การศึกษาปัจจัยของการตัดด้วยน้ำแรงดันสูงที่ส่งผลต่อคุณภาพการตัดแผ่นปูพื้นยางพาราInfluence of Abrasive Waterjet Cutting on Efficiency of Cutting Rubber Floor Mats

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาปัจจัยของการตัดด้วยน้ำแรงดันสูงที่ส่งผลต่อคุณภาพการตัดแผ่นปูพื้นยางพารา เพื่อพัฒนาเป็นแผ่นจิกซอว์ยางพารา โดยพิจารณาปัจจัยตัวแปรการตัด ประกอบด้วย อัตราการไหลของผงตัด ระยะห่างระหว่างหัวตัดกับชิ้นงาน แรงดันน้ำ และความเร็วในการตัด ที่ส่งผลต่อคุณภาพการตัดชิ้นงาน คือ ความหยาบผิวของรอยตัด ความกว้างของรอยตัด และมุมเอียงของรอยตัด โดยใช้การออกแบบการทดลองแฟกทอเรียลเต็มรูปที่ 3 ระดับ เพื่อหาเงื่อนไขการตัดที่เหมาะสมต่อคุณภาพชิ้นงาน เมื่อทำการวิเคราะห์ผลการทดลองทางสถิติโดยกำหนดระดับนัยสำคัญที่ 0.05 พบว่า ปัจจัยอัตราการไหลของผงตัด ระยะห่างระหว่างหัวตัดกับชิ้นงาน แรงดันน้ำ และความเร็วในการตัดมีผลต่อคุณภาพการตัด เงื่อนไขการตัดแผ่นจิกซอว์ยางพารา ขนาดความหนา 7 มิลลิเมตร และความแข็ง (Shore A) 50–90 ที่เหมาะสม คือ อัตราการไหลของผงตัด 350 กรัมต่อนาที ระยะห่างระหว่างหัวตัดกับชิ้นงาน 2 มิลลิเมตร แรงดันน้ำ 300 เมกะปาสคาล และความเร็วในการตัด 2,000 มิลลิเมตรต่อนาที เมื่อนำปัจจัยที่เหมาะสมดังกล่าว ไปประยุกต์ใช้ในกระบวนการตัดจริงสามารถตัดชิ้นงานได้จริงโดยใช้เวลาตัดน้อยเพียงประมาณ 3 นาทีต่อชิ้นงานขนาด 10×10 เซนติเมตร คุณภาพรอยตัดความหยาบผิวเฉลี่ยด้านบนและด้านล่างอยู่ที่ 3.15 ไมโครเมตร และ 3.37 ไมโครเมตร ความกว้างเฉลี่ยด้านบนและด้านล่างอยู่ที่ 1.35 มิลลิเมตร และ 1.28 มิลลิเมตร และมุมเอียงรอยตัดเฉลี่ยอยู่ที่ 1.83 องศา ตามลำดับ ซึ่งผลการวิจัยเป็นประโยชน์ต่อผู้ประกอบการที่ต้องการเพิ่มมูลค่าแผ่นปูพื้นยางพาราเป็นแผ่นจิกซอว์ยางพารา โดยกระบวนการตัดหลังการขึ้นรูป

The purpose of this research is to investigate the influence of high-pressure water cutting on efficiency of cutting rubber mats to develop into rubber puzzle mats. The cutting variables, i.e. abrasive mass flow rate, stand-off distance between a nozzle and the workpiece, water pressure and cutting speed were taken into account. The effects of cutting parameters on the subsequent quality, specifically surface roughness, kerf width and kerf bevel angle were explored. The three-level full factorial experimental design was applied to define optimization of cutting parameters (p<0.05) and ideal cutting conditions were observed. From the experiment, it was found that the abrasive mass flow rate factor, stand-off distance between nozzle and workpiece, water pressure and cutting speed have a significant influence on cutting characteristics. Optimal cutting conditions for 7mm thickness, 50–90 Shore A rubber puzzle mats were determined as follows: abrasive mass flow rate of 350 g/min, stand-off distance of 2 mm, jet pressure of 300 MPa and cutting speed of 2,000 mm/min. Practical applications of these optimal parameters for 10×10 cm rubber puzzle mats proved that cutting process could be completed within 3 minutes. This is acceptable for industrial manufacturing. The cut quality characteristics were exposed as 3.15 μm top surface roughness, 3.37 μm bottom surface roughness, 1.35 mm top kerf width, 1.28 mm bottom kerf width and 1.83 degree kerf bevel angle, respectively. The results of this study can prove beneficial to rubber mats manufacturers by increasing the value of rubber mats by post cutting process for creating rubber jigsaw mats.