การพัฒนาวัสดุเชิงประกอบอลูมิเนียม A356 - ผงอลูมินาโดยการหล่อแบบทราย

บทคัดย่อ

บทความนี้เป็นการพัฒนาวัสดุเชิงประกอบอลูมิเนียมเกรด A356 กับผงอลูมินาขนาด 250 µm ซึ่งแบ่งชิ้นงานทดลองออกเป็น 3 กลุ่มตัวอย่าง คืออลูมิเนียมเกรด A356 ผสมกับผงอลูมินาที่สัดส่วน 5%, 10% และ 15% โดยน้ำหนัก ทำการผสมเศษอินกอท A356 และผงอลูมินาเข้าด้วยกันตามสัดส่วนที่กำหนดในการทดลองแล้วอัดด้วยไฮดรอลิกส์ใส่ในเบ้าหลอมนำไปใส่ในเตาอบไฟฟ้าและอบที่อุณหภูมิ 600 ^oC เป็นเวลา 20 นาทีนำออกจากเตาอบไฟฟ้าแล้วนำไปใส่ในเตาหลอมแบบเหนี่ยวนำทันที ปรับอุณหภูมิที่เตาหลอม 1,350 ^oC ทำการหลอมเป็นเวลา 10 นาที นำไปเทในแบบทราย หลังจากนั้นนำไปตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคด้วยกล้องจุลทรรศน์ ทดสอบความแข็งแบบร็อคเวลแล้วจึงนำชิ้นงานทดสอบทั้ง 3 กลุ่มตัวอย่างไปผ่านกระบวนการอบชุบแบบ T6 คืออบละลายที่อุณหภูมิ 527 ^oC เป็นเวลา 12 ชั่วโมง หลังจากนั้นจึงนำชิ้นงานทั้งหมดไปจุ่มน้ำและทิ้งไว้ 10 ชั่วโมงแล้วจึงนำไปบ่มแข็งที่อุณหภูมิ 177 ^oC เป็นเวลา 12 ชั่วโมงและปล่อยให้เย็นตัวในเตาอบแบบช้า ๆ เมื่อผ่านกระบวนการอบชุบแล้ว จึงนำชิ้นงานไปทดสอบความแข็งแบบรอคเวลและทดสอบการสึกหรอ ผลการทดลองความแข็งแบบรอคเวลสัดส่วน 5%, 10% และ 15% โดยน้ำหนัก มีผลดังนี้ 41.3 HRC, 44 HRC และ 46 HRC ตามลำดับ ระดับความแข็งแบบรอคเวลที่สัดส่วน 5%, 10% และ 15% โดยน้ำหนักมีค่าความแข็งเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยน่าจะเป็นผลมาจากการกระจายตัวของผงอลูมินา แต่เมื่อเปรียบเทียบความแข็งของอินกอทเกรด A356 ที่ยังไม่ได้ผสมผงอลูมินาจะมีค่าความแข็งเท่ากับ 23.5 HRB เพิ่มเป็น 46 HRC พบว่ามีความแตกต่างกันมากที่ระดับความแข็ง เนื่องจากการผสมผงอลูมินาลงไปส่งผลทำให้ค่าความแข็งเพิ่มขึ้นมาก และเมื่อนำชิ้นงานไปอบชุบแบบ T6 ต่อพบว่าค่าความแข็งเพิ่มขึ้น เมื่อนำชิ้นงานที่ผ่านการอบชุบไปทดสอบการสึกหรอพบว่าส่วนผสมที่สัดส่วน 5%, 10% และ 15% โดยน้ำหนักมีอัตราการสูญเสียไม่แตกต่างกันทั้ง 3 กลุ่มตัวอย่าง

Development of Aluminium A356 – Al₂O₃ Powder Composite by Sand Casting

This article is to develop a composite material of A 356 aluminium alloy reinforced with alumina (Al₂O₃). This experiment is divided into 3 groups by varying the weight ratio of Al₂O₃ as No1 Al alloy mixed with 5 % Al₂O₃, No 2 Al alloy mixed with 10% Al₂O₃, No 3 Al alloy mixed with 15% Al₂O₃. The procedure is as follows; 1) Blending of aluminium alloy with Al₂O₃ following as required, 2) compression of them in a ceramic crucible, 3) heating it in a furnace to 600 ^oC for 20 minutes, then 4) further heating it to 1,350 ^oC for 10 min. in a small induction melting furnace 5) pouring of a melting into a sand casting mound 6) investigation of microstructure by using a microscope 7) Rockwell hardness testing 8) conversion of hardness value into tensile strength. 9) Heat treatment of T6 by baking all specimens of 3 groups in the furnace at 527 ^oC for 12 hours, quenching them into water for 10 hours, subsequently reheating them to 177 ^oC for 12 hours and cooling them within the furnace. After that, they are carry on the step (6) and (7) again including a wear testing. The result of hardness testing of the composite composing of A 356 alloy and Al₂O₃ at percent of 5%, 10% and 15% is 41.3 HRC, 44 HRC and 46 HRC respectively. It is noted that these values have slightly difference due to an irregular distribution of Al₂O₃ particles inside the aluminium alloy matrix. As comparison between the hardness of these composites and A356 aluminium alloy as 23.5 HRB, they are higher more than nearly 2 times. The reason for this, because the Al₂O₃ is a reinforcement as a hard phase in these composites. After through T6, it is found that the average hardness of these composites is approximately 46 HRB. Subsequently, these composites are carried on the wear testing. The weight loss of these composites is very low although a difference of weight loss among them is insignificant.