การศึกษาอิทธิพลของสภาวะการตัดวัสดุอลูมิเนียมผสมด้วยน้ำแรงดันสูงแบบมีสารขัด

Abstract

เทคโนโลยีการตัดวัสดุด้วยน้ำแรงดันสูงแบบมีสารขัดหรือวอเตอร์เจ็ท เป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างใหม่และเริ่มนำมาใช้งานในงานอุตสาหกรรม เนื่องจากการตัดวัสดุด้วยน้ำแรงดันสูงมีคุณสมบัติเด่น คือ ไม่ส่งผลต่อโครงสร้างของวัสดุบริเวณรอยตัด อีกทั้งยังสามารถตัดวัสดุได้หลากหลายชนิดและสามารถตัดชิ้นงานที่มีรูปร่างซับซ้อนได้ ในวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อทำการศึกษาอิทธิพลของสภาวะการตัดที่มีผลต่อความหยาบผิวรอยตัด ค่าความฉากของชิ้นงานและคลื่นรอยตัดของอลูมิเนียมผสม ในการดำเนินการศึกษาวิจัย ทำการทดลองตัดชิ้นงานอลูมิเนียมผสมที่มีความหนา 25 มิลลิเมตร ด้วยเครื่องตัดวัสดุด้วยน้ำแรงดันสูง โดยกำหนดตัวแปรหลักของการตัด 3 ตัว คือ แรงดันน้ำที่หัวตัด ขนาดของสารขัด และเกรดของอลูมิเนียม ตัวแปรตามคือ ความหยาบผิวรอยตัด ค่าความฉากของชิ้นงานและคลื่นรอยตัด และวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติด้วยเทคนิค ANOVA ผลการวิจัยพบว่า สภาวะการตัดอลูมิเนียมผสมด้วยน้ำแรงดันสูงแบบมีสารขัดที่มีค่า ความหยาบผิวรอยตัดดีสุดเฉลี่ยคือ 3.21 ไมครอน จากการตัดที่แรงดันน้ำ 175 MPa ขนาดของสารขัด 120 Mesh ค่าความฉากของชิ้นงานน้อยสุดเฉลี่ย 0.10 องศา จากการตัดที่แรงดันน้า 250 MPa ขนาดสารขัด 60 Mesh ซึ่งขนาดของสารขัด 60 Mesh ให้ค่าความฉากของชิ้นงานดีกว่าขนาดของสาร 80 และ 120 Mesh ผลทางด้านคลื่นรอยโดยแรงดันน้ำ 100 - 250 MPa ขนาดสารขัด 60-120 Mesh สามารถตัดชิ้นงานอลูมิเนียมผสมได้โดยไม่ก่อให้เกิดคลื่นรอยตัด ผลการวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติพบว่า ขนาดของสารและเกรดของอลูมิเนียม มีอิทธิพลต่อความหยาบผิวรอยตัด แรงดันน้ำและขนาดของสารขัดมีอิทธิพลต่อค่าความฉากของชิ้นงานอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (α) 0.05

The cutting technology of abrasive water jet method is currently new technology, which is widely used in industrial. The most advantage of this method includes no effect on material structure at cutting path, able to cut various material, and able to cut complicated shapes. The objective of this thesis was to study the influences of cutting condition on roughness of cutting surface, perpendicular value and cutting ridge of aluminium alloy. The study was conducted by cutting aluminium alloy that had a thickness of 25 mm using waterjet cutter machine. Three independent variables used in experiments were water pressure, size of abrasive and type of material; Dependent variables used were the roughness of cutting surface, perpendicular value and cutting ridge and ANOVA method was used for analyzing experimental results. The experimental results are as follows. The optimized cutting parameter which indicated the cutting surface roughness of 3.21 µm was the water pressure of 175 MPa and the abrasive size of 120 mesh number. The lowest perpendicular value of the work pieces was average 0.10 degree with the water pressure of 250 MPa and the abrasive size of 60 mesh numbers. It was noted that the abrasive size of 60 mesh numbers yielded the perpendicular value of the work pieces better than the abrasive size of 80 and 120 mesh numbers. When the water pressure of 100 – 250 MPa and the abrasive size of 60 – 120 mesh were applied to cut aluminum alloy, the formation of the cutting ridge could not be observed. Statistical analysis revealed that abrasive size and the material type affecting the perpendicular value of the work pieces with statistically significant level (α) of 0.05