การพัฒนาสมบัติเชิงกลของมีดตัดโคนของรถตัดอ้อย โดยการออกแบบการทดลอง

บทคัดย่อ

การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาสมบัติเชิงกลของมีดตัดโคนอ้อยที่ผลิตขึ้นให้มีประสิทธิภาพการใช้งานที่สูงขึ้น วัสดุที่ใช้ในการศึกษาครั้งนี้ได้แก่ สเตนเลส SUS420J2 เหล็ก SUP9 และ SUP6 วัสดุแต่ละชนิดถูกนำมาปรับปรุงสมบัติเชิงกลด้วยการออกแบบการทดลองแบบ Central Composite Design ปัจจัยที่ทำการศึกษาคืออุณหภูมิอบชุบ อุณหภูมิอบคืนตัว และการเคลือบผิวด้วยวิธี Filtered Cathodic Arc Plasma Deposition เครื่องมือที่ใช้ในการทดสอบ ได้แก่ เครื่องทดสอบความแข็งแบบยูนิเวอร์แซล (Universal Hardness Tester) เครื่องทดสอบแรงกระแทกแบบชาร์ปี (Charpy Impact test) และเครื่องทดสอบการสึกหรอชนิดจานหมุน (Pin – on – Disc) น้ำหนักกด 10 N ระยะทาง 10 กิโลเมตร ความเร็วเชิงเส้น 1 เมตรต่อวินาที และการทดสอบใช้งานจริงโดยใช้รถตัดอ้อยขนาดใหญ่ เครื่องมือที่ใช้ในการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีได้แก่กล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอน แบบส่องกวาด (Scanning Electron Microscope :SEM) และกล้องจุลทรรศน์สำหรับงานโลหะวิทยา (Metallurgical Microscope) ผลการศึกษาพบว่า มีดตัดโคนอ้อยที่ผลิตจากสเตนเลส SUS420J2 มีค่าความแข็งอยู่ระหว่าง 48 – 55 HRC ค่าความทนทานอยู่ระหว่าง 6.4 – 16.3 J เหล็ก SUP9 ค่าความแข็งอยู่ระหว่าง 36.67 – 49 HRC ค่าความทนทานอยู่ระหว่าง 6.0 – 14.4 J เหล็ก SUP6 ค่าความแข็งอยู่ระหว่าง 37.67 – 46.67 HRC ค่าความทนทานอยู่ระหว่าง 7.4 – 17.2 J เมื่อทดสอบการสึกหรอในห้องปฏิบัติการพบว่าการสึกหรอของสเตนเลส SUS420J2 เหล็ก SUP9 และ SUP6 มีการสึกหรอเฉลี่ย 0.0263, 0.0265, 0.0262 g/cm2 ตามลำดับ การทดสอบในการตัดอ้อยจริงพบว่ามีดที่เคลือบผิวด้วย TiAlSiN ตัดได้เฉลี่ย 664 560 และ 371 ตันตามลำดับ กรณีที่ไม่เคลือบผิวสามารถตัดได้ 559 525 และ 354 ตันตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกับมีดที่นำเข้าจากต่างประเทศพบว่ามีดที่ผลิตขึ้นพบว่ามีดที่ผลิตจาก SUS420J2 และ SUP9 มีประสิทธิภาพสูงกว่าค่าเฉลี่ยของมีดที่นำเข้าจากต่างประเทศ และจากการวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์พบว่ามีดที่ผลิตขึ้นมีต้นทุนในการดำเนินการสูงกว่ามีดที่นำเข้าจากต่างประเทศเล็กน้อย และมีดที่เคลือบผิวมีต้นทุนที่สูงไม่คุ้มค่าในการลงทุน

คำสำคัญ