วิธีการและมาตรฐานการตรวจสอบความเรียบผิวหน้าแหวนกราไฟต์

ความเรียบแบนของหน้าแหวนซีลกราไฟต์เป็นตัวชี้วัดคุณภาพซีลที่สำคัญโดยตรง ซึ่งกำหนดประสิทธิภาพการซีลและอายุการใช้งาน ความเบี่ยงเบนความเรียบแบนที่มากเกินไปจะทำให้การสัมผัสผิวหน้าไม่สม่ำเสมอ เกิดการรั่วซึมเฉพาะจุด และเร่งการสึกหรอ ในฐานะวิศวกรตรวจสอบความแม่นยำของ Huahao Sealing Co., Ltd. (霍邱县华豪密封件有限公司) เราได้จัดตั้งระบบตรวจวัดความเรียบแบนอย่างครบวงจร บทความนี้นำเสนอวิธีการตรวจวัดความเรียบแบนของหน้าแหวนกราไฟต์ มาตรฐาน จุดปฏิบัติ และปัญหาที่พบบ่อยอย่างเป็นระบบ

1. แนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับความเรียบแบน

1.1 คำจำกัดความและหน่วยวัด

ความเรียบแบนหมายถึงความแตกต่างของพื้นผิวจริงจากระนาบอุดมคติ คือระยะห่างระหว่างจุดสูงสุดและต่ำสุด ในทางวิศวกรรมจะแสดงเป็นไมโครเมตร (μm) หรือแถบแสง แถบแสงหนึ่งแถบเทียบเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นแสงโซเดียมที่ 589.3 นาโนเมตร คือ 0.0002945 มม. (ประมาณ 0.3 μm)

1.2 มาตรฐานการตรวจวัด

• ซีลกลทั่วไป: ≤0.0009 มม. (3 แถบแสง)
• ซีลกลความเร็วสูง (ความเร็วเชิงเส้น >25 ม./วินาที): ≤0.0006 มม. (2 แถบแสง)
• ซีลแก๊สแห้ง: ≤0.0006 มม. (2 แถบแสง)
• ซีลสแตติกความแม่นยำสูง: ≤0.0015 มม. (5 แถบแสง)

2. วิธีการตรวจสอบหลัก

2.1 การแทรกสอดของแสงโมโนโครมาติก (วิธีมาตรฐาน)

#### หลักการ

แสงโมโนโครมาติกจากโคมไฟโซเดียม (ความยาวคลื่น 589.3 nm) ส่องสว่างพื้นผิวทดสอบ สร้างลายเส้นแทรกสอดกับแผ่นเรียบแสง จำนวนและรูปทรงของลายเส้นแทรกสอดใช้กำหนดความเรียบ:

• 1 แถบแสง = 0.0002945 มม.
• ลายเส้นตรง: ผ่านเกณฑ์ จำนวนลายเส้นเท่ากับแถบแสงที่สอดคล้อง
• ลายเส้นโค้ง: เกินเกณฑ์ ทิศทางและระดับความโค้งบ่งชี้ความนูนหรือบุ๋ม
• ลายเส้นวงกลมร่วมศูนย์: พื้นผิวทรงกลมหรือกรวย ผ่านเกณฑ์อย่างรุนแรง

#### ขั้นตอนปฏิบัติ

1.ทำความสะอาดพื้นผิวทดสอบและแผ่นเรียบก่อนทดสอบด้วยอะซิโทนหรือเอทานอลไร้น้ำ

2.วางแผ่นเรียบอย่างเบา ๆ บนพื้นผิวทดสอบ หลีกเลี่ยงการกดทับ

3.ปรับมุมแสงเพื่อให้ลายเส้นชัดเจน

4.นับลายเส้นด้วยกล้องจุลทรรศน์อ่านค่า หรือการสังเกตด้วยตาเปล่า

5.ทดสอบใน 3-4 ทิศทางต่างกัน และเลือกค่ามากสุด

#### ข้อดีและข้อจำกัด

• ข้อดี: ความแม่นยำสูง (0.0001 มม.) เข้าใจง่าย เป็นมาตรฐานสากล
• ข้อจำกัด: ต้องใช้พื้นผิวขัดเรียบ Ra≤0.05 μm ไม่สามารถวัดพื้นผิวขนาดใหญ่หรือหยาบได้

