การเพิ่มประสิทธิภาพทางไตรโบโลยีของพอลิเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงยิ่งยวดด้วยการผสมโลหะเสริมแรงน้ำหนักเบา

Improving tribological performance of ultra-high molecular weight polyethylene by combining lightweight metal reinforcements

Name: วิชาญชัย ปลีนารัมย์

keyword: สมบัติทางกล

ThaSH: โครงสร้างโมเลกุล

Classification :.DDC: 541.22

; โพลิเอทิลีน

ThaSH: ความเค้น

; อลูมิเนียม

ThaSH: พอลิเมอร์

; ไตรโบโลยี

ThaSH: แรงกระแทก

ThaSH: การทดสอบ

Abstract: วัตถุประสงค์เพื่อศึกษาสมบัติทางกลของพอลิเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงยิ่งยวดผสมโลหะเสริมแรง น้ำหนักเบาและศึกษาประสิทธิภาพทางไตรโบโลยีของพอลิเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงยิ่งยวดผสมโลหะเสริมแรงน้ำหนักเบา วัสดุสองชนิดที่ใช้ในงานวิจัยประกอบด้วยโพลิเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงยิ่งยวด (UHMWPE) เป็นวัสดุหลักและผงอลูมิเนียมเป็นสารเติมแต่ง ตัวแปรที่ใช้ในกระบวนการอัดขึ้นรูปร้อนเพื่อให้ได้ก้อนวัสดุสำหรับการทดลองประกอบด้วย แรงอัดขึ้นรูป อุณหภูมิ เวลา รวมถึงอัตราส่วนผสมระหว่างโพลิเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงยิ่งยวดกับผงอลูมิเนียมที่ร้อยละ 2.5, 0.5,7.5 และ 10 โดยน้ำหนักการทดสอบสมบัติทางกล และประสิทธิภาพทางไตรโบโลยี ประกอบด้วย การทดสอบแรงกระแทกชิ้นงานพอลิเมอร์แบบ Izod ตามมาตรฐาน ASTM D256 การทดสอบ ความแข็งตามมาตรฐาน ASTM D2240 การทดสอบแรงดึงตามมาตรฐาน ASTM D638 type I การทดสอบการสึกหรอตามมาตรฐาน ASTM G77 ชิ้นทดสอบอัดขึ้นรูปร้อนภายใต้สภาวะความดัน 5 MPa อุณหภูมิ 140°C นาน 3 ชั่วโมง ผลการทดสอบสมบัติทางกลของชิ้นทดสอบที่ผ่านการอัด ขึ้นรูปร้อนด้วยส่วนผสม UHMWPE กับผงอลูมิเนียม พบว่าที่อัตราส่วนผสมผงอลูมิเนียมร้อยละ 10 โดยน้ำหนัก มีค่าเฉลี่ยเพิ่มขึ้นสูงสุดประกอบด้วยค่า Yield Stress เท่ากับ 27.55 MPa, ค่า Ultimate Tensile Strength เท่ากับ 32.76 MPa, ค่า Breaking Strength เท่ากับ 22.83 MPa, ค่าElongation at Break เท่ากับร้อยละ 287.80, ค่า Modulus of Elasticity เท่ากับ 740.60 MPa, ค่าความแข็ง Shore D เท่ากับ 62 แต่ที่อัตราส่วนผสมดังกล่าวนี้พบว่า ค่าความทนต่อแรงกระแทกลดลงต่ำสุด มีค่าเฉลี่ยเท่ากับ 35.80 kJ/m2 และผลการศึกษาประสิทธิภาพทางไตรโบโลยีของชิ้นทดสอบที่ผ่านการอัดขึ้นรูปร้อนด้วยส่วนผสม UHMWPE กับผงอลูมิเนียม พบว่าอัตราส่วนผสมผงอลูมิเนียมอยู่ที่ร้อยละ 10 โดยน้ำหนัก มีค่าเพิ่มขึ้นสูงสุดประกอบด้วย ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานและค่าความหนาแน่น มีค่าเฉลี่ยเท่ากับ 0.15 และ 1.865654 g/cm3 ตามลำดับ แต่ที่อัตราส่วนผสมดังกล่าวนี้พบว่าค่าอัตราการสึกหรอมีค่าลดลงเฉลี่ยเท่ากับ 6.89E-10 mm3/N m

Abstract: The objectives of this research were to study mechanical properties of ultra-high molecular weight polyethylene mixed with lightweight metal reinforcements and to study tribological performance of ultra-high molecular weight polyethylene mixed with lightweight metal reinforcements. The two materials used in the research included ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE) as the main material and aluminum powder as an additive. The variables used in the hot extrusion process to obtain the material for the experiment consisted of extrusion force, temperature, time, and mixing ratio between ultra-high molecular weight polyethylene and aluminum powder at 2.5, 0.5, 7.5, and 10 percent by weight. The testing of mechanical properties and tribological performance included Izod polymer impact testing according to ASTM D2 5 6 standard, hardness testing according to ASTM D2 2 4 0 standard, tensile testing according to ASTM D638 type I standard, wear testing according to ASTM G77 standard, the hot extruded test piece under the pressure of 5 MPa at the temperature of 140°C for 3 hours. The testing results of mechanical properties on the hot-extruded test piece with UHMWPE and aluminum powder mixture demonstrated that at aluminum powder mixing ratio at 10 percent by weight showed the highest average increase, consisting of Yield Stress at 27.55 MPa, Ultimate Tensile Strength at 32.76 MPa, Breaking Strength at 22.83 MPa, Elongation at Break at 287.80 percent, Modulus of Elasticity at 740.60 MPa and Shore D hardness at 62. However, at this mixing ratio, it was found that the lowest impact strength was at 35.80 kJ/m2 . The results of tribology performance of the hot-extruded test piece with UHMWPE and aluminum powder mixture showed that the aluminum powder mixing ratio at 1 0 percent by weight yielded the highest increase. The average values of the coefficient of friction and the density were 0.15 and 1.865654 g/cm3, respectively. At this mixing ratio, it was found that the wear rate decreased on the average of 6.89E-10 mm3/N m.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลพระนคร. สำนักวิทยบริการและเทคโนโลยีสารสนเทศ

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: arit@rmutp.ac.th

Name: ประกอบ ชาติภุกต์

Role: ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์

Email : prakorb.c@rmutp.ac.th

Created: 2566

Modified: 2568-04-01

Issued: 2568-04-01

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: วพ 541.22 ว547ก

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเครื่องกล

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลพระนคร

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลพระนคร

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	ENG_68_06.pdf	12.47 MB

ใช้เวลา

0.018769 วินาที