เพอใหผลการทดสอบเปนทยอมรบไดทวไปจงตองทาการทดสอบตามมาตรฐานท

กาหนดเชน ASTM Standard E8 หรอมาตรฐานอนซงเปนทยอมรบโดยสากล

2.) เสนโคงความเคนกบความเครยด (Stress-Strain curve)

ในระหวางการทดสอบการดงทงโหลดและความยด (Elongation) เปลยนแปลงอยาง

ตอเนองจงตองวดการเปลยนแปลงของโหลดและความยดจากนนจงนามาเขยนแผนภาพแรงกบการ

กระจด (Force-displacement diagram) ดงแสดงในรปท 3.6 (ก) ซงเปนรปแบบของโลหะเหนยวเชน

เหลกกลาททดสอบในอณหภมปกต

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

15

(ก) (ข) (ค) (ง)

(ก) ความเคนกบการกระจดทหาไดจากการทดสอบวสดเหนยว

(ข) ชนทดสอบหนาตดขวางเดม

(ค) เปลยนรปอยางพลาสตก – สมาเสมอในชวงความยาวทดสอบและ

(ง) การคอดและขาด

รปท 2.13 แสดงการทดสอบการดง [7]

ความเคน (Stress) และ ความเครยด(Strain)

ความเคน (Stress)

ความเคนหมายถง แรงตานทานภายในเนอวสดทมตอแรงภายนอกทมากระทาตอหนง

หนวยพนท แตเนองจากความไมเหมาะสมทางปฏบต และความยากในการวดหาคาน เราจงมกจะ

พดถงความเคนในรปของแรงภายนอกทมากระทาตอหนงหนวยพนท ดวยเหตผลทวา แรงกระทา

ภายนอกมความสมดลกบแรงตานทานภายใน การหาคาความเคนสามารถเขยนเปนสมการได

ดงนคอ

σ =ΡΑ

เมอ σ = ความเคน (Stress) มหนวยเปนปาสกาล (Pa, 1 Pa = 1N/m2) หรอ kgf/mm2

Ρ = แรงภายนอกทมากระทา มหนวยเปน N หรอ kgf หรอ

Α = พนทภาคตดขวางทแรงกระทา : m2หรอ mm2หรอ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

16

โดยทวไปความเคนสามารถแบงออกไดเปน 3 ชนด ตามลกษณะของแรงทมากระทาโดย

ในทางปฏบตความเคนทเกดจะมทง 3 แบบนพรอม ๆ กน

1.) ความเคนแรงดง (Tensile Stress)เกดขนเมอมแรงดงมากระทาต งฉากกบพนท

ภาคตดขวาง โดยพยายามจะแยกเนอวสดใหแยกขาดออกจากกน ดงรป

รปท 2.14 แสดงแรงดง(Tensile)

2.) ความเคนแรงอด (Compressive Stress) เกดขนเมอมแรงกดมากระทาตงฉากกบพนท

ภาคตดขวาง เพอพยายามอดใหวสดมขนาดสนลง ดงรป

รปท 2.15 แสดงแรงกด (Compression)

3.) ความเคนแรงเฉอน (Shear Stress) เกดขนเมอมแรงมากระทาใหทศทางขนานกบพนท

ภาคตดขวาง เพอใหวสดเคลอนผานจากกนดงรปมคาเทากบแรงเฉอน (Shear Force) หารดวยพนท

ภาคตดขวาง A ซงขนานกบทศทางของแรงเฉอน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

17

รปท 2.16 แสดงแรงเฉอน (Shear)

2.2.15 ความเครยด

ความเครยด (Strain) คอ การเปลยนแปลงรปรางของวสด (Deformation) เมอมแรง

ภายนอกมากระทา (เกดความเคน) การเปลยนรปของวสดนเปนผลมาจากการเคลอนทภายในเนอ

วสด ซงลกษณะของมนสามารถแบงเปน 2 ชนดใหญ ๆ คอ

รปท 2.17 ความเคนความเครยดของการดงวสด

1.) การเปลยนรปแบบอลาสตกหรอความเครยดแบบคนรป (Elastic Deformation or Elastic

Strain) เปนการเปลยนรปในลกษณะทเมอปลดแรงกระทา อะตอมซงเคลอนไหวเนองจากผลของ

ความเคนจะเคลอนกลบเขาตาแหนงเดมทาใหวสดคงรปรางเดมไวได ตวอยางไดแก พวกยางยด,

สปรง ถาเราดงมนแลวปลอยมนจะกลบไปมขนาดเทาเดม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

18

2.) การเปลยนรปแบบพลาสตกหรอความเครยดแบบคงรป (Plastic Deformation or Plastic

Strain) เปนการเปลยนรปทถงแมวาจะปลดแรงกระทานนออกแลววสดกยงคงรปรางตามทถก

เปลยนไปนน โดยอะตอมทเคลอนทไปแลวจะไมกลบไปตาแหนงเดม

วสดทกชนดจะมพฤตกรรมการเปลยนรปทงสองชนดนขนอยกบแรงทมากระทา หรอความ

เคนวามมากนอยเพยงใด หากไมเกนพกดการคนรป (Elastic Limit) แลว วสดนนกจะมพฤตกรรม

คนรปแบบอลาสตก(Elastic Behavior) แตถาความเคนเกนกวาพกดการคนรปแลววสดกจะเกดการ

เปลยนรปแบบถาวรหรอแบบพลาสตก(Plastic Deformation)

นอกจากความเครยดทง 2 ชนดนแลวยงมความเครยดอกประเภทหนงซงพบในวสด

ประเภทโพลเมอร เชน พลาสตก เรยกวาความเครยดกงอลาสตกจะมลกษณะทเมอปราศจากแรง

กระทาวสดจะมการคนรป แตจะไมกลบไปจนมลกษณะเหมอนเดมการคานวณหาคาความเครยดม

อย 2 ลกษณะคอ

1.) แบบเสนตรง ความเครยดทวดไดจะเรยกวา ความเครยดเชงเสน (Linear Strain) จะใชได

เมอแรงทมากระทามลกษณะเปนแรงดงหรอแรงกด ดงรปท2.2 คาของความเครยดจะเทากบความ

ยาวทเปลยนไปตอความยาวเดม ดงสมการ

eL

Lo=∆

เมอe= ความเครยดเชงเสน

∆L = ความยาวทเปลยนไป ( )L Lo−

Lo = ความยาวเดมของวสดทสนใจ หรอGage Length

รปท 2.18 ความเครยดเชงเสน (Linear Strain)

