15.5.7การทำความแข็งด้วยเปลวไฟ

      การทำความแข็งด้วยเปลวไฟ เป็นกระบวนการชุบผิวแข็ง แบบจำกัดวงความร้อน โดยเลือกพื้นที่ที่จะให้ความร้อนในชิ้นงานเหล็กกล้า เพื่อให้บริเวณนั้นโดนเปลวไฟโดยตรง ก่อนที่นำชุบแข็ง ซึ่งมันจะแตกต่างจากกระบวนการเคลือบผิวแข็ง  ที่อธิบายมาก่อนหน้านี้ ไม่มีคาร์บอน หรือไนโตรเจน เป็นพื้นฐานที่พื้นผิว เพียงแค่ใช้ความร้อนใส่เข้าไป เท่านั้น

รูปการทำความแข็งด้วยเปลวไฟ

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

      ในการใช้เปลวไฟชุบแข็ง เปลวไฟจะมาจากหัวเผา ใช้สารผสมกันระหว่าง ออกซิเจน (Oxygen) กับอะเซททีลีน (Oxyacetylene) ให้เปลวไฟไปสัมผัสกับชิ้นงาน เพื่อให้พื้นผิวมีความแข็ง ไม่นานพื้นผิวที่ถูกความร้อน อุณหภูมิก็จะเพิ่มขึ้น จากนั้นก็ตามด้วยการนำไปชุบแข็ง

      ความร้อน และการชุบแข็งต้องเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วมาก แล้วต้องมีเวลาที่เพียงพอที่จะให้ความร้อนซึมลึกเข้าไปในชิ้นงาน เพราะไม่เพียงแต่จะทำให้พื้นผิวมีความแข็ง เนื้อภายในก็จะมีความแข็งไปด้วย ถ้าความร้อนเพียงพอ การให้ความร้อนที่พื้นผิวไปถึง แนวเส้นอุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปด้านสูง ก่อนทำการชุบแข็ง รูปแบบโครงสร้างจะเป็นมาเทนไซต์ และเปลือกด้านนอกก็จะแข็งขึ้น

      การซึมลึกของความแข็งไม่ลึกมาก ขอบเขตมีเพียงบริเวณเปลือกที่จะทำความแข็ง ส่วนประโยชน์โดยรวมของการใช้เปลวไฟชุบแข็ง มีประโยชน์มากมาย ยกตัวอย่างเช่น ฟันเฟือง, สลักทรงกระบอก, ฐานแท่นกลึง, ผิวของลูกเบี้ยว, ก้านกระทุ้งลิ้น (Push rods) ในเครื่องยนต์ และฟันเฟืองโซ่

รูปการชุบผิวแข็งที่ฟันเฟืองด้วยเปลวไฟ

วิดีโอการทำความแข็งฟันเฟืองด้วยเปลวไฟ

15.5.7.1 ข้อดีของทำความแข็งด้วยเปลวไฟ

      การชุบแข็งด้วยเปลวไฟเหมาะสำหรับ การเคลือบชุบแข็งแบบไม่ยุ่งยาก ส่วนข้อดีของกระบวนการนี้ดูได้จากด้านล่าง

• ผิวเคลือบมีความลึก การชุบแข็งด้วยเปลวไฟ ทำได้ด้วยความรวดเร็ว มีประสิทธิภาพสามารถทำความลึกลงไปในผิวงานได้ถึง 6 มิลลิเมตร (1/4²หรือ 2 หุน)

• กระบวนการชุบแข็งด้วยเปลวไฟ จะจำกัดวงความร้อน คือ สามารถเลือกพื้นที่ของชิ้นงานที่จะให้ความร้อนได้ วิธีการนี้เป็นประโยชน์มาก เมื่อต้องการให้บางส่วนของชิ้นงานต้องการความแข็ง เช่น ปากประแจ ฟันเฟือง ปลายไขควง เมื่อชิ้นงานถูกชุบแข็งด้วยเปลวไฟความเสี่ยงต่อการบิดตัวจะลดลง เพราะให้ความร้อนเฉพาะที่

