ลดความหยาบของพื้นผิวของ การหุ้มด้วยเลเซอร์ การเคลือบ การเคลือบด้วยเลเซอร์โดยใช้เหล็กเป็นฐานนั้นเตรียมขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการหุ้มด้วยเลเซอร์ และชั้นหุ้มได้รับการเสริมความแข็งแรงหลังจากการหุ้มด้วยกระบวนการให้ความร้อนแบบรีดร้อนด้วยคลื่นอัลตราโซนิก อิทธิพลของพารามิเตอร์ของสนามอุณหภูมิที่มีต่อความหยาบของพื้นผิวที่ขึ้นรูปนั้นได้รับการศึกษาอย่างละเอียด ความสำคัญของพารามิเตอร์นั้นได้รับการกำหนดโดยการวิเคราะห์ความแปรปรวน (ANOVA) ในเวลาเดียวกันนั้น วิธีการตอบสนองพื้นผิว (RSM) ถูกใช้เพื่อสร้างแบบจำลองการทำนายสำหรับอิทธิพลของพารามิเตอร์ของสนามอุณหภูมิที่มีต่อความหยาบของพื้นผิวของการเคลือบที่ใช้เหล็กเป็นฐาน และพารามิเตอร์ต่างๆ ก็ได้รับการปรับให้เหมาะสม อุณหภูมิการให้ความร้อนและระยะเวลาในการยึดมีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อความหยาบของพื้นผิวของชิ้นงานที่ขึ้นรูป ภายในช่วงพารามิเตอร์ของการทดลอง ความหยาบของพื้นผิวของชิ้นงานนั้นมีความสัมพันธ์ในเชิงบวกกับอุณหภูมิการให้ความร้อนและมีความสัมพันธ์ในเชิงลบกับระยะเวลาในการยึด ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าภายใต้ระยะเวลาการยึดที่เท่ากัน ความหยาบผิว Ra ของชิ้นงานที่อุณหภูมิการให้ความร้อน 100, 250 และ 400 ℃ คือ 0.237, 0.158 และ 0.096 μm ตามลำดับ ที่อุณหภูมิการให้ความร้อนเดียวกัน ความหยาบผิว Ra ของชิ้นงานที่อุณหภูมิการให้ความร้อน 0.5, 1 และ 2 ชั่วโมง คือ 0.156, 0.164 และ 0.170 μm ตามลำดับ จะเห็นได้ว่าเมื่อเปรียบเทียบกับระยะเวลาการยึด อุณหภูมิการให้ความร้อนมีผลต่อความหยาบผิวของสารเคลือบอย่างมีนัยสำคัญมากกว่า ผลการวิเคราะห์การปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสมแสดงให้เห็นว่าภายในช่วงพารามิเตอร์การทดลอง ภายใต้เงื่อนไขอุณหภูมิการให้ความร้อน 400 ℃ และเวลาการยึด 0.5 ชั่วโมง ชิ้นงานจะมีความหยาบผิว Ra น้อยที่สุด (0.089 μm) บทสรุป เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการกลึงและรีดที่อุณหภูมิปกติ กระบวนการอบชุบด้วยความร้อนแบบอัลตราโซนิคสามารถลดความหยาบของพื้นผิวของการเคลือบด้วยเลเซอร์ได้ ภายในช่วงพารามิเตอร์การทดลอง อุณหภูมิการให้ความร้อน 400 ℃ และระยะเวลาการยึด 0.5 ชั่วโมง เป็นค่าพารามิเตอร์ของสนามอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุด

