Transcript ภาพนิ่ง 1

บทที่ 1 กรรมวิธีการผลิตพื้นฐาน
การเริ่ มต้นกรรมวิธีการผลิตสมัยใหม่ เกิดชิ้นเมื่อนาย Eli Whitney ได้ใช้
เครื่ องปั้นฝ้ ายแปรรู ปเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ใหม่ก่อน ค.ศ. 1800 ขณะเดียวกันก็ได้มี
การพัฒนาทางด้านนี้เกิดขึ้นทัว่ โลก สมัยสงครามกลางเมือง ความรุ นแรงทาให้เกิด
กาลังกระตุน้ ในกรรมวิธีการผลิตของสหรัฐอเมริ กา จุดเริ่ มต้นของการทดลองและ
วิเคราะห์ในกรรมวิธีการผลิตได้เกิดขึ้นครั้งใหญ่เมื่อนาย Fred W. Taylor พิมพ์
รายงานของเขาเกี่ยวกับศิลปะการตัดโลหะ ซึ่งให้พ้นื ฐานทางด้านวิทยาศาสตร์
หลังจากสมัยของนาย Eli whitney ต่อมานาย Myron L. Begeman ซึ่งเป็ นนัก
สังเกตและวิจยั ได้รายงานการพัฒนาใหม่ ๆ ในกรรมวิธีการผลิตเกี่ยวกับวัสดุใน
อุตสาหกรรมแต่กย็ งั ไม่แพร่ หลายใสมัยนั้น
ความหมายของการผลิต
คาว่าการผลิตในภาษาอังกฤษใช้กนั อยู่ 2 คา คือ Production และ
Manufacturing ซึ่งมีความหมายที่ต่างกันดังนี้
Production หมายถึง กิจกรรมต่างๆ ที่ก่อให้เกิดมูลค่าเพิม่ ขึ้นทั้งในรู ปของ
สิ นค้าเพื่ออุปโภคบริ โภค
Manufacturing หมายถึง การผลิตสิ นค้าที่สามารถจับต้องได้ เช่น รถยนต์
เครื่ องใช้ไฟฟ้ า อาหาร กระป๋ องและอื่นๆ ผลผลิตที่ได้แบ่งออกเป็ น
1.สิ นค้าเพื่อการอุปโภคบริ โภค (Consumer goods) เช่นวิทยุ ทีวี เครื่ อง
เรื อน ยารักษาโรคและอื่น ๆ
2.สิ นค้ากึ่งสาเร็ จรู ป(Producer goods) คือสิ นค้าที่จะต้องนาไปผลิตต่อ เช่น
เหล็กแผ่น เหล็กเส้น ยางแผ่น หนังสัตว์
ความหมายของอุตสาหกรรม
คาว่าอุตสาหกรรม หมายถึง การทาสิ่ งของเพื่อให้เป็ นสิ นค้าหรื อทาอะไรก็
ตาม อันทาให้ผลที่ออกมามีมูลค่าเพิ่มในทางด้านเศรษฐกิจ
อุตสาหกรรมในโลกอาจจาแนกได้เป็ น 3 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ
1.อุตสาหกรรมที่นาหรื อสกัดทรัพยากรธรรมชาติมาใช้ เช่นการเพาะปลูก
การป่ าไม้
2.อุตสาหกรรมการผลิต เป็ นการนาเอาวัตถุดิบมาปรุ งแต่งดัดแปลง
3.อุตสาหกรรมบริ การ เป็ นการดาเนินการในลักษณะการให้บริ การ เช่น
การค้าขาย
ประเภทของอุตสาหกรรมแบ่งตามขนาดออกเป็ น 3 ประเภทใหญ่ ๆ คือ
1.อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ได้แก่ อุตสาหกรรมถลุงเหล็ก อุตสาหกรรม
ผลิตรถยนต์ อุตสาหกรรมผลิตเครื่ องมือและเครื่ องจักร
2.อุตสาหกรรมขนาดกลางได้แก่ อุตสาหกรรมประกอบรถยนต์
อุตสาหกรรมประกอบหรื อผลิตเครื่ องรับวิทยุโทรทัศน์
3.อุตสาหกรรมขนาดย่อม เป็ นอุตสาหกรรมในครอบครัวหรื อ
อุตสาหกรรมหัตถกรรม ได้แก่ อุตสาหกรรมเครื่ องปั้นดินเผา
นอกจากนี้แล้วอุตสาหกรรมการผลิตยังจาแนกตามจานวนการผลิตได้ดงั นี้คือ
1.การผลิตจานวนมาก (Mass production) อาจพูดได้วา่ เป็ นการผลิตอย่าง
ต่อเนื่องเป็ นจานวนมากในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ซึ่งผลผลิตเกินกว่า 100,000 ชิ้นต่อปี
ตัวอย่างง่ายๆ ของการผลิตแบบนี้ ได้แก่กากรผลิตไม้ขีด ขวด หมวก ดินสอ
รถยนต์ นอต สะบัก แหวนสปริ ง สายไฟและลวด
2.Moderate production ผลผลิตที่ได้จะน้อยกว่าการผลิตแบบ Mass
production จานวนผลิตจะอยูร่ ะหว่าง 2500 ชิ้น ถึง 100000 ชิ้นต่อปี ตัวอย่าง
ผลิตภัณฑ์แบบนี้ได้แก่ การพิมพ์หนังสื อ เครื่ องส่ งวิทยุ เข็มทิศเครื่ องบิน
3.Job lot production เป็ นการผลิตที่มีความผันแปรมาและจานวนการผลิต
จะถูกจากัดด้วยจานวนขายมาก เครื่ องจักรที่ผลิตเป็ นแบบอเนกประสงค์สามารถทา
ได้หลายอย่าง การผลิตแต่แต่ละครั้งอยูร่ ะหว่าง 10 ถึง 500 ชิ้นต่อรุ่ น
การจาแนกผลิตภัณฑ์
การจาแนกผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมมีดงั นี้
1.อาหารและกรรมวิธีการผลิตอาหาร
2.เครื่ องไฟฟ้ าและอิเล็กทรอนิกส์
3.เครื่ องยนต์และอุปกรณ์การขนส่ ง
4.อุปกรณ์สุขภัณฑ์ เครื่ องปั้น อุปกรณ์ความร้อน ความเย็น
5.สิ่ งก่อสร้าง
6.เครื่ องเรื อนและงานไม้
7.ผลิตภัณฑ์เครื่ องหิ น หอน ดินเหนียวแบะแก้ว
8.ผลิตภัณฑ์โลหะเบื้องต้นและอื่น ๆ
หลักทัว่ ๆ ไปของอุตสาหกรรมการผลิต
ทรัพยากรที่จาเป็ น 3 ประการ ในอุตสาหกรรมทุกประเภท
1.ทรัพยากรธรรมชาติ (Natural Resources) ซึ่งเป็ นวัตถุดิบใน
อุตสาหกรรม
2.ทรัพยากรมนุษย์ (Human Resources) ซี่งหมายถึงทั้งความคิด และ
กาลังกายในการผลิตสิ่ งต่าง ๆ
3.ทรัพยากรทุน (Capital Resources) ซึ่งหมายถึง เงิน โรงงาน
เครื่ องจักร กาลังงาน และสิ่ งอานวยความสะดวกการขนส่ ง
องค์ประกอบของอุตสาหกรรม เป็ นลาดับตั้งแต่ตน้ มีดงั นี้
1)การวิจยั และพัฒนา (Research and development)
2)เครื่ องมือในการผลิต (Production tooling)
3)การควบคุมการผลิต (Production control)
4)การควบคุมคุฯภาพ (Quality control)
5)การจัดการงานบุคคล(Personal mamagement)
6)การผลิต(Manufacturing)
7)การตลาด(Marketing)
หลักเกณฑ์การผลิตในแง่ของเศรษฐกิจ
ราคาของผลิตภัณฑ์จะขึ้นอยูก่ บั วัตถุดิบ เครื่ องจักร แรงงาน การขาย
สถานที่และค่าใช้จ่ายเบ็ดเตล็ดค่าใช้จ่ายส่ วนใหญ่จะขึ้นอยูก่ บั เครื่ องจักร
สิ่ งแรกที่ควรคานึงถึงในการใช้เครื่ องจักรกลคือ ประสิ ทธิภาพของ
เครื่ องจักรในการทางาน จะต้องใช้ ผูเ้ ชี่ยวชาญเพื่อลดเวลาและแรงงานในการ
ผลิต
หลักเกณฑ์ 3 ประการของการผลิตที่ควรคานึงถึงในแง่เศรษฐกิจ
1.มีประโยชน์ใช้สอยแบะมีคุณภาพที่เหมาะสม
2.เลือกวัสดุที่มีคุฯสมบัติที่ดีทางด้ายกายภาพ
3.เลือกวิธีการผลิตเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมต่อการใช้งาน
การเลือกเครื่ องจักรและกรรมวิธีการผลิต
กรรมวิธีการผลิตที่ดีน้ นั ต้องการเครื่ องมือเครื่ องจักรที่สามารถผลิตได้
คุม้ ค่าทางเศรษฐกิจและมีความแน่นอนเที่ยงตรง ซึ่งขึ้นอยูก่ บั การเลือกใช้
เครื่ องจักรและกรรมวิธีการผลิตที่เหมาะสม เครื่ องจักแบบอเนกประสงค์เช่น
เครื่ องกลึง เครื่ องเจาะ และเครื่ องไส ส่ วนเครื่ องจักที่ใช้กบั งานเฉพาะอย่าง
ควรจะใช้กบั งานที่ตอ้ งการผลิตจานวนมาก ๆ
ข้อที่ควรพิจารณาคือ ปริ มาณของผลิตภัณฑ์ คุณภาพ ประโยชน์ใช้
สอยและขีดจากัดในการทางานของเครื่ องจักร
ความแตกต่างระหว่างเครื่ องจักรอเนกประสงค์ (General purpose equipment
กับเครื่ องจักรเฉพาะประสงค์ (Special purpose equipment)
เครื่ องจักรอเนกประสงค์
1.สามารถปฏิบตั ิงานกับวัสดุได้หลายชนิด
2.สามารถปรับเครื่ องให้ทาการผลิตได้อย่างยืดหยุน่ รับชิ้นงานได้หลายแบบ
3.ใช้ในกิจการผลิตแบบไม่ต่อเนื่อง
4.ผลิตสิ นค้าได้มากชนิด แต่ได้ปริ มาณน้อย
5.ใช้คนงานจานวนมาก และต้องมีทกั ษะสูง
6.ราคาถูก
7.หาซื้อง่าย
8.ซ่อมแซมง่าย
9.ไม่ลา้ สมัย ขายต่อราคาไม่ตก
เครื่ องจักรเฉพาะประสงค์
1.สามารถปฏิบตั ิงานกับวัสดุได้เฉพาะอย่าง
2.ผลิตงานได้นอ้ ยแบบ เพราะออกแบบมาให้ผลิตได้เฉพาะอย่าง
3.ใช้ในกิจการผลิตแบบต่อเนื่อง
4.ผลิตสิ นค้าได้นอ้ ยชนิด แต่ได้ปริ มาณมาก
5.ใช้คนงานน้อย และทักษะไม่สูง
6.ราคาแพง
7.หาซื้อยาก
8.ซ่อมแซมยาก
9.ล้า สมัยง่าย ขายต่อราคาตก
ปัจจัยด้านการผลิต
ปัจจัยด้านการผลิตเป็ นสิ่ งสาคัญที่จะต้องพิจารณาด้วยในการออกแบบ
ผลิตภัณฑ์ การออกแบบผลิตภัณฑ์อย่างสมบูรณ์ตอ้ งทาให้สามารถผลิตสิ่ งนั้นได้
ด้วย ปัญหาด้านการผลิตที่สาคัญมีหลายประเภทดังนี้
1.การเลือกกระบวนการผลิตที่เหมาะสม ซึ่งขึ้นอยูก่ บั กับปริ มาณการผลิต
เครื่ องจักรอุปกรณ์และเครื่ องมือที่มีอยูห่ รื อสามารถหาเพิ่มได้ กรรมวิธีสร้างชิ้นส่ วน
ขึ้นมาอาจจะใช้การหล่อด้วยเบ้าทราย การอัดเข้าแบบ การตีเข้าแบบ การปั๊ม หรื อ
การหล่อด้วยผงโลหะ ในการตัดดลหะอาจจะใช้เครื่ องกลคงเครื่ องกัด เครื่ องไส
เครื่ องเจาะ เครื่ องขัด หรื อเครื่ องตัด การติดชิ้นส่ วนอาจจะใช้จะปูเกลียว นอต
หรื อการเชื่อม
2.การใช้วสั ดุหรื อส่ วนประกอบที่ซ้ือจากแหล่งอื่นจาเป็ นจะต้องคานึงถึง
คุณสมบัติและคุณภาพที่ตอ้ งการ เช่น เลือกใช้พลาสติกแทนโลหะและจะมีน้ าหนัก
เบา ไม่ผกุ ร่ อนง่าย และราคากกว่า แต่จะไม่แข็งแรงเท่าโลหะ
3.การระบุพิกดั ความเผือ่ คือช่วงที่ยอมให้ขนาดหรื อปริ มาฯมีค่ามากหรื อ
