ความสามารถในการดัดขึ้นรูปและกลไกความเสียหายของโลหะแผ่นอลูมิเนียม AA6016

บทคัดย่อ

อลูมิเนียมผสมถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์เพื่อทดแทนวัสดุประเภทเหล็กกล้าเพิ่มมากขึ้น เนื่องจากมีพื้นผิวที่สวยงาม น้ำหนักเบา ด้วยอลูมิเนียมผสมมีคุณสมบัติทางกลหรือความแข็งแรงค่อนข้างต่ำ แม้จะสามารถทำการขึ้นรูปได้ง่าย แต่มีข้อจำกัดด้านความสามารถในการขึ้นรูปที่ค่อนข้างต่ำ โดยเฉพาะในการขึ้นรูปชิ้นส่วนที่มีรัศมีขนาดเล็กซึ่งมักจะเกิดการแตกร้าวเสียหายได้ง่าย ในงานวิจัยนี้จึงได้กำหนดอัตราส่วนของความหนาชิ้นทดสอบและรัศมีของพันช์ที่ 5 ระดับ เพื่อศึกษาความสามารถในการดัดขึ้นรูปของอลูมิเนียมผสมชนิดรีดเย็นเกรด AA6016 ที่รัศมีการดัดขึ้นรูปต่ำ ทำการทดสอบด้วยวิธีการดัดขึ้นรูปแบบอิสระ (Air-bending) ตามมาตรฐาน ISO7438/2010  เพื่อวิเคราะห์อิทธิพลของอัตราส่วนระหว่างความหนาของแผ่นวัสดุและรัศมีการดัดที่ส่งผลต่อความสามารถในการดัดขึ้นรูป โดยทำการดัดขึ้นรูปและเปรียบเทียบผลทุก 15 องศา ทำการวิเคราะห์และประเมินจากพฤติกรรมทางกล ลักษณะพื้นผิวการดัด การเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างจุลภาคและวิวัฒนาการความเสียหายจากการดัดขึ้นรูป ผลการทดลองแสดงให้เห็นได้อย่างชัดเจนว่าขนาดมุมดีดตัวกลับและความสามารถในการดัดขึ้นรูป จะมีแนวโน้มลดลงเมื่อขนาดมุมการดัดและอัตราส่วนระหว่างความหนาและรัศมีการดัด (t/r) เพิ่มมากขึ้น เนื่องจากผลของค่าความเค้นดึงที่เกิดขึ้นสูงบริเวณพื้นผิวด้านนอกของมุมดัดซึ่งส่งผลให้ค่าความหยาบผิวเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและนำไปสู่การแตกร้าวเสียหายของชิ้นทดสอบ โดยรอยแตกร้าวจะเริ่มก่อตัวในตำแหน่งกึ่งกลางของส่วนโค้งผิวด้านนอกสุดของมุมดัดและขยายตัวไปตามระนาบการเฉือนตามแนวรอยต่อขอบเกรนในทิศทางสู่กึ่งกลางของชั้นความหนาชิ้นงาน ซึ่งเป็นผลกระทบต่อเนื่องจากพฤติกรรมการเปลี่ยนรูปถาวรของวัสดุระหว่างการดัดขึ้นรูป