รูปการชุบผิวแข็ง

• ต้นทุน การชุบแข็งด้วยเปลวไฟเปรียบเทียบวิธีการแบบอื่น ไม่แพง ไม่ต้องการเตาอบ หรือไม่มีการใช้สารเคมี หรือก๊าซพิเศษในการใช้งาน

• เหมาะกับชิ้นงานที่ผลิตออกมามีปริมาณน้อย มักจะใช้วิธีการชุบแข็งด้วยเปลวไฟ ถ้าใช้วิธีอื่น อาจจะไม่คุ้มในเชิงธุรกิจ เพราะจะต้องนำมาอบในเตาอบ หรือใช้อ่างเกลือขนาดใหญ่

• ขนาดของชิ้นงาน การชุบแข็งด้วยเปลวไฟสามารถใช้กับชิ้นงานที่มีขนาดใหญ่ได้ ซึ่งชิ้นงานที่ใหญ่บางครั้งไม่อาจเข้าสู่เตาอบ หรืออ่างได้ นอกจากนี้ การชุบแข็งด้วยเปลวไฟยังสามารถนำไปใช้งานในตำแหน่งของชิ้นงานที่ทำงานอยู่ได้เลย โดยไม่ต้องถอดออกมาเพื่อชุบผิวแข็ง

• สามารถทำให้เป็นระบบอัตโนม้ติ (Automation) ได้ เช่น กลไกการเคลื่อนที่ของเปลวไฟไปตามชิ้นงานที่จะให้ผิวแข็ง, การหมุนชิ้นงานผ่านเปลวไฟ, การปรับเปลวไฟ การจุ่มในสารตัวกลาง ฯลฯ  

วิดีโอการประยุกต์การชุบแข็งด้วยเปลวไฟให้เป็นระบบอัตโนมัติ

15.5.7.2 ข้อเสียของการทำให้แข็งด้วยเปลวไฟ

       การทำความแข็งด้วยเปลวไฟก็มีข้อเสียอยู่มากมาย เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการเคลือบผิวแข็งอื่น ๆ

•   ความลึกผิวเคลือบ เมื่อใช้หัวพ่นไฟ การควบคุมความลึกให้แม่นยำในชิ้นงานทำได้ไม่ค่อยดี เพราะการแพร่กระจายของความร้อนไปยังโลหะอาจไม่สม่ำเสมอ การทำผิวแข็งด้วยเปลวไฟจะไม่ใช้ในงานผิวบาง

• ชนิดของเหล็กกล้า การชุบแข็งด้วยเปลวไฟ สามารถใช้กับเหล็กกล้าบางอย่างเท่านั้น เพราะไม่มีการเติมคาร์บอน หรือไนโตรเจนที่พื้นผิว แหล่งของความแข็ง จะมาจากภายในเหล็กกล้าของมันเท่านั้น เพราะฉะนั้น เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ ไม่สามารถทำโดยวิธีชุบผิวแข็งด้วยเปลวไฟได้ เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางที่มีคาร์บอน 0.35% - 0.60% นำมาทำมากที่สุด ซึ่งราคาจะแพงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำเล็กน้อย

•  ความแข็งสูงสุด ที่ได้จากการชุบผิวแข็งด้วยเปลวไฟ ทั่วไปแล้ว มีค่าน้อยกว่าวิธีการชุบผิวแข็งแบบอื่น ๆ ในกระบวนการนี้ค่าของความแข็งจะขึ้นอยู่กับจำนวนของคาร์บอนที่อยู่ในเหล็กกล้า ผลที่ได้จากการชุบแข็งด้วยเปลวไฟมีค่าความแข็งประมาณ 50-60 R_c  

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“คนที่ประสบความสำเร็จ

ล้วนแต่ผ่านอะไรที่เลวร้ายมาทั้งนั้น”

Steve Jobs