2.2 การแทรกสอดด้วยเลเซอร์

#### หลักการ

เครื่องแทรกสอดเลเซอร์ใช้ความสอดคล้องของเลเซอร์ในการคำนวณความเรียบผ่านการวิเคราะห์ลายเส้น ความแม่นยำถึง 0.0001 มม. พร้อมผลลัพธ์ดิจิทัล

#### ข้อดี

• ทดสอบรวดเร็ว <30 วินาทีต่อชิ้น
• วัดพื้นผิวขนาดใหญ่เกิน 500 มม. ได้
• ผลลัพธ์ดิจิทัล เก็บบันทึกและตรวจสอบย้อนหลังได้
• เหมาะสำหรับการตรวจสอบเป็นชุด

2.3 วิธีใช้ดิจิทัลไดอัลอินดิเคเตอร์

#### หลักการ

วางชิ้นงานบนแผ่นพื้นผิวมาตรฐาน วัดหลายจุดด้วยไดอัลอินดิเคเตอร์ ค่าความเรียบคือค่าต่างระหว่างค่าสูงสุดและต่ำสุด

#### ขั้นตอนปฏิบัติ

• ใช้ไดอัลอินดิเคเตอร์ความแม่นยำ 0.001 มม.
• วัดอย่างน้อย 9 จุด (ตาราง 3×3)
• วัดในทิศทางเดียวกันเพื่อหลีกเลี่ยงความผิดพลาดซ้ำ
• ความเรียบของแผ่นพื้นผิวต้องดีกว่าชิ้นงาน 3 เท่า

#### ข้อจำกัด

• ความแม่นยำต่ำกว่า (0.001 มม.) ไม่เหมาะกับซีลที่ต้องการความแม่นยำสูง
• การสัมผัสอาจทำให้พื้นผิวขัดเสียหายได้

2.4 การวัดด้วยระบบลม

#### หลักการ

ใช้การเปลี่ยนแปลงช่องว่างระหว่างหัวฉีดลมอัดกับพื้นผิวทดสอบ ความดันลมสะท้อนความเรียบ ความแม่นยำ 0.0002 มม.

#### คุณสมบัติ

• ไม่สัมผัสพื้นผิว ไม่ทำลายพื้นผิว
• รวดเร็ว เหมาะสำหรับการตรวจสอบเป็นชุด
• สามารถเชื่อมต่อระบบออนไลน์ได้
• ค่าอุปกรณ์สูง

2.5 เครื่องวัดพิกัด (CMM)

#### หลักการ

สแกนหลายจุดด้วย CMM ซอฟต์แวร์คำนวณระนาบและความเรียบ

#### คุณสมบัติ

• ความแม่นยำสูง (0.0002 มม.)
• วัดพื้นผิวซับซ้อนได้
• ช้า เหมาะสำหรับการสุ่มตรวจ
• ลงทุนอุปกรณ์สูง

3. ข้อกำหนดสภาพแวดล้อมการตรวจสอบ

3.1 การควบคุมอุณหภูมิ

• อุณหภูมิทดสอบมาตรฐาน: 20±2℃
• ชิ้นงานต้องอยู่ในห้องควบคุมอุณหภูมินานกว่า 4 ชั่วโมงก่อนทดสอบ
• อัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ: <1℃/ชั่วโมง
• ความต่างอุณหภูมิแนวตั้ง: <0.5℃/เมตร

3.2 การควบคุมความชื้น

• ความชื้นสัมพัทธ์: 50%-60%
• หลีกเลี่ยงการเกิดหยดน้ำที่ส่งผลต่อความชัดเจนของลายเส้นแทรกสอด

3.3 การควบคุมการสั่นสะเทือน

• โต๊ะทดสอบควรห่างจากแหล่งสั่นสะเทือน (เครื่องจักร, คอมเพรสเซอร์)
• ความเร็วการสั่นสะเทือน <0.5 มม./วินาที
• ใช้ฐานกันสั่นสะเทือนหากจำเป็น