เทคโนโลยีการผลิตแบบเติมแต่ง (AM) ได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นในอุตสาหกรรมและสถาบันการศึกษา เนื่องจากเป็นหนึ่งในวิธีการทางเทคนิคที่สำคัญในการผลิตที่ยั่งยืน เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการประมวลผลแบบดั้งเดิม เทคโนโลยีการผลิตแบบเติมแต่งสามารถเตรียมชิ้นส่วนที่มีรูปร่างและโครงสร้างภายในที่ซับซ้อนได้โดยตรง ช่วยประหยัดต้นทุนการประมวลผลและลดการสูญเสียทรัพยากร [2] ในเวลาเดียวกัน เทคโนโลยีนี้ยังใช้ซ่อมแซมอุปกรณ์ที่เสียหาย รีไซเคิลและนำชิ้นส่วนที่เสียกลับมาใช้ใหม่ และส่งเสริมการพัฒนาอย่างยั่งยืน [3] สำหรับวัสดุที่มีความแข็งแรงสูงและแปรรูปยาก เช่น โลหะผสมไททาเนียม นิกเกิล และโคบอลต์ เทคโนโลยีนี้สามารถขึ้นรูปชิ้นส่วนที่ใช้งานได้รวดเร็วและแม่นยำ ลดความยุ่งยากในการประมวลผล และปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต [4-5] หลังจากหลายปีของการวิจัยพื้นฐาน เทคโนโลยีการผลิตแบบเติมแต่งค่อยๆ เปลี่ยนจากการสำรวจเชิงทฤษฎีไปสู่การปฏิบัติทางวิศวกรรม [6-7] ตัวอย่างเช่น ในสาขาการทำเหมือง เทคโนโลยีการหุ้มด้วยเลเซอร์สามารถนำมาใช้ในการเตรียมชั้นหุ้มโลหะผสมที่ทนทานต่อการสึกหรอ/การกัดกร่อนบนพื้นผิวของชิ้นส่วนสำคัญ จึงสามารถแทนที่ชิ้นส่วนโลหะผสมที่เป็นชิ้นเดียวกัน ทำให้การผลิตและการผลิตชิ้นส่วนการทำเหมืองที่มีประสิทธิภาพสูงเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ประหยัดทรัพยากร และลดต้นทุนได้[8] อย่างไรก็ตาม พื้นผิวของชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปโดยตรงจากการผลิตแบบเติมแต่งนั้นค่อนข้างหยาบ และมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อบกพร่องภายในชั้นหุ้ม ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพการใช้งานของชิ้นส่วนลดลง[9] ดังนั้น ชิ้นส่วนที่ผลิตแบบเติมแต่งจึงมักต้องผ่านการประมวลผลทางกลในภายหลังเพื่อตอบสนองข้อกำหนดการใช้งานทางวิศวกรรมที่เข้มงวด

ปัจจุบัน กระบวนการประมวลผลเชิงกลหลังการหุ้มที่ใช้กันทั่วไปสำหรับชิ้นส่วนการผลิตแบบเติมแต่งนั้นส่วนใหญ่เป็นการกลึง การกัด การเจียร การขัดเงา เป็นต้น วิธีการประมวลผลแบบดั้งเดิมเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะทิ้งรอยการประมวลผลไว้บนพื้นผิวที่ประมวลผล และอาจเกิดรอยแตกร้าวขนาดเล็ก เป็นต้น[10] แม้ว่าการอบด้วยความร้อน การหลอมซ้ำด้วยเลเซอร์ และเทคโนโลยีอื่นๆ จะสามารถปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคในพื้นที่ของชิ้นส่วนที่ผลิตแบบเติมแต่งได้ [11-12] แต่ก็ยังคงเป็นเรื่องยากที่จะแก้ปัญหาด้านความแม่นยำของมิติของชิ้นส่วน เทคโนโลยีการรีดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงสามารถปรับปรุงความแม่นยำทางเรขาคณิตและคุณภาพพื้นผิวของชิ้นส่วนที่ผลิตแบบเติมแต่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ [6,13] เนื่องจากลักษณะการประมวลผลที่ยากลำบากและสภาพการทำงานที่รุนแรงของวัสดุที่ผลิตแบบเติมแต่ง [3] ความสมบูรณ์ของพื้นผิวที่ได้รับการปรับปรุงโดยการรีดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงจึงยังคงยากที่จะตอบสนองข้อกำหนดความแม่นยำสูงของอุปกรณ์ที่ใช้งานภายใต้สภาพแวดล้อมที่รุนแรง สำหรับสภาพแวดล้อมการกัดเซาะและการกัดกร่อนในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ ระดับความหยาบของพื้นผิวที่ต่ำหมายความว่าชิ้นส่วนมีความต้านทานการกัดกร่อนที่แข็งแกร่งกว่า [14] ความหยาบที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดการรวมตัวของความเครียดได้ง่ายและส่งเสริมให้เกิดรอยแตกร้าวภายใต้สภาวะความล้า [15] ในเวลาเดียวกัน ความหยาบของพื้นผิวที่สูงหมายถึงพื้นที่สัมผัสที่สูงระหว่างพื้นผิวที่ประกบกัน ดังนั้นจึงเกิดการสึกหรอได้ง่าย [16]

