Improvement of one-baht circulation coining tool life

โดย วรวิทย์ สงวนพันธ์

ปี 2555

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มอายุการใช้งานของดวงตรา (Die ด้านหัวและก้อย) เหรียญ 1 บาท สำเร็จรูปรุ่นใหม่ โดยวิธีการเคลือบผิวแบบ PVD ชนิดสารเคลือบโครเมียมไนไตรด์ เนื่องจากได้มีการเปลี่ยนแปลงวัสดุที่ใช้ในการผลิตเหรียญ 1 บาท จากวัสดุคิวโปรนิกเกิล (ทองแดงร้อยละ 75 และนิกเกิล ร้อยละ 25) โดยเปลี่ยนมาใช้วัสดุชนิดไส้เหล็กเคลือบนิกเกิล ทำให้อายุการใช้งานของดวงตราสั้นลง จำนวน เหรียญ 1 บาท ต่อดวงตรา 1 คู่ ลดลงจากประมาณ 400,000 เหรียญ เหลือเพียงประมาณ 40,000-50,000 เหรียญต่อดวงตรา 1 คู่  โดยวัสดุที่ใช้ในการผลิตดวงตราเป็นวัสดุชนิดเดียวกัน คือ เหล็กกล้าผสมชนิด 0.97%C

ในการดำเนินงานวิจัยได้ใช้วัสดุในการทดลองผลิตดวงตรา จำนวน 2 ชนิด คือ เหล็กกล้าผสมชนิด 0.97%C และเหล็กกล้าผสมชนิด 0.5%C โดยใช้วิธีการเคลือบผิวแบบ PVD ชนิดสารเคลือบโครเมียมไนไตรด์ที่ความหนา 3 ระดับ คือ ประมาณ 1, 2 และ 3 ไมครอน ในการทดสอบวัดความหนาของผิวเคลือบ ใช้วิธีการทดสอบด้วยเครื่อง X-Ray Fluorescence และได้ทำการผ่าวิเคราะห์ชิ้นงานก่อนการใช้งานด้วยเครื่องตัดผ่าแบบ wire cut (EDM) เพื่อศึกษาการเกาะยึดของผิวเคลือบโครเมียมไนไตรด์ โดยการถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกวาด

ผลการทดสอบนำดวงตราไปใช้ในการผลิตเหรียญ 1 บาท รุ่นใหม่ ด้วยเครื่องตีตราแรงกด 40 ตัน ความเร็ว 800-850 เหรียญต่อนาที ปรากฏว่า เหล็กกล้าผสมชนิด 0.5%C ที่ความหนาผิวเคลือบประมาณ 2-2.7 ไมครอน ได้จำนวนเหรียญต่อดวงตรา 1 คู่ 300,000-400,000 ต่อดวงตรา 1 คู่ ซึ่งมากที่สุดจากชิ้นงานทดสอบทั้งหมด ในส่วนของเหล็กกล้าผสมชนิด 0.97%C พบการแตกร้าวบริเวณผิวหน้าของดวงตราหลังจากตีตราเหรียญได้ประมาณ 50,000-60,000 เหรียญ ในทุกๆ ความหนาของผิวเคลือบ หลังจากการทดสอบได้ทำการผลิตดวงตราด้วยเหล็กกล้าผสมชนิด 0.5%C ที่ความหนาผิวเคลือบประมาณ 2-2.7 ไมครอน เพื่อใช้ในการผลิตจริงปรากฏว่า จำนวนเหรียญที่ได้ประมาณ 300,000-400,000 เหรียญต่อดวงตรา 1 คู่ เพิ่มอายุการใช้งานได้ประมาณ 10 เท่า

The purposes of this research work is to extend the coining die life to produce 1 Baht coin for both obverse and reverse side by using PVD (Physical Vapor Deposition) Chromium Nitride (CrN) coating. According to the material to produce of 1 baht coin has changed from Cupronickel (75% copper and 25% nickel) to nickel plated steel core, the coining die life became short. The life of coining tool was reduced from 400,000 to 40,000 \ 50,000 coins of new die by using the same alloy steel 0.97% C die material.

In this work two types of alloy steels 0.97% C and 0.5% C alloy steel have been used as tool materials. Hard thin film CrN coating using PVD technique of 1, 2 and 3 Micron (μm) thickness have been observed. The thickness of coating was measured by X-Ray Fluorescence.Testing specimen was cut by wire EDM to explore the CrN coating layer by using scanning electron microscope (SEM).

The coining experiments were carried out in the production line of new 1 baht coin using 40 tons mechanical press having the speed of 800 to 850 stroke per minute the results showed that the coining tool made from alloy steel 0.5% C with 2 to 2.7 Microns thickness of coating can produce the maximum amount of 300,000 – 400,000 coins. For the case of coining tool made from alloy steel 0.97% C, it was found that fracture occurred on the tool surface after 50,000 – 60,000 strokes for all coating thickness. It has been concluded that using alloy steel 0.5% C as tool material with approximately 2 to 2.7 Microns CrN-PVD coating thickness showed the best results of 300,000 to 400,000 produced.

Download : การเพิ่มอายุการใช้งานของดวงตราเหรียญกษาปณ์หมุนเวียนชนิดราคา 1 บาท