Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/42600
| Title: | ความเค้นตกค้างบนผิววัสดุผสม Al2O3-TiC จากกระบวนการเจียระไน |
| Other Titles: | RESIDUAL STRESS ON Al2O3-TiC COMPOSITE MATERIAL IN GRINDING PROCESS |
| Authors: | สินีนารถ ธรรมสุนทร |
| Advisors: | บุญรัตน์ โล่ห์วงศ์วัฒน ธาชาย เหลืองวรานันท์ |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์ |
| Advisor's Email: | boonrat@gmail.com tachai.l@chula.ac.th |
| Subjects: | ความเครียดและความเค้น โลหะ Strains and stresses Metals |
| Issue Date: | 2556 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | งานวิจัยนี้ ได้ทำการศึกษาความเค้นตกค้างบนผิวของวัสดุผสมอะลูมินา-ไททาเนียมคาร์ไบด์ที่ใช้เป็นฐานรองของหัวอ่าน-เขียนในฮาร์ดิสก์ไดร์ฟ (Hard disk drive) ปัญหาที่พบในกระบวนการผลิต คือการโก่งงอ หลังจากตัดแผ่นเวเฟอร์อะลูมินา-ไททาเนียมคาร์ไบด์ออกเป็นแท่งบางๆ เรียกว่า “สไลเดอร์ (slider)” และ ในระหว่างการขัดเจียระไนสไลเดอร์ ซึ่งในแต่ละขั้นตอนจะใช้ผงขัดเพชรและวัสดุแผ่นขัดเจียระไนแบบต่างๆกัน เพื่อให้ได้ความหนาและคุณภาพของผิวสไลเดอร์ที่ต้องการ วัตถุประสงค์ของงานวิจัยครั้งนี้ เพื่อให้เข้าใจผลของความเค้นตกค้างที่เกิดจากกระบวนการเจียระไนว่าส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงความโก่งงอของสไลเดอร์อย่างไร รวมทั้งหาวิธีการที่เหมาะสมในการวัดปริมาณความเค้นตกค้างที่ผิวสไลเดอร์ที่มีขนาดเล็กและบางเป็นข้อจำกัด โดยเทคนิค sin2ψ ด้วยวิธีการเลี้ยวเบนของเอกซเรย์ (X-ray diffraction) สามารถประเมินค่าเฉลี่ยความเค้นตกค้างในระดับมหภาคจากความเครียดของระนาบผลึกที่เปลี่ยนแปลงไปได้ และใช้กล้องจุลทรรศน์กำลังขยายสูงร่วมกับเซนเซอร์แสงวัดระยะโก่งงอของสไลเดอร์ ผลการวิจัยเบื้องต้นพบว่า ความเค้นตกค้างบนเฟสไททาเนียมคาร์ไบด์จะมีค่ามากกว่าบนเฟสอะลูมินาเสมอ ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานจากการวัดต่ำ และใช้เวลาในการทดสอบน้อย ผู้วิจัยจึงเลือกวัดปริมาณความเค้นตกค้างบนเฟสไททาเนียมคาร์ไบด์เป็นตัวแทนวัสดุผสม โดยความเค้นตกค้างบนเฟสอะลูมินาจะมีค่าประมาณ 50-70% ของเฟสไททาเนียมคาร์ไบด์ที่วัดได้ ผลการทดลองเมื่อทดสอบบนผิวสไลเดอร์ พบว่า ความเค้นตกค้างของเฟสไททาเนียมคาร์ไบด์ที่ความลึก 1.4 -17.4 ไมครอนจากผิว มีค่าอยู่ระหว่าง 0 - 70 MPa ด้านที่ถูกขัดเจียระไนจะมีปริมาณความเค้นอัดสูงกว่าเสมอมีค่า 34 – 70 MPa ส่วนด้านที่ไม่ได้ถูกขัดเจียระไนจะมีปริมาณความเค้นตกค้างแบบอัดในปริมาณต่ำมีค่า 0 – 7 MPa พบว่าปริมาณความเค้นตกค้างที่เปลี่ยนแปลง เนื่องจากกระบวนการขัดสามารถส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสภาวะความเค้น (Stress State) ภายในสไลเดอร์ได้ ความแตกต่างของปริมาณความเค้นตกค้างที่ผิวด้านบนและล่างของไสล์เดอร์และการโก่งงอของกระบวนการส่วนใหญ่ มีแนวโน้มไปในทิศทางเดียวกัน ยกเว้นกระบวนการหนึ่งที่ทำให้พื้นผิวมีสภาวะความเค้นแตกต่างกับกระบวนการอื่นๆ ซึ่งสามารถตรวจสอบได้ด้วยเทคนิคการทดสอบความแข็งแบบหัวกดแบบวิกเกอร์ จากลักษณะรอยแตกที่ปรากฎ ข้อเสนอแนะ สำหรับการใช้เทคนิค sin2ψ ด้วยวิธีการเลี้ยวเบนของเอกซเรย์เพื่อวัดความเค้นตกค้างบนผิวสไลเดอร์จากกระบวนการเจียระไนหัวอ่าน-เขียน ควรมีความละเอียดของเครื่องมือวัดอยู่ที่ระดับ Δ2θ เท่ากับ 0.0001 องศา (หรือ ทศนิยม 4 ตำแหน่ง) |
| Other Abstract: | This research study surface residual stress on Al2O3-TiC composite used as substrate for Read-Write head in hard disk drive. In hard disk drive manufacturing, Al2O3-TiC composite wafer were cut into designated bar shape by slicing, so call “slider”, then subsequence grinding processes to removal material thickness and lapping processes for finishing surface. Finally slider bar were part into singulated read-write head. These processes are gently removed material surface layer of slider again and again from micro-scale to nano-scale, these required overall specification and tolerance have been pushed towards the limits of materials science and metrology. Residual stress induced by these processes causes slider to bow. It effects to reliability of slider. The aim of this research is to understand how residual stress influenced to bow behavior and to suggest proper techniques for measuring residual stress, especially in slider level. X-ray diffraction with sin2ψ technique was used to analyze residual stress. Average macro-residual stress could determine from evaluating strains in lattice structures. Slider bow were measured by optical microscope with light sensor. The results reveal that residual stress on Al2O3 phase is always about 50%-70% less than those on TiC phase. Measured data qualities, i.e standard deviation and analysis time, obtained from TiC phase is better. It is suggest that TiC phase should be used as a representative for residual stress measurement for Al2O3-TiC composite. Residual stresses on grinded and lapped surfaces of sliders are always high compressive stresses, values are about 34-70 MPa. While no-treat surfaces of sliders showed low residual stresses about 0-7 MPa. Delta residual stress between backside and front side of each process mostly showed the same trend with slider bow, except one process; so call B4, where generate significantly different stress states on slider surface from others. It could be observed uniquely crack characteristic when created indentation and crack by Vickers hardness test. In suggestion, Δ2θ resolution for residual stress analysis on slider surface by X-ray diffraction with sin2ψ technique should be 0.0001 (or 4 digits resolutions). |
| Description: | วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2556 |
| Degree Name: | วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต |
| Degree Level: | ปริญญาโท |
| Degree Discipline: | วิศวกรรมโลหการ |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/42600 |
| URI: | http://doi.org/10.14457/CU.the.2013.75 |
| metadata.dc.identifier.DOI: | 10.14457/CU.the.2013.75 |
| Type: | Thesis |
| Appears in Collections: | Eng - Theses |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| 5370362321.pdf | 5.2 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.