งานวิจัยของ Amanov [17] แสดงให้เห็นว่าผ่านผลการทำงานร่วมกันของเทคโนโลยีการอบชุบด้วยความร้อนและเทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวผลึกนาโนด้วยคลื่นอัลตราโซนิก (Ultrasonic nanocyanide surface modification, UNSM) ชิ้นส่วนที่ผลิตขึ้นด้วยสารเติมแต่งสามารถเสริมความแข็งแรงได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อให้ได้พื้นผิวที่เรียบเนียน Shen et al. [18] เสนอวิธีการประมวลผลหลังการผลิตสองวิธีสำหรับชิ้นส่วนที่เติมแต่ง ได้แก่ การขัดเงาด้วยความร้อนด้วยคลื่นอัลตราโซนิก (UWB) และการขัดเงาด้วยความร้อนด้วยคลื่นอัลตราโซนิกควบคู่ไปกับการอบชุบด้วยความร้อนตามลำดับ (UWB/HT) และมุ่งเน้นไปที่การศึกษาผลกระทบของกระบวนการทั้งสองต่อประสิทธิภาพของสารเคลือบบนฐานเหล็กที่ผลิตขึ้นด้วยสารเติมแต่ง พบว่ากระบวนการ UWB/HT มีผลในการปรับปรุงความหยาบของพื้นผิวเคลือบได้ดีที่สุด อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการ UWB/HT ผลกระทบของพารามิเตอร์ของสนามอุณหภูมิต่อความหยาบของพื้นผิวเคลือบยังคงไม่ชัดเจน ดังนั้น เอกสารนี้จึงมุ่งเน้นไปที่การสำรวจผลกระทบของอุณหภูมิความร้อนและระยะเวลาการยึดเกาะต่อสารเคลือบที่เป็นเหล็กในระหว่างกระบวนการ UWB/HT เพื่อให้ได้กระบวนการ UWB/HT ที่เหมาะสมที่สุด และสร้างแบบจำลองการทำนายผลกระทบของพารามิเตอร์ของสนามอุณหภูมิต่อความหยาบของสารเคลือบที่เป็นเหล็ก

