การออกแบบและพัฒนาระบบควบคุมบรรยากาศและคัดขนาดผงโลหะสำหรับเครื่องอะตอมไมเซอร์แบบใช้หลักการหมุนเหวี่ยงเพื่อใช้ในการผลิตผงโลหะบัดกรีไร้สารตะกั่วที่มีลักษณะเป็นเม็ดกลมขนาดละเอียดและมีออกซิเจนเจือปนในปริมาณต่ำ
ปรัชญาดุษฎีบัณฑิต (วิศวกรรมวัสดุ), 2562
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | Theses and Dissertations |
| Language: | Thai |
| Published: |
มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์
2024
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19559 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Institution: | Prince of Songkhla University |
| Language: | Thai |
| id |
th-psu.2016-19559 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
Prince of Songkhla University |
| building |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| continent |
Asia |
| country |
Thailand Thailand |
| content_provider |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| collection |
PSU Knowledge Bank |
| language |
Thai |
| topic |
โลหะผง การผลิต เครื่องจักรกล |
| spellingShingle |
โลหะผง การผลิต เครื่องจักรกล นิพนธ์ เด็นหมัด การออกแบบและพัฒนาระบบควบคุมบรรยากาศและคัดขนาดผงโลหะสำหรับเครื่องอะตอมไมเซอร์แบบใช้หลักการหมุนเหวี่ยงเพื่อใช้ในการผลิตผงโลหะบัดกรีไร้สารตะกั่วที่มีลักษณะเป็นเม็ดกลมขนาดละเอียดและมีออกซิเจนเจือปนในปริมาณต่ำ |
| description |
ปรัชญาดุษฎีบัณฑิต (วิศวกรรมวัสดุ), 2562 |
| author2 |
สมใจ จันทร์อุดม |
| author_facet |
สมใจ จันทร์อุดม นิพนธ์ เด็นหมัด |
| format |
Theses and Dissertations |
| author |
นิพนธ์ เด็นหมัด |
| author_sort |
นิพนธ์ เด็นหมัด |
| title |
การออกแบบและพัฒนาระบบควบคุมบรรยากาศและคัดขนาดผงโลหะสำหรับเครื่องอะตอมไมเซอร์แบบใช้หลักการหมุนเหวี่ยงเพื่อใช้ในการผลิตผงโลหะบัดกรีไร้สารตะกั่วที่มีลักษณะเป็นเม็ดกลมขนาดละเอียดและมีออกซิเจนเจือปนในปริมาณต่ำ |
| title_short |
การออกแบบและพัฒนาระบบควบคุมบรรยากาศและคัดขนาดผงโลหะสำหรับเครื่องอะตอมไมเซอร์แบบใช้หลักการหมุนเหวี่ยงเพื่อใช้ในการผลิตผงโลหะบัดกรีไร้สารตะกั่วที่มีลักษณะเป็นเม็ดกลมขนาดละเอียดและมีออกซิเจนเจือปนในปริมาณต่ำ |
| title_full |
การออกแบบและพัฒนาระบบควบคุมบรรยากาศและคัดขนาดผงโลหะสำหรับเครื่องอะตอมไมเซอร์แบบใช้หลักการหมุนเหวี่ยงเพื่อใช้ในการผลิตผงโลหะบัดกรีไร้สารตะกั่วที่มีลักษณะเป็นเม็ดกลมขนาดละเอียดและมีออกซิเจนเจือปนในปริมาณต่ำ |
| title_fullStr |
การออกแบบและพัฒนาระบบควบคุมบรรยากาศและคัดขนาดผงโลหะสำหรับเครื่องอะตอมไมเซอร์แบบใช้หลักการหมุนเหวี่ยงเพื่อใช้ในการผลิตผงโลหะบัดกรีไร้สารตะกั่วที่มีลักษณะเป็นเม็ดกลมขนาดละเอียดและมีออกซิเจนเจือปนในปริมาณต่ำ |
| title_full_unstemmed |
การออกแบบและพัฒนาระบบควบคุมบรรยากาศและคัดขนาดผงโลหะสำหรับเครื่องอะตอมไมเซอร์แบบใช้หลักการหมุนเหวี่ยงเพื่อใช้ในการผลิตผงโลหะบัดกรีไร้สารตะกั่วที่มีลักษณะเป็นเม็ดกลมขนาดละเอียดและมีออกซิเจนเจือปนในปริมาณต่ำ |
| title_sort |
การออกแบบและพัฒนาระบบควบคุมบรรยากาศและคัดขนาดผงโลหะสำหรับเครื่องอะตอมไมเซอร์แบบใช้หลักการหมุนเหวี่ยงเพื่อใช้ในการผลิตผงโลหะบัดกรีไร้สารตะกั่วที่มีลักษณะเป็นเม็ดกลมขนาดละเอียดและมีออกซิเจนเจือปนในปริมาณต่ำ |
| publisher |
มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |
| publishDate |
2024 |
| url |
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19559 |
| _version_ |
1806509638717276160 |
| spelling |
