ຜົນກະທົບຂອງວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ເຮັດທີ່ຫຼື້ນເຕັມຕໍ່ຄວາມທົນທານຂອງທີ່ຫຼື້ນເຕັມ

ຄວາມແຂງ, ຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການສຶກສະຫຼອດ, ແລະ ຄວາມເຄີຍຊິນທາງຄວາມຮ້ອນ: ປັດໄຈທີ່ສຳຄັນທີ່ກຳນົດອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງບ່ອນຂຶ້ນຮູບແບບການຫຼໍ່

ການແລກປ່ຽນຄຸນສົມບັດທາງກົກ: ຄວາມແຂງ ແລະ ຄວາມແຂງແຮງຕໍ່ການແຕກຫັກໃນການຫຼໍ່ແບບມີວຟົງສູງ

ການເລືອກວັດຖຸສຳລັບ ເຄື່ອງປັ້ນສີດ ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບການຊອກຫາຈຸດທີ່ເໝາະສົມລະຫວ່າງຄວາມແຂງແຮງ ແລະ ຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການແຕກຫັກ ເຊິ່ງວິສະວະກອນຕ້ອງເຮັດວຽກຢ່າງໜັກເພື່ອຄົ້ນຫາຢູ່ເປັນປະຈຳ. ໃນກໍລະນີຂອງຄວາມແຂງແຮງທີ່ວັດແທກດ້ວຍມາດຕະຖານ Rockwell C (HRC), ພວກເຮົາໄດ້ເຫັນຂໍ້ມູນຈາກ ASM International ໃນປີ 2023 ທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ ລະດັບຄວາມແຂງແຮງທີ່ສູງຂຶ້ນສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການສຶກຫຼຸດຈາກວັດຖຸທີ່ປະກອບດ້ວຍເສັ້ນໄຍແກ້ວໄດ້ປະມານ 40%. ແຕ່ຖ້າເຮັດໃຫ້ຄວາມແຂງແຮງເກີນໄປຈາກ 55 HRC, ສ່ວນປະກອບທີ່ບາງໆຂອງແມ່ພິມຈະເລີ່ມແຕກຫັກເນື່ອງຈາກຄວາມເຄັ່ງຕຶງ. ໃນດ້ານກົງກັນຂ້າມ, ວັດຖຸທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການແຕກຫັກດີຂຶ້ນຈະບໍ່ແຕກສະເກັດໃນເວລາທີ່ເກີດຄວາມກົດດັນສູງ, ແຕ່ມັນມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະສຶກຫຼຸດໄວຂຶ້ນເມື່ອໃຊ້ກັບພາສຕິກທີ່ມີຄວາມໝັ້ນຄົງຕໍ່າເຊັ່ນ: ນາໄລ (nylon). ນີ້ແມ່ນຈຸດທີ່ເຫຼັກສຳລັບການຜະລິດແມ່ພິມເຊັ່ນ: H13 ມີຄວາມເດັ່ນ. ເຫຼັກເຫຼົ່ານີ້ມີຄວາມແຂງແຮງຢູ່ໃນເຂດ 'Goldilocks' ປະມານ 48 ຫາ 52 HRC, ເຊິ່ງໝາຍຄວາມວ່າ ມັນສາມາດໃຊ້ງານໄດ້ເຖິງຫຼາຍຮ້ອຍພັນວຟົງໃນການຜະລິດລົດໂດຍບໍ່ເກີດການເສື່ອມສະຫຼາກ. ອຸດສາຫະກຳລົດພິງພາງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ຄວາມສົມດຸນນີ້ ເນື່ອງຈາກບໍ່ມີໃຜຕ້ອງການໃຫ້ແຖວການຜະລິດຂອງຕົນຢຸດເຊົ້າລົງເນື່ອງຈາກບັນຫາຂອງແມ່ພິມ.

ກົລະໄດ້ການແ cracks ຈາກຄວາມເຄັ່ງຕຶງທາງຄວາມຮ້ອນໃນວຟງການເຮັດຄວາມຮ້ອນ/ເຢັນຊ້ຳຄືນ

ການປ່ຽນແປງອຸນຫະພູມຢ່າງໄວວາລະຫວ່າງ 80°C–260°C ສ້າງຄວາມເຄັ່ງຕຶງທາງຄວາມຮ້ອນທີ່ເກີນ 700 MPa ຢູ່ບ່ອນເທິງຂອງແບບ (Society of Plastics Engineers 2024), ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດ micro-cracks ຜ່ານ 3 ຂັ້ນຕອນ:

• ການເກີດເອກຊີເດຊັ່ນທີ່ເທິງຜິວຈາກການສຳລີເລີງຂອງໂປລີເມີ
• ການຂະຫຍາຍຕົວທີ່ແຕກຕ່າງກັນລະຫວ່າງຊັ້ນໃຈກາງ ແລະ ຊັ້ນເທິງ
• ຄວາມເຄັ່ງຕຶງສູງສຸດທີ່ມຸມແຖວທີ່ແຖວ
  ຄວາມເສຍຫາຍທີ່ເກີດຂື້ນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງນີ້ຈະປາກົດເປັນ “craze cracking” ຫຼັງຈາກປະມານ 100,000 ວຟງການໃນເຫຼັກ P20 ທີ່ໃຊ້ປຸງແຕ່ງ ABS. ແບບທີ່ມີຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນສູງກວ່າ—ເຊັ່ນ: ເຫຼັກທີ່ປະກອບດ້ວຍ beryllium copper—ຈະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມແຕກຕ່າງຂອງອຸນຫະພູມໄດ້ 35%, ເຮັດໃຫ້ການເກີດ cracks ເຊັ່ນວ່າຊ້າລົງ.

ເກນການປະເມີນຜົນການໃຊ້ງານຕາມວັດສະດຸສຳລັບຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງແບບຂື້ນຮູບ

ເຫຼັກສຳລັບເຄື່ອງມື (P20, H13, S7): ຊ່ວງອາຍຸການໃຊ້ງານຕາມປະເພດການນຳໃຊ້ ແລະ ປະເພດ resin

ໃນການຂຶ້ນຮູບດ້ວຍວິທີການປ້ອມຢູ່ໃນປະລິມານຫຼາຍ ເຫຼັກທີ່ໃຊ້ເຮັດແມ່ພິມຈະເປັນທາງເລືອກທີ່ດີທີ່ສຸດ ເນື່ອງຈາກມັນຕ້ານການສຶກຫຼຸດລົງໄດ້ດີໃນໄລຍະເວລາທີ່ຍາວນານ. ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ: ເຫຼັກ H13 ສາມາດຮັບມືກັບການຜະລິດໄດ້ປະມານ 500,000 ຫາ 1,000,000 ວຟງ ເມື່ອໃຊ້ກັບວັດຖຸທີ່ຫຍາບຄາຍເຊັ່ນ: ນາຍລົອນທີ່ເຕັມໄປດ້ວຍເສັ້ນໄຍແກ້ວ. ແຕ່ສິ່ງຕ່າງໆຈະປ່ຽນໄປເມື່ອມີການສຳຜັດກັບຄວາມຮ້ອນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ ໂດຍທີ່ປະສິດທິພາບຂອງເຫຼັກ H13 ຈະຫຼຸດລົງຢ່າງມີນັກຫຼັງຈາກປະມານ 250,000 ວຟງ. ສຳລັບງານທີ່ບໍ່ຕ້ອງການຄວາມແຂງແຮງຫຼາຍ ເຫຼັກ P20 ຈະໃຫ້ຄຸນຄ່າທີ່ດີຕໍ່ເງິນທີ່ໃຊ້ຈ່າຍ ແລະສາມາດໃຊ້ງານໄດ້ປະມານ 250,000 ຫາ 500,000 ວຟງ ກັບພາສຕິກທີ່ນຸ້ມກວ່າເຊັ່ນ: ໂປລີໂປລີນ. ເມື່ອຄວາມຕ້ານທາງດ້ານການດຶດຕື່ມ (impact resistance) ແມ່ນສຳຄັນທີ່ສຸດ ເຫຼັກ S7 ຈະເປັນທີ່ເດັ່ນເດີ່ນ ເຊິ່ງສາມາດຮັກສາຄວາມເຂັ້ມແຂງໄດ້ດີເກີນ 300,000 ວຟງ ເຖິງແມ່ນຈະເຮັດວຽກກັບເຮືອນທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ (engineering grade resins) ທີ່ແຂງກວ່າ. ຄວາມແຕກຕ່າງກັນໃນອັດຕາການນຳຄວາມຮ້ອນຂອງເຫຼັກເຫຼົ່ານີ້ກໍສ້າງຄວາມແຕກຕ່າງໃນໂລກຈິງດ້ວຍ. ເຫຼັກ H13 ມີອັດຕາການນຳຄວາມຮ້ອນທີ່ 24.6 ວັດຕ໌ຕໍ່ເມັດຕະແລະເຄວິນ ຈຶ່ງເຢັນຊ້າກວ່າເຫຼັກ P20 ທີ່ມີຄຸນສົມບັດທາງຄວາມຮ້ອນດີກວ່າທີ່ 29.5 W/mK. ສິ່ງນີ້ມີຜົນຕໍ່ຄວາມໄວທີ່ແມ່ພິມຈະຖືກນຳໃຊ້ຄືນໃໝ່ໃນສະພາບແວດລ້ອມການຜະລິດທີ່ເຕັມໄປດ້ວຍການເຮັດວຽກຢ່າງເຂັ້ມຂົ້ນ ໂດຍທີ່ທຸກໆວິນາທີມີຄວາມສຳຄັນ.