2.) แบบเฉอน เรยกวา ความเครยดเฉอน (Shear Strain) ใชกบกรณทแรงทกระทามลกษณะ

เปนแรงเฉอน (τ ) ดงรป คาของความเครยดจะเทากบระยะทเคลอนทไปตอระยะหางระหวาง

ระนาบ ดงสมการ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

19

γ =ah

เมอ γ = tanθ θ≈ (Radian ในกรณทเปนมมเลก)

a = ระยะทเคลอนทไป(Displacement)

h = ระยะหางระหวางระนาบ

θ = มมทเปลยนไป

รปท 2.19 แสดงความเครยดเฉอน (Shear Strain)

จะเหนไดวาคาของความเครยดทงสองแบบไมมหนวยเพราะตวตงและตวหารมหนวยเปน

ความยาวอยแลว

2.2.16 ความสมพนธระหวางความเคนกบความเครยด(Stress-Strain Relationship)

ในการแสดงความสมพนธระหวางความเคนและความเครยดในทนเราจะใชเสนโคง

ความเคน-ความเครยด (Stress-Strain Curve) ซงไดจากการทดสอบแรงดง(Tensile Test) เปนหลก

โดยจะพลอตคาของความเคนในแกนตงและความเครยดในแกนนอน ดงรป2.7 การทดสอบแรงดง

นอกจากจะใหความสมพนธระหวางความเคน-ความเครยดแลว ยงจะแสดงความสามารถในการรบ

แรงดงของวสดความเปราะ เหนยวของวสด(Brittleness and Ductility) และบางครงอาจใชบอก

ความสามารถในการขนรปของวสด(Formability) ไดอกดวย

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

20

รปท 2.20 แสดงเสนโคงความเคน-ความเครยด (Stress-Strain Curve) แบบมจดคราก (Yield Point)[7]

2.2.17 กระบวนการเปลยนรปของวสด (Deformation of material)

กลไกในขบวนการเปลยนรปสวนใหญแลวจะเปนการเปลยนรปแบบถาวร (Permanent

Deformation) ซงมกจะเกดจากการทวสดไดรบแรงมากระทาจนเกดการเปลยนแปลงชนดรนแรง

ถงแมวาเราจะเอาแรงนนออกแลวกตามมนกไมสามารถจะกลบคนสในสภาพเดมได

1.) สลป (Slip Deformation) คอ การเลอนตว หรอการเลอนผานกนระหวางผลกในแนว

ของอะตอม (Atom) ในระนาบ (Planes) ของผลก โดยเปนการเคลอนยายชนดแบบถาวรโดยท

ถงแมวาจะไมม ความเคนใดๆ แตผลกนนๆกจะไมสามารถเคลอนกลบมาใหอยในสภาพดงเดมไดอก

เลย

2.) ทวนนง (Twinning Deformation) หมายถงขบวนการในการเปลยนรป อน

เนองมาจากระยะหรอแนวของผลกเกดการถกเฉอน ใหแบงแยกออกเปน 2 สวนทมลกษณะคลายกน

หรอเหมอนกนโดยท ทศทางในการหกเหจะเปนไปทงระนาบเลยทเดยว

3.) ดสโลเคชน (Dislocation) คอขบวนการทเกดการคลาดเคลอนของวสดเมอเกดมแรง

หรอไดรบแรงมาจากภายนอกเขามากระทาจนกระทงอะตอมเกดอาการเลอนตวขนนนเอง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

21

2.2.18 การวดคาอตราความเครยดทเกดจากการเปลยนรปของโลหะแผนในระนาบความเคน

(Deformation of Sheet in Plane Stress)

ในขณะทมการเปลยนรปบนระนาบความเคน (Plane stress) พจารณา

(Workhardening)ของวสดซงเขากาลงประยกตใชทฤษฏสดสวนการเปลยนรปในภาพประกอบ2.21

ลกษณะทยงไมมการเปลยนรปทความหนาotขนาดเสนผานศนยกลางodหรอตารางขนาดod แสดงใน

ภาพประกอบ (ก) ดงนนในระหวางการเปลยนรปวงกลมจะเปลยนไปเปนวงรแกนของ Major คอ1

dแนวแกนของ Minor คอ2 dถาปรบตารางสเหลยมใหเขากบทศทางหลกของกรดวงกลมจะกลายเปน

สเหลยมผนผาดงภาพประกอบ 11 (ข) สวนความหนาคอ t ตามทกรณแสดงดงภาพประกอบ 11 (ค)

ความเคนททาใหเปลยนรปคอσ1และσ2

(ก) (ข) (ค)

(ก) ขณะทยงไมเปลยนรปกรดวงกลม

(ข) เมอมการเปลยนรปกรดวงกลมจะเปลยนเปนรปวงรขนาดของแกนหลกคอd1

และขนาดแกนรองคอd2

(ค) การดง ,T, หรอแรงสงผานตอหนวยความกวาง

รปท 2.21 แสดงลกษณะตารางวงกลมกรดบนโลหะแผน[7]

คาความเครยดสงสดของความเครยดหลกและความเครยดรองสามารถกาหนดโดยการวด

ความเครยดบนแผนโลหะดวยการใช กรดวงกลมโดยการพลอตความเครยดหลกสงสดลงมาถง

ความเครยดหลกตาสดซงหาไดจากกรดวงกลมเปลยนรปเปนวงรทเกดการคอดและการแตกหลงการ

ยดแบบสองแกนโดยการพลอตเสนโคงรอบๆบรเวณการดงและการกดโดยใชการทดสอบทางเชงกล

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

22

ทแตกตางกนอตราความเครยดทเกดขนบนพนผวชนงานหลงการขนรปอตราความเครยดทเกดขน

บนพนผวชนงานหลงการขนรป เกดจากการคานวนหาอตราสวนของรปรางวงกลมกรดทเปลยนตาม

แนวแกน ไดจากสตรดงตอไปน

% ความเครยดหลก (Major strain) = (ความยาวแกนหลกทเปลยนไป–ความยาวแกนหลกเดม)X 100

ความยาวแกนหลกเดม

% ความเครยดรอง (Major strain) = (ความยาวรองหลกทเปลยนไป – ความยาวแกนรองเดม) X 100

ความยาวแกนหลกเดม

โดย I0 = ความยาวแกนหลกเดม

If = ความยาวแกนหลกทเปลยนไป

W0 = ความยาวแกนหลกเดม

Wf = ความยาวรองหลกทเปลยนไป

รปท 2.22 แสดงการวดอตรา เปอรเซนตความเครยดและอตรา เปอรเซนตความเครยดรองโดยคาท

ไดจากการ คานวณจะถกนาเสนอในรปบแบบของแผนภาพขดจากดการขนรป

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

23

รปท 2.23 แสดงตวอยางแผนภาพแสดงขดจากดการขนรป

2.2.19 ความเหนยว (Ductility)