th-psu.2016-195592024-07-19T08:18:12Z การออกแบบและพัฒนาระบบควบคุมบรรยากาศและคัดขนาดผงโลหะสำหรับเครื่องอะตอมไมเซอร์แบบใช้หลักการหมุนเหวี่ยงเพื่อใช้ในการผลิตผงโลหะบัดกรีไร้สารตะกั่วที่มีลักษณะเป็นเม็ดกลมขนาดละเอียดและมีออกซิเจนเจือปนในปริมาณต่ำ Design and Development of Atmospheric Control and Powder Classification System for Centrifugal Atomizer for Production of Lead-Free Solder Powder with Fine Spherical Shape and Low Oxygen Content นิพนธ์ เด็นหมัด สมใจ จันทร์อุดม Faculty of Engineering Mining and Materials Engineering คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมเหมืองแร่และโลหะวิทยา โลหะผง การผลิต เครื่องจักรกล ปรัชญาดุษฎีบัณฑิต (วิศวกรรมวัสดุ), 2562 This research work consisted of two main parts, namely part 1, and part 2. The part 1 research was the design and fabrication of an atmospheric control system for using with the centrifugal atomizer for production of SAC305 lead-free solder powder containing fine particles, spherical shape and low oxygen content in the powder. The part 2 research was the design and fabrication of a powder classification system used for particle size separation of the atomized SAC305 powder produced from part 1. In the part 1 research, a vacuum and nitrogen gas purging system was designed and built for reducing the oxygen containing in the atomizer chamber to the levels of 2, 0.2, 0.05, and 0.01 vol.% before the atomization was started. The SAC305 alloy was melted and atomized in the atomizer chamber under the controlled oxygen atmosphere. After atomization, the SAC305 powder was sampled for analysis, including median particle size, particle size distribution, powder shape, circular shape factor, oxygen content in the powder, and production yield. In the part 2 research, a turbo air classifier was designed and manufactured for particle size separation of the SAC305 powder produced from part 1 in order to obtain the powder having average size range of 25-45 μm (the so called type 3 powder) and to meet the standard of solder powder used in the electronics packaging industry. In the part 2 research, the effects of operating parameters of turbo air classifier, namely rotor speed, feed rate, and air inlet velocity on the cut size (dso) and the sharpness of classification (K) were studied. The 2* factorial design was used in the study. The experimental results were statistically analyzed by using the MINITAB 16 software to identify the significant operating parameters affecting the dso and K. Additionally, some experiments extended from the factorial design were performed to verify the results.The results from part 1 showed that with decreasing oxygen content in the atomizer chamber, it had significant impact on the median particle size, particle size distribution, powder shape, circular shape factor, oxygen content in the powder, and production yield. With decreasing the oxygen content in the atomizer chamber the median particle size decreased, the particle size distribution narrowed, the powder shape become rounder, the circular shape factor reached to about one (1), the oxygen content in the powder decreased and the production yield increased. The optimal operating condition for producing SAC305 powder used for the electronics industry was achieved, when the oxygen content in the atomizer chamber was reduced to 0.01 vol.