การวิจัยนี้เป็นการชุบแข็งเหล็กกล้าผงอัดรีด ส่วนผสม 1.50%C 100%Si 8.00%Cr 1.50%Mo 0.40%Mn 4.0%V ภายใต้กระบวนการทางความร้อนและบำบัดเย็นต่างกัน 3 ตัวแปร เพื่อศึกษาประสิทธิภาพการต้านทานการสึกหรอของแม่พิมพ์ตัด โดยอบเหล็กกล้าให้ร้อนถึงอุณหภูมิออสเทนไนท์ที่อุณหภูมิ 1030°C คงอุณหภูมิ 30 นาที จากนั้นชุบแข็งด้วยแก๊สไนโตรเจนความดัน 3 บาร์ เย็นตัวลงถึงอุณหภูมิต่างกัน ประกอบด้วยที่อุณหภูมิ 35°C (ห้อง) ที่อุณหภูมิ -147°C และ -192°C โดยคงอุณหภูมิไว้ 4.0 ชั่วโมง จากนั้นอบคืนตัวที่อุณหภูมิ 525°C จำนวน 2 ครั้ง เจียนระไนขึ้นรูปเป็นชิ้นส่วนแม่พิมพ์ตัด (Banking Die) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของพั้นซ์ 10 มม. สำหรับตัดเหล็กแผ่น SUS 304 ความหนา 1.13 มม. จำนวน 20000 ครั้ง ผลการวิจัยปรากฏว่า มีความแข็ง 61.0 HRC. 61.0 HRC. และ 60.2 HRC. ตามลำดับ ไม่ต่างกันมากนัก ส่วนดายเป็น 59.9 HRC. 60.6 HRC. และ60.4 HRC. ตามลำดับ สำหรับแม่พิมพ์ที่ใช้ตัวแปรการเย็นตัวหลังชุบแข็งถึงอุณหภูมิห้องพั้นซ์มีน้ำหนักลดลง 0.0179 กรัม ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางลดลงเป็น 9.835 มม. ชิ้นงาน (Blank) มีขนาดของ Cut Band ช่วงเริ่มตัด 0.460 มม. เมื่อตัดถึง 20000 ครั้ง มีค่าเป็น 0.646 มม. สำหรับแม่พิมพ์ที่เย็นตัวหลังชุบแข็งถึงอุณหภูมิ -147°C ผลการตัดปรากฏว่าพั้นซ์น้ำหนักลดลง 0.0079 กรัม ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางลดลงเป็น 9.907 มม. ขนาด Cut Band ช่วงเริ่มตัด มีค่า 0.659 มม. และช่วงการตัดที่ 20000 ครั้ง มีค่าเป็น 0.448 มม. ส่วนแม่พิมพ์ที่เย็นตัวหลังชุบแข็งถึงอุณหภูมิ -192°C ผลการตัดปรากฎว่าพันซ์น้ำหนักลดลง 0.0173 กรัม ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางลดลงเป็น 9.886 มม. ขนาด Cut Band ช่วงเริ่มตัด มีค่า 0.633 มม. และช่วงการตัดที่ 20000 ครั้ง มีค่าเป็น 0.530 มม. ผลการวิจัยสรุปได้ว่าชิ้นงานที่ผ่านการชุบเย็นเมื่อเริ่มตัดจะมีการสึกหรอมากกว่า หลังจากจำนวนครั้งในการตัดเพิ่มขึ้นอัตราการสึกหรอจะช้าลง และพฤติกรรมการสึกหรอของคมตัดจากลักษณะการกระแทกของพั้นซ์และดายสำหรับตัดชิ้นงานพบว่าเป็นการสึกหรอแบบ Abrasive wear การบำบัดเย็นแต่เพียงครั้งเดียวหลังจากการเย็นตัวจากอุณหภูมิออสเทนไนท์ยังไม่สามารถลดออสเทนไนท์ตกค้างได้ทั้งหมด ควรบำบัดเย็นระหว่างการอบคืนตัวแต่ละครั้งและเวลานานขึ้นกว่า 20 ชั่วโมง และหลังจากการเจียระไนขั้นสุดท้าย (Finish to size) แล้วควรลดความเค้นอีกครั้ง จะสามารถคงสภาพคมตัดได้นานกว่า

The objective of this research is to increase the tool life of trimming process by surface coating technology. The procedure of this research consists of two sections. In the first section the friction coefficient was investigated with the ball on disk technique by using a tribometer. Steel ball was produced from cold work tool steel grade SKD11 (JIS) hardened to 60±2 HRC. Two types of surface coating namely AlCrN and TiAlN were conducted by PVD technique. Disk material used in this experiment was made by stainless steel JIS; SUS 304 of 2 mm thickness. For the second section the wear tests of trimming die were performed by using flat punch and inclined punch 45 degrees without surface coating as well as the inclined punch 45 degrees coated with AlCrN and TiAlN (PVD). Workpiece material used for the wear test was stainless steel JIS; SUS 304 of 2 mm thickness. Additionally the finite element analysis was carried out for explanation the deformation of the workpiece during trimming operation. Although the friction coefficient of the surface coating was higher than non-coating it could be extended the tool life ostensibly. As the result of FEM the inclined punch 45 degrees could be generated the long sheared surface more than the flat punch. This is due to the internal stress of workpiece that did not connect from the punch to the die so the crack propagation would be delayed. The inclined punch 45 degrees coated TiAlN has a highly durable which can be used up to 5000 strokes.

This research aims to construct and evaluate efficiency of experiment set for work-piece analysis based on variety of cutting edge parameters of punch-die. The parameters included clearance punch shape and inclination of punch edge that related to cutting force error in diameter and deformation of work-piece. The developed experimental set was evaluated by 15 experts using 5-point scale questionnaire which was divided into two parts: content and worksheet and experiment set design. The efficiency evaluation was done by using the experiment set to teach a sample group of 15 students. Results showed that quality of the proposed experiment set was in the highest level with average score of 4.65 (SD = 0.47). The efficiency evaluation by teaching a sample student group revealed that the efficiency was 85.43/84.00 which was higher than the criteria of 80/80 in research hypothesis. Therefore it can be concluded that the constructed experiment set could be used to enhance students’ analytical thinking in punch-die work.