ທາງເລືອກທີ່ບໍ່ແຕກຕ່າງ: ອາລູມິເນັມ ແລະ ເບີລີລຽມ-ຄູປີເຣີ້ໃນການຂຶ້ນຮູບດ້ວຍວິທີການຫຼໍ່ໃສ່ແບບ (Injection Mold) ສຳລັບປະລິມານຕ່ຳ ແລະ ປານກາງ

ເມື່ອຜະລິດຕົ້ນແບບ ຫຼື ການຜະລິດໃນປະລິມານຕ່ຳກວ່າ 100,000 ຄັ້ງ, ບ່ອນທີ່ເຮັດຈາກອາລູມີເນີ້ມຈະຫຼຸດເວລາທີ່ຕ້ອງລໍຖ້າລົງປະມານ 60% ແລະ ລົດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍລົງປະມານ 45% ເມື່ອທຽບກັບບ່ອນທີ່ເຮັດຈາກເຫຼັກ. ປັນຫາເກີດຂຶ້ນຈາກຄວາມອ່ອນຂອງອາລູມີເນີ້ມ ທີ່ມີຄ່າຄວາມແຂງຕາມມາດຕະຖານ Vickers ຢູ່ລະຫວ່າງ 60 ແລະ 100 HV. ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າ ມັນມັກຈະຢູ່ໄດ້ພຽງ 50,000 ເຖິງ 100,000 ຄັ້ງເທົ່ານັ້ນ ເມື່ອໃຊ້ກັບພາສຕິກທົ່ວໄປເຊັ່ນ: ໂປລີເອທີລີນ. ເບີລີລຽມ ເຊີເຄີເລີມ (Beryllium copper) ເປັນວັດສະດຸທີ່ເຕີມເຕັມຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງຄວາມເຂັ້ມແຂງ ແລະ ຄວາມອ່ອນດັ່ງກ່າວ. ມັນສາມາດນຳເອົາຄວາມຮ້ອນໄດ້ທີ່ປະມານ 105 ວັດຕ໌ຕໍ່ເມັດຕະຣະ-เคลວິນ, ເຊິ່ງດີຂຶ້ນເຖິງ 3 ເທົ່າເທົ່າກັບເຫຼັກທີ່ໃຊ້ເຮັດເຄື່ອງມືທົ່ວໄປ, ສິ່ງນີ້ຈະເຮັດໃຫ້ຂະບວນການຂຶ້ນຮູບສິ່ງຂອງເຊັ່ນ: ເຄື່ອງຫຸ້ມອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ເຮັດຈາກ ABS ຫຼື ໂປລີຄາໂບເນດ (polycarbonate) ເລັກຂຶ້ນ 10 ເຖິງ 15%. ສຳລັບຜູ້ຜະລິດອຸປະກອນທາງການແພດທີ່ຜະລິດໃນປະລິມານກາງ, ເບີລີລຽມ ເຊີເຄີເລີມ ສາມາດຮັບມືກັບການໃຊ້ງານໄດ້ຫຼາຍກວ່າ 150,000 ຄັ້ງກ່ອນທີ່ຈະຕ້ອງປ່ຽນໃໝ່. ແຕ່ຕ້ອງລະວັງກັບ resin ທີ່ມີຄໍລີນ (chlorinated resins) ເນື່ອງຈາກມັນມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດແຕກເປືອຍຈາກຄວາມເຄັ່ງຕຶງ (stress cracks) ໃນວັດສະດຸນີ້ເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ.

