dot
dot
dot
การใช้งาน
dot
dot
สาระน่ารู้
dot
dot
รวมลิงค์วิดีโอคลิป
dot
dot
รวมลิงค์เว็บเพื่อนบ้าน
dot




น้ำมันชุบแข็ง

น้ำมันชุบแข็ง

Induction heating

น้ำมันชุบแข็ง มีหน้าที่หลักสองอย่างคือ  ทำให้เหล็กแข็งตัวในขณะที่ทำการชุบแข็ง และเพิ่มการสัมผัสระหว่างชิ้นงานกับน้ำมันชุบเพื่อลดกระทบเรื่องความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิที่อาจทำให้ชิ้นงานบิดตัว หรือแตกร้าว

ลักษณะการเย็นตัวของเหล็กชุบแข็งในของเหลว 

เมื่อจุ่มชิ้นเหล็กที่มีอุณหภูมิสูงเกินอุณหภูมิวิกฤตของเหล็กลงในอ่างของเหลว ชิ้นเหล็กนี้จะเย็นลงเรื่อย ๆ อุณหภูมิที่ผิวและแกนกลางของชิ้นเหล็กจะเย็นลงไม่เท่ากัน ลักษณะการระบายความร้อนหรือการเย็นตัวของชิ้นเหล็ก ณ ที่ผิวและแกนกลางในขณะที่ยังจุ่มอยู่ในของเหลวพอที่จะจำแนกออกได้เป็น 3 ขั้นตอนได้แก่ Vapour Blanket Stage , Boiling หรือ Vapour Transport Stage และ Liquid Cooling Stage

Vapour Blanket Stage

เมื่อจุ่มเหล็กที่ร้อนลงในของเหลวทันที สิ่งที่เกิดขึ้นก็คือความร้อนในเนื้อเหล็กจะทำให้ของเหลวรอบ ๆ เนื้อเหล็กกลายเป็นไอทันทีทันใด ไอนี้จะห่อหุ้มชิ้นเหล็กไว้ การถ่ายเทความร้อนระหว่างชิ้นงานและของเหลวจะไม่ดีเลย เนื่องจากมีไอห่อหุ้มเป็นฉนวนอยู่ ไอนี้เป็นตัวนำความร้อนที่ต่ำมาก ในงานชุบแข็งเหล็กเราต้องการให้การถ่ายเทความร้อนในขั้นตอนนี้เป็นไปอย่างเร็วที่สุดและสั้นที่สุด


Boiling หรือ  Vapour Transport Stage

ขณะที่อุณหภูมิของชิ้นงานค่อยๆ เย็นลง เนื่องจากการระบายความร้อน ใน Vapour Blanket Stage อุณหภูมินี้จะเย็นลงถึงจุดๆหนึ่งที่ไอห่อหุ้มชิ้นเหล็กไม่อาจคงสภาพอยู่ได้ ของเหลวรอบๆ ชิ้นงานก็เข้าไปสัมผัสกับผิวนอกของเนื้อเหล็กเกิดการเดือดอย่างรุนแรง ความร้อนจำนวนมากจากเนื้อเหล็กจะถูกดึงออกไปเพื่อใช้ในการเดือดในรูปของความร้อนแฝง ฟองที่เกิดจากการเดือดจะช่วยปั่นกวนของเหลวทำให้การถ่ายเทความร้อนดีขึ้น อัตราการเย็นตัวของเนื้อเหล็กในขั้นตอนนี้จะมากและอย่างน้อยจะต้องเท่ากับอัตราการเย็นตัววิกฤตของเหล็กนั้นๆ เพื่อให้แน่ใจว่าเนื้อเหล็กผิวนอกทั้งหมดจะถูกแปรสภาพให้อยู่ในโครงสร้างของ Martensite

Liquid Cooling Stage 

หลังจากผ่าน Boiling หรือ Vapour Transport Stage แล้ว อุณหภูมิของเนื้อเหล็กจะลดลงจนเท่ากับอุณหภูมิจุดเดือดของของเหลว การเดือดจะหยุด การถ่ายเทความร้อนในช่วงนี้อาศัยวิธีการพาและการนำความร้อน อุณหภูมิของของเหลวในขณะนี้จะอยู่ในราว 300 - 350 ๐C ซึ่งเป็นอุณหภูมิของเนื้อเหล็กที่เริ่มจะเปลี่ยนโครงสร้างไปเป็น Martensite การระบายความร้อนใน Stage นี้ต้องเป็นไปอย่างช้าๆ เพื่อให้อุณหภูมิผิวนอกและแกนในใกล้เคียงกันมากที่สุดเพื่อป้องกันการแตกร้าวหรือบิดเบี้ยวของชิ้นงาน ขณะที่เนื้อเหล็กจะเริ่มเปลี่ยนโครงสร้างจาก Austenite เป็น Martensite