1 การทดลอง

กระบอกเหล็กขนาด 45 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 มม. ถูกเลือกเป็นพื้นผิว และใช้ผงโลหะผสมฟลักซ์แบบมีฐานเหล็กเป็นวัสดุเคลือบ องค์ประกอบทางเคมีของผงโลหะผสมแสดงอยู่ในตารางที่ 1 เครื่องกำเนิดเลเซอร์ไฟเบอร์ LYS-1000 ตามที่แสดงในรูปที่ 1 ถูกใช้สำหรับการประมวลผลการหุ้มด้วยเลเซอร์แบบป้อนผงแบบโคแอกเซียลเพื่อเตรียมชั้นหุ้มด้วยเหล็ก พารามิเตอร์กระบวนการหุ้มที่เลือก ได้แก่ กำลังเลเซอร์ 4 กิโลวัตต์ เส้นผ่านศูนย์กลางจุด 2.5 มม. ความเร็วในการสแกน 94.2 มม./วินาที ระยะห่างของขั้นบันได 0.7 มม. อัตราการไหลของก๊าซป้องกัน (N2) 15 ลิตร/นาที และอัตราการป้อนผง 24 ก./นาที ออกแบบการทดลองแบบปัจจัยเต็มรูปแบบสองปัจจัยสามระดับ และตัวอย่างหุ้มได้รับการบำบัดด้วย UWB/HT หลังจากหุ้ม พารามิเตอร์ของสนามอุณหภูมิที่เลือกจะแสดงในตารางที่ 2 และพารามิเตอร์การทดลองจะแสดงในตารางที่ 3 หลักการทำงานของอุปกรณ์ประมวลผลการกลิ้งด้วยคลื่นอัลตราโซนิกจะแสดงในรูปที่ 2 แหล่งจ่ายไฟด้วยคลื่นอัลตราโซนิกจะสร้างสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับแบบไซน์ที่มีความถี่คลื่นอัลตราโซนิก เครื่องสั่นด้วยคลื่นอัลตราโซนิกจะแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นสัญญาณการสั่นสะเทือนทางกลที่มีความถี่เดียวกัน และขยายแอมพลิจูดผ่านหม้อแปลงแอมพลิจูด หัวเครื่องมือแบบลูกบอลจะสัมผัสโดยตรงกับพื้นผิวเคลือบและถูกกดให้แน่น ในระหว่างการประมวลผล เครื่องสั่นด้วยคลื่นอัลตราโซนิกจะกระทบหัวเครื่องมือกลิ้งโดยตรงด้วยความถี่สูง และกระทำการกระทบทางกลความถี่สูงนี้โดยอ้อมบนพื้นผิวเคลือบ ภายใต้การกระทำร่วมกันของภาระคงที่และภาระการกระทบความถี่สูง พื้นผิวเคลือบและวัสดุใกล้พื้นผิวจะเกิดการเสียรูปพลาสติก จึงได้รับผลในการเสริมความแข็งแรงของพื้นผิว กระบวนการ UWB/HT หมายถึงกระบวนการแบบผสมโดยเฉพาะที่ใช้สนามอุณหภูมิเพื่อช่วยในการกลิ้งด้วยคลื่นอัลตราโซนิก ให้ความร้อนตัวอย่างอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด และทำการเสริมความแข็งแรงด้วยการกลิ้งด้วยคลื่นอัลตราโซนิกภายใต้สภาวะอุณหภูมิดังกล่าว หลังจากรีดเสร็จแล้ว ตัวอย่างจะถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิดังกล่าวเป็นระยะเวลาหนึ่ง ในระหว่างการทดลอง จะใช้หลอดฮาโลเจน 1 กิโลวัตต์ในการให้ความร้อน และใช้เครื่องถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรด (FlirA315) เพื่อตรวจสอบอุณหภูมิของชั้นหุ้มแบบเรียลไทม์ หลังจากการทดลอง ตัวอย่างจะถูกตัดเป็นบล็อกด้วยประกายไฟฟ้า จากนั้นบดและขัดเงา จากนั้นทำความสะอาดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงในเอธานอลที่ปราศจากน้ำเป็นเวลา 10 นาที วัดความหยาบและลักษณะพื้นผิวของตัวอย่างหุ้มที่แตกต่างกันโดยใช้เครื่องวัดการแทรกสอดด้วยแสงสีขาว (Contour Elite K)