%. The SAC305 powder with oxygen content less than 100 ppm, nearly spherical shape particles and about 53% production yield was obtained. The results from part 2, the statistical analysis of the cut size (ds) revealed that the rotor speed and air inlet velocity had strongly significant effects on the cut size, but the feed rate had weaker effect with respect to the rotor speed and air inlet velocity. The cut size decreased with increasing rotor speed and it increased with increasing air inlet velocity. However, with increasing the feed rate, the cut size slightly decreased. Moreover, the interaction effects between rotor speed and air inlet velocity also significantly affected the cut size. The statistical analysis results of the sharpness of classification (K) showed that only the feed rate had significant effect on it. With increasing feed rate, the sharpness of classification was decreased. In addition, the interaction effects between feed rate and air inlet velocity, and rotor speed and feed rate significantly affected on K as well. The optimal operating condition for classification of SAC305 powder with size range 25-40 μm was obtained, when the turbo air classifier was operated at the rotor speed 406 r/min, the feed rate 4 kg/h and the air inlet velocity 5 m/s. The cut size and the sharpness of classification were about 27.8 μm and 0.66, respectively. The results from the additional experiments showed that the trend of cut size was in good agreement with those from the statistical analysis. However, the trend of sharpness of classification K was not consistent with the statistical results. งานวิจัยนี้แบ่งการศึกษาออกเป็นสองตอน ตอนที่ 1 เป็นการออกแบบและพัฒนาระบบ ควบคุมบรรยากาศที่ใช้กับเครื่องผลิตผงโลหะด้วยวิธีการอะตอมไมเซชันแบบอาศัยหลักการหมุน เหวี่ยง เพื่อผลิตผงโลหะบัดกรีไร้สารตะกั่ว SAC305 ให้มีลักษณะเป็นเม็ดกลม มีปริมาณออกซิเจนเจือ ปูนต่ํา และตอนที่ 2 เป็นการออกแบบและพัฒนาระบบการคัดขนาดผงโลหะ SAC305 ที่ผลิตได้จาก การวิจัยในตอนแรก การวิจัยในตอนที่ 1 ได้ออกแบบและสร้างระบบดูดอากาศออกจากถังของเครื่อง อะตอมไมเซอร์และแทนที่ด้วยก๊าซไนโตรเจน เพื่อลดปริมาณออกซิเจนภายในถังอะตอมไมเซอร์จน สามารถควบคุมให้มีปริมาณ 2, 0.2, 0.05 และ 0.01 vol.9% ก่อนทําการผลิตผงโลหะ โลหะบัดกรีไร้ สารตะกั่ว SAC305 ถูกหลอมและทําให้แตกตัวเป็นละอองน้ําโลหะขนาดเล็ก เย็นตัวกลายเป็นผงโลหะ ภายในถังอะตอมไมเซอร์ภายใต้บรรยากาศที่ถูกควบคุมปริมาณออกซิเจน ผงโลหะ SAC305 ที่ผลิตได้ ถูกนําไปตรวจวิเคราะห์สมบัติต่าง ๆ ได้แก่ ขนาดอนุภาคเฉลี่ย การกระจายตัวของอนุภาค ลักษณะ รูปทรงของผงโลหะ ค่าตัวประกอบความเป็นทรงกลม วิเคราะห์ปริมาณออกซิเจนที่เจือปนในผงโลหะ และปริมาณผงโลหะที่ผลิตได้ (Production yield) สําหรับการวิจัยในตอนที่ 2 ได้ออกแบบและสร้าง เครื่องคัดขนาดแบบเทอร์โบลม เพื่อใช้คัดขนาดผงโลหะ SAC305 ซึ่งผลิตได้จากการวิจัยในตอนที่ 1 ให้ได้ผงโลหะที่มีขนาดอนุภาคเฉลี่ยอยู่ในช่วง 25-45 ไมครอน หรือที่เรียกว่า ผงโลหะประเภท 3 ตามมาตรฐานผงโลหะที่ใช้ในอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ งานวิจัยในส่วนที่ 