น้อยกว่ามาตรฐานได้ เช่น การการให้เส้นผ่าศูนย์กลางของลูกสูบมีขนาด 100+0.1 มม. หมายความว่าถ้าลูกสูบมีขนาดระหว่าง 99.9 มม. ถึง 100.1 มม. ก็นบั ว่า
ใช้ได้
4.การออกแบบให้ง่ายขึ้น หมายถึงการทาให้รวดเร็ วยิง่ ขึ้น โดยลดเวลาการ
ใช้เครื่ องจักรและแรงงานการประหยัดเวลาย่อมทาให้ตน้ ทนการผลิตลดลง
5.การออกแบบโดยให้มีชิ้นส่ วนประกอบขนอดมาตรฐาน
5.1สามารถเปลี่ยนชินส่ วนประกอบได้ง่าย และช่วยลดงานในการแยกเก็บ
ชิ้นส่ วนต่าง ๆ ตลอดเพียงแต่บอกขนาดโดยไม่ตอ้ งเห็นของก็เลือกได้ถูก
5.2ผลิตได้ครั้งละมากๆ เพราะต้องการจานวนมาก
5.3สะดวกในการวางแผนและควบคุมงานผลิต
5.4ช่วยในด้านฝึ กพนักงานเพระไม่เปลี่ยนงานบ่อย ๆ
5.5ช่วยลดงานธุรการเกี่ยวกับทาบัญชีพสั ดุ การบันทึก และเอกสารต่าง ๆ
5.6ช่วยในการรักษาระดับคุฯภาพตามมาตรฐานสากลซึ่งช่วยเพิ่มการส่ ง
สิ นค้า
ประเภทของกรรมวิธีการผลิตแยกออกได้ 5 ประเภทใหญ่ ๆ คือ
1.กรรมวิธีการเปลี่ยนแปลงรู ปร่ างของวัสดุ
1.1การถลุงสิ นแร่ ได้โลหะและอโลหะ
1.2การหล่อ
1.3การแปรรู ปหรื อขึ้นรู ปในภาพร้อนและเย็น
1.4การขึ้นรู ปด้วยวัสดุผง
1.5แบบพลาสติก
2.กรรมวิธีการใช้เครื่ องจักรผลิตชิ้นส่ วนให้ได้ขนาดตามต้องการ
2.1กรรมวิธีการแปรรู ปแบบมีเศษ
2.2กรรมวิธีการแปรรู ปแบบไม่มีเศษ
3.กรรมวิธีการตกแต่งผิววัสดุชิ้นงานให้เรี ยบ
3.1การขัดปัดเป่ าส่ วนที่ไม่ตอ้ งการออกให้เรี ยบ
3.2การขัดเงา ขัดมัน
3.3การชุบเคลือบผิว
4.กรรมวิธีการประกอบชิ้นงาน กรต่อหรื อประสานงานเข้าด้วยกัน
5.กรรมวิธีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพ
กรรมวิธีการเปลี่ยนแปลงรู ปร่ างของวัสดุ
ผลิตภัณฑ์ทางอุตสาหกรรมเกี่ยวกับดลหะ ส่ วนมากจะมีตน้ กาเนิดสื บ
เนื่องมาจากการหล่อหลอมหรื อการถลุงสิ นแร่ แล้วเทลงในแบบโลหะหรื อ
แกรไฟต์ที่มีขนาดและรู ปร่ างตามต้องการ ซึ่งเราเรี ยกว่าโลหะแท่ง(Ingot)
เพื่อที่จะนาไปแปรรู ปในขั้นต่อไป
กรรมวิธีการผลิตขั้นต้นที่เปลี่ยนแปลงรู ปร่ างของวัสดุมีดงั นี้
1.การหล่อ(Casting) หมายถึง การนาวัสดุมาหล่อหลอมให้เป็ นของเหลวโดยใช้
ความร้อน แล้วเทลงบนแบบหรื อใช้วิธีการอัด
2.การตี (Forging) หมายถึง การนาวัสดุมาแปรรู ปร่ างให้ได้ตามแบบที่ตอ้ งการโดย
การตี เช่น ช่างตีเหล็ก
3.การอัดขึ้นรู ป (Extruding) หมายถึง กรรมวิธีการอัดโลหะ ซึ่งอยูใ่ นสภาพเป็ นกึ่ง
ละลาย
4.การม้วน (Rolling) หมายถึง กรรมวิธีการขึ้นรู ปชิ้นงานโดยการม้วน เช่น การ
ม้วนโลหะแผ่นเป็ นรู ปทรงกระบอก ทรงกรวย เป็ นต้น
5.การดึงขึ้นรู ป (Drawing) หมายถึง กรรมวิธีการดังวัสดุชิ้นงานเพื่อให้ยดึ ออกจาก
เดิมในลักษณะความยาวเพิม่ ขึ้น
6.การอัดขึ้นรู ปแบบแม่พิมพ์ (Squeezing) หมายถึง กรอัดขึ้นรู ปแบบแม่พิมพ์ทราย
ดยใช้แรงกระแทกทรายให้ได้รูปร่ างและขนาดตามแบบ
7.การบด (Crushing) หมายถึง กรรมวิธีการทิวชิ้นงานให้เรี ยนโดยวิธีการบด เช่น
การบดหน้ายาวไอดีไอเสี ย
8.การเจาะอัดขึ้นรู ป (Piercing) หมายถึง กรรมวิธีผลิตท่อไม่มีตะเข็บ แท่งเหล็กถูก
ใส่ เข้าไประหว่างลูกกลิ้งสองลูก
9.การตีหรื อการอัด (Swaging) หมายถึง การแปรรู ปชิ้นงานโดยการตีหรื ออัด
กระแทก เพื่อให้ได้ชิ้นงานตามแบบแม่พิมพ์ เล่น การผลิตสลัก หมุดย้า
10.การดัด (Bending) หมายถึงกรรมวิธีการขึ้นรู ปชิ้นงานโดยวิธีการดัด
11.การตัด (Shearing) หมายถึง กรรมวิธีกาตัดเฉือนวัสดุชิ้นงานเพื่อให้ได้ขนาด
ตามที่ตอ้ งการ
12.การหมุนขึ้นรู ป (spinning) หมายถึงกรรมวิธีการหมุนขึ้นขึ้นรู ป
13.การดันขึ้นรู ป (Stretch forming)
14.การม้วนขึ้นรู ป (Roll forming)
15.การตัดด้วยหัวกัดแก๊ส (torch cutting)
16.การใช้พลังงานอัดขึ้นรู ป (Explosive forming)
17.การใช้กระแสไฟฟ้ าและไฮดรอลิกขึ้นรู ป (Electrohydraulic forming)
18.การใช้อานาจแม่เหล็กขึ้นรู ป (magnetic forming)
19.การเคลือบผิวชิ้นงานโดยใช้การะแสไฟฟ้ า (Electroforming)
20.การขึ้นรู ปโดยใช้ผงโลหะ (Powder metal forming)
21.แบบแม่พิมพ์พลาสติก (Plastic molding)
กรรมวิธีการใช้เครื่ องจักรผลิตชิ้นส่ วนให้ได้ขนาดตามต้องการ
กรรมวิธีการแปรรู ปแบบมีเศษ
1.กรกลึง (Turning)
2.การไสงานแบบงานเคลื่อนที่เข้าหามีด (Planing)
3.การไสแบบมีดเคลื่อนที่เจ้าหาชิ้นงาน (Shaping)
4.การเจาะ (Drilling)
5.การเจาะผายปากรู ของชิ้นงาน (Boring)
6.การคว้าน (Reaming)
7.การเลื่อย (Sawing)
8.การแทงขึ้นรู ป (Broaching)
9.การกัด (Milling)
10.การเจียระไน (Grinding)
11.การทาแบบแม่พิมพ์ (Hobbing)
กรรมวิธีการแปรรู ปแบบไม่มีเศษ
1.Ultrasonic
2.Electrical discharge
3.Electro-ar machining
4.optical lasers
5.Electrochemical
6.Chem-milling
7.Abrasive jet cutting
8.Electron beam
9.Plasma-arc machining
10.Water Jet Machining
กรรมวิธีการตกแต่งผิววัสดุชิ้นงาน
กรรมวิธีในขั้นนี้แยกประเภทออกได้ดงั นี้
1. การขัดผิวชิ้นงานทัว่ ไป (Polishing)
2. การขัดผิวด้วยเครื่ องขัดสายพาน (Abrasive belt grinding)
3. การขัดโดยใส่ ในถังหมุน (Barrel tumbling)
4. การชุบเคลือบผิวด้วยไฟฟ้ า (Electroplating)
5. การขัดพวกลิ้นไอดีไอเสี ย (Honing)
6. การใช้ชิ้นงานสองชิ้นขัดด้วยกัน (Lapping)
7. การขัดแบบพิเศษ (Huperfinishing)
8. การพ่นเม็ดโลหะ (Metal sprying)
9. การเคลือบด้วยสารอนินทรี ย ์ (Inorganic coatings)
10. การเคลือบผิวด้วยวิธีการทางเคมี (Parkerizing)
11. การเคลือบผิวงานประเภทอะลูมิเนียม (Anodizing)
กรรมวิธีการประกอบชิ้นงาน การต่อหรื อประสานวัสดุชิ้นงานเข้าด้วยกัน
โดยปกติการยึดติดกันนั้นสามารถใช้กรรมวิธีต่าง ๆ ดังนี้
1.การเชื่อมต่อ (Welding) เป็ นกรรมวิธีกรต่อชิ้นงานให้ติดกัน โดยการให้ความร้อน
แก่ชิ้นงานจนหลอมละลายติดกัน
2.การบัดกรี อ่อน (Soldering)
3.การบักรี แข็ง (Brazing) การต่อชิ้นงานให้ติดกันโดยให้ความร้อนสูงกว่า 800 องศา
ฟาเรนไฮด์
4.การใช้แรงอัดผงยึดติดกัน (Sintering)
5.การอัดยึด (Pressing)
6.การย้าหมุด (Riveting) เป็ นการทาให้ชิ้นงานติดกันโดยการย้าหมุด
7.การใช้สลักเกลียวยึด (Screw Fastening)
8.การใช้กาวยึดเหนี่ยว (Adhesive joining)
กรรมวิธีการเปลีย่ นแปลงคุณสมบัติวสั ดุชิ้นงานทางกายภาพ
1.การอบชุบ (Heat treatment)
2.การแปรรู ปหรื อขึ้นรู ปในสภาพร้อน (Hot Working)
3.การแปรรู ปหรื อขึ้นรู ปในสภาพเย็น( Cold Working)
4.การพ่นหรื อยิงผิววัสดุชิ้นงาน (Shot Peening)
บทที่ 2ธรรมชาติและคุณสมบัตขิ องวัสดุ
วัสดุที่ใช้ในวงการอุตสาหกรรมเกือบทุกประเภท จะมีการกาหนด
คุณสมบัติของวัสดุเป็ นมาตรฐาน เช่น การกาหนดขนาด น้ าหนักและพิกดั ความเผือ่
อื่นๆ แล้วแต่สถาบันอุตสาหกรรมของแต่และประเทศจะตกลงใช้เป็ นมาตรฐาน
ประเทศที่เจริ ญทางด้านอุตสาหกรรมจะบัญญัติคุณสมบัติของวัสดุดา้ นต่างๆ ของ
ตนขึ้นมาใช้เอง นอกจากนี้ยงั มีประเทศญี่ปุ่น ออสเตรเลีย และฝรั่งเศส กาหนด
มาตรฐานขึ้นมาใช้เองด้วย ส่ วนประเทศไทยนั้นยังไม่มีการกาหนดมาตรฐานขึ้นมา
ใช้เอง แต่นาเอามาตรฐานของประเทศต่างๆ มาใช้ซ่ ึงเป็ นลักษณะผสม ตัวอย่าง
การวัดขนาดของไม้อดั ไทยใช้วดั เป็ นนิ้ว แต่ความยาววัดเป็ นเมตร เป็ นต้น
วิธีการกาหนดคุณสมบัติมาตรฐานของวัสดุ
การกาหนดคุณสมบัติมาตรฐานของวัสดุ สามารถแบ่งออกเป็ น 3 ขั้นคือ
1. มาตรฐานเบื้องต้น ได้แก่การกาหนดขนาดและรู ปหน้าตัด เป็ นต้น
2. มาตรฐานวัสดุ ได้แก่ การกาหนดคุณสมบัติทางกายภาพ ส่ วนผสมและวิธีการ
ทดสอบ เป็ นต้น
3. มาตรฐานกาหนดขนาด ได้แก่ การกาหนดพิกดั ช่วงวัดของรู ปทรงวัสดุชิ้นส่ วน
ต่างๆเป็ นต้น
การจาแนกวัสดุ
โดยทัว่ ไปสามารถจาแนกวัสดุออกเป็ น 2 ประเภท
1.โลหะ (Metallic)โลหะแบ่งออกเป็ น 2ประเภท คือ พวกโลหะเหล็กและโลหะ
ที่ไม่ใช่เหล็ก
โลหะเหล็ก มีหลายชนิด ตามปกติจะหล่อเป็ นแท่ง(Ingot)หรื อรู ปร่ างอื่นๆตาม
ความต้องการ เนื่องจากปริ มาณส่ วนผสมของคาร์บอนที่มีอยูใ่ นเนื้อโลหะมาก
น้อยต่างกัน
โลหะไม่ใช่เหล็ก ได้แก่โลหะหรื อโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็กเกี่ยวข้องด้วย เช่น
โลหะผสมทองแดง ได้แก่ ทองเหลือง และบรอนซ์ นอกจากนี้กย็ งั มีอีกมากมาย
หลายชนิด
