ผลกระทบของตัวแปรในกระบวนการฉีดผสมหล่อขึ้นรูปต่อปริมาณรูพรุนของวัสดุเชิงประกอบพื้นอะลูมิเนียมผสมเสริมแรงด้วยผงซิลิคอนคาร์ไบด์

Abstract

This research studied aluminum composites reinforced with SiCp of 10.5 mm average size produced by powder injection casting using the modified hydrogen degassing coupled with powder injection. The SiCp injection was carried out via argon gas through a graphite shaft into to the aluminum semi solid melt at 590°C using a rotational speed of 1000 rpm for 20 minutes. The controlled process parameters are i) SiCp additions (0, 10 and 15 wt %), ii) argon gas flow rate (5 and 10 l/min), and iii) casting temperatures (620 and 680°C). Effects of powder injection casting process parameters on microstructure and porosity of SiCp reinforced aluminum composites were investigated. Comparison was made between the reinforced and unreinforced alloys. Microstructure examination was carried out using optical microscopy. Moreover, density and percentage porosity of the composites were determined. Experimental result showed that hydrogen degassing at 5 l/min of argon gas flow rate and 680°C of casting temperature are optimum parameters to produce SiCp-Al composites via powder injection casting, which yielded higher density and lower porosity.บทคัดย่อ            งานวิจัยนี้ทำการศึกษาวัสดุเชิงประกอบพื้นอะลูมิเนียมเสริมแรงด้วยผงซิลิคอนคาร์ไบด์ขนาดอนุภาคเฉลี่ย 10.5 ไมครอน ที่ขึ้นรูปด้วยกระบวนการฉีดผสมหล่อขึ้นรูป โดยปรับใช้เครื่องกำจัดแก๊สไฮโดรเจนเคลื่อนที่พร้อมอุปกรณ์ฉีดผงซิลิคอนคาร์ไบด์ด้วยแก๊สอาร์กอนผ่านท่อแกรไฟต์ลงในโลหะอะลูมิเนียมกึ่งแข็งที่อุณหภูมิการกวนผสม 590 องศาเซลเซียส โดยใช้ความเร็วรอบในการปั่นผสม 1000 รอบต่อนาที และเวลาที่ใช้ในการฉีดปั่นผสม 20 นาที  งานวิจัยควบคุมตัวแปรการฉีดผสมที่สำคัญ คือ 1) ปริมาณผงซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ 0%  10% และ 15%โดยน้ำหนัก 2) อัตราการไหลของแก๊สอาร์กอนที่ 5 และ 10 ลิตรต่อนาที และ 3) อุณหภูมิการเทหล่อขึ้นรูปที่ 620 และ 680 องศาเซลเซียส เพื่อศึกษาผลกระทบของตัวแปรในการฉีดผสมหล่อขึ้นรูปต่อโครงสร้างจุลภาคและปริมาณรูพรุนของชิ้นงานหล่ออะลูมิเนียมที่เสริมแรงด้วยผงซิลิคอนคาร์ไบด์โดยเปรียบเทียบกับชิ้นงานหล่อที่ไม่ได้เสริมแรงด้วยอนุภาค  ชิ้นงานหล่อที่ได้จะถูกนำมาตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบแสง นอกจากนี้ ทำการตรวจสอบหาค่าความหนาแน่นและปริมาณรูพรุนที่เกิดขึ้นในวัสดุเชิงประกอบ ซึ่งผลการวิจัยนี้พบว่า การขึ้นรูปวัสดุเชิงประกอบพื้นอะลูมิเนียมเสริมแรงด้วยผงซิลิคอนคาร์ไบด์ด้วยการฉีดผสมหล่อขึ้นรูป โดยใช้อัตราการไหลของแก๊สอาร์กอนที่ 5 ลิตรต่อนาที และอุณหภูมิการเทขึ้นรูปที่ 680 องศาเซลเซียส เป็นเงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุด ที่ส่งผลให้ปริมาณรูพรุนในชิ้นงานลดลง และความหนาแน่นของชิ้นงานเพิ่มขึ้น