การกำหนดปัจจัยในการชุบเคลือบผิว PVD บนแม่พิมพ์ปั้มเหรียญกษาปณ์ ชนิดราคา 1 บาท เพื่อลดต้นทุนการผลิต

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาหาปัจจัยระดับที่เหมาะสมในการชุบเคลือบผิวแม่พิมพ์ปั๊มเหรียญกษาปณ์ ชนิดราคา 1 บาท เพื่อเพิ่มอายุการใช้งาน ด้วยกระบวนการชุบ PVD (Physical Vapor Deposition) โดยประยุกต์ใช้หลักการออกแบบการทดลอง (Design of Experiment) ผู้วิจัยใช้วิธีการออกแบบการทดลองเป็นแบบ 2k Factorial Design ซึ่งประกอบด้วย 3 ปัจจัยหลักได้แก่ ชนิดของสารเคลือบผิว (ไทเทเนียมไนไตร (TiN) และไทเทเนียมคาร์โบไนไตร (TiCN)) ระดับความหนา (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 2 μm และ 3 μm) และอุณหภูมิที่ใช้ในการชุบเคลือบผิว (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 250 °C และ 500 °C) เพื่อศึกษาผลกระทบหลักและผลกระทบร่วมของปัจจัยต่างๆ โดยจัดลำดับการทดลองเป็นแบบสุ่มสมบูรณ์ และใช้วิธีวิเคราะห์ข้อมูลเชิงสถิติที่ระดับความเชื่อมั่น (ร้อยละ 95) จากผลการวิเคราะห์ข้อมูลดังกล่าว ได้มีการนำผลการทดลองไปใช้ในการปรับปรุงกระบวนการชุบเคลือบผิว PVD โดยใช้สารเคลือบ TiN ที่ระดับความหนาเฉลี่ย 2.95 μm และใช้อุณหภูมิชุบเคลือบผิวเฉลี่ย 425.5 °C บนแม่พิมพ์ปั๊มเหรียญกษาปณ์ ชนิดราคา 1 บาท ทำให้มีอายุการใช้งานเฉลี่ยเพิ่มขึ้นกว่า 1,000,000 เหรียญต่อคู่ หรือ 2.5 เท่าจากอายุการใช้งานเดิม ส่งผลให้สามารถลดต้นทุนผันแปรในการผลิตแม่พิมพ์ลงได้กว่าร้อยละ 50 ของต้นทุนการผลิตปัจจุบัน และสามารถนำไปเป็นแนวทางในการทำงานวิจัยอื่นต่อไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการศึกษาเทคโนโลยีระดับนาโนมาประยุกต์ใช้ในงานอุตสาหกรรม

The objective of this research is to study the influencing coating factors user to increase the die life for one Baht’s coin die by using PVD (Physical Vapor Deposition) coating method. This experiment has been designed using 2k Factorial Design method, composing of three main factors which are coating types; Titanium Nitride (TiN) and Titanium Carbo Nitride (TiCN), the coating thickness of ≤ 2 μm and ≤ 3 μm and the coating temperature of ≤ 250°C and ≤ 500°C in order to observe the main impact and interaction of each factor. Beside this, the sequencing idea of this research is based on Completely Randomized Design with the Statistical analysis by the confidence level of 95 % The successful results have been obtained from the experiments. The PVD coating process using TiN of average thickness 2.95 μm and average temperature 425.5 °C on one Baht’s coin die has been proof to improve die life to more than 1,000,000 coins per die or 2.5 times of die life increasing compare to the current die. Consequently, the variable production cost has also been reduced more than 50%. The results from this research can also be extended for future work as the knowledge base for the continual improvement of the carry on research especially in the area of Nano Technology to be applied with this in industrialize scale.