การศึกษาผลขององค์ประกอบและอัตรส่วนของตัวประสานต่อกระบวนการอัดรีดโลหะผง

A Study of Effects of Compositions and Ratio of Binders on Powder Extrusion Processing

Name: รัตนา วิเชียรรักษ์

keyword: การอัดรีดผงทองแดง

Abstract: งานวิจัยนี้ได้ศึกษาองค์ประกอบของตัวประสานและปัจจัยต่างๆที่ส่งผลต่อชิ้นงานจากกระบวนการ การอัดรีดขึ้นรูปผงทองแดง ผงทองแดงที่ใช้มีขนาดเล็กกว่า 45 ไมครอน 45-75 ไมครอน และ 75-125 ไมครอน ทั้งชนิดรูปร่างกลมและรูปร่างไม่แน่นอน องค์ประกอบของตัวประสานที่ใช้คือ พอลิเอทีลียความหนาแน่นต่ำ พาราฟินแวกซ์ และกรดสเตียริก การศึกษาอัตราส่วนขององค์ประกอบ ใช้พอลิเอทีลีนความหนานแน่นต่ำ 24-45% โดยน้ำหนัก พาราฟินแวกซ์ 50-70% โดยน้ำหนัก และ กรดสเตียริก คงที่ 5 % โดยน้ำหนัก อัตราส่วนที่เหมาะสมคือสูตร B4550 ใช้พอลิเอทีลีนความ หนาแน่นต่ำ พาราฟินแวกซ์ และกรดสเตียริก 40,50 และ 5% โดยน้ำหนัก ตามลำดับ จากการวัดความ หนืดด้วยเครื่องคาปิลารี ตัวประสาน B4550 แสดงพฤติกรรมการไหลตัวแบบซูโดพลาสติก และได้ ศึกษาผลของปริมาณผงทองแดงต่อความสามารถในการขึ้นรูปโดยใช้ผงทองแดง 60,65,70 และ 75 % โดยปริมาตร ซึ่งของผสมระหว่างผงทองแดงและตัวประสานแสดงพฤติกรรมไหลแบบซูโด- พลาสติกเช่นดดียวกันกับพฤติกรรมการไหลของตัวประสาน ในการอักรีดขึ้นรูปชิ้รงานขนาดเส้นผ่าน ศูนย์กลาง 5 มิลลิเมตร ยาว 15 เซนติเมตร ผลการทดลองที่ได้คือ ปริมาณผงทองแดงในของผสมที่มาก ที่สุดในการทดลองของผงทองแดงรูปร่างกลมทั้ง 3 ช่วงขนาดอนุภาค อยู่ที่ 70% โดยปริมาตร และ ของผงทองแดงรูปร่างไม่แน่นอน คือ ขนาดอนุภาคเล็กกว่า 45 ไมครอน และที่ช่วงขนาดอนุภาค 45 -75 ไมครอน อยู่ที่ 65% และ 60% โดยปริมาตร ตามลำดับ ส่วนช่วงขนาดอนุภาค 75-125 ไมครอน ไม่สามารถอัดรีดขึ้นรูปได้ ชิ้นงานจากการอัดรีดผ่านการกำจัดตัวประสานด้วยตัวทำละลาย เฮกเซน ที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส ในช่วงเวลา 55-75 นาที และกำจัดตัวประสานต่อด้วยความ ร้อนโดยสิ้นสุดที่อุณหภุมิ 450 องศาเซลเซียส ภายใต้บรรยากาศอากาศปกติ ชิ้นงานที่ถูกจำกัด ตัวประสานแล้วถูกเผาผนึกที่อุณหภูมิ 1030 องศาเซลเซียส เป็นเวลาในช่วง 1-4 ชั่วโมง ภายใต้ บรรยากาศไฮโดรเจน ซึ่งชิ้นงานทองแดงที่ผ่านการเผาผนึกเป็นเวลา 3 ชั่วดมง ให้ค่าความหนาแน่น สัมพัทธ์มากกว่า 90% ของความหนานแน่นทฤษฎี สอดคล้องกับการกระจายตัวของรูพรุนที่เกิดขึ้นใน โครงสร้างจุลภาคของชิ้นงาน คือเมื่อความหนาแน่นของชิ้นงานสูงขึ้นปริมาณของรูพรุนลดน้อยลง และชิ้นงานจากผงทองแดงรูปร่างไม่แน่นอนอนุภาคเล้กกว่า 45 ไมครอน ในอัตราส่วนผสม ผงทองแดง 65% โดยปริมาตร ให้ค่าสมบัติทางกลไกที่สูงที่สุดในการทดลอง มีค่าความต้านทานแรงดึง สูงสุด 228 MPa ค่าจุดครากตัวที่ความเครียด 0.2% 65 MPa และค่าเปอร์เซนต์การยืดตัว 28% ซึ่งเป็น ผลมาจากการเกาะเกี่ยวระหว่างอนุภาคของผงรูปร่างไม่แน่นอนและอนุภาคขนาดเล็กที่มีพื้นที่ผิวสูง ทำให้เกิดการเชื่อมต่อของอนุภาคได้ดี

Abstract: This research studied binder composition and parameters affecting specimens prepared from Cu powder extrusion process. Both spherical- and irregular-shape copper powder with different sizes of < 45, 45 - 75, and 75 - 125 micron were used. Constituents used for binder were low density polyethylene (LOPE), paraffin wax (PW), and stearic acid (SA). Binder formulae were conducted using LDPE of 25 - 45, PW of 50 - 70, and SA of 5 % wt. The optimum binder formulation attained was B4550, which comprised LOPE, PW, and SA of 45, 50, and 5 % wt, respectively. Employing capillary rheometer, B4550 showed pseudoplastic behavior. Cu Powder feedstocks with volume ratios of the Cu powder and the binder of 60:40, 65:35, 70:30, and 75:25 were investigated. Pseudoplastic behavior was also observed for Cu powder feedstocks. The feedstocks were extruded, downward, into a rod-shape of 5.0 nun in diameter and 15 em in length. For spherical Cu powder, feedstocks prepared from all different Cu powder sizes were extrudable with the Cu powder charge < 70 % vol. For irregular Cu powders, extrudable feedstocks were prepared from the powders with particle sizes < 45 micron and 45-75 micron with the Cu powders charges up to 65 and 60 % vol, respectively. Whereas, the feedstocks with irregular Cu powder of 75 - 125 micron of all ratios were not extrudable. The Cu extrudates were solvent debinded in hexane at 50 ํC for 55 - 75 minutes; and were then thermaly debinded up to 450 ํC in air atmosphere. Sintering of the debinded specimens was studied at 1030 ํC for 1 - 4 hours in hydrogen atmosphere. At 3-hour sintering, the value of relative density was about > 90% of theoretical density. The density increased with the decrease in porosity. The Cu extrudate of irregular powder, <45 micron , 65 % vol imparted the highest mechanical values: ultimate tensile strength of 228 MPa, yield strength (0.2%) of 65 MPa, and elongation of 28 %. This was a result of the effective interparticle locking due to the high surface area of the small-size powders.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. สำนักหอสมุด.

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: นันทน์ ถาวรังกูร

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2552-11-21

Modified: 2552-11-21

Issued: 2552-11-21

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: MT344

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีวัสดุ

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	MT344.pdf	3.41 MB	85	2025-02-03 17:15:19
2	MT344ab.pdf	30.42 KB	30	2023-05-14 23:35:28

ใช้เวลา

0.059128 วินาที