วัสดุวิศวกรรมและการประยุกต์ใช้

1. วัสดุวิศวกรรมและการประยุกต์ใช้วัสดุวิศวกรรมและการประยุกต์ใช้ ปริทรรศน์ พันธุบรรยงก์ paritud@gmail.com

2. บทนำ • การออกแบบทางวิศวกรรมทุกชนิดจะมีพื้นฐานจากความรู้ความเข้าใจด้านวัสดุศาสตร์และกระบวนการแปรรูปเป็นชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่ใช้ประโยชน์ได้ • วัสดุวิศวกรรมมีมากกว่า 100,000 ชนิดในปัจจุบัน • การใช้ “วิศวกรรมคู่ขนาน” (Concurrent Engineering) ทำให้ผู้เชี่ยวชาญด้านวัสดุจะเข้ามามีส่วนร่วมในการออกแบบตั้งแต่เบื้องต้น • ต้นทุนวัสดุปัจจุบันประมาณ 60% ของต้นทุนผลิตภัณฑ์เนื่องจาก automation

3. วัสดุวิศวกรรมหลัก 6 ประเภท โลหะ พอลิเมอร์ อิลาสโตเมอร์ เซรามิก แก้ว และวัสดุประกอบ

4. ความสัมพันธ์หลักในการเลือกใช้วัสดุวิศวกรรมความสัมพันธ์หลักในการเลือกใช้วัสดุวิศวกรรม

5. เกณฑ์ทั่วไปในการเลือกใช้วัสดุเกณฑ์ทั่วไปในการเลือกใช้วัสดุ • คุณสมบัติหรือลักษณะสมบัติในการใช้งาน • ลักษณะสมบัติของกระบวนการผลิต .... เสาะหากระบวนการที่จะขึ้นรูปวัสดุโดยมีข้อบกพร่องและต้นทุนต่ำที่สุด • ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม • ข้อพิจารณาทางธุรกิจ ...... ต้นทุนตลอดวงจรอายุของวัสดุ

6. กระบวนการเลือกสรรวัสดุกระบวนการเลือกสรรวัสดุ • วิเคราะห์ความต้องการวัสดุ กำหนดเงื่อนไขการใช้งานและสภาพแวดล้อม • คัดกรองวัสดุที่สามารถจะเลือกใช้ได้ • วิเคราะห์วัสดุตัวเลือกในเชิงของสมรรถนะ ต้นทุน ความสะดวกในการขึ้นรูป และความยากง่ายในการจัดหา • สร้างฐานข้อมูลการออกแบบของระบบหรือองค์ประกอบหลัก

7. ลักษณะสมบัติเพื่อการใช้งานของวัสดุลักษณะสมบัติเพื่อการใช้งานของวัสดุ • คุณสมบัติเชิงกายภาพ เชิงกล เชิงอุณหภูมิ เชิงไฟฟ้า เชิงเคมี • โครงสร้าง: พันธะอะตอม โครงสร้างผลึก โครงสร้างที่บกพร่อง โครงสร้างจุลภาค โครงสร้างมหภาค • พันธะอะตอม.... ความหนาแน่น ความแข็งแรงภายใน Young’s Modulus • โครงสร้างผลึก..... รูปลักษณ์ของ slip plane, ความยากง่ายในการแปรรูประดับพลาสติก  โครงสร้างที่บกพร่อง • โครงสร้างจุลภาค ... ขนาดของเกรน จำนวนและการกระจายของเฟส • โครงสร้างมหภาค .... รูพรุน รอยแตก สารเจือปน

8. การจำแนกประเภทของวัสดุการจำแนกประเภทของวัสดุ • Materials Kingdom (all materials)  Family (metals, polymers, etc.)  Class (for metals: steels, aluminium alloys, copper alloys etc.)  Subclass (for steels: plain carbon, low alloy, heat treatable, etc.)  Member (a particular alloy or polymer grade)

9. Short List of Materials Properties • Melting point • Glass transition temperature • Density • Porosity • Modulus of elasticity • Coefficient of linear thermal expansion • Thermal conductivity • Specific heat • Corrosion rate • Strength • Ductility • Fracture toughness • Fatigue properties • Damping capacity • Creep • Impact resistance • Hardness • Wear rate or corrosion rate

10. Structure Sensitive or Mechanical Properties • Yield strength • Ultimate tensile strength • Modulus of elasticity • Ductility • Fracture toughness • Fatigue properties • Damping capacity • Creep • Impact resistance • Hardness • Wear rate

11. สิ่งที่จะต้องพิจารณาในการออกแบบและเลือกใช้วัสดุสิ่งที่จะต้องพิจารณาในการออกแบบและเลือกใช้วัสดุ • คุณสมบัติที่เหมาะสมกับการใช้งาน • ความยากง่ายในการขึ้นรูป • ความยากง่ายในการจัดหา • ต้นทุนวัสดุ • พลังงานที่ใช้ในการผลิต • การหมุนเวียนกลับมาใช้ใหม่และผลกระทบกับสภาวะแวดล้อม