คาทใชวดจะบอกเปนเปอรเซนตการยดตว (Percentage Elongation) และการลดพนท

ภาคตดขวาง (Reduction of Area) ในทางปฏบตเรามกใชคา %El มากกวาเพราะสะดวกในการวด

ความเหนยวของวสดนจะเปนตวบอกความสามารถในการขนรปของมนคอถาวสดมความเหนยวด

(%El สง) กสามารถนาไปขนรปเชนรดตขนรปดงเปนลวดฯลฯไดงายแตถามความเหนยวตา (เปราะ ,

Brittle) กจะนาไปขนรปยากหรอทาไมไดเปนตน

2.2.20 การวดแรง

ในการวดแรงโดยใชไดนาโมมเตอรแบบแบบสเตรนเกจ (Strain Gage) นน มทฤษฎใน

การทางานดงน คอ การเปลยนแปลงความตานทานทางไฟฟาของโลหะจะเกดขนเมอโลหะนนถก

กระทาภายใตโหลด ซงเปนทฤษฎทนยมใชในการวดความเครยด (Strain ) ซงอปกรณทใชการวด

แรงนนจะถกเรยกวาโหลดเซลล โดยโหลดเซลลแบบสเตรนเกจจะเปลยนแรงทมากระทาเปน

สญญาณไฟฟา เครองมอวดแบบนยดตดกบโครงสรางทมการเปลยนรปเมอมแรงหรอน าหนกมา

กระทา สวนใหญแลวมกจะใชเกจวดความเครยด 4 ตว ในการวดเพอใหไดความไวสงสดและมการ

ชดเชยผลของอณหภมขณะทาการวดดวย เกจทงสจะเชอมตอเขาดวยกนเพอชวยในการปรบตง

คาชดเชยวงจร โดยทวไป เกจ 2 ตวจะอยในสภาพถกดงและอก 2 ตวอยในสภาพถกกด ดงแสดงใน

รปท 2.7 เมอมน าหนกมากระทา ความเครยดจะเปลยนเปนความตานทานทางไฟฟาในสดสวน

โดยตรงกบแรงทมากระทา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

24

รปท 2.24 แสดงกราฟตวอยางของคา Static Sensitivity

จากกราฟขางตนเปนกราฟตวอยางของคาStatic SensitivityคาStatic Sensitivityคอคา

อตราสวนระหวาง Output ตอ Input ซงในทนคา Output หมายถงแรงดนไฟฟาทออกมาและคา Input

คอแรงทกระทากบตว Load Cell ซงจะตองมา Plot กราฟอกครงหลงจากการทดลอง

2.2.21 ความหยาบผว

ความหยาบผวสามารถวดหรออานคาไดจากหลายรปแบบไมวาจะเปน การอานคาเฉลย

ของความหยาบผว (Ra) การอานคาของจดสงสดถงจดตาสดของความหยาบผว (Ry) ตลอดจนการ

อานคาเฉลยของจดสงสดถงจดตาสด (Rq) คาความหยาบในแตละลกษณะขนอยกบขอกาหนดใน

การใชงานโดยสวนใหญมกนยมกาหนดเปนคาความหยาบผวเฉลย

คาความหยาบผวเฉลย(Ra : Arithmetical mean roughness)

คาความหยาบผวเฉลยหมายถง คาเฉลยจากการคานวณคากลางระหวางจดยอดและ

จดกนแอง เพอกาหนดเสนกงกลาง (Mean) แลวนาคาทหางจากเสนกงกลางดานบนมาหกลางกบคาท

หางจากเสนกงกลางลงดานลางเทยบกบระยะทางดงแสดงในรปท2.18 ซงสามารถเขยนสมการใน

การคานวณไดดงสมการท 2.6

∫=

0dx |f(x) | 1 Ra

รปท 2.25 แสดงการคานวณคาความหยาบผวเฉลย(Ra) [8]