2 ผลลัพธ์และการอภิปราย

2.1 ความหยาบผิว

รูปที่ 400 แสดงลักษณะพื้นผิวของตัวอย่างหลังจากการกลึง การรีดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกที่อุณหภูมิห้อง และการเผาด้วยความร้อนด้วยคลื่นอัลตราโซนิก (UWB, 3 ℃ ไม่มีกระบวนการรักษาความร้อนหลังการรีด) ดังที่เห็นได้จากรูปที่ 3a หลังจากการกลึง มีรอยตัดที่ชัดเจนบนพื้นผิวของตัวอย่าง จุดสูงสุดและร่องบนพื้นผิวชัดเจน และความหยาบของพื้นผิว Ra คือ 0.586 μm ดังที่เห็นได้จากรูปที่ 3b หลังจากการรีดที่อุณหภูมิห้อง พื้นผิวของตัวอย่างจะเรียบ รอยกลึงลดลงอย่างมาก และความหยาบของพื้นผิว Ra ลดลงเหลือ 0.350 μm เนื่องจากข้อเสียคือความแข็งสูงและการเสียรูปยากของวัสดุหุ้ม จึงยังคงมีปัญหา เช่น รอยการประมวลผลและรูพรุนบนพื้นผิวของตัวอย่าง ดังที่แสดงในรูปที่ 3c หลังจากการบำบัดด้วย UWB รอยกลึงพื้นผิวของตัวอย่างจะหายไป จำนวนรูพรุนลดลงอย่างมีนัยสำคัญ และความหยาบของพื้นผิวของตัวอย่างก็ลดลงอีกด้วย ภายใต้ผลการทำงานร่วมกันของพลาสติกที่มีความร้อนและพลาสติกที่มีเสียง ความต้านทานการเสียรูปของวัสดุที่ผ่านการประมวลผลลดลง ความลื่นไหลของพลาสติกของพื้นผิวและวัสดุใกล้พื้นผิวได้รับการปรับปรุง เอฟเฟกต์การตกแต่งได้รับการปรับปรุง และความหยาบลดลงเหลือ 0.169 μm ผลการศึกษาครั้งก่อนยังแสดงให้เห็นอีกด้วยว่ากระบวนการ UWB มีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดคลื่นที่ชัดเจนบนพื้นผิวหุ้ม [19] และมีความแตกต่างของความสูงที่มากระหว่างยอดพื้นผิวและร่องดังที่แสดงในรูปที่ 4 ในเวลาเดียวกัน คลื่นพื้นผิวนี้ไม่ได้เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการรีด แต่เกิดจากการเย็นตัวอย่างรวดเร็วของวัสดุหลังจากการรีดและการปลดปล่อยความเครียดภายในที่ไม่สม่ำเสมอ ในระหว่างกระบวนการรีดด้วยอัลตราโซนิก การกระตุ้นการสั่นสะเทือนความถี่สูงจากภายนอกจะสร้างคลื่นความเค้นแบบไดนามิกสูงภายในวัสดุที่ผ่านการประมวลผล ซึ่งเห็นได้ชัดโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างกระบวนการให้ความร้อน [20] จะเห็นได้ว่าเมื่อใช้กระบวนการ UWB การเย็นตัวอย่างรวดเร็วของวัสดุจะทำให้ความเครียดภายในไม่สามารถผ่อนคลายได้อย่างเต็มที่ จึงทำให้เกิดคลื่นพื้นผิว

ผลการศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าเมื่อเทียบกับกระบวนการ UWB แล้ว กระบวนการ UWB/HT มีประโยชน์ในการคลายความเครียดและคืนตัวความยืดหยุ่นของชิ้นงานหลังการรีด จึงช่วยกำจัดความเป็นคลื่นของพื้นผิวที่ขึ้นรูปได้ จากผลก่อนหน้านี้ เราได้ศึกษาผลกระทบของอุณหภูมิความร้อนและระยะเวลาการยึดต่อความหยาบของพื้นผิวที่ขึ้นรูปในกระบวนการ UWB/HT ในเชิงทดลอง ผลการวัดความหยาบพื้นผิวของตัวอย่างทั้ง 6 ตัวอย่างภายใต้พารามิเตอร์สนามอุณหภูมิที่แตกต่างกันแสดงอยู่ในรูปที่ 5 และสัณฐานวิทยาสามมิติของแต่ละตัวอย่างแสดงอยู่ในรูปที่ 6 จะเห็นได้ว่าภายใต้ระยะเวลาการยึดที่เท่ากัน เมื่ออุณหภูมิในการให้ความร้อนเพิ่มขึ้น พื้นผิวเคลือบจะค่อยๆ เรียบขึ้น และความหยาบจะลดลงเรื่อยๆ หลังจากกระบวนการ UWB/HT ซึ่งเกิดจากผลรวมของความเหนียวเนื่องจากอุณหภูมิและความเหนียวเนื่องจากอัลตราโซนิกของวัสดุโลหะ [22-23] การรีดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงจะบังคับให้พื้นผิวของวัสดุโลหะเกิดการไหลแบบพลาสติก จึงทำให้เกิดผลในการ “ตัดจุดสูงสุดและอุดช่องว่าง” ลดความแตกต่างของความสูงระหว่างจุดสูงสุดและจุดต่ำสุด และทำให้สามารถประมวลผลการตกแต่งได้สำเร็จ [24] ในเวลาเดียวกัน ภายใต้สภาวะอุณหภูมิบางประเภท ความเหนียวของวัสดุโลหะจะเพิ่มขึ้น ความต้านทานการเสียรูปจะลดลง วัสดุพื้นผิวและวัสดุใกล้พื้นผิวมีแนวโน้มที่จะเกิดกระแสพลาสติกมากขึ้น ส่งผลให้การเสียรูปพลาสติกมากขึ้น (การเสียรูปพลาสติกอย่างรุนแรง, SPD) และได้รับผลการเสริมความแข็งแรงในการตกแต่งที่ดีขึ้น[20] เมื่อเพิ่มอุณหภูมิกระบวนการจาก 100 ℃ เป็น 250 และ 400 ℃ ความหยาบผิวของสารเคลือบที่ผ่านการบำบัดด้วยกระบวนการ UWB/HT จะลดลง 35.6% และ 61.8% ตามลำดับ ที่ระยะเวลาการคงอยู่ 0.5 ชั่วโมง เมื่อระยะเวลาการคงอยู่ 1 ชั่วโมง ความหยาบผิวของสารเคลือบที่ผ่านการบำบัดที่อุณหภูมิ 250 ℃ และ 400 ℃ จะลดลง 34.3% และ 59.4% ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกับสารเคลือบที่ผ่านการบำบัดด้วยกระบวนการ UWB/HT ที่อุณหภูมิ 100 ℃ เมื่อระยะเวลาการคงอยู่ 2 ชั่วโมง ความหยาบผิวของตัวอย่างที่ผ่านการบำบัดที่อุณหภูมิ 250 ℃ และ 400 ℃ จะลดลง 30.4% และ 57.1% ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างที่ผ่านการบำบัดด้วยกระบวนการ UWB/HT ที่อุณหภูมิ 100 ℃ ที่น่าสังเกตคือ ที่อุณหภูมิความร้อนเท่ากัน ความหยาบของพื้นผิวของสารเคลือบที่ผ่านการบำบัดจะเพิ่มขึ้นเมื่อระยะเวลาการยึดเกาะเพิ่มขึ้น ที่อุณหภูมิ 100 °C เมื่อเวลาในการยึดเพิ่มขึ้นจาก 0.5 ชั่วโมงเป็น 1 และ 2 ชั่วโมง ความหยาบพื้นผิวของสารเคลือบที่ผ่านการบำบัดจะเพิ่มขึ้นจาก 0.233 μm เป็น 0.239 μm และ 0.240 μm ตามลำดับ โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ ที่อุณหภูมิ 250 °C และ 400 °C ความหยาบพื้นผิวของตัวอย่างสารเคลือบจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อเวลาในการยึดเพิ่มขึ้น การฟื้นตัวจากการเปลี่ยนรูปของวัสดุพื้นผิวที่เกิดจากการอบด้วยความร้อนหลัง UWB/HT (ระยะการยึด) เป็นสาเหตุหลักของความหยาบของพื้นผิวเคลือบที่เพิ่มขึ้น [25-26] หลังจากที่ตัวอย่างได้รับการบำบัดด้วย SPD แล้ว วัสดุจะอยู่ในสถานะไม่เสถียรเนื่องจากพลังงานภายในที่สูง และมีแนวโน้มที่จะฟื้นตัวสู่สถานะเดิมโดยอัตโนมัติ ภายใต้สภาวะการให้ความร้อน พลังงานกระตุ้นพื้นผิวของวัสดุจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้เกิดการฟื้นตัวจากการเปลี่ยนรูปและอาจถึงขั้นตกผลึกใหม่ [27-28] ในกระบวนการ UWB เวลาในการยึดจะสั้น และการปลดปล่อยความเครียดที่เหมาะสมและการคืนตัวแบบยืดหยุ่นสามารถทำให้พื้นผิวเรียบได้ [19] ในระหว่างกระบวนการ UWB/HT เมื่อเวลาในการคงสภาพเพิ่มขึ้น วัสดุจะเกิดการเสียรูปและคืนตัว ทำให้ความหยาบของพื้นผิวเพิ่มขึ้น

