ผลของอนุภาคเซรามิกในโฟมอะลูมิเนียมต่อความแข็งแรงอัดของท่อที่ใส่โฟม

Abstract

งานวิจัยนี้ต้องการศึกษาผลของชนิดและปริมาณอนุภาคเซรามิก รวมทั้งความเร็วหัวกดที่มีต่อความแข็งแรงอัด ในกรณีที่โฟมอะลูมิเนียมใส่ท่อและไม่ใส่ท่อเหล็กกล้าไร้สนิม โดยผลิตโฟมอะลูมิเนียมจากกรรมวิธีโลหะผง ที่อุณหภูมิ 800°C ตัดชิ้นงานให้มีขนาดความยาว 30 mm และเส้นผ่าศูนย์กลาง 20 mm เพื่อนำไปทดสอบหาพฤติกรรมการรับแรงอัด จากผลการทดลองพบว่า โฟมอะลูมิเนียมเสริมอนุภาคเซรามิกใส่ท่อมีค่าความแข็งแรงอัดและการดูดซับพลังงานเพิ่มขึ้นชัดเจนกว่าในโฟมอะลูมิเนียมที่ไม่ใส่ท่อ ซึ่งมีค่าเพิ่มขึ้นโดยรวมประมาณ 5 ถึง 10% ขึ้นอยู่กับความสามารถในการเปียกและการกระจายตัวของอนุภาคเซรามิกที่แตกต่างกันเป็นหลัก เมื่อเพิ่มปริมาณอนุภาคเซรามิกในโฟมอะลูมิเนียมไม่ใส่ท่อ ค่าความแข็งแรงอัดและการดูดซับพลังงานจะขึ้นอยู่กับขนาดของโพรงอากาศเฉลี่ยเป็นหลัก แต่เมื่อนำโฟมอะลูมิเนียมเสริมอนุภาคเซรามิกไปใส่ท่อ ค่าความแข็งแรงอัดและการดูดซับพลังงานจะเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณของอนุภาคเซรามิกเพิ่มมากขึ้น โดยที่ปริมาณอนุภาคเซรามิก 5 wt.% สามารถเพิ่มค่าความแข็งแรงอัดและการดูดซับพลังงานได้ถึง 32% โดยประมาณ ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคเซรามิกเป็นหลัก สำหรับโฟมอะลูมิเนียมเสริมอนุภาคเซรามิกที่ไม่ใส่ท่อเมื่อทดสอบที่ความเร็วหัวกด 50 mm/min จะมีความแข็งแรงอัดและการดูดซับพลังงานมากกว่าที่ความเร็วหัวกด 5 mm/min ประมาณ 33% ซึ่งขึ้นอยู่กับการกระจายตัวของอนุภาค แต่ในกรณีที่นำโฟมอะลูมิเนียมเสริมอนุภาคเซรามิกไปใส่ท่อนั้นพบว่า ความแข็งแรงอัดและการดูดซับพลังงานมีค่าค่อนข้างใกล้เคียงกัน เนื่องจากท่อจะช่วยในการรับและดูดซับพลังงาน นอกจากนี้ค่าความแข็งแรงอัดและการดูดซับพลังงานของโฟมในท่อยังขึ้นอยู่กับค่าความกลมของโพรงอากาศ ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณของอนุภาคเซรามิกที่เติมลงไปในโฟมอะลูมิเนียม ความเค้น และการดูดซับพลังงานสามารถนำมาพัฒนาเป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ได้ โดยแบ่งออกเป็น 8 สมการตามความเร็วหัวกดและชนิดของอนุภาคเซรามิก จากแบบจำลอง พบว่าโฟมอะลูมิเนียมเสริมอนุภาคเซรามิกที่ใส่ท่อมีค่าการดูดซับพลังงานที่ได้จากแบบจำลองใกล้เคียงค่าที่วัดได้จริงมากกว่าโฟมอะลูมิเนียมเสริมอนุภาคเซรามิกโดยไม่ใส่ท่อ ประมาณ 19%