การชุบสปริง (Spring Hardening) ส่วนใหญ่ใช้วิธีการชุบแบบใด?

การชุบสปริง (Spring Hardening) ส่วนใหญ่ใช้วิธีการชุบแบบใด?

การชุบสปริงเป็นกระบวนการที่สำคัญเพื่อเพิ่ม ความแข็งแรง และ ความทนทาน โดยทั่วไปนิยมใช้วิธีการชุบด้วย ความร้อน (Heat Treatment) ร่วมกับ การชุบแข็ง (Quenching) และ การอบотпу (Tempering) โดยมีรายละเอียดดังนี้:

1. วิธีการชุบสปริงที่นิยมใช้

(1) การชุบแข็งด้วยน้ำมัน (Oil Quenching)

เหมาะสำหรับ: เหล็กคาร์บอนสูง (เช่น SWC, SWP), เหล็กกล้าผสม (เช่น SUP9, SUP10)
กระบวนการ:
อุ่นชิ้นงานถึงอุณหภูมิ 790–900°C (ขึ้นอยู่กับเกรดเหล็ก)
จุ่มในน้ำมันเพื่อทำการ ชุบแข็ง (Quench) → ได้โครงสร้าง Martensite ที่แข็งแต่เปราะ
อบотпу (Tempering) ที่ 350–500°C เพื่อลดความเปราะ
(2) การชุบแข็งด้วยน้ำ (Water Quenching)

เหมาะสำหรับ: เหล็กคาร์บอนสูงที่ต้องการความแข็งมาก (แต่เสี่ยงต่อการแตกสูง)
ข้อควรระวัง: ต้องควบคุมอุณหภูมิและเวลาให้ดี เพื่อป้องกันการแตกร้าว
(3) การชุบแข็งด้วยอากาศ (Air Hardening)

เหมาะสำหรับ: สแตนเลสเกรดทำสปริง (เช่น SUS304, SUS631)
กระบวนการ:
อุ่นถึง 1,010–1,120°C (สำหรับสแตนเลส)
เย็นตัวในอากาศ → ได้ความแข็งสูงโดยไม่ต้องจุ่มน้ำหรือน้ำมัน
(4) การชุบแบบ Precipitation Hardening (PH)

เหมาะสำหรับ: สแตนเลสเกรดพิเศษ (เช่น SUS631/17-7PH)
กระบวนการ:
อุ่นที่ 950–1,050°C → เย็นในอากาศ
อบที่ 480–620°C เพื่อให้เกิดการตกผลึกของสารผสม (Precipitation)
 

2. วัสดุที่ใช้ในกระบวนการชุบ

(1) ตัวกลางการชุบแข็ง (Quenching Media)

ตัวกลาง
ข้อดี
ข้อเสีย
น้ำมัน
ลดการแตกหัก
ความเร็วการเย็นตัวปานกลาง
น้ำ
เย็นตัวเร็ว, แข็งสูง
เสี่ยงแตกสูง
โพลีเมอร์
ควบคุมอัตราการเย็นได้ดี
ราคาสูง
อากาศ
ไม่เสี่ยงแตก
ใช้ได้กับวัสดุบางประเภทเท่านั้น
(2) วัสดุสปริงที่นิยมชุบ

เหล็กคาร์บอนสูง: SAE 1080, SUP9, SUP10
สแตนเลส: SUS304, SUS316, SUS631 (17-7PH)
เหล็กผสมโครเมียม-วาเนเดียม: SAE 6150
 

3. ขั้นตอนการชุบสปริงอย่างครบวงจร

อบอ่อน (Annealing) → เพื่อลดความเค้นก่อนชุบ
ชุบแข็ง (Hardening) → เพิ่มความแข็งด้วยการจุ่มน้ำมัน/น้ำ/อากาศ
อบотпу (Tempering) → ลดความเปราะ แต่คงความแข็ง
Shot Peening (Optional) → เพิ่ม Fatigue Resistance
 

4. ตัวอย่างการชุบสปริงตามวัสดุ

วัสดุ
วิธีการชุบ
อุณหภูมิชุบแข็ง
ตัวกลางชุบ
เหล็ก SUP9
Oil Quenching
850°C
น้ำมัน
สแตนเลส SUS304
Air Hardening
1,050°C
อากาศ
SUS631 (17-7PH)
Precipitation Hardening
950°C + อบ 550°C
อากาศ
 

5. ข้อควรระวังในการชุบสปริง

การแตกร้าวระหว่างชุบ: เกิดจากอุณหภูมิไม่สม่ำเสมอ หรือเย็นตัวเร็วเกินไป
การเสียรูป: ต้องใช้ Fixture จับยึดสปริงให้คงรูป
Decarburization: ผิวสปริงเสียคุณสมบัติหากเผานานเกินไป → ต้องควบคุมบรรยากาศในเตา
 

สรุป

การชุบสปริงส่วนใหญ่ใช้ การชุบแข็งด้วยน้ำมันหรืออากาศ ร่วมกับการอบотпу เพื่อให้ได้สปริงที่แข็งแรงและทนทานที่สุด โดยเลือกวิธีการตาม ประเภทวัสดุ และ สภาพการใช้งาน