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

25

2.3 งานวจยทเกยวของ

กระบวนการขนรป3 6แบบตอเนอง3 6ดวยการสมผสเปนจด เปนกระบวนขนรปโลหะแผนแบบ

ใหม และยงมปจจยตางๆในการทางานทจะตองศกษา เพอใหเกดกระบวนการทางานทม

ประสทธภาพและเปนระเบยบแบบแผนในการทางานดงนนนกวจยจงพยายามทจะศกษากลไกการ

ทางานของกระบวนการโดยมงานวรรณกรรมทนาสนใจในงานขนรปโลหะแผนดวยกระบวนการ

ขนรป36แบบตอเนอง36ดวยการสมผสเปนจด ดงน

P.A.F.Martin , N.Bay , M Skjoedt , M.B Silva[9] ไดทาการศกษาทฤษฎเพอวเคราะห

รปแบบ ดวยการขนรปแบบขนพนฐานของกระบวนการขนรป3 6แบบตอเนอง3 6ดวยการสมผสเปนจด

และอธบายผลทไดจากการทดลองในงานวจยทในเวลา สองถงสามปทผานมา โดยใชพนฐาน

รปแบบในการวเคราะห แบบ membrane โดยมแรงเสยดทานในหลายแนวแกนในแนวระนาบ

Kathryn Jackson ,Julian Allwood[10]ไดทาการศกษา ลกษณะของกลศาตรในการขนรป

ของกระบวนการขนรป3 6แบบตอเนอง36 โดยทาการขนรปโดยใชกระบวนการขนรป36แบบตอเนอง3 6ดวย

การสมผสเปนจด และกระบวนการขนรป3 6แบบตอเนอง3 6ดวยการสมผสสองจด และนาผลตางๆท

เกดขนจากกระบวนการทง 2 แบบ มาเปรยบเทยบกน

F.Micari,G.Ambrogio,L.Filice [11]ไดทาการศกษาลกษณะของ ความเทยงตรงของ รปราง

และขนาดในกระบวนการขนรป36แบบตอเนอง36ดวยการสมผสเปนจด โดยพบวา ขนาดของอปกรณท

ใชในการขนรปกบสดสวนความหนาของวสด ทแปรผนกน มผลตอ ความเทยงตรงของ รปรางและ

ขนาดทไดทาการขนรป

Joost Duflou, Yasemin Tunckol, Alex Szekeres, Paul Vanherck [12]ไดทาการทดลอง

ศกษา การวดแรงทเกดขนในกระบวนการขนรป3 6แบบตอเนอง3 6ดวยการสมผสเปนจด ดวยปจจยใน

ลกษณะตางๆเชนระยะการกดในแนวแกน Z, ขนาดของอปกรณทใชในการขนรป, ความหนาของ

วสด,มมในการขนรป, รปทรงทใชในการขนรปและสารหลอลนประเภทตางๆ

J.Kopac,Z.Kampus [13]ไดทาการศกษากระบวนการขนรป3 6แบบตอเนอง3 6โดยใชเครองกด

CNC ในกระบวนการขนรป และควบคมเสนการเดนทางของอปกรณทใชการขนรปโดยระบบ

Computer aids manufacturingพบวา อปกรณจบยดในการขนรปดวยกระบวนขนรป3 6แบบตอเนอง3 6

ควรเปลยนไปโดยมความสมพนธกนกบรปรางพนฐานททาการออกแบบไวและ แสดงถง

ความสมพนธของมมในการขนรปทมผลตอความลกของ ชนงาน อกดวย

J. Jeswiet [4]ไดทาการศกษาวธการสรางชนงานตนแบบอยางรวดเรวดวยกระบวนการขน

รป3 6แบบตอเนอง3 6ดวยการสมผสเปนจดและไดนาระบบคอมพวเตอรชวยในการผลตมาชวยใน

กระบวนการทางาน ทาใหสามารถขนรปไดอยางมประสทธภาพ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