2 นี้ ได้ศึกษา ตัวแปรปฏิบัติการของเครื่องคัดขนาดเทอร์โบลม ได้แก่ ความเร็วรอบของโรเตอร์ อัตราการป้อนผง โลหะ และความเร็วลม ที่มีผลกระทบต่อขนาดตัด (Cut size, dso) และความคมของการคัดขนาด (Sharpness of classification, K) ในการวิจัยได้ใช้การออกแบบการทดลองเชิงแฟกทอเรียล 2 วิเคราะห์ผลการทดลองเชิงสถิติด้วยโปรแกรม Minitab 16 เพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปร ปฏิบัติการที่มีผลกระทบอย่างมีนัยสําคัญต่อค่า ds) และค่า K นอกจากนี้แล้วยังได้ศึกษาทดลอง เพิ่มเติมเพื่อยืนยันผลการทดลองที่ได้จากการทดลองเชิงแฟกทอเรียล ผลการศึกษาในตอนที่ 1 พบว่า การลดปริมาณออกซิเจนภายในถังอะตอมไมเซอร์ส่งผล กระทบต่อ ขนาดเฉลี่ยของผงโลหะ การกระจายตัวของผงโลหะ ลักษณะรูปทรงของผงโลหะ ปริมาณ ออกซิเจนเจือปนในผงโลหะ ค่าตัวประกอบความเป็นทรงกลม และปริมาณผงโลหะที่ผลิตได้ กล่าวคือ เมื่อผลิตผงโลหะภายใต้บรรยากาศที่มีปริมาณออกซิเจนภายในถังอะตอมไมเซอร์ลดลง ขนาดอนุภาค เฉลี่ยของโลหะที่ผลิตได้มีแนวโน้มเล็กลง การกระจายตัวของผงโลหะแคบลง รูปทรงของผงโลหะมี ลักษณะเป็นเม็ดกลมขึ้น ค่าตัวประกอบความเป็นทรงกลมมีค่าเข้าใกล้หนึ่ง (1) ปริมาณออกซิเจนเจือ ปนผงโลหะมีปริมาณลดลง และปริมาณผงโลหะที่ผลิตได้สูงขึ้น เงื่อนไขที่ดีที่สุดในการทดลองผลิตผง โลหะ SAC305 ให้มีคุณภาพที่สามารถนําไปใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ได้ คือ จะต้องควบคุม ปริมาณออกซิเจนภายในถังอะตอมไมเซอร์ให้อยู่ในระดับ 0.01 Vol. % ก่อนการอะตอมไมเซชัน ผง โลหะที่ผลิตได้มีออกซิเจนเจือปนที่ผิวน้อยกว่า 100 ppm ผงโลหะมีลักษณะเป็นเม็ดกลม และมี ปริมาณผงโลหะที่ผลิตได้ประมาณ 53 เปอร์เซ็นต์ ผลการศึกษาในตอนที่ 2 การวิเคราะห์เชิงสถิติสําหรับค่าขนาดตัด พบว่า ความเร็วรอบของโร เตอร์และความเร็วลมเป็นตัวแปรหลักที่มีผลกระทบต่อค่าขนาดตัด แต่อัตราการป้อนผงโลหะเป็นตัว แปรที่มีผลกระทบต่อค่าขนาดตัดน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับผลกระทบของสองตัวแปรแรก การเพิ่ม ความเร็วรอบของโรเตอร์และการลดความเร็วลมทําให้ค่าขนาดตัดลดลง แต่การเพิ่มอัตราการป้อนผง โลหะทําให้ค่าขนาดตัดลดลงเพียงเล็กน้อย เมื่อพิจารณาอิทธิพลร่วม (Interaction effects) พบว่า ความเร็วรอบของโรเตอร์และความเร็วลมมีผลกระทบต่อค่าขนาดตัดอย่างมีนัยสําคัญ ผลการวิเคราะห์ เชิงสถิติของค่าความคมของการคัดขนาด (K) พบว่า อัตราการป้อนผงโลหะเพียงตัวแปรเดียวเท่านั้น ที่มีผลกระทบต่อค่า K อย่างมีนัยสําคัญ การเพิ่มอัตราการป้อนผงโลหะทําให้ค่า K ลดลง เมื่อพิจารณา อิทธิพลร่วม พบว่า อัตราการป้อนผงโลหะและความเร็วลม รวมทั้งความเร็วรอบของโรเตอร์และอัตรา การป้อนผงโลหะ มีผลกระทบต่อค่า K อย่างมีนัยสําคัญ เงื่อนไขที่ดีที่สุดในการคัดขนาดผงโลหะ SAC305 ให้ได้ผงโลหะที่มีขนาด 450 เล็กสุด และมีค่า K สูงสุด ขนาดของผงโลหะอยู่ในช่วง 25-45 ไมครอน (Type 3) เมื่อใช้ความเร็วรอบของโรเตอร์ 406 รอบต่อนาที อัตราการป้อนผงโลหะ 4 กิโลกรัมต่อชั่วโมง และความเร็วลม 5 เมตรต่อวินาที ค่า d50 ที่ได้ 27.8 ไมครอน และมีค่า K 0.66 ผล การทดลองเพิ่มเติมจากทดลองแบบแฟกทอเรียล 2 พบว่า แนวโน้มการเปลี่ยนแปลงของค่า d5 สอดคล้องกับผลการวิเคราะห์เชิงสถิติ แต่การเปลี่ยนแปลงของค่า K ต่างจากผลที่ได้จากการวิเคราะห์ เชิงสถิติ 2024-07-19T08:18:12Z 2024-07-19T08:18:12Z 2019 Thesis http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19559 th Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Thailand http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/th/ application/pdf มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |