1 วิธีการวิจัย

1.1 กรอบการออกแบบ

การประเมินดำเนินการตามแบบเปรียบเทียบที่ควบคุมอย่างเคร่งครัด ชิ้นส่วนทดสอบทั้งหมดถูกกัดด้วยเครื่อง CNC จากอลูมิเนียม 6061-T6 และเหล็กสเตนเลส 304 โดยใช้พารามิเตอร์การตัดเหมือนกันทุกประการ เพื่อรักษาระดับความหยาบเริ่มต้นให้คงที่ หลังจากนั้น ชิ้นส่วนแต่ละชิ้นได้รับการขึ้นรูปด้วยเทคนิคการตกแต่งผิวเพียงหนึ่งวิธีภายใต้เงื่อนไขคงที่ ซึ่งสอดคล้องกับมาตรฐานอุตสาหกรรม (MIL-A-8625 สำหรับการออกซิไดซ์, ASTM A380 สำหรับการพาสซิเวชัน)

1.2 แหล่งข้อมูล

ข้อมูลถูกเก็บรวบรวมจากสามหมวดการวัด:

• ความหยาบของพื้นผิว (Ra) วัดด้วยโปรไฟโลมิเตอร์แบบสัมผัส

• ความหนาของชั้นออกไซด์ วัดผ่านการทดสอบเคลือบด้วยกระแสไหลวน

• ความต้านทานการกัดกร่อน ประเมินผลในห้องพ่นเกลือแบบกลางที่มี NaCl ร้อยละ 5

ชุดข้อมูลดิบทั้งหมด บันทึกการสอบเทียบ และพารามิเตอร์สภาพแวดล้อม ได้รวมไว้ในภาคผนวกเพื่อให้มั่นใจในการทำซ้ำได้อย่างสมบูรณ์

1.3 เครื่องมือและแบบจำลองการทดลอง

ขั้นตอนการทำงานการทดลองที่ใช้:

• เครื่องกัดซีเอ็นซี 3 แกนสำหรับการผลิตตัวอย่าง

• ห้องพ่นทรายด้วยสื่อขนาด 120 เมช

• สายการชุบออกไซด์ด้วยกรดซัลฟิวริกชนิดที่สอง

• อ่างทำให้เกิดปฏิกิริยาผ่านสารเคมีจากกรดซิตริกที่ไม่มีไนเตรต สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิม

• เครื่องขัดด้วยสายพาน โดยใช้วัสดุขัดตั้งแต่เบอร์ 800 ถึง 2000 ตามลำดับ

การปรับเทียบเครื่องมือวัดทุกชนิดเป็นไปตามคำแนะนำของผู้ผลิต และตัวอย่างแต่ละชิ้นได้รับการวัดซ้ำสามครั้งเพื่อลดความคลาดเคลื่อนแบบสุ่ม

2 ผลลัพธ์และการวิเคราะห์

2.1 การเปรียบเทียบความหยาบของพื้นผิว

ตารางที่ 1 แสดงค่า Ra หลังกระบวนการตกแต่งแต่ละขั้นตอน การพ่นทรายให้พื้นผิวด้านที่สม่ำเสมอมากที่สุด (Ra 1.2–1.4 ไมครอน) การขัดกลึงเชิงกลให้ค่า Ra ต่ำที่สุด (0.05–0.08 ไมครอน) เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการการสะท้อนแสง ส่วนการชุบออกไซด์รักษาระดับความหยาบปานกลาง แต่ปรับปรุงความสม่ำเสมอของชั้นออกไซด์อย่างมีนัยสำคัญ

2.2 สมรรถนะการต้านทานการกัดกร่อน

การทดสอบด้วยการสัมผัสกับละอองเกลือแสดงให้เห็นว่าตัวอย่างที่ผ่านกระบวนการออกซิไดซ์สามารถคงความมั่นคงของโครงสร้างและสีไว้ได้มากกว่า 500 ชั่วโมงโดยไม่มีการกัดกร่อนเป็นจุด ตัวอย่างเหล็กกล้าไร้สนิมที่ผ่านกระบวนการพาสซิเวชันแสดงถึงความแข็งแรงของฟิล์มพาสซิเวที่ดีขึ้น ลดการกัดกร่อนแบบเป็นจุดลง 68% เมื่อเทียบกับตัวอย่างควบคุมที่ไม่ได้รับการบำบัด

2.3 ความมั่นคงด้านภาพลักษณ์และด้านสุนทรียะ

การวัดการเปลี่ยนแปลงของสีภายใต้แสงสว่าง 500 ลักซ์ แสดงให้เห็นว่าพื้นผิวที่ผ่านกระบวนการออกซิไดซ์สามารถคงเฉดสีไว้ได้คงที่ที่สุด พื้นผิวที่ผ่านการทรายเป่า (sandblasted) มีการสะท้อนแสงจ้าต่ำที่สุดเนื่องจากคุณสมบัติการสะท้อนแบบกระจาย ซึ่งสนับสนุนการใช้งานในเปลือกเครื่องใช้อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

2.4 การเปรียบเทียบกับงานวิจัยที่มีอยู่ก่อนแล้ว

ผลการวัดที่ได้สอดคล้องกับผลการศึกษาเบื้องต้นที่อธิบายถึงความสามารถในการทนต่อการกัดกร่อนสูงของอลูมิเนียมที่ผ่านกระบวนการออกซิไดซ์ และรูปทรงพื้นผิวที่มั่นคงจากการทรายเป่า (เอกสารอ้างอิง 2, 3) ข้อมูลยังแสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงผลลัพธ์ของการพาสซิเวชันอย่างชัดเจนโดยใช้สารสกัดจากกรดซิตริก ซึ่งขยายผลจากงานวิจัยก่อนหน้าที่ใช้กรดนิตริก

3 การอภิปราย

3.1 การตีความผลลัพธ์

ความแตกต่างด้านประสิทธิภาพเกิดจากปฏิกิริยาของวัสดุพื้นฐานในแต่ละกระบวนการ อะโนไดซิงจะสร้างชั้นออกไซด์ที่มีโครงสร้างเป็นรูพรุน ซึ่งทนต่อการโจมตีทางเคมี การพ่นทรายเปลี่ยนแปลงไมโครโทโพกราฟีโดยการกัดกร่อนอย่างสม่ำเสมอ การทำให้เฉื่อยช้า (Passivation) จะเสริมสร้างฟิล์มผิวเฉื่อยที่อุดมไปด้วยโครเมียมบนสแตนเลสสตีล ทำให้ลดความสามารถในการทำปฏิกิริยา ส่วนการขัดผิวเชิงกลจะลดจุดหยาบต่างๆ โดยใช้ขั้นตอนการขัดอย่างค่อยเป็นค่อยไป

3.2 ข้อจำกัด

การประเมินนี้มุ่งเน้นไปที่วัสดุโลหะสองชนิดและพารามิเตอร์กระบวนการเฉพาะ ความแปรปรวนขององค์ประกอบโลหะผสม ขนาดของสื่อกัดกร่อน ความเข้มข้นของกรด หรือลำดับการขัดเงาอาจส่งผลต่อผลลัพธ์ การมีข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความล้าระยะยาวจะช่วยให้เข้าใจลึกซึ้งยิ่งขึ้น

3.3 นัยสำคัญเชิงปฏิบัติ

ผู้ผลิตสามารถใช้ผลลัพธ์เหล่านี้เพื่อจับคู่วิธีการตกแต่งผิวกับข้อกำหนดด้านการใช้งาน เช่น ชิ้นส่วนที่สัมผัสกับสภาพแวดล้อมทางทะเลจะได้รับประโยชน์จากการอะโนไดซิง ตัวเรือนที่ใช้ในผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคมักนิยมใช้การพ่นทราย ชิ้นส่วนการแพทย์ความแม่นยำมักต้องการการ Passivation และชิ้นส่วนออปติคัลจะต้องอาศัยการขัดผิวที่ให้ค่าความหยาบต่ำมาก

4 สรุป

การเปรียบเทียบแสดงให้เห็นถึงลักษณะการดำเนินงานที่แตกต่างกันในสี่วิธีของการตกแต่งผิวแบบ CNC Machining การชุบออกซิเดชันให้ความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม การพ่นทรายให้พื้นผิวด้านที่สม่ำเสมอ การทำให้เฉื่อยทางเคมีช่วยเพิ่มความเสถียรของเหล็กกล้าไร้สนิม และการขัดผิวเชิงกลให้ค่าความหยาบต่ำที่สุด ผลการศึกษานี้สนับสนุนการเลือกวิธีการตกแต่งผิวอย่างเหมาะสมตามความต้องการด้านโครงสร้าง ด้านภาพลักษณ์ หรือสภาพแวดล้อม และบ่งชี้ถึงศักยภาพในการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการตกแต่งแบบผสมผสานหลายขั้นตอน