2.อโลหะ (Non-Metallic)จาแนกออกได้ 2ประเภท คือ สารสังเคราะห์ และ
สาระธรรมชาติ ซึ่งมีอยูม่ ากมายในวงการอุตสาหกรรมทัว่ ๆไป สารสังเคราะห์
เช่น พลาสติก
ยางเทียม ใยเทียม และซีเมนต์ สารธรรมชาติ ได้แก่ ไม้ ยางธรรมชาติ หนังสัตว์ หิ น
และดิน
ข้อแตกต่างประการหนึ่งของโลหะและอโลหะ คือ โลหะทุกชนิดจะมีการเรี ยง
ตัวของอะตอมเป็ นไปอย่างมีระเบียบและเชื่อมโยงต่อเนื่องกันไป โลหะทุก
อย่างไม่วา่ จะเป็ นบริ สุทธิ์ หรื อโลหะผสมจะมีโครงภายในเป็ นผลึก
สาหรับอโลหะการเรี ยงตัวของอะตอมจะขาดความเป็ นระเบียบ ถึงแม้จะมี
ความเป็ นระเบียบบ้างก็เป็ นเฉพาะช่วงสั้นๆ ซึ่งเราเรี ยกโครงสร้างแบบนี้วา่
Amorphous Structures เช่นแก้ว ยางบางชนิด และพลาสติก เป็ น ต้น
คุณสมบัติของวัสดุทสี่ าคัญสามารถแบ่ งออกเป็ น 3 ชนิด คือ
1.คุณสมบัติทางกายภาพ ซึ่งบ่งบอกถึงชนิดขนาดของวัสดุ เช่น สี ความหนาแน่น
ความถ่วงจาเพาะ สัมประสิ ทธิ์การขยายตัว การนาความร้อนสื่ อไฟฟ้ าและ
ความแข็งแรง เป็ นต้น
2.คุณสมบัติทางเคมี เป็ นคุณสมบัติที่ทาปฏิกิริยาเคมีของวัสดุแต่ละชนิด เช่น
ลักษณะการเกิดสนิม การสึ กกร่ อน การชุบและการเคลือบผิวโลหะ เป็ นต้น
3.คุณสมบัติเชิงกล เป็ นคุณสมบัติของวัสดุเมื่อมีแรงภายนอกมากระทาข้อมูลที่บ่งถึงคุณสมบัติ
เหล่านี้จะได้มาจากการทดสอบด้วยวิธีการต่างๆ ภายใต้การควบคุมสภาพแวดล้อม
คุณสมบัติของวัสดุที่จะกล่าวถึงในที่น้ ี ได้แก่ ความเค้นแรงดึง ความเค้นแรงอัด ความ
เค้นแรงเฉื อน ความแข็ง ความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครี ยด เป็ นต้น
ความเครียด (Strain)
เป็ นตัวบ่งถึงลักษณะและปริ มาณการเปลี่ยนรู ป(Deformation)ของวัสดุไปจากเดิมเมื่อมีแรง
ภายมากระทามีอยูด่ ว้ ยกัน 2 ประเภท คือ
1.Linear strain เป็ นสัดส่ วนของความยาวของวัสดุที่เปลี่ยนไปต่อความยาวเดิม ความยาวที่
เปลี่ยนไปนี้ อาจยืดออกหรื อหดลงขึ้นอยูก่ บั แรงภายนอกที่มากระทาว่าเป็ นแรงดึงหรื อ
แรงอัด
2.Shear Strain การที่แรงภายนอกมากระทาให้วสั ดุเปลี่ยนรู ปไปนั้นไม่เพียงแต่ทาให้ความยาว
เชิงเส้นเปลี่ยนไปเท่านั้น แต่มนั อาจทาให้มุมระหว่างด้านซึ่ งเส้นตรง 2 ด้านใดๆ ของแท่ง
วัสดุเปลี่ยนไปได้อีกด้วย
ความเค้ น (Stress)
เมื่อวัสดุถูกแรงภายนอกมากระทา จะเกิดแรงต้านทานขึ้นภายในเนื้อวัตถุในปริ มาณ
ที่เท่าแรงภายนอกที่มากระทาเพื่อสมดุลกัน แรงต้านทานภายในเนื้อวัสดุที่มีมา
กระทาต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่น้ ีเรี ยกว่าความเค้น
โดยทัว่ ไป ความเค้นสามารถแบ่งออกได้ 3 ชนิด คือ
1.ความเค้นแรงดึง คือ ความเค้นที่กระทาตั้งฉากกับพื้นที่ภาคตัดขวางในทิศทางที่
พยายามดึงเนื้อวัสดุแยกขาดจากกัน
2. ความเค้นแรงอัด คือ ความเค้นที่กระทาตั้งฉากกับพื้นที่ภาคตัดขวางในทิศทางที่
พยายามบีบอัดให้วสั ดุมีขนาดเล็กลง
3. ความเค้นแรงเฉือน ความเค้นที่กระทาตั้งฉากกับพื้นที่ภาคตัดขวางในทิศทางที่
พยายามเพื่อให้วสั ดุเคลื่อนผ่าน
ถึงแม้วา่ โลหะส่ วนมาก เมื่อแรงกระทาในช่วงพิกดั การคืนรู ปแล้วจะทาให้
ความสัมพันธ์ของความเค้นและความเครี ยดเป็ นเชิงเส้นตรง แต่อย่างไรก็ตาม
ไม่จาเป็ นที่วสั ดุทุกชนิดซึ่งแสดงสมบัติการคืนรู ปจะมีความสัมพันธ์ของความ
เค้นและความเครี ยดเป็ นเชิงเส้นตรง
ความแข็ง(Hardness)
ความแข็งเป็ นความต้านทานต่อการเจาะทะลุ หรื อการเสี ยดสี หากเราใจจะช่วย
ให้ได้ทราบความแข็งแรงของผิวดลหะหรื อวัสดุที่จะนาไปใช้งานได้อย่างแม้น
ยาถูกต้องและรวดเร็ ว
กฎการใช้ วสั ดุ
1. Formability หมายถึง ความสามารถที่ทาให้วสั ดุน้ นั เป็ นงานสาเร็ จรู ปได้ง่าย
2. Machinability หมายถึง ความสามารถที่ทาให้วสั ดุน้ นั สาเร็ จรู ปง่ายได้โดย
อาศัยเครื่ องมือกล
3. Machanical Stability หมายถึง คุณสมบัติทางกลในขณะใช้งานไม่เกิดการ
เปลี่ยนแปลง
4.Chemical Stability หมายถึง คุณสมบัติทางเคมี ต้องไม่เกิดการเปลี่ยนแปลง
5.Electricl Behaviours คุณสมบัติทางไฟฟ้ าต้องเหมาะสมกับงาน
6.Cost ราคาที่เหมาะสม
ลักษณะทีส่ าคัญๆของวัสดุ
1.ผิว ผิวของวัสดุต่างชนิดกันไม่เหมือนกัน
2.ลักษณะใช้งาน ชิ้นงานทุกชิ้นสร้างจากวัสดุในลักษณะต่างๆกัน
2.1ความหนาแน่นน้ าหนักต่อหนึ่งหน่วยปริ มาตรของวัสดุ วัสดุต่างชนิดกัน
จะไม่มีความหนาแน่นเท่ากัน
2.2ความแข็งแรง วัสดุต่างขณะใช้งาน โดยเฉพาะอย่างยิง่ ในงานจะต้อง
ได้รับความเค้นในลักษณะต่างๆกัน
2.3ความแข็งของผิว คุณสมบัติที่สาคัญอีกอันหนึ่งของผิววัสดุ
2.4ความเปราะ เป็ นคุณสมบัติที่ไม่พึงประสงค์ในการนาวัสดุไปใช้งาน
เพราะทันทีที่แรงทุบหรื อกระแทกแรงๆ
2.5ความสามารถในการอัดขึ้นรู ป คุณสมบัติขอ้ นี้เป็ นลักษณะพิเศษของวัสดุ
ซึ่งมีลกั ษณะที่ดีและสะดวกต่อการทางาน
2.6ความแข็งแกร่ งและความหยุน่ ตัว วัสดุที่แกร่ ง คือทนต่อ
ความเครี ยดในลาตัวสูงได้
การนาวัสดุไปใช้กบั งานใดๆนั้นฉะนั้นในการเลือกใช้ควรพิจารณาศึกษา
รายละเอียดในธรรมชาติและคุณสมบัติของวัสดุให้เกิดความเชื่อมัน่ ในการใช้
แต่หากเราเลือกใช้วสั ดุได้เหมาะสมกับการผลิตภัณฑ์น้ นั ๆแล้วจะมีผลคุม้ ค่า
ทางเศรษฐกิจ และช่วยประหยัดวัสดุอีกด้วย
หน่ วยที่ 3กรรมวิธีการผลิตโลหะเหล็ก
กรรมวิธีการผลิตโลหะเหล็ก
เหล็กเป็ นวัสดุช่างที่สาคัญมาก สิ่ งก่อสร้างต่างๆ ยานพาหนะ ตลอดจนสิ่ งของ
เครื่ องใช้ต่างๆล้วนแต่มีเหล็กเข้าเกี่ยวข้องทั้งนั้น ถึงแม้มนุษย์รู้จกั การถลุง
เหล็กมาใช้งานเมื่อประมาณ 3400ปี ก็ตาม สมัยโบราณมนุษย์จะใช้หินในการ
ก่อสร้าง หรื อทาอาวุธ เมื่อมนุษย์รู้จกั ใช้วิธีถลุงเหล็กมาใช้ เรี ยกยุคนี้วา่ ยุค
เหล็กจนถึงปัจจุบนั ยิง่ อุตสาหกรรมเจริ ญขึ้น มนุษย์กจ็ ะยิง่ คิดหาวิธีจะนา
เหล็กมาใช้มากขึ้น
3.1 แร่ เหล็กหรือสิ นแร่ เหล็ก
แร่ เหล็กหรื อสิ นแร่ เหล็กนั้นมีสารมลทิน(impurities) ปนอยู่ ได้แก่ ดิน ทราย หิ น
คาร์บอน ซิลิคอน แมงกานีสกามะถัน ฟอสฟอรัส แหล่งแร่ เหล็กมีอยูท่ วั่ โลกมี
มากที่ ฝรั่งเศส แคนาดา อังกฤษ สวีเดน รัสเซีย ซิลี บราซิล
แหล่งแร่ เหล็กในประเทศไทย ได้ แก่
- หัวหวาย อ. ตาคลี จ. นครสวรรค์
- เขาทับควาย จ. ลพบุรี
- เขาอึมครึ ม จ. กาญจนบุรี
- แปลงยาว หนองบอน จ. ฉะเชิงเทรา
- อ. เชียงคาน จ. เลย
- จ. ปราจีนบุรี
- จังหวัดเลยมีมากกว่าจังหวัดกาญจนบุรี แต่ยงั ไม่ได้นามาใช้
แร่ ทนี่ ามาถลุงเพือ่ เอาเนือ้ เหล็ก ได้ แก่
3.1.1 แร่ แมกนีไทต์ หรือแร่ แม่ เหล็ก ( Magnetite ) มีชื่อทางเคมีวา่ เฟอ
โรโซเฟอริ คออกไซด์
( Ferrosoferric Oxide) มีสูตรเคมี มีเนื้อเหล็ก ประมาณ ซึ่งถือว่าเป็ นแร่ เหล็กที่มี
เนื้อเหล็กมากที่สุด มีมากที่สหรัฐอเมริ กา เยอรมัน สวีเดน
3.1.2 แร่ เหล็กฉีมาไทต์ (Hematite) หรื อ เรดฮีมาไทต์ (Hematite) มีชื่อทาง
เคมีวา่ เหล็กออกไซค์ สูตรเคมี เป็ นแร่ สีแดงมีเนื้อเหล็กประมาณ มีมากที่
เยอรมัน สเปน อังกฤษ แคนาดา ในประเทศไทยก็มีแร่ ชนิดนี้มาก
3.1.3 แร่ เหล็กเดอไรต์ (Siderite) มีชื่อทางเคมีวา่ เหล็กคาร์บอเนต
มีสูตรเคมีวา่ มีเนื้อเหล็กประมาณ มีมากที่เยอรมัน อังกฤษ
3.1.4 แร่ เหล็กบราวน์ ฉีมาไทต์ (Briwn Hematite) หรื อ แร่ เหล็กไลมอไนต์
(Limonite) มีชื่อทางเคมีวา่ เหล็กออกไซค์และน้ า มีสูตรเคมี มีเนื้อเหล็ก
ประมาณ มีมากที่เยอรมัน สหรัฐอเมริ กา อังกฤษ
3.1.5 แร่ เหล็กไพไรต์ (Iron Pyrite) มีชื่อทางเคมีวา่ เหล็กไพไรต์ มีสูตรเคมี
มีเหล็กประมาณ มีอยูท่ วั่ ไป
3.2 เตาถลุงเหล็กดิบ
เตาที่ใช้ถลุงเหล็กเพื่อเอาเนื้อเหล็ก คือ เตาสูง (Blast Furnace) เตาสู งมีลกั ษณะ
เป็ นเตาปล่องหากเรี ยว ก้นเรี ยว ตรงกลางปล่องภายในของเตาก่อด้วยอิฐทนไฟ
เป็ นกาแพงสูงตลอดเตา เปลืองนอกของเตาทาด้วยเหล็กกล้าผสมเชื่อมต่อกัน
เป็ นรู ปเตาและมีระบบน้ าระบายความร้อนรอบ ๆ เพื่อช่วยระบายความร้อน
หรื อควบคุมอุณหภูมิตามส่ วนต่าง ๆ จองเตาไม่ให้ร้อนจนเกินไป เพราะถ้าร้อน
เกินไปจะทาให้เกิดความเสี ยหาย
เตาสูง มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 30 เมตร และสูงประมาณ 30 เมตร ช้าง ๆ
เตาสูงมีท่อแก๊สเตาสูงต่อเข้าไปในเตาเผาลม
ครั้งแรกจะผ่านแก๊สเตาสูงเข้าไปเผาไหม้ในเตาก่อนจนร้อน เมื่อแก๊สในเตาลม
ร้อนแล้วก็จะหยุดเป่ าแก็สเข้าไป แต่จะเป่ าลมให้สวนทางกลับมา ลมก็
กลายเป็ นลมร้อนพร้อมที่จะเป่ าเข้าเตาถลุงเหล็ก เตาเผาลมควรจะมีสองเตาเพื่อ
ผลัดกันใช้ครั้งละหนึ่งเตา เพื่อเตาหนึ่งเผาแก๊สเตาสูง อีกเตาก็จะเป่ าลมร้อน
สลับกันจะทาเช่นนี้ตลอดเวลา
วัตถุดิบทีใ่ ส่ เข้ าไปในเตา
3.3.1 แร่ เหล็ก ก่อนที่จะใส่ เข้าไปในเตาต้องผ่านการเตรี ยมก่อน โดยจะต้องขจัด
สารเจือปนออก่อนให้มากที่สุด ใส่ เข้าไปประมาณ 2,000 ตัน แร่ เหล็กนี้ใส่ เข้า
ไปเพื่อถลุงเอาเหล็กดิบ
3.3.2 ถ่ านโค้ ก ใส่ เข้าไปเพื่อเป็ นเชื้อเพลองและเป็ นตัวทาให้เกิดปฏิกิริยา เพราะใน
ถ่านโค้กมีคาร์บอน ซึ่งจะรวมตัวกับออกซิเจนมาจากสิ นแร่ ถ่านโค้กใส่ เข้าไป
ประมาณ 800 ตัน
3.3.3 ลมร้ อน (อากาศร้อน) พ่นหรื อเป่ าเข้าไปเพื่อทาให้ถ่านโค้กเกิดการเผาไหม้เกิด
เป็ นความร้อนพ่นเข้าไปประมาณ 4,000 ตัน
3.3.4 หินปูน (แคลเซียมคาร์บอเนต) ใส่ เข้าไปเพื่อเป็ นตัวทาความสะอาด เพราะเมื่อ
เกิดความร้อนหิ นปูนจะกลายเป็ นปูนขาวดึงเอาสารมลหิ นที่อยูส่ ิ นแร่ เหล็ก
แยกตัวออกเป็ นสแลก (Slag) ใส่ เข้าไปประมาณ 500 ตัน
กรรมวิธีผลิตเหล็กดิบ
นาวัตถุดิบ เช่น แร่ เหล็ก ถ่านโค้ก หิ นปูน ใส่ เข้าไปในเตา โดยใช้วตั ถุดิบ
(Skip Car) ขึ้นไปที่ปากเตาด้านบน เวลาใส่ วตั ถุดิบเข้าในเตาใส่ ลงไปทีละ
อย่างเป็ นชิ้น ๆ โดยมีสดั ส่ วนดังนี้
แร่ เหล็ก 2/3
ถ่านโค้ก 1/4
หิ นปูน 1/12
เมื่อใส่ วตั ถุดิบลงในเตาเรี ยบร้อยแล้วเป่ าลมร้อนเข้าไปทางเบื้องล่างของเตา
ซึ่งมีท่อเป่ าลมร้อนเข้าเตาลมร้อนทาให้ถ่านโค้กเผาไหม้ให้ความร้อนเพิม่ ขึ้น
เรื่ อย ๆ ในขณะที่เกิดการเผาไหม้ถ่านโค้กบางส่ วนก็จะดึง ออกซิเจนจาก
สิ นแร่ เหล็กออกมารวามตัวกับคาร์บอนจากถ่านโค้ก ทาให้แร่ เหล็กกลายเป็ น
เหล็กดิบหลอมเหลวตกลงเบื้องล่าง หิ นปูนที่ใส่ เข้าไปพร้อมถ่านโค้ก เมื่อ
ร้อนจักจะสลายเป็ นปูนขาว และจะรวมตัวกับสารมลหิ นในแร่ เหล็กเป็ นส
แลกหรื อชี้ตะกรันลอยอยูเ่ บื้องบนของน้ าเหล็ก
ซึ่งจะทาหน้าที่เป็ นฝาปิ ดกั้นน้ าเหล็กเพื่อไม่ให้เศษผงต่าง ๆ ตกลงไปในน้ า
เหล็ก ในขณะที่ทาการถลุงอยูจ่ ะมีแก๊สออกจากปากปล่องเตาสูง แก๊สนี้เรี ยกว่า
เตาสูง (Producer Gas) ซึ่งประกอบด้วยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอน
มอนอกไซค์ ซัลลเฟอร์ไดออกไซด์ และฟอสฟอรัสเบนออกไซด์ ซึ่งเป็ นแก๊ส
เชื้อเพลิงเพราะมีคาร์บอนมอนอกไซค์ปนมาด้วนประมาณ 30 %
3.4.1 ช่ วง Preheating Zone (เขตไล่ความชื้น) เป็ นช่วงที่แร่ เหล็ก หิ นปูน และ
ถ่านโค้ก จุเริ่ มร้อนขึ้นเรื่ อย ๆ ถึงประมาณ ซึ่งเป็ นเขตที่ไล่ความชื้นของวัตถุดิบ
(อาจเก็บไว้นานทาให้เกิดความชื้นได้) ขณะนั้นน้ าจะกลายเป็ นไอ และ
กามะถันก็จะไหม้ออกไปเป็ นแก๊สบางส่ วน ปฏิกิริยาริ ยาเคมีเกิดขึ้นเขียนได้
ดังนี้
Fe 2O3  2H 2O  Fe 2O3  2H 2O
3.4.2 ช่ วง Reduction Zone (เขตที่แร่ เหล็กทาปฏิกิริยากับออกซิเจน) ในช่วงนี้
แร่ เหล็กจะถูกลดออกซิเจนด้วนแก๊สคาร์บอนมอนอกไซค์ ซึ่งขึ้นมาจาก
ด้านล่างของเตาอุณหภูมิประมาณ ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นเขียนได้เป็ นดังนี้
Fe 2O3  2H 2O  Fe 2O3  2H 2O
Fe 2O4  CO  3Fe O  Co
3.4.3 ช่ วง Smelting Zone (เขตเหล็กดิบหลอมละลาย) ช่วงนี้เป็ นช่วงที่ถลุง
หรื อหลอมละลายเป็ นน้ าเหล็ก ซึ่งจะร้อนมาประมาณ เหล็กที่ถลุงได้เป็ นเหล็ก
ดิบ ซึ่งจะมีถ่านโค้กผสมอยูห่ ลอมเหลวไหลออกมาทางด้านล่างของเตา ในช่วง
นี้ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นเขียนได้ดงั นี้
C  O2  Co2
CO2  C  O2  Co
3.4.4 ช่ วง Coke Combustion Zone (เขตที่ถ่านโค้กทาปฏิกิริยากับออกซิเจน)
ในช่วงนี้ถ่านโค้กจะผ่านการเผาไหม้รวมตัวกับออกซิเจนให้ความร้อนสูง
ประมาณแร่ เหล็กบางส่ วนลดออกซิเจนให้เป็ นเหล็กดิบ ปฏิกิริยาเกิดขึ้น
เขียนได้ดงั นี้
FeO  C  Fe  Co
3Fe  C  Fe 3C
ในการผสมเหล็กดิบ 1 ตัน จะได้แก๊สจากเตาสูงประมาณ 6 ตัน และแลกประมาณ ½
ตัน เตาสูงทางานตลอดเวลา 24 ชัว่ โมงติดต่อกัน 5-6 ปี จึงหยุดซ่อนครั้งหนึ่ง
การที่เตาทางานตลอดไม่การหยุดพักเพราะ
- เตาขนาดใหญ่ติดไฟยาก ถ้าหยุดบ่อยเวลาถลุงใหม่ตจะติดไฟต้องเสี ยเวลามากเสี ย
ค่าแรงและเสี ยค่าเชื้อเพลิง
- ถ้าหยุดพักแล้วทางานต่อจะทาให้เตาเย็นและร้อนสลับกันไป ทาให้เตาชารุ ดแสะ
เสี ยหายเร็ วขึ้น
3.5 ชนิดของเหล็กดิบ
เหล็กดิบยังนาไปใช้งานยังไม่ได้เพราะมีสารมลทินประสมอยู่ เช่น
คาร์บอน (C) 3- 4 %
ซิลิคอน (Si) 1-3%
กามะถัน (S) 0.05-0.1%
ฟอสฟอรัส (P) 0.1 –1 %
แมงกานีส (Mn) 1 %
ดังนั้นเหล็กดิบจึงได้แบ่งออกเป็ น 2 ชนิด เมื่อนาไปใช้ให้บริ สุทธิ์หรื อนาไปผลิตเป็ น
เหล็กชนิดต่าง ๆ ได้
3.5.1 เหล็กดิบสี ขาว เหล็กดิบที่มีธาตุแมงกานีสสนอยูม่ าก เนื้อของชนิดนี้แลดูเป็ น
เนื้อละเอียดสี ขาว แข็งมาก เมื่อหลอมเหลวไหลยากจะใช้เป็ นเหล็กหล่อก็
เฉพาะชิ้นงานหล่อชิ้นโต ๆ เท่านั้น คาร์บอนในเหล็กมีอยูป่ ระมาณ 3-4 %
และเป็ นคาร์บอนที่รวมเป็ นสารประกอบกับเหล็กเหล็กดิบสี ขาวจะนาไปผลิตเป็ น
เหล็กกล้า (เหล็กอ่อน, เหล็กเหนียว) เช่น สกัด
แผนภูมิแสดงผลผลิตจากเตาสู ง
3.5.2 เหล็กสี เทา เป็ นเหล็กดิบที่มีธาตุซิลิคอนปนอยูม่ าก เนื้อเหล็กแลดูเป็ นสี เทาแก่
เป็ นเหล็กที่อ่อนไม่แข็งแรง เมื่อนาไปหลอมจะไหลได้ง่ายมาก เหล็กดิบสี เทา
จะนาไปผลิตเป็ นเหล็กหล่อ เช่น ปากาคีบวัสดุ
3.6 อิทธิพลของธาตุต่าง ๆ ทีผ่ สมในเหล็กดิบ
- คาร์บอน ทาให้เหล็กมีความแข็งแรงมาก แต่ให้เหล็กมีจุดหลอมเหลวต่า
- ซิลิคอน ทาให้เหล็กมีความแข็งแรงมาก แต่ถา้ มีมากจะทาให้เหล็กเปราะแตกหัก
ง่าย
- แมงกานีส ทาให้เหล็กมีความแข็งแรงมาก และมีจุดหลอมเหลวสูง
- กามะถัน ทาให้เหล็กเปราะหักง่าย ถ้าทาให้หลอมเหลวจะทาให้เหล็กเหลวคามแบบ
ได้ยาก
- ฟอสฟอรัส ทาให้เหล็กเปราะหักง่าย ฟอสฟอรัสไม่เป็ นสิ่ งพึงประสงค์ใสเนื้อเหล็ก
มากนัก แต่ช่วยให้เหล็กเหลวเทลงแบบได้ง่าย
คาศัพท์ ประจาบท
1. Blast furnace แปลว่า เตาสูง
2. Skip Car แปลว่า รถเข็นสาหรับเข็นแร่ เหล็กลงใส่ เตาสูง
3. Produce gas แปลว่า แก๊สเตาสูง, แก๊สที่ได้จากเตาสูง
4. Slag แปลว่า สิ่ งเจือปนที่ถูกแยกออกมาและลอบตัวที่ผวิ น้ าเหล็กนาไปผลิตปูนชี
เมนต์
กรรมวิธีผลิตเหล็กดิบ
นาวัตถุดิบ เช่น แร่ เหล็ก ถ่านโค้ก หิ นปูน ใส่ เข้าไปในเตา โดยใช้วตั ถุดิบ
( Skip Car)
ขึ้นไปที่ปากเตาด้านบน เวลาใส่ วตั ถุดิบเข้าไป
ในเตาใส่ ลงไปทีละอย่างเป็ นชิ้นๆ โดยมีส่วนดังนี้
แร่ เหล็ก 2/3
ถ่านโค้ก 1/4
หิ นปูน 1/12
เมื่อใส่ วตั ถุดิบลงในเตาเรี ยบร้อยแล้วเป่ าลมร้อนเข้าไปทางเบื้องล่างของเตา
ซึ่งมีท่อเป่ าลมร้อนเข้าเตาลมร้อนทาให้ถ่านโค้กเผาไหม้ให้ความร้อนเพิม่ ขึ้น
เรื่ อย ๆ ในขณะที่เกิดการเผาไหม้ถ่านโค้กบางส่ วนก็จะดึงออกซิเจนจากสิ นแร่
เหล็กออกมารวมตัวกับคาร์บอนจากถ่านโค้ง ทาให้แร่ เหล็กกลายเป็ นเหล็กดิบ
หลอมเหลว ตกลงเบื้องล่าง หิ นปูนที่ใส่ เข้าไปพร้อมถ่านโค้ก เมื่อร้อนจะ
กลายเป็ นปูนขาว และจะรวมตัวกับสารมลทินในแร่ เหล็กเป็ นสแลกหรื อขี้
ตะกรันลอยอยูเ่ บื้องบนของน้ าเหล็ก ซึ่งจะทาหน้าที่เป็ นฝาปิ ดกั้นน้ าเหล็กเพื่อ
ไม่ให้เศษผงต่างๆ ตกลงไปในน้ าเหล็ก ในขณะที่การถลุงอยูจ่ ะมีแก๊สออกจากปาก
ปล่องเตาสูง
แก๊สนี้เรี ยกว่าแก๊สเตาสูง( Producer
Gas) ซึ่งประกอบด้วยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์
ซัลเฟอร์ไดออกไซด์และฟอสฟอรัสเบนออกไซด์ ซึ่งเป็ นแก๊สเชื้อเพลิงเพระมี
คาร์บอนมอนอกไซด์ปนมาด้วยประมาณ 30%
ถ้าพิจารณาเตาโดยละเอียดจะแบ่งพิจารณาเตาได้เป็ นตอน ๆ หรื อเป็ นเขต ๆ
พร้อมการเกิดปฏิกิริยาต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นภายในเตาได้เป็ นเขต ๆ ดังนี้
3.4.1 ช่วง Preheating Zone (เขตไล่ความชื้น) เป็ นช่วงที่แร่ เหล็ก หิ นปูน
และถ่านโค้กจะเริ่ มร้อนขึ้นเรื่ อย ๆ ถึงประมาณ 200 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็ น
เขตไล่ความชื้นของวัตถุดิบ
( อาจเก็บ
ไว้นานทาให้เกิดความชื้นได้) ขณะนั้นน้ าจะกลายเป็ นไอ และกามะถันก็จะ
ไหม้ออกไปเป็ นแก๊สบางส่ วน ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นเขียนได้ดงั นี้
Fe 2 O3  2H 2O  Fe 2O3  2H 2O
3.4.2 ช่วง Reduction Zone (เขตที่แร่ เหล็กทาปฏิกิริยากับออกซิเจน ) ในช่วงนี้แร่
เหล็กจะถูกออกซิเจนด้วยแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ ซึ่งมาจากด้านล่างของเตา
อุณหภูมิประมาณ 600 องศาเซลเซียส ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นเขียนสมการได้
ดังนี้
3Fe 2O3  CO  2Fe 3O4  CO2
Fe 3O4 
บทที4่ กรรมวิธีผลิตโลหะที่ไม่ ใช่ เหล็ก
การผลิตทางอุตสาหกรรมมีโลหะที่ไม่ใช่เหล็กน้อยกว่า 20% โดยน้ าหนัก
แม้วา่ โลหะที่ไม่ใช่เหล็กในสภาพบริ สุทธิ์จะมีคุณสมบัติที่ดีหลายอย่าง แต่กไ็ ม่
ค่อยนามาใช้ทางผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมเพราะขาดโครงสร้างที่แข็งแรง ดังนั้น
การนามาใช้จึงผสมกับธาตุอื่น อาจเป็ นชนิดเดียวหรื อหลายชนิดก็ได้เรี ยกว่า
โละผสมซึ่งมีคุณสมบัติเฉพาะขึ้นอยูก่ บั ธาตุที่นามาผสม คุณสมบัติเฉพาะของ
โลหะผสมนี้ เช่น ทนต่อการกัดกร่ อนการนาไฟฟ้ า และง่ายที่จะนามาผลิตเป็ น
ผลิตภัณฑ์ต่างๆ การเลือกใช้โลหะผสม เฉพาะชนิดใดนั้นขึ้นกับ มีความ
แข็งแรงพอหรื อไม่ การนามาประดิษฐ์ ยากง่ายหรื อไม่ ราคาของวัสดุและ
แรงงานรวมทั้งความสวยงามของผลิตภัณฑ์น้ นั ได้ตามหรื อไม่
คุณสมบัติ
ความแตกต่างที่สาคัญที่สาคัญอย่างหนึ่งของโลหะ คือความหนาแน่นหรื อน้ าหนัก
ต่อหน่วยในตารางที่ 4.1 จะแสดงค่าประมาณความหนาแน่นของโลหะต่างๆ ที่
เรารู ้จกั กันดี
Approximate Densities of Some Metals
Density
Metal
Aluminum
Brass
Bronze
Copper
Iron, white cast
Iron, grey cast
Lron, wrought
Steel
Lead
Magnesium
Nickel
Zinc
Tin
Titanium
lb/cu ft
kg/m3
165
535
519
556
480
450
493
485
706
109
545
446
450
282
2,643
8,570
8,314
8,906
7,689
7,209
7,897
7,769
11,309
1,746
8,730
7,144
7,208
4,517
ตารางที่ 4.1 แสดงค่ าความหนาแน่ นของโลหะที่มีความแตกต่ างกัน
แม้วา่ การนาวัสดุมาใช้จะขึ้นกับน้ าหนักไม่มากนัก แต่ค่าความหนาแน่นก็มี
ประโยชน์ เช่นสังกะสี ที่ฉาบหลังคาเหล็กกล้าหรื อรู ้จกั กันทัว่ ๆไปว่าสังกะสี
ลูกฟูกจะมีน้ าหนักมากกว่าหลังคาอะลูมิเนียม3 เท่า โลหะที่ไม่ใช่เหล็กส่ วน
ใหญ่ จะมีความทนทานหรื อความชื้น และอาจนาออกใช้กลางแจ้งโดยไม่ตอ้ ง
ทาสี หรื อเคลือบผิว โลหะผสมแต่ละอย่างทนต่อการกัดกร่ อนจะต้องมี
การศึกษารายละเอียดเฉพาะเรื่ องไปเช่น แมกนีเซียมที่ทนต่อการกันกร่ อนใน
บรรยากาศปกติแต่จะเป็ นสนิมเร็ วมากกว่าเหล็กเมื่ออยูใ่ นน้ าทะเลการทาให้เกิด
ออกไซด์สีเขียวบนทองแดงถือว่าเป็ นสี สวยงาม แต่ออกไซด์ของเหล็กหรื อ
สนิมบนเหล็กกล้าถือว่าเป็ นคุณสมบัติที่ไม่โดยทัว่ ไปโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก
พวกที่มีค่าความหนาแน่นสูงสุ ดก็จะมีความต้านทานต่อการกัดกร่ อนสูงกว่า
ยกเว้นอะลูมิเนียมค่าความหนาแน่นน้อยแต่ทนทานต่อการกัดกร่ อน
ตามธรรมชาติสีของอะลูมิเนียมทองแดง บรอนซ์ ทองเหลือง ดีบุก และ
โลหะที่ไม่ใช่เหล็กอื่นๆนั้นแตกต่างกันขึ้นอยูก่ บั ช่างฝี มือที่จะเลือกใช้วสั ดุ
เพื่อเพิ่มความสวยงามแก่ผลิตภัณฑ์โดยเฉพาะการเคลือบวัสดุบางอย่างก็จะ
ทาให้สีเปลี่ยนไปได้ตามต้องการ การเคลือบก็ข้ ึนกับคุณสมบัติทางไฟฟ้ า
คุณสมบัติทางไฟฟ้ าของโลหะที่ไม่ใช่เหล็กปกติจะสู .กว่าพวกเหล็ก
ทองแดง อะลูมิเนียม การนาไฟฟ้ าเป็ น1.6 และ 6.7 เท่าของเหล็ก จุด
หลอมเหลวของโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็กจะอยูร่ ะหว่าง 621-2620 องศาฟา
เรนไฮต์ อุณหภูมิปกติ การไหลตัวปกติประมาณ 400-600 องศาฟาเรนไฮต์
เหนือจุดหลอมละลายโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็กนามาเชื่อมจะยากกว่าโลหะ
เหล็ก โดยเฉพาะพวกที่มีความหนาแน่นต่า โลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก สามารถ
นามาใช้กบั งานหล่อได้ ในการผลิตโลหะผสมขึ้นกับวัสดุและกระบวนการ
โลหะทีไ่ ม่ ใช่ เหล็ก
นับว่าเป็ นโชคไม่ค่อยดี เพราะการพบสิ นแร่ พวกโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ในสภาพ
บริ สุทธิ์มีปริ มาณไม่มากพอ ในเชิงพาณิ ชย์ จะต้องแยกออกจากธาตุอื่นที่ไม่
ต้องการ การทาให้เข้มข้น้ หรื อการแต่งแร่ ธาตุที่เราต้องการจะหนักกว่าส่ วนที่
เราไม่ตอ้ งการก็จะตกตะกอนไปอยูท่ ี่กน้ ถ้ามีการกวนน้ าอันนี้ข้ ึนอยูก่ บั วิธีการ
เฉพาะในการแยกแร่ ส่วนวิธีการอื่นในการแต่งสิ นแร่ มีการนาสิ นแร่ มาทาให้
เป็ นผง ผสมน้ าแล้วกวนอย่างแรงจะเกิดฟองขึ้นและสารประกอบโลหะต่างๆ
จะแขวนลอยอยูใ่ นฟองแล้วแยกออกมา
ตัวที่เพิ่มปัญหาในการแยกและเก็บแร่ คือ การรวมตัวกับออกซิเจนของโลหะ
ส่ วนใหญ่ สาหรับโลหะที่ไม่ใช่เหล็กก็ยากในการถลุงเช่นกัน เช่นสิ นแร่
ทองแดง ตะกัว่ และสังกะสี บ่อนครั้งที่พบอยูใ่ นเหมืองเดียวกันแลมีรายงานว่า
สามารถพบธาตุได้อย่างน้อย 21 ธาตุ ดังนั้นความซับซ้อนของการถลุงแร่ จะ
ขึ้นอยูก่ บั จานวนชนิดธาตุ และในการถลุงแร่ จะต้องทาจนแน่ใจว่าได้ธาตุ
บริ สุทธิ์ตามที่ตอ้ งการ
เตาถลุงสาหรับโลหะทีไ่ ม่ ใช่ เหล็ก
ได้มีการใช้เตาถลุงแบบ Blast Furnace มานานแล้วในการถลุงทองแดง ดีบุก
และอื่นๆ โดยจะมีขนาดเล็กกว่าเตาถลุง Pig iron เชื้อเพลิงที่ใช้ปกติเป็ นถ่าน
โค้ก ซึ่งผสมกับสิ นแร่ และเป่ าอากาศเย็นเข้าไปให้มีการเผาไหม้ ขนาดของ
ถ่านโค้กหรื อสิ นแร่ มีเส้นผ่าศูนย์กลางไม่นอ้ ยกว่า 12.7 มิลลิเมตร การเลือกฟ
ลักซ์ที่เติมลงไปเพื่อที่จะได้โลหะที่บริ สุทธิ์ข้ ึน และได้ข้ ีตะกรันที่เหลว
เตาถลุงแบบReverbearatory ก็เป็ นแบบหนึ่งที่ใช้ได้มากที่สุดกับพวกโลหะที่
ไม่ใช่เหล็ก การเติมฟลักว์เพื่อลดการออกวิเดชัน่ และเตาทุกแบบจะมีที่เก็บ
ควัน และฝุ่ น เพื่อที่จะได้ไม่เป็ นอันตราย และยังถือว่าเป็ นผลพลอยได้
เตาถลุงอีกแบบคือ Roasting Oven ซึ่งใช้ออกไซด์ และสิ นแร่ ซลั ไฟต์
นามาใช้กบั พวกโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก แบบละเอียดมากใช้ถลุงพวกทองแดง และ
สังกะสี
การผลิตอะลูมิเนียม
มีการพบแร่ อะลูมิเนียมอยูท่ วั่ โลก การถลุงสิ นค้าแร่ อะลูมิเนียมปกติจะทา
ในเหมืองโดยวิธี open-pil แล้วบดบางครั้งก็มีการล้างเอาดินเหนียวออก ละทา
ให้แห้งจะได้อะลูมิเนียมออกไซด์ หรื ออะลูมิเนียมที่เรี ยกกันในทางอุสาหกรรม
กระบวนการเบเยอร์ (Bayer Process) มาจากชื่อนักเคมีชาวเยอรมันคือkarl jaset
bayer เป็ นที่นิยมใช้กนั แพร่ หลายที่สุดในการผลิตในอะลูมิเนียมบริ สุทธิ์ เมื่อ
อะลูมิเนียมแห้งและเป้ นชิ้นเล็กๆก็เอามาใส่ ในที่ยอ่ ยซึ่งจะมีสารละลาย
โซเดียมไฮดรอโซด์ ภายใต้ความดัน และอุณหภูมิเหนือจุดเดือด จะเกิดสาร
โซเดียมอะลูมิเนต ซึ่งละลายอยูใ่ นของเหลว หลังจากการย่อยสมบรู ณ์แล้ว
ความดันจะถูกลดลง สารเจือปนอื่นๆ วึ่งอยุใ่ นรู ปที่ไม่ละลายจะถูกกาจัดออก
จากเครื่ องย่อยผ่านการกรองแล้วปลิอยทิ้งไป
ส่ วนที่เป็ นของเหลวจะถูกปั๊มมายังถังตกตะกอน ในถังตกตะกอนจะเกิด
ผลึกละเอียดของอะลูมิเนียมไฮดรกไซด์จากของเหลวที่ถูกส่ งเข้ามา ผลึก
เหล่านี้จะมีการไหลเวียนอย่างต่อเนื่อง จนได้ขนาดของผลึกพอที่จะแยก
สารละลายแยกผลึกออกโดยการกรอง แล้วนามาเผาให้เป็ นผงมีลกั ษณะ
เป็ นสะตุในเตาเผผาอิฐเผาปูนที่อุณรหภุมิสุงกว่า1800 องศาฟาเรนไฮต์
การถลุงเพื่อให้ได้โลหะอลูมิเนียมจะเป้ นกระบวนการใช้กระแสไฟฟ้ าซึ่งจะ
รี ดิวซ์อะลูมินาให้เป้ นก๊าชออกซเจนละอะลูมิเนียม
ในกระบวนการนี้
อะลูมินาที่บริ สุท์ ิจะละลายในเบ้าหลอมที่มี โซเดียม อะลูมิเนียมฟุลูโอไรด์
ในเตาเผาไฟฟ้ า เรี ยกว่า reduction clls มีข้วั บวกแขวนลอยอยูท่ ี่กน้ ซึ่ง
ต้องทาด้วยคาร์บอน ขณะเดียวกันก็จะเกิดความร้อนด้วย อะลูมิเนียมที่จะ
ได้ถกู นามาหล่อเป็ นแท่งตามขนาดที่ตอ้ งการใช้ ส่ วนสิ่ งเจือปนอื่นๆ ถูก
กาจัดออกไป
การผลิตอะลูมิเนียมของบริ ษทั America s pockdale (Texas) Works ซึ่ง
แสดงภาพเซลล์ไฟฟ้ าในการผลิตดังภาพที่ 4.1 พบว่าแต่ละเซลล์จะผลิต
อะลูมิเนียมได้ประมาณครึ่ งตันต่อวัน การผลิต 1 ปอนด์ ของอะลูมิเนียม ต้อง
ใช้อะลูมินา 2 ปอนด์ คาร์บอน 6 ปอนด์ สารซีโอไลท์ ธาตุอื่นๆปริ มารเล็กน้อย
และกระแสไฟฟ้ าประมาณ 8 กิโลวัตต์ ต่อชัว่ โมง
การผลิตแมกนีเซียม
มีการผลิตแมกนีเซียมมากในสหรัฐอเมริ กาโดยใช้น้ าทะเล ขั้นตอนการผลิตที่
สาคัญ จนได้เป็ นแท่งแมกนีเซียมของบริ ษทั Dow Chemical Company น้ า
ทะเลจะมีแมกนีเซียมประมาณ 1300 ส่ วนต่อล้านส่ วน จะนามารวมกับปูนขาว
มีลกั ษณะคล้ายน้ านม ปูนขาวทาจากเปลือกหอยนางรม ซึ่งนามาหลอมใน
เตาเผาที่มีอุณหภูมิประมาณ 2400 องสาฟาเรนไฮต์
เมื่อปูนขาวและน้ าทะเลทาปฏิกิริยากัน จะได้แมกนีเซียมไฮเดรต ตกตะกอนที่
ก้นถัง ซึ่งจะมีประมาณ 12% จะถูกกรองและทาให้เข้มข้นขึ้น แมกนีเซียมไฮ
เดรตจะถูกเปลี่ยนเป็ นแมกนีเซียมคลอไรด์ โดยการเติมกรดไฮโดรคลอริ ค
สารละลายคลอไรด์จะถูกระเหยไปจากน้ า แล้วกรองแมกนีเซียมคลอไรด์และ
ทาให้แห้งก็จะได้แมกนีเซียมคลอไรด์เข้มข้น 68%
แมกนีเซียมคลอไรด์ที่เป็ นก้อนแล้วจะถูกส่ งมายังเซลล์ไฟฟ้ า เซลล์จะมีขนาด
ประมาณ 25,000 แกลลอน และมีอุณหภูมิ 1300 องศาฟาเรนไฮต์ มีแกรไฟต์
เป็ นขั้วลบ และตัวภาชนะเป็ นขั้วบวก ใช้กระแสไฟฟ้ าตรง 60,000 แอมแปร์
ซึ่งแมกนีเซียมคลอไรด์จะถูกแบ่งแยกออกเป็ นโลหะแมกนีเซียมลอยอยูใ่ น
ส่ วนบน ภาชนะแต่ละอันสามารถผลิตแมกนีเซียมได้ 1200 ปอนด์ต่อวัน เมื่อ
นามาหล่อจะได้แท่งแมกนีเซียม 18 ปอนด์ โดยวิธีน้ ีสามารถเปลี่ยนน้ าทะเลมา
เป็ นแมกนีเซียมได้ประมาณ 90%
การผลิตทองแดง
ประเทศสหรัฐอเมริ กาผลิตทองแดงได้ ของทั้งโลก สิ นแร่ ทองแดงรู ้จกั กันใน
ชื่อ Chalcopyrite ซึ่งมีส่วนประกอบคือ Cu2S และ Cu Fe S2 และปกติอยู่
ใต้ดินลึก กระบวนการผลิตทองแดง คือ สิ นแร่ จะถูกบดและผสมกับปูนขาว
และฟลักซ์ทาจากซิลิกา การทาให้เข้มขึ้นขึ้นใช้ Hotation tank หรื อ Bedding
bin จากนั้นนามาอบในเตาจะได้ของผสมที่มี FeS, FeO, SiO2 และ CuS
ของผสมนี้เรี ยกว่า Calcine ซึ่งจะถูกหลอมรวมกับหิ นปูน ทาหน้าที่เป็ นฟลักซ์
ใน Reverberatory Furnace เหล็กส่ วนใหญ่จะถูกจากัดออกเป็ นขี้ตะกรัน
ส่ วนใหญ่จึงเป็ นทองแดงมีเหล็กบ้าง เรี ยกว่า Matte จะถูกนามายัง Converter
นิยมแบบ Besseme Converter ที่ใช้ในการทาเหล็กกล้า ที่ Converter จะมี
การให้อากาศนาน 4 หรื อ 5 ชัว่ โมง สิ่ งเจือปนต่าง ๆ จะถูกออกซิไดส์ อยูใ่ น
รู ปของออกไซด์ระเหยออกไป
ส่ วนเหล็กจะเป็ นขี้ตะกรันถูกเทออกไป ความร้อนในการออกซิไดส์ทาให้
Copper Sulfide กลายเป็ น Copper Oxide หรื อ Copper Sulfate เมื่ออากาศ
ถูกปิ ด Cuprous Oxide จะทาปฏิกิริยากับ Cuprous Sulfide ได้ Hister
Copper และ Sulfur Dioxide Blister Copper ที่มีความบริ สุทธิ์ 98-99% จะถูก
ทาให้บริ สุทธิ์ยงิ่ ขึ้น โดยวิธีการทางไฟฟ้ า
การผลิตตะกัว่
ในการผลิตตะกัว่ กระบวนการผลิตที่ซบั ซ้อนของตะกัว่ สารที่มีตะกัว่ 6580% จะนามาอบในเตาจะนามารวมกับหิ นปูน สิ นแร่ เหล็ก ทราย และขี้
โลหะของผสมเหล่านี้ก่อนเผา จะถูกกาจัดออกเมื่อเผาได้เป็ น Sulfuric Acid
ส่ วนธาตุที่เหลือนามาเผาในเตา Blast Furnace แก๊สและฝุ่ นละอองที่เกิดขึ้นจะ
มีส่วนประกอบของคลอไรด์ข้ ึนอยูก่ บั แคดเมียม ซึ่งสามารถนาไปทาแคดเมียม
สาหรับส่ วนที่เป็ นของเหลวจะผสมต่อกับ Sulfur
ซึ่งจะชักนาให้เกิดการแยกตัวของทองแดงจากของเหลวและของผสม
ของเหลวและของผสม ของเหลวที่เหลืออยูจ่ ะถูกออกซิไดส์ต่อในเตาเผาแบบ
Softening
ส่ วนที่เป็ นขี้โลหะจะถูกกวาดออกจากเตา ซึ่งจะได้แอติโมนี และอาร์ซีนิค
ต่อจากนั้นสังกะสี จะถูกเติมลงไปในของเหลวที่เหลืออยู่ และอยูภ่ ายใน
Desilvering Kettle พวกทองคาและเงินที่มีอยูจ่ ะละลายอยูก่ บั สังกะสี โลหะ
ผสมเหล่านี้จะถูกนาเข้า Retort ไอของสังกะสี จะถูกควบแน่นเป็ นสังกะสี แข็ง
ส่ วนของเหลวให้กระแสไฟฟ้ าผ่านก็จะแยกทองคาและเงินออกจากกัน
ของเหลวที่กาจัดสังกะสี ออกไปแล้วจาก Desilvering Kettle จะผ่านภาชนะ
สุ ญญากาศและมีไอร้อนทาให้สงั กะสี ระเหย สิ่ งเจือปนอื่น ๆ จะถูกกาจัดออก
ขั้นสุ ดท้ายในเตาเผา ก็จะได้ตะกัว่ พร้อมที่จะนาไปหล่อ การเผลาจะถูกจากัด
ตรง Blast Furnace จะได้ส่วนที่เป็ นของเหลวไม่เกิน 300 ตันต่อวัน
การหล่อโลหะทีไ่ ม่ ใช่ เหล็ก
วิธีหล่อพวกโลหะที่ไม่ใช่เหล็กจะใช้ทรายต่างจากการหล่อเหล็กเล็กน้อย แบบ
แม่พิมพ์เครื่ องมือเครื่ องใช้แบบเดียวกัน แม่พิมพ์ใช้ทรายเม็ดละเอียดกว่าใน
การหล่อขนาดเล็ก ๆ และได้ผวิ เรี ยบตามที่ตอ้ งการ ทรายที่ใช้ไม่จาเป็ นต้อง
หลอมเหมือนการหล่อเหล็กและเหล็กกล้า เพราะจุดหลอมของโลหะที่ไม่ใช่
เหล็กจะต่ากว่าเตา Crucible Furnace ใช้บ่อย ๆ อาจจะเป็ นแบบอยูก่ บั ทีห่ รื อ
แบบปรับเอียงได้ทวั่ ๆ ไป ใช้ถ่ายโค้กเป็ นเชื้อเพลิงสาหรับ Stationary-Pit
Furnace แม้วา่ น้ ามันหรื อก๊าซจะใช้ได้ดีพอ ๆ กัน ส่ วนเตาเผาแบบไฟฟ้ าจะ
ควบคุมอุณหภูมิได้ดีกว่า และในกรณี ที่จุดหลอมต่าก็สามารถทาได้ เตาแบบนี้
ใช้มากในห้องปฏิบตั ิการและการผลิตที่ตอ้ งการจานวนมาก
ทองเหลือง เป็ นโลหะผสมระหว่างทองแดงและสังกะสี ส่ วนใหญ่จะมีเปอร์เซ็นต์
ของสังกะสี อยูร่ ะหว่าง 10-40% ความแข็งแรงและความยืดหยุน่ จะเพิ่มตาม
ปริ มาณสังกะสี จนถึง 40% แต่ถา้ เปอร์เซ็นต์ของสังกะสี มากกว่านี้กไ็ ม่
ต้องการ เนื่องจากความแข็งจะลดลงและสังกะสี จะกลายเป็ นไอเมื่อหลอม
การเติมตะกัว่ เล็กน้อยระหว่าง 0.5 – 5 % จะเหมาะในการนาไปใช้งานมากขึ้น
ทองเหลืองใช้มากในอุตสาหกรรม เพราะว่าแข็งแรง ทนต่อการกัดกร่ อน และ
สามารถม้วนได้ หล่อ และอัดรี ดได้
บรอนซ์ เป็ นโลหะผสมที่มีทองแดงเป็ นหลัก รวมกับดีบุก แมงกานีส ธาตุอื่นที่
นามาผสมก็เพื่อความแข็ง ทนต่อการกร่ อน ในตารางที่ 4.2 จะแสดงถึงโลหะ
ผสมที่ใช้ทองแดงเป็ นหลักในทางการค้า
Name
Cu Sn Zn Pb
Red brass
Yellow brass
Leaded red brass
Leaded yellowbrass
Tin bronze
90
70
85
72
88
Bell metal
Bearing bronze
Silicon bronze
Manganese bronze
Aluminum bronze
80
83
95
62
78
Nickel silver
65
5
1
8
10
30
5
24
4
20
7
3
1.5
31
Ni
6
M
n
Al
Fe
5
3
7
4
4
1
5
4
Si
5
20
1
1.5
3
1.5
10
1.5
4
Use
Hardware
Cartridges, tubes
Castings,
machinery
Plumbing fixtures
Bearings, ship
hardwere
Bells
Machine bearings
Machinery castings
High-strength parts
Corrosion-resisting
parts
Dairy and laundry
equipment
* Cast Metals Handbook, 3rd ed., American Foundrymen’s Association
ตารางที่ 4.2 แสดงโลหะผสมที่ใช้ทองแดงเป็ นหลัก
เพราะว่าน้ าหนักที่เบาและทนต่อการกัดกร่ อนของโลหะผสมอะลูมิเนียม จึง
ถูกนามาประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมยุคปัจจุบนั นอกจากนี้ยงั มีความ
แข็งแรงและทาให้ร้อนได้เร็ ว โลหะผสมอะลูมิเนียม จะใช้ทองแดงสู งถึง
8% เพื่อทาให้แข็งขึ้น เหมาะแก่การใช้งาน และถ้ามีซิลิคอนด้วยก็จะดีมาก
ในการหล่อ และทนต่อการกัดกร่ อนมากขึ้น
ในตารางที่ 4.3 จะแสดงให้เห็นโลหะผสมอะลูมิเนียมที่เหมาะสาหรับแบบหล่อ
ทราย
ASTM
Number
CS4.A
SC64C
CS72A
CN42A
Cu
Mg
Ni
Si
Zn
Ai
4.0
3.5
7.0
4.0
1.5
2.0
3.0
2.0
-
1.7
-
Rem.
Rem.
Rem.
Rem.
Use
Sand castings
Permanent-mold castings
High-strength castings
Pistons and bearings
ตารางที่ 4.3 แสดงโลหะผสมอะลูมิเนียมที่เหมาะสาหรับแบบหล่อทราย
โลหะผสมแมกนีเซียมมีประโยชน์มากตรงที่น้ าหนักเบา คือ น้ าหนักประมาร 2/3
ของอะลูมิเนียม และ 1/4 ของเหล็ก จึงเหมาะที่จะนาไปใช้งานมาก โดยปรับ
คุณสมบัติทางกายภาพให้ดีข้ ึน ในโลหะผสมถ้ามีอะลูมิเนียมก็จะเพิ่มความ
แข็งแรง และถ้ามีแมงกานีสเล็กน้อยก็จะเพิ่มความต้านทานต่อน้ าเค็ม หล่อ
แบบทรายที่ทาจากโลหะผสมแมกนีเซียม พบใช้มากในเครื่ องมือที่หิ้วถือได้
อุปกรณ์ท่าอากาศยาน และสิ่ งก่อสร้างอื่น ๆ ที่ตอ้ งระวังเรื่ องน้ าหนัก การหล่อ
แบบทรายสาหรับโลหะผสมแมกนีเซียมแสดงในตารางที่ 4.4
Manesium-Base Sand-Casting Alloys
ASTM
Number
AZ63.A
AZ81A
AZ91C
Al
Mn
Zn
Mg
6.0
7.5
9.0
0.2
0.15
0.2
3.0
0.7
0.7
Rem.
Rem.
Rem.
