เจาะลึก: วิธีการใช้ SEM วิเคราะห์รอยล้าสะสมในเนื้อวัสดุเฟืองเกียร์

รวมข่าวสาร ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ เกี่ยวกับเทคโนโลยียานยนต์ | ระบบการทำงานของเครื่องยนต์ | การออกแบบผลิตภัณฑ์ด้านยนต์กรรม | รวมข้อมูลทั่วไปของเทคโนโลยีต่างๆด้านยานยนต์ car donation in new york | car donation los angeles | car donation oakland | car donation programs | car donation sacramento | car donation san francisco | car donation san jose | car donation tax | car donation tax value | car donation tax write off | car donation to charity | cars for donation | charities that accept car donations |

ในการออกแบบและบำรุงรักษาเครื่องจักรกล เฟืองเกียร์ (Gear) ถือเป็นชิ้นส่วนที่รับภาระหนักที่สุดอย่างหนึ่ง ปัญหาที่พบบ่อยและอันตรายที่สุดคือ รอยล้าสะสม (Fatigue) ซึ่งมักเริ่มต้นจากจุดเล็กๆ ที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า การใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด หรือ SEM (Scanning Electron Microscopy) จึงเป็นเครื่องมือสำคัญในการวินิจฉัยความเสียหายนี้

ทำไมต้องใช้ SEM ในการวิเคราะห์รอยล้า?

เนื่องจากรอยล้าในเนื้อวัสดุโลหะมีลักษณะเฉพาะที่เรียกว่า Striations หรือเส้นล้า ซึ่งมีขนาดเล็กในระดับไมโครเมตร กล้องจุลทรรศน์แบบแสงปกติไม่สามารถให้กำลังขยายและความชัดลึก (Depth of Field) ที่เพียงพอได้ แต่ SEM สามารถเผยให้เห็นพื้นผิวแตกหัก (Fractography) ได้อย่างชัดเจน

ขั้นตอนการวิเคราะห์รอยล้าสะสมในเฟืองเกียร์

1. การเตรียมตัวอย่าง (Sample Preparation)

ตัดชิ้นส่วนเฟืองเกียร์บริเวณที่เกิดรอยแตก ทำความสะอาดด้วยคลื่นโซนิก (Ultrasonic Cleaning) เพื่อขจัดคราบน้ำมันและสิ่งสกปรกที่อาจปิดบังลักษณะพื้นผิวแตกหัก โดยระวังไม่ให้เกิดรอยขีดข่วนใหม่

2. การส่องกราดเพื่อหาจุดเริ่มรอยแตก (Crack Initiation)

ใช้ SEM ส่องหาจุดกำเนิด (Origin) ของรอยล้า ซึ่งมักจะอยู่ที่บริเวณผิวหน้าฟันเฟือง (Tooth Surface) หรือรากฟันเฟือง (Tooth Root) ที่มีการรวมตัวของความเค้นสูง (Stress Concentration)

3. การวิเคราะห์ลักษณะเส้นล้า (Fatigue Striations)

เมื่อขยายภาพเข้าไปในบริเวณ Fatigue Zone เราจะพบเส้นขนานเล็กๆ ที่เรียกว่า Striations แต่ละเส้นคือรอบของการรับแรงที่ทำให้รอยแตกขยายตัว ข้อมูลนี้ช่วยให้นักวิศวกรคำนวณได้ว่าเฟืองชิ้นนี้ผ่านการใช้งานมาหนักหน่วงเพียงใดก่อนที่จะเสียหาย

4. การตรวจสอบสิ่งเจือปนด้วย EDS

มักมีการใช้เทคนิค EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) ร่วมกับ SEM เพื่อวิเคราะห์ธาตุในเนื้อวัสดุ ว่ามีสารมลทิน (Inclusions) หรือจุดบกพร่องในเนื้อเหล็กที่เป็นตัวเร่งให้เกิดรอยล้าหรือไม่

สรุปผลการวินิจฉัย

การวิเคราะห์ด้วย SEM ไม่เพียงแต่บอกว่า "พังได้อย่างไร" แต่ยังช่วยให้เราปรับปรุงกระบวนการชุบแข็ง (Heat Treatment) หรือเลือกวัสดุให้เหมาะสมกับการรับแรง เพื่อยืดอายุการใช้งานของ เฟืองเกียร์ ในอนาคต

---