จากการระบายความร้อน 3 ขั้นตอนที่ได้กล่าวมาแล้วพอสรุปได้ว่า สำหรับงานชุบแข็งเหล็กที่ดี Vapour Blanket Stage ควรจะเกิดขึ้นเร็วที่สุดและสั้นที่สุด อัตราการเย็นตัวของเนื้อเหล็กใน Vapour Transport Stage จะต้องสูงอย่างน้อยต้องเท่ากับอัตราการเย็นตัววิกฤตของเหล็กนั้นๆ ยิ่งอัตราการเย็นตัวมากเท่าใดเหล็กที่ชุบก็จะชุบได้แข็งกว่าและลึกกว่า และสุดท้ายในขั้นตอนของ Liquid Cooling Stage การระบายความร้อนต้องไม่เร็วเกินไป เหตุผลคือป้องกันไม่ให้อุณหภูมิที่ผิวและแกนในต่างกันมากเพื่อป้องกันการแตกร้าวหรือบิดเบี้ยวของชิ้นงาน นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่คนนิยมใช้น้ำมันสำหรับชุบแข็งเหล็กแทนน้ำ เพราะน้ำสามารถระบายความร้อนได้ค่อนข้างเร็วใน Liquid Cooling Stage ทำให้ชิ้นงานมีโอกาสบิดเบี้ยวและแตกร้าวได้ง่าย

การปนเปื้อนในน้ำมันชุบแข็ง 

  • น้ำ  การปนเปื้อนด้วยน้ำเป็นปัญหาที่พบได้ทั่วไป ซึ่งจะทำให้เกิดการชุบแข็งเป็นจุด การบิดตัว การแตกร้าว  สาเหตุมาจากระบบแลกเปลี่ยนความร้อนของน้ำมันเสียหาย และการกลั่นตัวของน้ำจากอากาศ
  •  เขม่า มักจะมาจากสิ่งแวดล้อม  หากไม่ได้ควบคุมสภาพแวดล้อมให้ดี เขม่าเป็นอนุภาคขนาดเล็ก และกรองได้ยาก  จากการศึกษาพบว่าในตอนแรกเขม่าจะช่วยเพิ่มอัตราการถ่ายเทความร้อน แต่เมื่อสะสมมากขึ้นจะทำให้การถ่ายเทความร้อนช้าลง
  • เกลือ  มักจะติดมากับชิ้นงานที่มาจากเตา Salt-bath 
  • Oxidation มาจากการใช้งานที่อุณหภูมิสูง และการเสียโครงสร้างของน้ำมันในขณะทำการชุบแข็ง
  • น้ำมันไฮดรอลิค เป็นสิ่งปนเปื้อนที่พบได้ทั่วไป อาจมาจากการรั่วไหลของระบบเปิด ปิดประตู หรืออื่น ๆ

ผลของการปนเปื้อน

ผลของการปนเปื้อน

รูปที่ 1: ผลของการปนเปื้อนต่อ max. cooling rate และอุณหภูมิที่่ max. cooling rate

 

ในปัจจัยทั้งหมด อุณหภูมิของน้ำมันชุบแข็งมีผลต่ออัตราการเย็นตัวมากที่สุด  การเพิ่มอุณหภูมิของน้ำมันชุบแข็งจะทำให้ได้อัตราการเย็นตัวที่ดีขึ้น มันอาจจะขัดกับความรู้สึกบ้าง แต่เหตุผลหลักก็คือความหนืดของน้ำมันจะเปลี่ยนไปเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น  ตัวอย่างเช่น ที่อุณหภูมิห้อง 28 องศาเซลเซียส  น้ำมันจะมีความหนืดและไม่เปียกชิ้นงานได้ง่าย แต่เมื่ออุณหภูมิของน้ำมันสูงขึ้น ความหนืดจะลดลงและเปียกชิ้นงานได้ง่ายขึ้น  จึงทำให้อัตราการเย็นตัวดีขึ้น