Use
Sand castings
Sand or permanent-mold castings
High-strength castings
ตารางที่ 4.4 แสดงส่ วนผสมการหล่อแบบทรายสาหรับโลหะผสมแมกนีเซียม
โลหะผสมทีไ่ ม่ ใช่ เหล็ก
ประกอบขึ้นมาโดยผ่านกระบวนการความร้อนหรื อความเย็น มีคุณสมบัติที่ดีข้ ึน
กว่าเดิม ดังจะเห็นได้จากคุณสมบัติของโลหะผสมต่าง ๆ ดังต่อไปนี้
โลหะทีม่ ีอะลูมิเนียมเป็ นส่ วนผสม (Aluminum alloy) โดยปกติอะลูมิเนียมมีความ
แข็งทนทานในตัวมันเอง แต่เมื่อผ่านกระบวนการความร้อนหรื อความเย็นจัด
จะมีความแข็งแรงทนทานมากขึ้นถึงเท่าตัวและเมื่อผสมกับโลหะอื่นอีกด้วย
จะมีความแข็งแรงทนทานถึงกว่า 100,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว โลหะที่มี
อะลูมิเนียมเป็ นส่ วนผสมนี้สามารถนามาตี อัดรี ด ดัด ดึง หมุนขึ้นรู ป อัดขึ้น
รู ป เพื่อเปลี่ยนรู ปร่ าง จะเห็นว่าโลหะดังกล่าวมีขายในท้องตลาดในรู ปของ
ขดลวด แผ่นและแท่ง โดยสามารถนามากลึง เชื่อม และหลอมก่อนใช้
โลหะทีม่ ีทองแดงเป็ นส่ วนผสม (Copper alloy) สามารถจัดได้เป็ นประเภทใหญ่ ๆ
คือ ทองแดง ทองเหลือ ทองสัมฤทธิ์ นิกเกิล - ทองแดง นิกเกิล - เงิน
ความแข็งแรงทนทานของโลหะผสมดังกล่าวอยูร่ ะหว่าง 30,000 – 200,000
ปอนด์ต่อตารางนิ้ว โลหะที่มีทองแดงเป็ นส่ วนผสมน้อยกว่าร้อยละ 5 จะ
นาไปใช้กบั อุปกรณ์ประเภทไม่ทนไฟ เมื่อผ่านกระบวนการความเย็น
ทองเหลืองซึ่งมีส่วนผสมของทองแดง และสังกะสี นามาใช้เป็ นวัสดุที่คลาย
ความร้อนเร็ ว ใช้กบั สภาพแวดล้อมที่ตอ้ งผ่านการเสี ยดสี ส่ วนทองสัมฤทธิ์
ซึ่งมีส่วนผสมของทองแดงและดีบุกนามาใช้ทาวัสดุที่ตอ้ งผ่านการเสี ยดสี มาก
และมีราคาแพงกว่าทองเหลือง โลหะผสมทองแดงที่มีตะกัว่ จะเพิ่มคุณสมบัติ
พิเศษที่ช่วยในการกลึง อย่างไรก็ดีสาเหตุที่สาคัญอันหนึ่งในการใช้โลหะที่มี
ทองแดงเป็ นส่ วนผสมคือสี สนั ที่สวยงาม โลหะที่มีทองแดงเป็ นส่ วนผสมมี
ขายในท้องตลาดในหลายรู ปแบบ แต่มีราคาแพงกว่าโลหะผสมชนิดอื่น จึงไม่
มีการนามาใช้อย่างแพร่ หลายนัก
โลปะทีม่ ีแมกนีเซียมเป็ นส่ วนผสม (Magnesium alloy) คุณสมบัติพิเศษของ
แมกนีเซียม คือ มีน้ าหนักเบา มีน้ าหนักเพียง 2/3 ของอะลูมิเนียม สามารถ
นามาผลิตวัสดุที่ตอ้ งการความทนทาน สามารถกลึงและเชื่อมต่อกับวัสดุอื่น
ได้ดี ไม่ถูกกับสารกรดและเกลือ ฉะนั้นจึงมักไม่นิยมมาใช้ผลิตวัตดุที่อยูใ่ กล้
ทะเล โลหะผสมนี้เหมาะกับการผลิตวัสดุที่ใช้กบั อุณหภูมิต่ากว่า 300 องศาฟา
เรนไฮต์ เพราะจะเพิ่มความแข็งแรงทนทาน เนื่องจากโลหะผสมนี้มีอตั รา
ความยืดตัวสูง จึงจาเป็ นต้องใช้ความระมัดระวัง นอกจากนี้ยงั มีราคาแพงกว่า
อะลูมิเนียม จึงมักใช้ผลิตเฉพาะวัสดุที่ตอ้ งการให้มีน้ าหนักเบา สามารถลด
ความเฉื่อย
โลหะผสมทีไ่ ด้ มาจากการหล่อ
โลหะที่ใช้ในการหล่อ ได้แก่ สังกะสี อะลูมิเนียม แมกนีเซียม ทองแดง ตะกัว่
และดีบุก สามารถจัดเป็ นประเภทที่ใช้ความร้อนต่า และประเภทที่ใช้ความ
ร้อนสูง ประเภทที่ใช้ความร้อนต่า คือ ใช้ความร้อนต่ากว่า 1,000 องศาฟาเรน
ไฮต์ มีตน้ ทุนต่า ส่ วนประเภทที่ใช้ความร้อนสูงจาเป็ นต้องเสี ยต้นทุนสูง ใน
การรักษาระดับความร้อนในการหลอมให้อยูใ่ นสภาพที่ถูกต้อง เพื่อไม่ให้วสั ดุ
นั้นกร่ อนง่าย ซึ่งเป็ นสาเหตุหนึ่งที่ทาให้การหล่อโลหะผสมที่ใช้อุณหภูมิสูง
ได้รับการพัฒนาน้อยมาก
โลหะผสมทีม่ ีส่วนผสมของสั งกะสี เป็ นหลัก (Zn-base alloy) โลหะผสมส่ วนใหญ่
จะมีสงั กะสี เป็ นส่ วนผสมมากกว่าร้อยละ 754 หล่อโดยใช้อุณหภูมิต่า และเสี ย
ต้นทุนไม่สูง การหล่อจาเป็ นต้องใช้สงั กะสี บริ สุทธิ์ เนื่องจากโลหะอื่นที่นามา
ผสมส่ วนใหญ่จะไม่บริ สุทธิ์ และต้องใช้โลหะอื่นในปริ มาณจากัด
ตารางที่ 4.5 แสดงส่ วนประกอบของโลหะผสมโดยที่อะลูมิเนียมในโลหะผสมจะมี
ส่ วนช่วยเพิม่ คุณสมบัติทางเครื่ องกล และช่วยไม่ให้โลหะละลายในเหล็ก
ทองแดงใช้เพิ่มความทนทาน แข็งแรง และแมงกานีสช่วยให้วสั ดุที่หล่อถาวร
โลหะผสมที่มีส่วนผสมของสังกะสี เป็ นหลักถูกนามาใช้ในอุตสาหกรรม
รถยนต์ และอุตสาหกรรมอื่น
ASTM Number
AG40A (XXIII)
AC41A (XXV)
Al
Cu
Mg
4.1
4.1
1.max
1.0
0.04
0.04
Use
Remainder
Remainder
ตารางที่ 4.5 แสดงส่ วนประกอบของโลหะผสมที่มีสงั กะสี เป็ นหลัก
โลหะผสมทีม่ ีส่วนผสมของอะลูมิเนียมเป็ นหลัก (Al-base alloy) โลหะผสมดังกล่าว
นิยมใช้เนื่องจากมีน้ าหนักเบา และทนการเสี ยดสี ได้ดี แต่มีคุณสมบัติทาง
กายภาพด้อยกว่าและหล่อได้ยากกว่าเมื่อเทียบกับสังกะสี ผสม เนื่องจากโลหะ
ผสมดังกล่าวเมื่อเสี ยดสี กบั เหล็กเป็ นเวลานานจะติดกับเหล็ก อุณหภูมิที่ใช้ใน
การหล่อโลหะนี้อยูท่ ี่ประมาณ 1,100 องศาฟาเรนไฮต์ ธาตุหลักที่มกั ใช้กบั
โลหะผสมนี้ได้แก่ ซิลิคอน ทองแดง แมกนีเซียม โดยที่ซิลิคอนช่วยเพิ่ม
ความแข็ง และความต้านทานการเสี ยดสี ของทองแดง เพิม่ คุณสมบัติทาง
เครื่ องกล และแมกนีเซียม ช่วยเพิ่มความต้านทาน ดังแสดงในตารางที่ 4.6
นอกเหนือจากคุณสมบัติที่วา่ มีน้ าหนักเบา และต้านทานการเสี ยดสี ได้ดี โลหะ
ผสมนี้ยงั เป็ นสื่ อนาไฟฟ้ าที่ดี ง่ายแต่การตกแต่ง และกลึงง่าย
ASTM
Number
Cu
Si
S12A & B
S5C
G8A
3
SG100A &B
SC84B
3.5
12
5
9.5
9
Mg
8
0.5
Al
Remainder
Remainder
Remainder
Remainder
Remainder
Use
Large intricate castings with thin
sections, resists corrosion
General purpose and for permanent
mold casting
Castings requiring high strength,
ductility, and resistance to corrosion
General purpose castings, good
properties, and excallent casting
characteristics
Good machinability, physical
properties, and casting chracteristics
ตารางที่ 4.6 แสดงส่ วนประกอบของโลหะผสมที่มีส่วนผสมของอะลูมิเนียมเป็ นหลัก
โลหะผสมทีม่ ีส่วนผสมของทองแดงเป็ นหลัก (Cu-bas alloy) ปัญหาของการหล่อ
ทองเหลือง และทองบรอนซ์ คือ ต้องใช้อุณหภูมิสูงถึง 1600 – 1900 องศาฟา
เรนไฮต์ ทาให้ในการหล่อจาเป็ นต้องใช้แม่พิมพ์ที่ทาด้วยเหล็ก ซึ่งทนความ
ร้อนได้สูง และในการหล่อโลหะผสมดังกล่าว จะถูกหลอมในเตาไฟแล้วจึงเท
เข้าเครื่ องในรู ปของเหลว ส่ วนประกอบของโลหะผสมนี้ดูได้จากตารางที่ 4.7
โลหะผสมสามารถนาไปใช้ประกอบวัตถุต่าง ๆ ได้
ASTM
Number
Z30A
ZS331A
ZS144A
Cu
57
min
65
81
Si
Sn
Pb
Zn
Use
1
4
1.5
1.5
30 min
Rem.
Rem.
Yellow brass alloy having good
machinability and casting qualities
General-purpose casting; good
properties, corrosion resistance, and
castability
High strength, hardness, and wear
resistance-but most difficalt to mold
ตารางที่ 4.7 แสดงโลหะผสมที่มีส่วนผสมของทองแดงเป็ นหลัก
โลหะผสมทีม่ ีแมกนีเซียมเป็ นส่ วนผสมหลัก (Mg-base alloys) ส่ วนใหญ่
แมกนีเซียมจะผสมกับอะลูมิเนียมเป็ นหลัก แต่จะมีธาตุอื่นปนบ้างก็เพียง
ส่ วนย่อย เป็ นโลหะที่มีราคาแพง แต่มีประโยชน์ใช้สอยดี เนื่องจากมีน้ าหนัก
เบา และกลึงง่าย แต่ความสามารถในการต้านทานเสี ยดสี มีนอ้ ยกว่าโลหะผสม
ชนิดอื่น จึงจาเป็ นต้องเคลือบก่อนนาไปใช้ การหล่อโลหะผสมนี้ใช้
กระบวนการเช่นเดียวกับการหล่อโลหะผสมอะลูมิเนียม และหล่อที่อุณหภูมิ
สูง 1200 – 1300 องศาฟาเรนไฮต์ เนื่องจากโลหะผสมนี้มีน้ าหนักเบา มี
คุณสมบัติทางเครื่ องกล และกลึงง่าย จึงนาไปใช้ในการผลิตเครื่ องบิน
ชิ้นส่ วนมอเตอร์ และอื่น ๆ
โลหะผสมทีม่ ีตะกัว่ เป็ นส่ วนผสมหลัก (Lead-base alloy) โดยปกติตะกัว่ จะละลายที่
อุณหภูมิ 621.3 องศาฟาเรนไฮต์ แต่เมื่อผสมกับพลวงร้อยละ 16 จะสามารถ
ละลายที่อุณหภูมิเพียง 470 องศาฟาเรนไฮต์ พลวงมีคุณสมบัติที่ช่วยให้ตะกัว่ มี
ความแข็งขึ้น และหดตัวน้อยลง เนื่องจากตะกัว่ มีราคาถูกและหล่อง่าย จึงมี
การนามาใช้สาหรับผลิตชิ้นส่ วนแบตเตอรี่ ซึ่งไม่ตอ้ งมีการเสี ยดสี มากนัก
โลหะผสมทีม่ ีดีบุกเป็ นส่ วนผสมหลัก (tin base alloys) คุณสมบัติทางเครื่ องกลของ
โลหะผสมนี้ เหมือนกับโลหะผสมตะกัว่ แต่มีราคาแพงกว่า อย่างไรก็ดีโลหะ
ผสมชนิดนี้มีความสามารถในการต้านทานการเสี ยดสี ได้ดี จึงมีการนาไปใช้
ใส่ อาหารและเครื่ องดื่ม
บทที่ 5 การหล่อ
กระบวนการหล่อประกอบด้วย การทาแบบหล่อ การเตรี ยมการหลอมละลาย
โลหะ การทาความสะอาดโลหะหล่อ และเตรี ยมการแยกทรายเพื่อทาแบบ
หล่อ ผลิตผลของงานหล่อก็คือโลหะหล่อที่ผลิตตั้งแต่ขนาด 1 ปอนด์ถึง
หลายๆตัน ซึ่งโลหะเหล่านี้อาจได้มาจากส่ วนผสมของโลหะหลายชนิดรวมกัน
ก็ได้
โลหะหล่อเหล่านี้ผลิตกันมานานแล้วตั้งแต่ก่อน ค. ศ. 2000 กระบวนการที่ใช้
ในอดีตกับปัจจุบนั ก็แตกต่างกันเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ปัจจุบนั ได้มีการค้นคว้า
นามาประยุกต์เข้ากันมากขึ้นในงานอุตสาหกรรมทาให้การผลิตได้จานวนครั้ง
ละมากๆข้น ผิวที่ได้เรี ยบขึ้น ขนาดที่เผือ่ ก็เพียงเล็กน้อย และยังปรับปรุ ง
คุณสมบัติเชิงกลของโลหะให้ดีข้ ึนเรื่ อยๆ และยังทาให้มีขนาดเล็กใหญ่ตาม
ต้องการนอกจากนี้แบบหล่อที่ใช้น้ นั อาจทาจากโลหะ ปูนพลาสเตอร์
เครื่ องปั้นดินเผา หรื อสารทนความร้อนอื่นๆ อีกหลายชนิด
ชนิดของทรายหล่อ (Types of sand castings )
ทรายที่ใช้ในแบบหล่อนั้นส่ วนมากมีลกั ษณะคล้ายกัน แต่ข้ ึนอยูก่ บั วิธีนาไปใช้
ซึ่งแตกต่างกันอยู่ 2 ประการ แบ่งได้ตามชนิดของกระสวน (Pattern) ที่ใช้ คือ