26

Meiler, M., Pfestorf, M. และ Geiger M. [14] และ Yang, T.S. ไดนาเอาสารหลอลนแผน

ชนดแหง (Dry filme lubricants)มาใชในงานลากขนรปลกอลมเนยมเพอชวยลดการสกหรอของ

แมพมพ และพบวาสารหลอลนชนดแหงมขอดกวาน ามนหลอลน เนองจากทาใหสามารถทาการลาก

ขนรปไดลกกวา

L. Fratini G Ambrogio,R Di Lorenso, L.Filice, F. Micari [1]ไดศกษาการเลอกใชวสดแผน

ไดอยางมประสทธภาพในการขนรปในกระบวนการขนรป36แบบตอเนอง36ดวยการสมผสเปนจดพบวา

คาสมประสทธคาความเครยดแขงและคาเปอรเซนตการยดตวของวสดเปนสงสาคญในกระบวนการ

ขนรป36แบบตอเนอง36ดวยการสมผสเปนจด

M.Durante, A.Formisano, A.Langella, F Mimola Capece Minutolo [15]ไดทาการศกษา ถง

ทศทางการหมนของอปกรณทมประสทธภาพ ของกระบวนการขนรป3 6แบบตอเนอง3 6ดวยการสมผส

เปนจดดวยการกาหนดตวแปรในการทดสอบดวย ความเรวละทศทางการหมนของอปกรณ พบวา

ความเรวในการหมนของอปกรณมผลตอคาความหยาบผวทเกดขนบนพนผวของโลหะแผน

2.4 สรปบท

จากการทบทวนงานวจย พบวา กระบวนการขนรป3 6แบบตอเนอง3 6โดยการสมผสเปนจดเปน

กระบวนการขนรปโลหะแผนททาใหเกดการเปลยนรปถาวรเฉพาะจดบนแผนโลหะโดยการใช

อปกรณในการขนรป ทรงกระบอกปลายครงวงกลม ทาการหมนดวยความเรวรอบทกาหนด แลวทา

การกดลงบนพนผวของแผนโลหะจนทาใหเกดการเปลยนรปถาวรเฉพาะจด เกดขนดงนนวสดทจะ

ใชการขนรปดวยกระบวนการขนรป3 6แบบตอเนอง3 6โดยการสมผสเปนจดนนควรจะเปนวสดทม

ความสามารถในการยดตวสง สวนวสดทใชในเปนอปกรณในการขนรปนนควรเปนวสดทมแขงสง

และทนทานในการเสยดสทเกดการจากการสมผสกนระหวางอปกรณในการขนรปและแผนโลหะ

และในการใชน ามนชวยหลอลนในขณะทาใหการหมนขนรปชนงาน จะชวยลดการสกหลอหวกด

ตองคานงถงคณสมบตตางๆของนามนหลอลนเชน สารหลอลน ความและความหนด เปนตน ซงอาจ

สงผลตอคณภาพชนงาน เชน ความเรยบผว ความสามารถในการยดตวของชนงาน การเกดการฉก

ขาด การเกดรอยยน เปนตน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

27

บทท 3

วธการดาเนนงาน

3.1 วธการดาเนนการวจย

งานวจย น เปนการวจย เพอศกษาอทธพลของอณหภมทมตอกระบวนการขนรป 3 4

แบบตอเนอง34ดวยการสมผสเปนจด ดวยแผนโลหะอลมเนยมโดยมขนตอนการทดลองสามรถแสดง

ไดดง แผนภาพตอไปน

รปท 3.1 แสดงขนตอนการดาเนนงาน

100 มลลเมตร/นาท

วเคราะห และสรปผลการทดลอง

รศมเครองมอกดขนรป R 3

มลลเมตร ทามมหวกดชนงาน

3 ระดบ

300 มลลเมตร/นาท

อตราปอนในการเคลอนท

500 รอบ/นาท

1,000 รอบ/นาท

1,500 รอบ/นาท

ความเรวรอบของเครองมอ

ทดลองขนรปชนงาน

ขนตอนการขนรป

เตรยมชนงานทดสอบ

เปรยบเทยบผลการทดลองการขนรปแบบ

มม 90 องศา

มม 85 องศา

มม 80 องศา

500 มลลเมตร/นาท

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

28

3.2 ขนตอนการดาเนนการวจย

จากการศกษางานวจยทมความเกยวของและทาการทดลองเบองตนแลวพบวา กระบวนการ

ขนรปแบบลกโซดวยการสมผสเปนจด ซงมคาพารามเตอรจานวนมาก ทมผลตอประสทธภาพการ

ขนรป ไดแกพารามเตอรของความเรวในการเดนของอปกรณ, ความเรวรอบในการหมนของ

อปกรณ เนองจากพารามเตอรดงกลาวเปนตวแปรพนฐานทสงผลกระทบตอสภาวะการทางานใน

กระบวนการขนรปแบบลกโซดวยการสมผสเปนจด โดยจะทาการศกษาความเทยงตรงของชนงาน

ทเกดขนหลงการขนรป

3.2.1 วสดทใชในการทดลอง

1. แผนอลมเนยมขนาด 300x300มลลเมตร

รปท 3.2 แสดงแผนอลมเนยมขนาด 300 x 300 มลลเมตร

2. แบบการเตรยมแผนอลมเนยมกอนการขนรป

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

29

รปท 3.3 แสดงแบบการเตรยมแผนอลมเนยมกอนการขนรป

3. เหลกเครองมอ SKD-11ขนาด 10 มลลเมตร ยาว100 มลลเมตร

รปท 3.4 แสดงลกษณะเครองมอทใชในการขนรป

4. ทดสอบหาสมบตอตราสวนความเครยดถาวร

1 นาคาจากการทดสอบการดง (Tensile test) ของเหลกกลาไรสนมเกรด SUS 304

และ SUS 430 มาลงจดสรางแผนภาพความเคนจรง (True stress)

2 วดความกวาง (W0) และความหนา (T0 ) ของแตละชนทดสอบทกแนวการรด

บนทกขอมล ในชวงความยด (Gage length)

รปท 3.5 ลกษณะชนทดสอบหาสมบตเชงกล

3 นาชนทดสอบทวดคาความกวางและหนาเสรจแลวมาทดสอบการดงตาม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

30

แนวแกน

4 วดความกวาง (Wx) และความหนา (Tx) ของชนทดสอบทดงทดสอบแลว

อปกรณ (Extensometer) จะบนทกการเปลยนแปลงความยาวและพนทหนาตด นาขอมลทไดจาก

การบนทกมาคานวณ

จากสมการอตราสวนความเครยดพลาสตกตามแนวทศทางการรดทง 3 แนวแกน

𝑟 = 𝜀𝑤𝜀𝑡

= ln(𝑤/𝑤0)ln(𝑡/𝑡0)

3.2.2 ขนตอนการดาเนนงานขนรป

1 เตรยมชนงานทดสอบแผนโลหะอลมเนยมโดยทาการตดใหมขนาด 300x300

มลลเมตรหนา 1มลลเมตร

รปท 3.6 แสดงชนงานแผนอลมเนยม

2 เตรยมวสดทใชเปนอปกรณทใชในการกดขนรปเตรยมวสดโลหะเหลกกลาเครองมอ

ตามมาตรฐาน JIS เกรด SKD 11 โดยทาการกลงปอกและปาดหนาใหมขนาดเสนผาศนยกลาง10

มลลเมตร ยาว 100.35มลลเมตร โดยทปลายมรปรางครงวงกลม รศม 3 มลลเมตรดวยเครองกลง

CNC Turning เพอใหอปกรณมขนาดของรศม เทากนทงหมด โดยมความหยาบผว เทากบ 0.7 Ra

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

31

รปท 3.7 แสดงอปกรณเครองมอกดขนรป

3 นาอปกรณจบยดชนงานประกอบเขากบฐานของเครอง CNCพรอมทงนาเอาแผนจบ

ยดแผนอลมเนยมทใชในการขนรปมาประกอบกนอกท

รปท 3.8 แสดงภาพประกอบของอปกรณจบยด (fixture)

4 ทาการตดแผนอลมเนยมทใชกระบวนการขนรป34แบบตอเนอง34ดวยการสมผสเปนจด

รปท 3.9 แสดงแผนอลมเนยมทเตรยมกอนการขนรป

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

32

5 นาแผนอลมเนยมมาใสในชดอปกรณจบยด(Fixture) ทไดทาการออกแบบไว และทา

การยดนอตใหแนนพรอมท งตรวจสอบความพรอมของอปกรณ เพอทากระบวนการขนรป

แบบตอเนองดวยการสมผสเปนจด ตอไป

รปท 3.10 แสดงชดอปกรณจบยด (fixture)