ປັດໄຈທາງເຄມີ ແລະ ສິ່ງແວດລ້ອມທີ່ເຮັດໃຫ້ການເສື່ອມສลายຂອງບ່ອນຫຼໍ່ຂອງເຄື່ອງຫຼໍ່ເລີ່ມເລີວຂຶ້ນ

ການກັດກິນຈາກເຮືອນພາສີທີ່ມີ halo gen (ຕົວຢ່າງ: PVC, FR-PC) ແລະ ວິທີການຫຼຸດຜ່ອນຜ່ານການໃຊ້ວັດສະດຸທີ່ເຮັດຈາກສະແຕນເລດ ຫຼື ວັດສະດຸທີ່ມີການປູກຊັ້ນປ້ອງກັນ

ເມື່ອເຮັດວຽກກັບ resin ທີ່ມີ halogen, ພວກເຮົາພົບວ່າພວກມັນມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະປ່ອຍສານທີ່ເປັນອັນຕະລາຍຕໍ່ຫຼັງຄາວໃນຂະນະທີ່ປຸງແຕ່ງ. ອົກຊີເຈນຈະຖືກປ່ອຍອອກຈາກວັດຖຸ PVC ໃນຂະນະທີ່ບຣອມີນຈະຖືກປ່ອຍອອກຈາກ polycarbonate ທີ່ຕ້ານໄຟ (FR-PC). ສານເຄມີເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ຂະບວນການທຳລາຍດ້ວຍ electrochemical ເລີ່ມເຮັດວຽກໄວຂຶ້ນໃນເຫຼັກທີ່ໃຊ້ເຮັດເຄື່ອງມືທົ່ວໄປໃນອຸດສາຫະກຳ. ສິ່ງທີ່ເກີດຂຶ້ນຕໍ່ໄປແມ່ນຫຍັງ? ຈະເລີ່ມເກີດເປັນຮູເລັກໆ (pitting) ແລະ ການກັດເຄື່ອງຜິວເລີ່ມຂຶ້ນ, ເຊິ່ງທີ່ສຸດຈະສົ່ງຜົນຕໍ່ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງຂະໜາດຫຼັງຈາກປະມານ 50,000 ວຟງການຜະລິດ. ເພື່ອຕໍ່ສູ້ກັບບັນຫານີ້, ຮ້ານຫຼາຍແຫ່ງຫັນໄປໃຊ້ເຫຼັກສະແຕນເລດເຊັ່ນ: 420SS ເນື່ອງຈາກຊັ້ນ oxide ທີ່ປ້ອງກັນຂອງ chromium. ວິທີການອີກຢ່າງໜຶ່ງແມ່ນການນຳໃຊ້ການຫຸ້ມຫໍ່ເຊັ່ນ: titanium nitride ຫຼື nickel-PTFE, ເຊິ່ງທັງສອງຢ່າງນີ້ຈະຫຼຸດຜ່ອນການປະຕິກິລິຍາທີ່ຜິວໄດ້ປະມານ 85%. ການອອກແບບ vent ຢ່າງເໝາະສົມກໍມີຄວາມສຳຄັນເຊັ່ນກັນ ເນື່ອງຈາກມັນຊ່ວຍປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ກາຊທີ່ເປັນອັນຕະລາຍຕິດຄັດຢູ່ໃນ mold. ສະຖານະການຈະເລີ່ມຮ້າຍແຮງຂຶ້ນອີກເມື່ອເຮັດວຽກກັບວັດຖຸທີ່ເຕັມໄປດ້ວຍເສັ້ນໄຍແກ້ວ (glass filled compounds) ໂດຍທີ່ການກັດເຄື່ອງ (abrasion) ແລະ ການກັດເຄື່ອງຈາກສານເຄມີ (corrosion) ຈະເຮັດວຽກຮ່ວມກັນເພື່ອທຳລາຍຢ່າງຮຸນແຮງ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຜູ້ນຳດ້ານອຸດສາຫະກຳໄດ້ເຫັນຜົນໄດ້ຮັບທີ່ດີເລີດ - ບາງຄົນລາຍງານວ່າອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງເຄື່ອງມືເພີ່ມຂຶ້ນເຖິງ 3 ເທົ່າ ເມື່ອຫັນໄປໃຊ້ເຫຼັກ H13 ທີ່ມີການຫຸ້ມຫໍ່ສຳລັບການຜະລິດ FR-PC ໃນປະລິມານໃຫຍ່ທີ່ເຮັດວຽກເຖິງ 200,000 ຄັ້ງ.

