การสร้างหลุมกักเก็บน้ำมันขนาดเล็กบนพื้นผิวเหล็กกล้าความเร็วรอบสูง ด้วยไฟเบอร์เลเซอร์

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการสร้างหลุมกักเก็บน้ำมันขนาดเล็กบนพื้นผิวเหล็กกล้าความเร็วรอบสูงด้วยกระบวนการเลเซอร์ โดยทำการศึกษาอิทธิพลของกำลังเลเซอร์ (Laser power) และตำแหน่งโฟกัส (Focal position) ที่ส่งผลต่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของหลุมกักเก็บน้ำมันขนาดเล็ก ชิ้นทดสอบทำจากเหล็กกล้าความเร็วรอบสูง (High-speed steel) เกรด JIS SKH51 มีความแข็ง 63±2 HRC ผิวขัดมัน ซึ่งเหล็กเกรดนี้คือหนึ่งในวัสดุที่ใช้สำหรับผลิตเครื่องมือและแม่พิมพ์ หลุมกักเก็บน้ำมันสร้างโดยกระบวนการ Laser surface texturing แบบ Fiber laser ซึ่งใช้ไฟเบอร์เป็นวัสดุตัวกลางต้นกำเนิดแสง จากการศึกษาอิทธิพลของกำลังเลเซอร์ พบว่า ขนาดของหลุมกักเก็บน้ำมัน และขนาดของบริเวณที่ได้รับผลกระทบทางความร้อนหรือรอยไหม้ (Heat-affected zone) เพิ่มขึ้น เมื่อกำลังเลเซอร์เพิ่มขึ้น กำลังเลเซอร์ 18 วัตต์ มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ที่สุด คือ 41 ไมโครเมตร สำหรับอิทธิพลตำแหน่งโฟกัสเลเซอร์ รอยไหม้มีขนาดใหญ่ขึ้นตามตำแหน่งโฟกัสเลเซอร์ที่เพิ่มขึ้น การขยับโฟกัสของเลเซอร์ให้สูงขึ้นจากพื้นผิว ส่งผลให้ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของหลุมใหญ่ขึ้น ที่ตำแหน่งโฟกัสเลเซอร์ 1 มิลลิเมตร และกำลังเลเซอร์ 18 วัตต์ ได้หลุมที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ที่สุด คือ 67 ไมโครเมตร กระบวนการเลเซอร์สามารถสร้างหลุมกักเก็บน้ำมันขนาดเล็กที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 30 ~ 67 ไมโครเมตร และสามารถสร้างหลุมกักเก็บน้ำมันขนาดเล็กแบบหลายแถวครอบคลุมพื้นที่บนผิวราบ