6 ทาการตดตงจดอปกรณจบยดเพอจบยดแผนอลมเนยมใหแนนเพอทาการทดลอง

รปท 3.11 แสดงการจบยดแผนอลมเนยมขณะขนรป

7 ใชเครองWirecutในการผาชนงานเพอทาการวดความหนาชนงานหลงการขนรป

รปท 3.12 แสดงเครองตด WIRE CUT

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

33

3.3 วธการบนทกขอมล

โดยในการทดลองจะทาการทดลองตามตวแปรทกาหนด และบนทกขอมล ดงตอไปน

1. การวดความหนาชนงานหลงการขนรป

รปท 3.13 ตาแหนงการวดความหนาตามภาพตดขวางของการขนรป

รปท 3.14 แสดงทาการวดขนาดดวยเวอรเนยดจตอล

ตารางท 3.1 ตารางความหนาชนงานหลงการขนรป ดวยความเรวรอบ 500 รอบ/นาท

รายการ จดททาการวดความหนา

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

มมหวกด

80 องศา

อตราปอน 100 มม /นาท

อตราปอน 300 มม /นาท

อตราปอน 500 มม /นาท

มมหวกด

85 องศา

อตราปอน 100 มม /นาท

อตราปอน 300 มม /นาท

อตราปอน 500 มม /นาท

มมหวกด

90 องศา

อตราปอน 100 มม /นาท

อตราปอน 300 มม /นาท

อตราปอน 500 มม /นาท

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

34

ตารางท 3.2 ตารางความหนาชนงานหลงการขนรป ดวยความเรวรอบ 1,000 รอบ/นาท

รายการ จดททาการวดความหนา

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

มมหวกด

80 องศา

อตราปอน 100 มม /นาท

อตราปอน 300 มม /นาท

อตราปอน 500 มม /นาท

มมหวกด

85 องศา

อตราปอน 100 มม /นาท

อตราปอน 300 มม /นาท

อตราปอน 500 มม /นาท

มมหวกด

90 องศา

อตราปอน 100 มม /นาท

อตราปอน 300 มม /นาท

อตราปอน 500 มม /นาท

ตารางท 3.3 ตารางความหนาชนงานหลงการขนรป ดวยความเรวรอบ 1,500 รอบ/นาท

รายการ จดททาการวดความหนา

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

มมหวกด

80 องศา

อตราปอน 100 มม /นาท

อตราปอน 300 มม /นาท

อตราปอน 500 มม /นาท

มมหวกด

85 องศา

อตราปอน 100 มม /นาท

อตราปอน 300 มม /นาท

อตราปอน 500 มม /นาท

มมหวกด

90 องศา

อตราปอน 100 มม /นาท

อตราปอน 300 มม /นาท

อตราปอน 500 มม /นาท

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

บทท 4

ผลการทดลอง และวเคราะหผล

ผลการทดลองเพอศกษาถงตวแปรทผลตอการขนรปโลหะแผนดวยกระบวนการขนรป3 4

แบบตอเนอง34 ซงประกอบวสดโลหะตามมาตรฐาน JIS เกรด SKD 11 โดยทาการกลงปอกและ

ปาดหนาใหมขนาดเสนผาศนยกลาง 10 มลลเมตร ยาว 60 มลลเมตร สาหรบใชเปนอปกรณในการ

ขนรปในกระบวนการขนรป34แบบตอเนอง34ดวยการสมผสเปนจด บนวสดชนงานอลมเนยมโดยการ

ปรบคาตวแปรทใชในการทางาน ไดแก มมทใชในการขนรป, เพอศกษาผลระทบของตวแปรท

เกดขนจากกระบวนการการ ศกษาคณภาพผวงานในรปของคาความหยาบผวเฉลย และ

ความเครยดทเกดขนบนพนผวชนงานหลงการขนรป ซงแบงผลการทดลองตามตวแปรและขนาด

ของมมทในการขนรป

4.1 ผลการทดลองการวดความหนาของผนงชนงานทเปลยนไปหลงการขนรป

รปท 4.1 กราฟแสดงความหนาตามตาแหนงทกาหนดดวยการขนรปทมม 80-90 องศา

การทดลองการขนรปแบบตอเนองในครงนเพอศกษาลกษณะการสมผสระหวาง

เครองมอในการขนรปกบผนงชนงานโดยมงเนนคณภาชนงานทาการปรบเปลยนมมในการสมผส

ทแตกตางกนจากการทดลองมมในการขนรปแสดงในรปท 4.1 พบวาสงผลตอการเปลยนแปลง

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Wal

l Th

ickn

ess

: mm

Position :mm

90 องศา 85 องศา 80 องศา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

36

ความหนาของชนงานทมมการขนรป 90 องศา ทบรเวณกนถวยหรอจดท 6 ไมเกดการเปลยนแปลง

ความหนาแตเมอทาการกดขนรปหรอความลกในการขนรปเพมขนการสมผสดานหนาของ

เครองมอถกปรบเปลยนใหมขนาดทสงขนสงผลตอการสมผสระหวางชนงานกบเครองมอเพมขน

จงทาใหความหนามคาการเปลยนแปลงสง แตลดองศาของเครองมอในการขนรปเปน 85 องศา

พบวาการเปลยนแปลงความหนามคาลดลงเนองจากพนทในการสมผสระหวางเครองมอกบ

ผวชนงานมคาลดลงสงผลใหการพาเนอโลหะมคาลดลง แตในการทดลองครงนพบวาทองศาของ

เครองมอในการขนรป 80 องศา มการเปลยนแปลงความหนานอยสดเนองจากหนาสมผสของ

เครองมอมคาคงทตลอดทงชนงานการสมผสระหวางเครองมอกบชนงานเกดขนนอยการพาเนอ

โลหะลดลงสงผลใหความหนาเกดการเปลยนแปลงนอยลง

4.2 ผลการทดลองการวดความหยาบผวของผนงชนงานทเปลยนไปหลงการขนรป

รปท 4.2 คาความหยาบผวเฉลยภายใตการขนรปทมม 80-90 องศา

จากการทดลองกระบวนขนรปในการขนรปทมม 80 - 90 องศา แสดงใหเหนถงคาความ

หยาบผวเฉลย โดยมมทใชในการขนรปสงผลตอความหยาบหรอความเรยบผวอยางชดเจน มมใน

การขนรปท 90 องศา ใหคาความเรยบผวดสดสาเหตเกดจากพนทผวสมผสมคาสงสงผลใหความ

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

90 องศา 85 องศา 80 องศา

ควา

มเร

ยบผว

: R

a

มมในการขนรป

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

37

เรยบผวดโดยมคาเฉลยความเรยบผวตลอดชนงานท 0.78 ไมโครเมตร แตเมอลดองศาหรอมมใน

การเคลอนทลงความเรยบผวมคาลดลงตามดงแสดงในรปผลการทดลองท 4.2 มมในการขนรป 85

องศา ความเรยบผวเฉลยประมาณ 1.13 ไมโครเมตร จะเหนวาความหยาบผวมคาเพมขน เมอลดมม

ของเครองมอในการขนรปเปน 80 องศา ความเรยบผวเฉลยประมาณ 1.54 ไมโครเมตร จากการ

ทดลองพบวามมของเครองมอในการขนรปลดลงไมสงผลดตอความเรยบผวของชนงานเนองจาก

ผวสมผสระหวางเครองมอกบผวชนงานเปลยนไป

