ในการทำงานของเครื่องจักรหนัก ฟันเฟือง (Gears) ถือเป็นหัวใจสำคัญที่รับภาระกรรมมหาศาล ปัญหาที่พบบ่อยและอันตรายที่สุดคือการเกิดรอยร้าวขนาดเล็กที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า หรือที่เรียกว่า รอยร้าวระดับจุลภาค (Micro-cracks) ซึ่งหากปล่อยไว้จะนำไปสู่การแตกหักเสียหายอย่างรุนแรง (Catastrophic Failure)
ทำไมต้องวิเคราะห์ที่ระดับจุลภาค?
จุดเริ่มต้นของรอยร้าวมักเกิดขึ้นที่บริเวณ Root Fillet หรือโคนฟันเฟือง เนื่องจากเป็นจุดที่มีความเค้นหนาแน่นสูง (Stress Concentration) การวิเคราะห์ในระดับจุลภาคช่วยให้เราทราบถึง:
- พฤติกรรมการขยายตัวของรอยร้าว (Crack Propagation)
- อิทธิพลของโครงสร้างเกรนในเนื้อโลหะ
- ความบกพร่องจากการผลิตหรือการชุบแข็งผิว
ขั้นตอนการวิเคราะห์จุดเริ่มต้นรอยร้าว
1. การเตรียมชิ้นงานทางโลหะวิทยา (Metallographic Preparation)
เริ่มจากการตัดส่วนที่คาดว่าจะมีรอยร้าวออกมา จากนั้นทำการหล่อเรซิน (Mounting) และขัดผิวให้เงาดั่งกระจก เพื่อเตรียมการส่องกล้องในขั้นตอนถัดไป
2. การส่องกราดด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM Analysis)
การใช้กล้อง Scanning Electron Microscope (SEM) ช่วยให้เราเห็นลักษณะพื้นผิวแตกหัก (Fractography) ได้ชัดเจนที่สุด เราจะสังเกตเห็น Striations หรือร่องรอยการล้าของวัสดุ ซึ่งระบุได้ว่ารอยร้าวเริ่มต้นที่จุดใด
3. การตรวจสอบด้วยวิธีทางเคมีและโครงสร้าง (EDX & XRD)
เรามักใช้ Energy Dispersive X-ray (EDX) เพื่อตรวจสอบสิ่งเจือปน (Inclusions) ในเนื้อวัสดุ ซึ่งมักเป็นตัวจุดชนวนให้เกิดรอยร้าวระดับจุลภาคได้ง่ายขึ้น
สรุปแนวทางการป้องกัน
การวิเคราะห์ จุดเริ่มต้นรอยร้าวในฟันเฟือง ไม่เพียงแต่ช่วยหาสาเหตุ แต่ยังช่วยในการออกแบบ การบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ (Predictive Maintenance) เพื่อเปลี่ยนอะไหล่ก่อนที่ความเสียหายจะส่งผลกระทบต่อไลน์การผลิตทั้งหมด
วิศวกรรมเครื่องกล, การวิเคราะห์ความเสียหาย, เฟืองอุตสาหกรรม, กลศาสตร์วัสดุ
1.jpg)