การปนเปื้อนด้วยอนุภาค เขม่าหรือปฏิกิริยาทางเคมี มักจะทำให้ความหนืดของน้ำมันเปลี่ยนไป และมีผลกระทบต่อคุณภาพของชิ้นงาน  หากไม่ได้บำรุงรักษาน้ำมันให้ดีพอจะต้องมีการเปลี่ยนถ่าย มีต้นทุนแรงงาน การขนส่งและอื่น ๆ ตามมาอีกมาก

การปนเปื้อนด้วยน้ำ จะเพิ่มอัตราการเย็นตัว จึงทำให้อุณหภูมิที่ให้อัตราการเย็นตัวสูงสุดลดลง และทำให้เกิดการบิดตัว และการแข็งไม่เท่ากันของชิ้นงาน

ผลของการปนเปื้อนด้วยน้ำ

รูปที่ 2:  ผลของการปนเปื้อนด้วยน้ำ

 

น้ำมันไฮดรอลิค จะทำให้อัตราการเย็นตัวสูงขึ้น และทำให้อุณหภูมิที่ให้อัตราการเย็นตัวสูงสุดสูงขึ้น  เพราะน้ำมันไฮดรอลิคละลายเข้ากับน้ำมันชุบแข็งได้ จึงทำให้คุณสมบัติของน้ำมันชุบแข็งเปลี่ยนไป

อ๊อกซิเดชั่น ทำให้อัตราการเย็นตัวและอุณหภูมิที่ให้อัตราการเย็นตัวสูงสุด ลดลง  เนื่องจากอ๊อกซิเดชั่นทำให้น้ำมันชุบแข็งมีความหนืดสูงขึ้น

ผลของอ๊อกซิเดชั่น

รูปที่ 3:  ผลของการเกิดอ๊อกซิเดชั่น

 

 ตัวอย่างการแยกตะกอนออกจากน้ำมันชุบแข็ง

 

Centrifugal oil cleaning system for quenching oil_1        Centrifugal oil cleaning system for quenching oil_2

 

  Share

 




สาระน่ารู้

ระบบไฮดรอลิค
ส่วนประกอบของน้ำมันหล่อลื่น
น้ำมันต้องสะอาดแค่ไหน ? article
ผลต่อเครื่องจักร article
การกรองแบบ In-line และ By-pass article
ทำไมต้องกรองละเอียด
น้ำมันสะอาดช่วยประหยัดเงิน
NAS 1638 และ ISO 4406
ตารางเปรียบเทียบ ISO และ NAS
การบำรุงรักษาน้ำมันไฮดรอลิค
6 ข้อผิดพลาดในการใช้งานระบบไฮดรอลิค
การควบคุมการปนเปื้อนใน Gearbox
การกรองน้ำมันเกียร์
เกียร์บ็อกร้อนเกินไป
การคำนวณเวลาในการกรอง
Filtroil กับอายุของน้ำมัน
การจัดการน้ำมันหล่อลื่น
การแยกน้ำออกจากน้ำมัน
Water Glycol
งานดึงลวด
การอบชุบโลหะด้วยความร้อน
Coolant Oil Skimmer
น้ำมันถ่ายเทความร้อน
การบำรุงรักษาน้ำมันหล่อเย็น
การแยกตะกอนออกจากน้ำมันหล่อเย็น
เรื่องน่ารู้น้ำมันหล่อเย็น
งานฉีดพลาสติก
อันตรายจากหมอกละอองน้ำมัน (Oil mist)
ระบบหล่อลื่นเทอร์ไบน์
โคลนหรือตะกอนในน้ำมันคูลแลนท์
หลักการทำงานของเครื่องแยกละอองน้ำมันด้วยไฟฟ้าสถิต
การจัดการเศษโลหะจากงานขึ้นรูปโลหะ (chip management)
ผลของคุณภาพน้ำมันเชื้อเพลิงต่อเครื่องยนต์
Dust and Mist Collector
น้ำมันเทอร์ไบน์ และการบำรุงรักษา
ประเภทของงานบำรุงรักษา
กรองแบบบายพาสสำหรับเครื่องยนต์
Beta Ratio
Mesh to Micron
Micro deburring and finishing