4.3 ผลการทดลองความเครยดทเกดขนบนพนผวชนงานหลงการขนรป

รปท 4.3 คาความเครยดของผวชนงานภายใตการขนรปทมม 80-90 องศา

การวดความเครยดทผวชนงานทาการวดจากปากถวยถงกนถวยแลวทาการคานวณ

ความเครยดหลกความเครยดรองทมมของเครองมอทแตกตางกนตงแต 80 – 90 องศา พบวา

ลกษณะพฤตกรรมความเครยดมคาแตกตางกนทมมในการขนรป 90 องศา คาความเครยดหลก

เฉลยมคาสงสดแตพฤตกรรมของผววสดโดยรวมเปนแบบยดและหดตวในทศทางเดยวกน เมอลด

องศาของเครองมอในการขนรปลงพบวาความเครยดเฉลยมคาลดลงและทมมในการกดขนรป 80

องศา คาความเครยดเฉลยมคาตาสด

0

5

10

15

20

25

30

-20 -15 -10 -5 0 5 10

Maj

or s

rian

: %

Minor strian :%

90 องศา 85 องศา 80 องศา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

38

บทท 5

สรปผลการทดลอง อภปลายผล และขอเสนอแนะ

ผลการทดลองเพอศกษาถงตวแปรทผลตอการขนรปโลหะแผนดวยกระบวนการ

ขนรป3 4แบบตอเนอง3 4ดวยการสมผสเปนจด ซงอปกรณทใชในการขนรปจะใชวสดโลหะตาม

มาตรฐานJIS เกรด SKD 11โดยทาการกลงปอกและปาดหนาใหมขนาด ยาว 60 มลลเมตร โดยท

ปลายมรปรางครงวงกลม รศม 10 มลลเมตรสาหรบใชเปนอปกรณในการขนรปในกระบวนการขน

รป3 4แบบตอเนอง3 4ดวยการสมผสเปนจด บนวสดชนงานแผนอลมเนยมโดย ในการทางาน ไดแกตว

แปรของมมทใชในการขนรป, ความเรวในการเดนของอปกรณ, ความเรวรอบในการหมนของ

อปกรณ เพอศกษาผลระทบของตวแปรทเกดขนจากกระบวนการโดยศกษาคณภาพผวงานในรป

ของคาความหยาบผวเฉลย และความเครยดทเกดขนบนพนผวชนงานหลงการขนรป และความหนา

ทาใหสามารถสรปตามวตถประสงคของการวจยได ดงน

5.1 ตวแปรทมผลตอความเครยดทเกดขนบนพนผวทเกดขนในกระบวนการทางาน

1. ความเรวในการเดนขนรป

การทดลองตวแปรความเรวในการเดนขนรปโดยทาการขนรปดวยความเรวในการ

เดนขนรปท 100, 200 และ 300 มลลเมตรตอนาท และใชมมในการขนรปและความเรวในการหมน

ทเทากนนน พบวา คาของความเครยดหลกทเกดขนบนพนผวโลหะทเกดจากตวแปรดงกลาว จาก

การผลทดลองการขนรป ในแตละมมและความเรวในการหมนของอปกรณทแตกตางกนนน พบวา

อตราของความเครยดทเกดขนบนพนผวชนงานหลงการขนรปสงสดจะเกดขนทความเรวในการเดน

ขนรป 300 มลลเมตรตอนาท จะมคาสงสด มากกวาคาอตราของความเครยดท เกดขนจากตวแปร

ความเรวในการเดนขนรปท 100,200 มลลเมตรตอนาท ในทกๆมมททาการขนรป

2. ความเรวรอบในการหมนขนรป

การทดลองตวแปรความเรวรอบในการหมนขนรป โดยทาการขนรปดวยตวแปร

ความเรวรอบในการหมนขนรป ท 500-1500 รอบตอนาท และใชความเรวในการเดนขนรป และมม

ทใชในการขนรปมคาเทากนนน พบวาคาของความเครยดหลกทเกดขนบนพนผวโลหะทเกดจากตว

แปรดงกลาว จะมคาทใกลเคยงกนเปนอยางมาก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

39

3.มมเครองมอในการหมนขนรป

การทดลองตวแปรมมในการหมนขนรป โดยทาการขนรปดวยตวแปรมมในการ

หมนขนรป ท 80-90 องศา พบวา ทมมในการขนรปสงสงผลตอการเปลยนแปลงความหนาของ

ชนงานจากการทดลองพบวามมในการหมนขนรปลดลงแนวโนมของความหนามคาลดลง

5.2 อภปลายผล

การขนรปโลหะแผนดวยกระบวนการขนรป34แบบตอเนอง34ดวยการสมผสเปนจด ซงอปกรณ

ทใชในการขนรปจะใชวสดโลหะตามมาตรฐานJIS เกรด SKD 11 โดยทปลายมรปรางครงวงกลม

รศม 10 มลลเมตร สาหรบใชเปนอปกรณในการขนรป ความเรวในการเดนขนรปท 300 มลลเมตร

ตอนาท พบวาอตราของความเครยดทเกดขนบนพนผวชนงานหลงการขนรปสงสด มากกวาคาอตรา

ของความเครยดท เกดขนจากตวแปรความเรวในการเดนขนรปท 100,200 มลลเมตรตอนาท

ความเรวรอบในการหมนขนรป ท 500, 1,000 และ1,500 รอบตอนาท คาของความเครยดหลกท

เกดขนบนพนผวโลหะทเกดมคาทใกลเคยงกน และมมในการหมนขนรป ท 80, 85 และ 90 องศา

พบวา มมในการหมนขนรปลดลง แนวโนมของความหนามคาลดลงตาม

5.3 ขอเสนอแนะ

5.3.1 ขอเสนอแนะทวไป

1. ในการขนรปโลหะแผนดวยกระบวนการขนรป34แบบตอเนอง34ดวยการสมผสเปน

จดดวยเครองจกรCNC นน ควรเลอกใชเครองจกรทระบบควบคมการเคลอนทในแนวแกนตางๆม

ความเทยงตรงในการทางานสงและมการบารงรกษา ทดเพราะอาจทาคาตางๆทวดไดในการขนรปม

คาไมคงท

2. โลหะแผนเหลกชนดเดยวกนแตอาจจะมการผลตคนละชวงการผลตโดยใช

คณภาพของวตถดบและมาตรฐานการผลตไมเหมอนกนหรอคนละบรษทอาจทาใหสารฝงใน

(Inclusion) สมบตเคมและสมบตเชงกลแตกตางกนทาใหคาคณสมบตทางกล ทเกดขนจาการทางาน

เชนแรงเกดขนขณะทาการขนรป ,ความเครยดทเกดบนพนผวโลหะและความหยาบผวเฉลย ทถกวด

อาจแตกตางกนบาง

5.3.2 ขอเสนอแนะสาหรบการวจยตอไป

1. ทาการศกษาถงการปรบปรงโครงสรางของโลหะแผนเพอเพมความสามารถใน

การขนรปดวยกระบวนการขนรป34แบบตอเนอง34ดวยการสมผสเปนจด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

40

2. ทาการศกษาเปรยบเทยบผลกระทบของการชนดสารหลอลนทเปลยนไปในการ

ทางานในการทางานของกระบวนการ

3.ทาการศกษาเปรยบเทยบถงผลกระทบของการใชขนาดของอปกรณขนรปท

เปลยนแปลงไปในการขนรป

4.ทาการศกษาถงอทธในการทางานในการขนรปดวยกระบวนการขนรป 3 4

แบบตอเนอง34ดวยการสมผสเปนจดดวยโลหะแผนชนดอนๆ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

55

เอกสารอางอง

[1] L. Fratini G Ambrogio,R Di Lorenso, L.Filice, F. Micari, Infruence of mechanical properties

of the sheet material in single point incremental forming ,CRIP Ann.53 (1) (2004) 207-210