3.4 ความสะอาด

• ห้องทดสอบต้องสะอาด ปราศจากฝุ่นและน้ำมัน
• ทำความสะอาดชิ้นงาน แผ่นเรียบ และอุปกรณ์ด้วยอะซิโทนก่อนใช้งาน
• ผู้ปฏิบัติงานสวมถุงมือปราศจากขุยผ้า

4. กระบวนการตรวจสอบและการตัดสิน

4.1 การเตรียมตัวก่อนทดสอบ

1.การปรับสภาพอุณหภูมิ: อย่างน้อย 4 ชั่วโมง ที่ 20±2℃

2.ทำความสะอาดชิ้นงาน: เช็ดผิวหน้าด้วยอะซิโตน แล้วเช็ดให้แห้งด้วยผ้าปราศจากขุย

3.ทำความสะอาดแผ่นเรียบ: เช็ดด้วยกระดาษเลนส์และเอทานอลชนิดไม่มีน้ำ

4.อุปกรณ์: เปิดเครื่องอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ล่วงหน้า 15 นาที เพื่อให้แหล่งกำเนิดแสงมีความเสถียร

4.2 การปฏิบัติการทดสอบ

1.วางชิ้นงานโดยให้ผิวหน้าขึ้นบนโต๊ะทดสอบ

2.วางแผ่นเรียบอย่างเบาบนผิวหน้า

3.ปรับมุมของหลอดไฟโซเดียม (ประมาณ 30° ของมุมตกกระทบ)

4.สังเกตลักษณะและจำนวนของเส้นแถบแสงรบกวน

5.หมุนชิ้นงาน ทดสอบใน 4 ทิศทาง (0°, 45°, 90°, 135°)

6.บันทึกจำนวนแถบแสงสูงสุดที่พบ

4.3 เกณฑ์การตัดสิน

• ผ่านเกณฑ์: จำนวนแถบแสงสูงสุด ≤3 แถบ (0.0009 มม.)
• ไม่ผ่านเกณฑ์: จำนวนแถบแสงสูงสุด >3 แถบ
• เส้นแถบโค้งงอ: ไม่ผ่านเกณฑ์ไม่ว่าจะมีจำนวนเท่าใด
• เส้นแถบเป็นวงกลมสมมาตร: ไม่ผ่านเกณฑ์อย่างรุนแรง ต้องทำการขัดละเอียดใหม่

4.4 รายงานผลการทดสอบ

ควรประกอบด้วย:

• ข้อมูลชิ้นงาน (หมายเลขแบบ, ล็อต, หมายเลขซีเรียล)
• วิธีทดสอบและอุปกรณ์ที่ใช้
• สภาพแวดล้อม (อุณหภูมิ, ความชื้น)
• ผลลัพธ์จากแต่ละทิศทาง
• ค่ามากสุดและข้อสรุป
• ผู้ตรวจและวันที่

5. ปัญหาทั่วไปและแนวทางแก้ไข

5.1 เส้นแถบแสงรบกวนไม่ชัดเจน

สาเหตุ:

• ความหยาบผิว Ra>0.05 μm
• การทำความสะอาดผิวหน้าไม่สมบูรณ์
• ฝุ่นระหว่างแผ่นเรียบกับชิ้นงาน
• กำลังแสงไม่เพียงพอ

แนวทางแก้ไข:

• ขัดละเอียดใหม่จน Ra≤0.05 μm
• ทำความสะอาดด้วยอะซิโตนอีกครั้ง
• เช็ดแผ่นเรียบด้วยกระดาษเลนส์
• ปรับระยะและมุมของแหล่งกำเนิดแสง

5.2 ความสามารถในการทำซ้ำไม่ดี

สาเหตุ:

• การปรับสภาพอุณหภูมิไม่เพียงพอ
• ความเครียดในชิ้นงานยังไม่คลายตัว
• แผ่นเรียบเองไม่ผ่านเกณฑ์
• ความผิดพลาดในการอ่านค่าของผู้ตรวจ