2.2 พารามิเตอร์ของสนามอุณหภูมิมีผลต่อแบบจำลองการคาดการณ์ความหยาบ

ในกระบวนการ UWB/HT ผลการทดลองแบบแฟกทอเรียลเต็มรูปแบบของอิทธิพลของอุณหภูมิความร้อนและระยะเวลาในการยึดเกาะต่อความหยาบของพื้นผิวของสารเคลือบเหล็กที่ผลิตขึ้นโดยการเติมแต่งจะแสดงอยู่ในตารางที่ 4 โดย K คือผลรวมของอัตราการกัดกร่อนทั้งหมดที่ระดับพารามิเตอร์การประมวลผลเดียวกัน Q คือค่าเฉลี่ยของผลรวมของกำลังสองของ K ทั้งหมดของแต่ละพารามิเตอร์การประมวลผล S คือผลรวมของกำลังสองของค่าเบี่ยงเบน และ T คือผลรวมของความหยาบทั้งหมด วิธีการวิเคราะห์ความแปรปรวน (ANOVA) ใช้เพื่อตรวจสอบอิทธิพลของพารามิเตอร์ของสนามอุณหภูมิต่อความหยาบของพื้นผิวของสารเคลือบได้อย่างแม่นยำ และผลการวิเคราะห์ความแปรปรวนจะแสดงอยู่ในตารางที่ 5 โดย P เป็นปัจจัยที่สำคัญในจำนวนนี้ เมื่อ P น้อยกว่า 0.5 แสดงว่าปัจจัยนั้นมีความสำคัญทางสถิติ จะเห็นได้ว่าทั้งอุณหภูมิความร้อนและระยะเวลาในการยึดเกาะมีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อความหยาบของพื้นผิวของสารเคลือบเหล็กที่ผลิตขึ้นโดยการเติมแต่ง โดยอิทธิพลของอุณหภูมิความร้อนต่อความหยาบของพื้นผิวจะมากกว่าระยะเวลาในการยึดเกาะมาก จากฟังก์ชันพหุนามลำดับที่สองของสูตร (1) โดยมีอุณหภูมิการให้ความร้อนและระยะเวลาการยึดเกาะเป็นพารามิเตอร์อินพุตและความหยาบของพื้นผิวเป็นการตอบสนองเอาต์พุต แบบจำลองการทำนายสำหรับอิทธิพลของพารามิเตอร์ของสนามอุณหภูมิที่มีต่อความหยาบของพื้นผิวของสารเคลือบเหล็กที่ผลิตขึ้นโดยการเติมแต่งในกระบวนการ UWB/HT ได้รับการสร้างขึ้นตามที่แสดงในรูปที่ 7 ค่าความหยาบของพื้นผิวที่ทำนายไว้สอดคล้องกับค่าการทดลอง ซึ่งบ่งชี้ว่าแบบจำลองมีความแม่นยำมากกว่าในการทำนายความหยาบของพื้นผิว จากแบบจำลองนี้ พื้นผิวการตอบสนองระหว่างพารามิเตอร์ของสนามอุณหภูมิและความหยาบถูกสร้างขึ้น และแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ของสนามอุณหภูมิจะถูกวาดด้วยระดับพารามิเตอร์เป็นพิกัดแนวนอนและค่าเฉลี่ยของความหยาบเป็นพิกัดแนวตั้งตามที่แสดงในรูปที่ 8 จะเห็นได้ว่าสำหรับกระบวนการ UWB/HT ภายในช่วงของการรีดร้อน ความหยาบของพื้นผิวของชั้นหุ้มที่ทำจากเหล็กที่ผลิตขึ้นโดยการเติมแต่งจะลดลงเมื่ออุณหภูมิการให้ความร้อนเพิ่มขึ้นและจะเพิ่มขึ้นเมื่อระยะเวลาการยึดเกาะเพิ่มขึ้น จากระยะเวลาการยึดสามระยะเวลาที่เลือก กระบวนการ UWB/HT มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงความหยาบของพื้นผิวดีที่สุดภายใต้เงื่อนไขอุณหภูมิความร้อนที่ 400 °C และระยะเวลาการยึด 0.5 ชั่วโมง

ข้อสรุป 3

อิทธิพลของพารามิเตอร์ของสนามอุณหภูมิที่มีต่อความหยาบของพื้นผิวของสารเคลือบหุ้มด้วยเลเซอร์ที่ใช้เหล็กในกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนแบบรีดร้อนด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงได้รับการศึกษา และได้สร้างแบบจำลองการทำนายอิทธิพลของพารามิเตอร์ของสนามอุณหภูมิที่มีต่อความหยาบของพื้นผิว ผลการทดลองแบบแฟกทอเรียลเต็มรูปแบบแสดงให้เห็นว่าความหยาบของพื้นผิวของสารเคลือบมีความสัมพันธ์เชิงลบกับอุณหภูมิการให้ความร้อนและมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับระยะเวลาในการยึด เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความต้านทานการเสียรูปของวัสดุจะค่อยๆ ลดลง ความเหนียวของตัวอย่างจะดีขึ้น และการไหลของวัสดุจะเพิ่มขึ้น ซึ่งสามารถสร้างการเสียรูปพลาสติกที่ลึกขึ้นได้ จึงทำให้ได้ความหยาบของพื้นผิวในการขึ้นรูปที่น้อยลง ผลการวิเคราะห์ความแปรปรวนแสดงให้เห็นว่าทั้งอุณหภูมิการให้ความร้อนและระยะเวลาในการยึดจะส่งผลอย่างมีนัยสำคัญต่อความหยาบของพื้นผิวของสารเคลือบ และอิทธิพลของอุณหภูมิการให้ความร้อนจะมีนัยสำคัญมากขึ้น