[2] Leszak, E Patent US3342051A1, Publisheed 1967-01-19 Apparatus and Process for

incremental Dieless Forming

[3] อางอง มาจากหนงสอวสดวศวกรรม ผเรยบเรยง ดร. กตตพงษ กมะพงศ

[4] J. Jeswiet,rapid proto-typing with incremental single point forming , CAD/CAM

Comput.Grapics 15 (2000) 177-183

[5] João Luís Padrão de Brito Câmara, Single Point Incremental Forming, Dissertação para

obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica ,Instituto Superior Tecnico ,2009

[6] กตตภฏ รตนจนทร, การใชไฟไนตเอลเมนตวเคราะหการขนรปชนสวนหมอกรองอากาศ

รถยนต

[7] คมสนต งามขา ขดจากดการขนรปเหลกกลาไรสนมออสเทไนต SUS 304 จากการเปลยนความ

หนา (2008 )

[8] JIS B 0031 and JIS B 0061

[9] P.A.F.Martin , N.Bay , M Skjoedt , M.B Silva, Theory of single point incremental forming,

CRIP Ann. Manufacturing Technology 57 (2008) 247-252

[10] Kathryn Jackson ,Julian Allwood , The mechanic of incremental sheet forming ,Journal of

Materials Processing Technology 209 (2009) II58-II74

[11] F.Micari , G.Ambrogio , L.Filice ,Shape and Dimention accurency in Single Point

Incremental Forming: State of art and Future trends, Journal of Materials Processing Technology

191 (2007) 390-395

[12] Joost Duflou, Yasemin Tunckol ,Alex Szekeres, Paul Vanherck ,Experimental study on

force measurement for single point incremental forming , Journal of Materials Processing

Technology 189 (2007) 65-72

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

56

[13] J.Kopac , Z.Kampus ,Incremental sheet metal forming on CNC machine-tool , Journal of

Materials Processing Technology 162-163(2005) 622-628

[14] Meiller, M., Pfestorts, M. and Geiger, M., The use of dry film lubricants in aluminium sheet

matal

[15] M.Durante, A.Formisano ,A.Langella, F Mimola Capece Minutolo ,The influence of tool

rotation on an incremental forming process, Journal of Materials Processing Technology 209

(2009) 4621-4626

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ภาคผนวก ก

แบบอปกรณ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

10

9.50

8.50

6

R3

B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

C

item Part Name Daimention Material Qty. Drawing No.

Scale Drawn

Designed

CheckedGen. Tolerance

Mr.Thitiwut Jokloy

Mr.Thitiwut Jokloy

Mr.Suriya Namkeaw

Tite Drawing No.

RAJAMANGALA UNIVERSITYTECHNOLOGY

SUVARNABHUMI

7Tool

3-06-2015

3-06-2015

3-06-2015

1 2 7300 x 300GUIDE RAIL

1.2

1:11:11:1

SKD 11

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

300

300

150

38 R

38

B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

C

item Part Name Daimention Material Qty. Drawing No.

Scale Drawn

Designed

CheckedGen. Tolerance

Mr.Thitiwut Jokloy

Mr.Thitiwut Jokloy

Mr.Suriya Namkeaw

Tite Drawing No.

RAJAMANGALA UNIVERSITYTECHNOLOGY

SUVARNABHUMI

6Material

3-06-2015

3-06-2015

3-06-2015

1 2 6300 x 300GUIDE RAIL

1.2

1:11:11:1

Aluminium

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

300

300

15

20

25

200

15

10

10

4

6

B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

C

item Part Name Daimention Material Qty. Drawing No.

Scale Drawn

Designed

CheckedGen. Tolerance

Mr.Thitiwut Jokloy

Mr.Thitiwut Jokloy

Mr.Suriya Namkeaw

Tite Drawing No.

RAJAMANGALA UNIVERSITYTECHNOLOGY

SUVARNABHUMI

3JIG&FIXTURE

3-06-2015

3-06-2015

3-06-2015

1 2 3300 x 300GUIDE RAIL

1:5

1:11:11:1

SKD 11

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

300 150

50 3

00 15

20

10

200

4

B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

C

item Part Name Daimention Material Qty. Drawing No.

Scale Drawn

Designed

CheckedGen. Tolerance

Mr.Thitiwut Jokloy

Mr.Thitiwut Jokloy

Mr.Suriya Namkeaw

Tite Drawing No.

RAJAMANGALA UNIVERSITYTECHNOLOGY

SUVARNABHUMI

1JIG&FIXTURE

3-06-2015

3-06-2015

3-06-2015

1 2 1300 x 300GUIDE RAIL

1:5

1:11:11:1

SKD 11

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม 50

164

300

96.

17

200 10

6

B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

C

item Part Name Daimention Material Qty. Drawing No.

Scale Drawn

Designed

CheckedGen. Tolerance

Mr.Thitiwut Jokloy

Mr.Thitiwut Jokloy

Mr.Suriya Namkeaw

Tite Drawing No.

RAJAMANGALA UNIVERSITYTECHNOLOGY

SUVARNABHUMI

2JIG&FIXTURE

3-06-2015

3-06-2015

3-06-2015

1 2 2300 x 300GUIDE RAIL

1:5

1:11:11:1

SKD 11

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

มB

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

C

item Part Name Daimention Material Qty. Drawing No.

Scale Drawn

Designed

CheckedGen. Tolerance

Mr.Thitiwut Jokloy

Mr.Thitiwut Jokloy

Mr.Suriya Namkeaw

Tite Drawing No.

RAJAMANGALA UNIVERSITYTECHNOLOGY

SUVARNABHUMI

5JIG&FIXTURE

3-06-2015

3-06-2015

3-06-2015

1 2 5300 x 300GUIDE RAIL

1:5

1:11:11:1

SKD 11

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม 9

0

126

30

6

300

300

18

25 B

C

D

1 2

A

321 4

B

A

5 6

C

item Part Name Daimention Material Qty. Drawing No.

Scale Drawn

Designed

CheckedGen. Tolerance

Mr.Thitiwut Jokloy

Mr.Thitiwut Jokloy

Mr.Suriya Namkeaw

Tite Drawing No.

RAJAMANGALA UNIVERSITYTECHNOLOGY

SUVARNABHUMI

4JIG&FIXTURE

3-06-2015

3-06-2015

3-06-2015

1 2 4300 x 300GUIDE RAIL

1:5

1:11:11:1

SKD 11