แนวทางแก้ไข:

• ขยายเวลาการปรับสภาพเป็นอย่างน้อย 8 ชั่วโมง
• พักชิ้นงานอย่างน้อย 24 ชั่วโมงหลังการขึ้นรูป
• ตรวจสอบแผ่นเรียบเป็นประจำ (ความเรียบ ≤0.00005 มม.)
• ฝึกอบรมผู้ตรวจและตรวจสอบซ้ำสองครั้ง

5.3 เส้นแถบแสงรบกวนที่ขอบผิดปกติ

สาเหตุ:

• ขอบชิ้นงานแตกหรือยุบตัว
• แรงกดไม่สม่ำเสมอระหว่างการขัดละเอียดที่ขอบ
• การจับยึดชิ้นงานทำให้เกิดการบิดงอ

แนวทางแก้ไข:

• ใช้เครื่องมือจับยึดสำหรับการขัดละเอียดโดยเฉพาะ พร้อมแรงกดสม่ำเสมอ
• ควบคุมแรงกดขณะขัดละเอียดที่ 0.05-0.10 MPa
• ทำมุมเอียงขอบ 0.2×45° หลังการขัดละเอียด

6. กรณีทดสอบตัวอย่าง

6.1 แหวนกราไฟต์ซีลกลปั๊มหอยโข่ง

ชิ้นงาน: เส้นผ่านศูนย์กลางนอก 75 มม., เส้นผ่านศูนย์กลางใน 65 มม., สูง 15 มม.

ข้อกำหนด: ความเรียบ ≤0.0009 มม. (3 แถบแสง)

การทดสอบ: อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์เลเซอร์, พบแถบแสงสูงสุด 2 แถบใน 4 ทิศทาง

ข้อสรุป: ผ่านเกณฑ์

6.2 แหวนกราไฟต์ซีลก๊าซแห้งคอมเพรสเซอร์ความเร็วสูง

ชิ้นงาน: เส้นผ่านศูนย์กลางนอก 150 มม., เส้นผ่านศูนย์กลางใน 120 มม., สูง 20 มม.

ข้อกำหนด: ความเรียบ ≤0.0006 มม. (2 แถบแสง)

การทดสอบ: อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์แสงโมโนโครเมติก, พบแถบแสงสูงสุด 1.5 แถบใน 4 ทิศทาง

ข้อสรุป: ผ่านเกณฑ์

6.3 แหวนกราไฟต์ซีลสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ขนาดใหญ่

ชิ้นงาน: เส้นผ่านศูนย์กลางนอก 500 มม., เส้นผ่านศูนย์กลางใน 450 มม., สูง 30 มม.

ข้อกำหนด: ความเรียบ ≤0.0015 มม. (5 แถบแสง)

การทดสอบ: อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์เลเซอร์, พบแถบแสงสูงสุด 4 แถบ

ข้อสรุป: ผ่านเกณฑ์

สรุป

การตรวจสอบความเรียบของผิวหน้าแหวนกราไฟต์ซีลเป็นขั้นตอนสำคัญเพื่อรับประกันคุณภาพของซีล ด้วยวิธีการทางวิทยาศาสตร์ การควบคุมสภาพแวดล้อมอย่างเข้มงวด และกระบวนการมาตรฐาน คุณภาพผิวหน้าซีลจึงสามารถกำหนดได้อย่างแม่นยำ ป้องกันไม่ให้สินค้าที่ไม่ผ่านเกณฑ์เข้าสู่ตลาดได้ Huahao Sealing Co., Ltd. มีอุปกรณ์ตรวจสอบขั้นสูง เช่น อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์เลเซอร์และอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์แสงโมโนโครเมติก พร้อมระบบตรวจสอบความเรียบครบวงจร เพื่อให้แน่ใจว่าแหวนกราไฟต์ซีลทุกชิ้นตรงตามข้อกำหนดด้านคุณภาพ ลูกค้าสามารถมอบหมายการทดสอบโดยบุคคลที่สามหรือเยี่ยมชมศักยภาพการตรวจสอบของเราได้เสมอ