การจำลองแบบในกระบวนการเชื่อมอาร์คทังสเตนภายใต้แก๊สปกคลุมด้วยวิธีไฟไนเอลิเมนต์

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาเกี่ยวกับการจำลองสภาวะทางความร้อนในระหว่างการเชื่อมเหล็กเครื่องมืองานเย็น เกรด SKD 11 ซึ่งเป็นวัสดุที่นิยมใช้ในงานชิ้นส่วนแม่พิมพ์โลหะด้วยกระบวนการเชื่อมแบบอาร์คทังสเตน โดยการกระจายตัวทางความร้อนและอัตราการเย็นตัวภายในชิ้นงานจะส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติและอายุการใช้งานของแม่พิมพ์โลหะ โดยเทคนิคการจำลองแบบทางวิธีไฟไนเอลิเมนต์ การทดลองประกอบด้วย 2 ส่วน คือ การวิเคราะห์แบบจำลองงานเชื่อมด้วยโปรแกรมไฟไนเอลิเมนต์ MSC. Marc Mentat 2008 จำลองแบบเป็น 3 มิติ ขนาด 50 x 80 x 6 มิลลิเมตร วิเคราะห์แบบช่วงเวลา เชื่อมไม่เติมลวด แหล่งความร้อนเคลื่อนที่เป็นแบบ Gaussian disc model สมบัติทางความร้อนของวัสดุเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ ตัวแปรการเชื่อม ได้แก่ กระแสไฟฟ้าเชื่อม 3 ระดับ คือ 65, 100 และ 135 แอมแปร์ แรงดัน 10.5 โวลต์ ความเร็วเชื่อม 1, 3 และ 5 มิลลิเมตรต่อวินาที หลังจากนั้นนำผลของอัตราการเย็นตัวมาวิเคราะห์กับแผนภูมิการเย็นตัวอย่างต่อเนื่อง (CCT Diagram) เพื่อประมาณค่าความแข็งของวัสดุที่ตำแหน่งต่าง ๆ ในส่วนสุดท้ายจะทำการทดลองเชื่อมชิ้นงานจริง และนำไปวัดค่าความแข็งแบบวิกเกอร์ ณ บริเวณเนื้อเชื่อม (Weld metal) บริเวณผลกระทบทางความร้อน (HAZ) โลหะงาน (Base metal) จากผลการทดลองเมื่อทำการเปรียบเทียบ ค่าประมาณความแข็ง ณ บริเวณชิ้นงานเชื่อมต่าง ๆ จากแบบจำลองไฟไนเอลิเมนต์ และค่าวัดจากชิ้นงานทดลองพบว่าค่าประมาณความแข็งจากระเบียบวิธีไฟไนเอลิเมนต์มีแนวโน้มสอดคล้องกับค่าวัดจากชิ้นงานทดลอง ซึ่งแนวทางวิจัยนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการจำลองและวิเคราะห์ปัจจัยการเชื่อมซ่อมชิ้นส่วนแม่พิมพ์โลหะที่มีผลกระทบต่อสมบัติการใช้งานต่อไป