เรียบเรียงโดย
งานสื่อสารและขับเคลื่อนความรู้ ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ

“สืบจากศพ” หลายท่านอาจจะคุ้นกับคำนี้ ซึ่งเป็นคำง่ายๆ ที่หมายถึงการนำความรู้ทางวิทยาศาสตร์มาใช้ในการระบุลักษณะและสาเหตุของการเสียชีวิต เพื่อคืนความยุติธรรมให้แก่ผู้เสียชีวิต สำหรับเครื่องจักรหรือชิ้นส่วนทางวิศวกรรรมที่เกิดความเสียหายก่อนเวลาอันควร เราก็สามารถ “สืบจากสนิมและรอยแตก” ได้เช่นเดียวกัน โดยกระบวนการที่เรียกว่า “การวิเคราะห์ความเสียหาย (failure analysis)”

การวิเคราะห์ความเสียหาย เป็นกระบวนการวิเคราะห์ในเชิงวิศวกรรมอย่างเป็นระบบและใช้เทคนิคต่างๆ ที่เหมาะสมเพื่อหาข้อสรุปว่า เหตุใดเครื่องจักรหรือวัสดุทางวิศวกรรมจึงเกิดความเสียหาย หรือไม่ทำงานตามที่ออกแบบไว้

ในกรณีที่เกิดการแตกหัก สิ่งแรกที่วิศวกรต้องทำคือ การหาจุดเริ่มต้นของรอยแตก (crack origin) กระบวนการนี้อาศัยรูปแบบที่พบบนรอยแตกหักของเครื่องจักร ซึ่งอาจมีได้หลายรูปแบบ เช่น ร่องรอยคล้ายแม่น้ำ (river mark) ซึ่งบริเวณ ‘ลำธารเล็กๆ’ ที่ต้นแม่น้ำจะชี้ไปที่จุดเริ่มต้นรอยแตก หรือหากพบลักษณะคล้ายสันทรายบนชายหาด (beach mark) ก็บ่งชี้ถึงการแตกหักเนื่องจากความล้า (fatigue) ซึ่งเกิดจากชิ้นส่วนทางวิศวกรรมได้รับแรงกระทำที่เป็นวัฏจักร (cyclic load) โดยกึ่งกลางสันทรายคือตำแหน่งเริ่มต้นของการแตก

สัมภาษณ์และเรียบเรียงโดย
งานสื่อสารและขับเคลื่อนความรู้ ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ

การวิเคราะห์เชิงความร้อน เป็นกลุ่มเทคนิคการทดสอบที่ใช้ศึกษาพฤติกรรมของวัสดุเมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ โดยใช้การตรวจวัดค่าต่างๆ เช่น ความร้อนจำเพาะ ความจุความร้อน ขนาดและน้ำหนักของวัสดุ ข้อมูลจากการทดสอบจะช่วยให้เราเข้าใจลักษณะทางกายภาพและเคมีของวัสดุ รวมถึงการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการผลิตหรือการใช้งานจริง

การวิเคราะห์เชิงความร้อนเป็นเทคนิคสำคัญที่ใช้ในการพัฒนาและควบคุมคุณภาพผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมหลายประเภท และมีประโยชน์ในการศึกษาทางด้านเคมี วัสดุศาสตร์ และวิศวกรรมศาสตร์

อุตสาหกรรมที่มีการใช้เทคนิคการวิเคราะห์เชิงความร้อน เช่น

อุตสาหกรรมพอลิเมอร์ ใช้ศึกษาการเปลี่ยนแปลงสถานะของพอลิเมอร์ เช่น อุณหภูมิการหลอมเหลว การแข็งตัว และการย่อยสลาย ข้อมูลเหล่านี้มีความสำคัญในกระบวนการผลิต การเก็บรักษา และการนำผลิตภัณฑ์ไปใช้งาน

อุตสาหกรรมยา ใช้วิเคราะห์ความบริสุทธิ์ของยา การศึกษาการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของยาเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิที่แตกต่างกัน

อุตสาหกรรมอาหาร ใช้ศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมีของอาหารในระหว่างกระบวนการผลิต เช่น การอบ การแช่แข็ง หรือการเก็บรักษา

อุตสาหกรรมเซรามิก ใช้ศึกษาการเปลี่ยนแปลงเฟสของเซรามิก อุณหภูมิการเผา และการหดตัว

ทำไมต้องเรียนรู้การวิเคราะห์เชิงความร้อน?

• เข้าใจสมบัติของวัสดุอย่างลึกซึ้ง: การวิเคราะห์เชิงความร้อนช่วยให้เข้าใจโครงสร้าง พฤติกรรม และความเสถียรของวัสดุภายใต้สภาวะความร้อนที่แตกต่างกัน
• พัฒนาวัสดุใหม่: ช่วยในการออกแบบและพัฒนาวัสดุที่มีสมบัติตรงตามความต้องการ
• ควบคุมคุณภาพผลิตภัณฑ์: สามารถตรวจสอบคุณภาพและความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ได้
• แก้ปัญหาในการผลิต: ช่วยในการระบุสาเหตุของปัญหาที่เกิดขึ้นในการผลิตและหาแนวทางแก้ไข

เทคนิคการวิเคราะห์เชิงความร้อนที่สำคัญ ได้แก่
Differential Scanning Calorimetry (DSC): วัดความแตกต่างของพลังงานที่ต้องใช้ในการทำให้วัสดุเกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะ เช่น การหลอมเหลว การแข็งตัว หรือการเกิดปฏิกิริยาเคมี
Thermogravimetric Analysis (TGA): วัดการเปลี่ยนแปลงน้ำหนักของวัสดุเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ซึ่งสามารถบอกถึงความเสถียรของวัสดุและองค์ประกอบต่างๆ ในวัสดุ
Dynamic Mechanical Analysis (DMA): ใช้ศึกษาความเป็นพลาสติก ความยืดหยุ่น และพฤติกรรมทางกลของวัสดุเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ สวทช. จัดสัมมนาเรื่อง “การวิเคราะห์เชิงความร้อน: หลักการพื้นฐาน วิธีการ และการประยุกต์ใช้งาน” มีเนื้อหาเกี่ยวกับหลักการพื้นฐานของการวิเคราะห์เชิงความร้อน อุปกรณ์และเทคนิคที่ใช้ในการวิเคราะห์ การตีความผลการทดสอบ และการประยุกต์ใช้การวิเคราะห์เชิงความร้อนในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงกรณีศึกษาที่น่าสนใจ เพื่อให้ความรู้และสร้างความเข้าใจพฤติกรรมของวัสดุภายใต้สภาวะความร้อนที่แตกต่างกัน

ข้อมูลเพิ่มเติม
สามารถดูรายละเอียดได้ที่ https://www.mtec.or.th/general-training-courses/95306/

สนใจติดต่อ
งานพัฒนากำลังคนด้านเทคโนโลยีวัสดุเพื่ออุตสาหกรรม (คุณบุญรักษ์ กาญจนวรวณิชย์)
โทรศัพท์: 025646500 ต่อ 4675
อีเมล: boonrkk@mtec.or.th