ການຮັກສາຄວາມໝື່ນສະເໝືອນກັບຂໍ້ຈຳກັດທາງດ້ານການນຳໃຊ້ຈິງໃນການອອກແບບບ່ອນຫຼີ້ນຂອງການຫຼີ້ນ

ການເຮັດໃຫ້ບ່ອນປະກົດຮູບ (injection molds) ມີອາຍຸຍືນນານຂຶ້ນ ໝາຍເຖິງການຕັດສິນໃຈທີ່ຫຍາກ ເຊິ່ງຕ້ອງປຽບທຽບກັບສິ່ງທີ່ເປັນໄປໄດ້ໃນການຜະລິດຢ່າງແທ້ຈິງ. ຍົກຕົວຢ່າງເຫຼັກ H13. ມັນມີຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການສຶກສູນໄດ້ດີເລີດໃນການຜະລິດຈຳນວນຫຼາຍ, ແຕ່ເຮົາຕ້ອງຮັບຮູ້ວ່າ ບໍ່ມີໃຜຢາກຈ່າຍເງິນຫຼາຍກວ່າ 100,000 ໂດລາສະຫະລັດສຳລັບບ່ອນປະກົດຮູບທີ່ສັບສົນ ເມື່ອພວກເຂົາຈະຜະລິດພຽງແຕ່ບໍ່ກີ່ຄັ້ງເທົ່ານັ້ນ. ແລະເວລາທີ່ຕ້ອງລໍຖ້າທີ່ຍາວນານ? 8 ຫາ 12 ອາທິດ ນັ້ນເປັນເວລາທີ່ຍາວນານຫຼາຍເມື່ອທ່ານກຳລັງພະຍາຍາມສົ່ງຕົວຢ່າງທຳທີ່ສ້າງຂຶ້ນມາ. ຮູບຮ່າງຂອງຊິ້ນສ່ວນກໍມີຄວາມສຳຄັນເຊັ່ນກັນ. ເມື່ອມີລາຍລະອຽດທີ່ສັບສົນເຊັ່ນ ສ່ວນທີ່ຢູ່ເບື້ອງໃຕ້ (undercuts) ຫຼື ລາຍລະອຽດທີ່ເລັກຈິດ, ພວກເຮົາຈຳເປັນຕ້ອງໃຊ້ເຫຼັກທີ່ເປັນພິເສດ ເຊິ່ງມີຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການກັດກິນ. ລາຄາຂອງເຫຼັກເຫຼົ່ານີ້ແຕກຕ່າງກັນຕັ້ງແຕ່ 30% ຫາ 50% ກວ່າເຫຼັກປະເພດທົ່ວໄປ. ນັກອອກແບບຍັງຈຳເປັນຕ້ອງລະວັງຂໍ້ກຳນົດທີ່ເຂັ້ມງວດເກີນໄປ. ຊິ້ນສ່ວນທີ່ຕ້ອງການຄວາມຖືກຕ້ອງ (tolerances) ຕ່ຳກວ່າ ±0.05 ມມ ຈະເຮັດໃຫ້ບ່ອນປະກົດຮູບສຶກສູນໄວຂຶ້ນໂດຍບໍ່ມີປະໂຫຍດໃດໆຢ່າງແທ້ຈິງ. ການສຶກສາສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ ຂໍ້ກຳນົດທີ່ເຂັ້ມງວດເຫຼົ່ານີ້ສາມາດເຮັດໃຫ້ຕົ້ນທຶນຂອງເຄື່ອງມືເພີ່ມຂຶ້ນ 25% ໂດຍບໍ່ມີຜົນດີຕໍ່ປະສິດທິພາບທີ່ແທ້ຈິງ. ສິ່ງທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດ? ການໄດ້ຮັບມູນຄ່າທີ່ດີຈາກບ່ອນປະກົດຮູບທີ່ຖືກຕ້ອງ ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍການທີ່ນັກອອກແບບ ແລະ ຜູ້ຜະລິດເລີ່ມສົນທະນາກັນຕັ້ງແຕ່ເບື້ອງຕົ້ນ. ພວກເຂົາຈຳເປັນຕ້ອງເລືອກວັດສະດຸໃຫ້ເໝາະສົມກັບຈຳນວນຊິ້ນສ່ວນທີ່ຈະຜະລິດ, ປະເພດ resin ທີ່ຈະໃຊ້, ແລະ ຄວາມຕ້ອງການທີ່ແທ້ຈິງຂອງຊິ້ນສ່ວນ. ສິ່ງນີ້ຈະຊ່ວຍໃຫ້ເກີດບ່ອນປະກົດຮູບທີ່ສາມາດ withstand ການໃຊ້ງານປະຈຳວັນໄດ້ໂດຍບໍ່ເຮັດໃຫ້ຕົ້ນທຶນເກີນຄວາມເປັນໄປໄດ້ ຫຼື ຍືດເວລາການຜະລິດອອກໄປເກີນຄວາມຈຳເປັນ.