1. กระสวนที่ถอดออกได้ (Removable pattern)
2. กระสวนที่สามารถถ่ายเทได้ (Disposable pattern)
ในวิธีการทากระสวนที่ถอดออกได้ ทรายจะถูกวางลงบนกระสวน และต่อมาก็นาเอา
กระสวนออกจากทราย เทน้ าโลหะเข้าสู่แบบทาให้ได้โลหะหล่อ ส่ วนวิธีแบบ
ถ่ายเทได้ ทาจาก Polystyrene เข้าแทนอยูใ่ นแบบทราย เมื่อเทน้ าโลหะเข้าไป
ในแบบหล่อ ก็จะกลายเป็ นไอ
เพื่อความเข้าใจ ในกระบวนการหล่อนี้ จึงจาเป็ นที่จะต้องรู ้ถึงวิธีการทาแบบ
หล่อว่าทาอย่างไรและมีปัจจัยที่สาคัญอะไรบ้าง ที่จะผลิตให้ได้โลหะที่ดี ปัจจัย
หลักที่สาคัญคือ
1. วิธีการทาแบบหล่อ (Mold procedure)
2. กระสวน (Pattern)
3. ทรายหล่อ (Sand)
4. แกนกลางหรื อไส้แบบ (Cores)
5. อุปกรณ์เครื่ องกล (Mechanical equipment)
6. ชนิดของโลหะที่หล่อ (Metals)
7. การเทโลหะเหลวและการทาความสะอาด (Pouring and cleaning)
วิธีการทาแบบหล่อ (Mold procedure)
Green sand molds วิธีน้ ีนิยมใช้กนั มากที่สุด การทาโดยกระทุง้ ทรายบนกระสวน
ด้วยการเททรายลงบนแผ่นไม้ หรื อใช้ทรายเป็ นแกนกลางก็ได้
Skin-dried molds วิธีที่ใช้ในการเตรี ยมทรายแบบนี้มี 2 วิธี คือ
วิธีที่ 1 นาทรายวางรอบๆ กระสวนเพื่อให้ลึกประมาณ ครึ่ งนิ้ว แล้วผสมเข้ากับตัวยึด
เพื่อว่าเมื่อแห้งแล้วมันจะทาให้แข็งบนแบบหล่อ และส่ วนที่คา้ งอยูก่ ใ็ ช้ Green
sand ทาต่อไป
วิธีที่ 2 เป็ นวิธีที่ใช้ Green sand ทาแบบหล่อแล้วแล้วเคลือบผิวด้วยการพ่นน้ ายา
ที่ทาให้แข็งเมื่อถูกน้ าร้อน น้ ายาพ่นที่ใช้ได้จากน้ ามันลินสิ ด Molasses water,
Gelatinzed starch และสารละลายของเหลวที่มีลกั ษณะคล้ายกัน
ทั้ง 2 วิธีด้ งั กล่าว แบบจะต้องทาให้แห้งด้วยการเป่ า หรื อด้วยการใช้หวั พ่น
ความร้อนเพื่อทาให้แข็งตัวที่บริ เวณผิว และไล่ความชื้นออกไป
3. Dry-sand molds แบบหล่อแบบนี้ทามาจากทรายหยาบๆผสมกับวัสดุยดึ ดั้งนั้นจึง
ต้องเตรี ยมทรายก่อนนาไปใช้ และต้องพิจารณาดูภาวะที่จะเทน้ าโลหะลงไป
ในแบบหล่อด้วย ซึ่งแบบหล่อนี้สามารถทาให้มีรูปต่างๆได้ และเมื่อเทน้ า
โลหะลงไปจะไม่เกิดปัญหาเรื่ องฟองอากาศที่เกิดจากความชื้นนั้นได้ท้ งั แบบ
Skin-dried molds และ Dry-sand mold นี้นิยมใช้กนั อย่างกว้างขวางในการหล่อ
เหล็กกล้า
4. Loam molds แบบหล่อนี้ใช้สาหรับงานหล่อขนาดใหญ่ แบบหล่อนี้ได้ถูกสร้าง
ครั้งแรกด้วยอิฐหรื อชิ้นส่ วนของเหล็กขนาดใหญ่แล้วใช้ปูนฉาบคลุมอีก
ชั้นหนึ่ง เพื่อให้หนาและทนความร้อนสูงๆ สามารถทาให้มีรูปร่ างต่างๆได้
แล้วทาให้แบบหล่อนี้แห้ง
5. Furan molds เหมาะแก่การทาแบบหล่อสาหรับแบบกระสวนถ่ายเทได้และ
ไส้แบบต้องทาให้ทรายแห้งและเม็ดทรายต้องมีรูปร่ างแหลมคมด้วยการผสม
เข้ากับกรดฟอสฟอร์ริค ซึ่งทาหน้าที่เป็ นตัวเร่ งปฏิกิริยา และใส่ Furan resin
เข้าไป และทาการผสมต่อไปให้ resin นี้กระจายอยูท่ วั่ ๆไป แล้วเป่ าอากาศเข้า
ไปเพื่อทาให้แข็ง แต่อาจรอเวลาให้เพียงพอเพื่อทาแบบหล่อ วัสดุที่ใช้น้ ี
ตามปกติจะแข็งตัวภายใน 1 หรื อ 2 ชัว่ โมง
6. “CO2”molds ในกระบวนการนี้ตอ้ งทาทรายให้สะอาดผสมกับเกลือโซเดียม
และต้องผสมให้ทวั่ รอบๆกระสวน เมื่อใช้ความดันอัดอากาศ CO2 เข้าไปใน
แบบทรายแล้วจะทาให้ทรายที่ผสมนั้นแข็งตัวขึ้นวิธีน้ ีจะทาให้ไดัโลหะหล่อ
เรี ยบขึ้นดีมาก วิธีน้ ีต่อมาได้นามาใช้ทาไส้แบบด้วย
7. Metal molds แบบหล่อทาด้วยแบบโลหะ ส่ วนมากใช้ในการทาแบบพิมพ์
หล่อโลหะผสมที่มีจุดหลอมละลายต่า ทาให้ได้โลหะหล่อรู ปร่ างดี เรี ยบ ไม่
ต้องตบแต่งมาก
8. Special mold เป็ นแบบหล่อที่ทาขึ้นเป็ นพิเศษสาหรับงานบางอย่างที่อาจใช้
พลาสติก ปูน ซีเมนต์ ปูนพลาสเตอร์ กระดาษ และยางเป็ นวัสดุที่ใช้ทาแบบ
หล่อ
การผลิตแบบหล่อ (Molding processes ) ที่ในวงการหล่อนั้นแบ่งได้ด้ งั นี้
1. Bench molding เป็ นแบบหล่อที่เหมาะสมแก่การหล่อแบบเล็กๆ ทาบน
โต๊ะขนาดที่สูงพอช่างทาแบบจะทาได้สะดวก
2. Floor molding เมื่อโลหะหล่อเพิ่มขนาดใหญ่ข้ ึนก็ทาให้ยากแก่การยกต่อ
การเคลื่อนที่ งานที่ทาจึงต้องทาบนพื้นโรงหล่อ แบบหล่อแบบนี้เหมาะกับงาน
หล่อขนาดกลางและขนาดใหญ่
3. Pit molding เป็ นแบบหล่อที่เหมาะแก่งานหล่อขนาดใหญ่จึงทาในหลุม
หลุมนี่ทาหน้าที่เป็ นที่รองรับแบบหล่อ ด้านข้างของหลุมทาด้วยอิฐเป็ นผนัง
และก้นลางทาให้ผวิ หนามากเพื่อจะได้รองรับน้ าหนักดังนั้น Pit mold จึง
สามารถต้านทานความกดดันที่เกิดจากก๊าซร้อนได้ วิธีน้ ีประหยัดอย่างมากใน
การทาแบบจึงสามารถทางานชิ้นใหญ่ๆได้
4. Machine molding เป็ นวิธีการนาเครื่ องจักรมาใช้ทาแบบหล่อโดยการ
ปรับปรุ งขึ้นเพื่อใช้แทนการทางานด้วยมือ การกระทุง้ ทราย การทาแบบช่องรู
เท และดึงกระสวนออกนั้น สามารถใช้เครื่ องจักรได้ดีกว่าและมีประสิ ทธิภาพ
ดีกว่าที่ใช้มือทางาน
กระสวนที่ถอดออกได้ (Removable Patterns)
เป็ นวิธีทาแบบหล่อเฟื องเหล็ก แบบทรายที่ทานี้อยูใ่ นหี บหล่อ ซึ่งมีอยู่ 2 ส่ วน
ส่ วนบนเรี ยกว่าหี บบน ส่ วนลางเรี ยกว่า หี บล่าง ถ้าหี บหล่อนี้ทา 3 ส่ วน ส่ วน
ตรงกลางเรี ยกว่าหี บกลาง แต่ส่วนของหี บหล่อนี้ถูกยึดให้อยูใ่ นระดับที่
สัมพันธ์กนั กับตัวอื่นๆ โดยใช้สลักบนแต่ละด้านของหี บล่างซึ่งให้ติดกันโดย
สามารถถอดออกได้
ขั้นที่ 1 นาแผ่นไม้วางบนพื้นแล้วเอากระสวนวางตรงกลาง แล้วนาเอาหี บครอบ
แล้วใช้ทรายเทบนแผ่นไม้ แล้วอัดให้แน่นโดยอัดทรายเสริ มเข้าไปให้สมบูรณ์
แล้วปาดให้เรี ยบร้อย
ขั้นที่ 2 ยกหี บหล่อที่เต็มไปด้วยทรายนี้กลับ นาเอาอีกส่ วนหนึ่งสวมเข้าไปในหี บ
เดิม แล้วนาเอากระสวนซ้อนบนอันเดิม แล้วเททรายลงอัดให้เหมือนขั้นที่ 1
โดยมีเดือยไม้สวมเพื่อจะให้เป็ นรู เทน้ าโลหะ
ขั้นที่ 3 ยกหี บแยกออกจากกัน โดยนาเอากระสวนออกแล้วแต่งรู เทให้เรี ยบพร้อม
ทั้งทารู ออก จากนั้นเอาไส้แบบวางตรงกลางแล้วนาหี บสวมกลับเข้าที่เดิม
เมื่อนากระสวนออกแล้วควรให้ผงแกรไฟต์ทาแบบทรายเพื่อให้ทนความร้อน
สูง ๆ ได้ ทาให้โลหะที่หล่อได้รูปทรงดีตามที่ตอ้ งการ
กระสวนที่สามารถถ่ ายเทได้ (Disposable pattern )
ในการทาแบบหล่อแบบนี้ กระสวนที่ใช้ตามปกติใช้ 1 ชิ้น วางบนทรายในหี บหล่อ
ที่วางบนแผ่นไม้ แล้วเท Polystyrene ลงในแบบทรายนั้น ทรายที่ใช้ปกติใช้
Green sand แบบหล่อนี้ไม่จาเป็ นต้องทารู เทและรู ออก เมื่อเทน้ าโลหะแล้วจะ
ทาให้ Polystyrene นี้กลายเป็ นไอออกไปผ่านตามรู พรุ นของทราย โลหะก็จะ
เข้าที่ หลังจากเย็นตัวแล้วก็ถอดแบบออกจะได้ชิ้นงานตามต้องการ
รูเท รูล้น และคุณสมบัติของการแข็งตัวของนา้ โลหะ
รูเท (Gates)
ทางที่จะนาน้ าโลหะเหลวลงสู่แบบหล่อนั้นเรี ยกว่า รู เท ทาเป็ นปากรู เทเพื่อให้การ
ไหลเข้าแบบง่ายขึ้น จากนั้นก็มีรูเข้าก่อนที่น้ าโลหะเหลวไหลเข้าสู่แบบเพื่อรับ
น้ าหนักของน้ าโลหะซึ่งป้ องกันไม้ให้แบบหล่อชารุ ดเสี ยหายขณะที่เทน้ าโลหะ
เข้าสู่แบบ
รูล้น (Riser)
รู ลน้ คือ ช่องที่อยูบ่ นแบบหล่อทาขึ้นเพื่อให้น้ าโลหะออกมาเป็ นการป้ องกัน
การหดตัวของโลหะในแบบฏลหะนั้น ซึ่งมักจะทาให้มีขนาดใหญ่ จะอยูบ่ น
ส่ วนที่หนาที่สุดของโลหะหล่อ ซึ่งรู ลน้ นี้ยงั เป็ นตัวที่ทาให้ข้ ีตะกรันและสาร
มลทินบางชนิดลอยข้นสู่ผวิ อีกด้วย
การเกิดการหดตัวของโลหะนั้นจะปรากฏขึ้นเมื่อมันแข็งตัว และมันจะหดตัวทุกด้าน เมื่อมันหด
ตัวมันก็จะดึงโลหะในส่ วนที่อยูใ่ นรู ลน้ และรู เท เพราะการเย็นตัวนั้นมันจะเย็นตัวจากด้าน
ที่ติดกับผนังแบบทรายก่อนแล้วเข้าสู่ ตรงกลาง ดั้งนั้นส่ วนที่อยูต่ รงกลางจะแข็งตังสุ ดท้าย
ซึ่ งจะทาให้เกิดการหดตัว เรี ยกว่า การหดตัว ในกรณี ที่เกิดการหดตัวนั้นจะปรากฎขึ้นใน
บริ เวณพื้นที่ของอุณหภูมิที่สุงที่สุด และตรงทรายที่ถ่ายเทความร้อนได้ยากที่สุด
กระสวน (Pattern)
กระสวนแบบถอดออกได้มีอยู่ 7 ชนิด แบบที่ง่ายที่สุด คือ แบบชิ้นเดียว และ
กระสวนจานวนมากไม่สามารถทาให้เป็ นชิ้นเดียวกันได้ เพราะมันยากในการ
หล่อมาก และจากความยุง่ ยากนี้เองที่ทาให้ 2 ชิ้น ซึ่งครึ่ งหนึ่งอยูด่ า้ นบนอีก
ครึ่ งหนึ่งอยูด่ า้ นล่างโดยมีระดับเข้ากันได้ ซึ่งถูกาหนดให้คงที่ตายตัว ส่ วนที่
ถอดออกได้ 2 ชิ้น จึงจาเป็ นที่ตอ้ งแยกออกจากแบบหล่อ กล่าวคือ สามารถ
ถอดออกมาประกอบกันได้
หลักการทากระสวนพยายามตัดค่าใช้จ่ายเกี่ยวกับการทากระสวนที่มีราคงแพง
และการทากระสวนสาหรับชิ้นงานที่ใช้น้ นั ก็ข้ ึนกับการตัดสิ นใจและ
ประสบการณ์ของผูท้ าแบบ ซึ่งจะต้องคานึงถึงต้นทุนในการทาแบบและ
จานวนของงานที่หล่อด้วย
การเผือ่ ขนาดของกระสวน (Pattern allowances)
ในการทากระสวนนนั้นจะต้องพิจารณาถึงว่าขนาดของโลหะของโลหะที่หล่อ
นั้นต้องการขนาดเรี ยบเท่าไรและมีจุดมุ่งหมายอย่างไร เช่น อาจจะต้องทาการ
ตกแต่ง หลังจากหล่อออกมาแล้วหรื อเปล่า ซึ่งจะต้องคานึงถึงการหดตัวของ
โลหะ การลาดของกระสวน ความเรี ยบร้อยและการบิด เป็ นต้น
วัสดุสาหรับทากระสวน (Material for removable pattern)
ขั้นแรกในการทาการหล่อ ก็คือการเตรี ยมแบบที่เรี ยกว่ากระสวน ซึ่งมีขนาด
แตกต่างกัน ทั้งนี้ข้ ึนอยูก่ บั เหตุผลในการหล่อ และจาเป็ นต้องเผือ่ ขนาดไว้จาก
แบบที่เขียนด้วย ทั้งนี้เพื่อกันการหดตัวของโลหะ การตกแต่งผิวและอื่นๆ จน
ทาให้โลหะหล่อสาเร็ จได้ขนาดตามต้องการ ดั้งนั้นจะเห็นว่าการเผือ่ ขนาดไว้
บนกระสวนนี้จึงจาเป็ นต่อการออกแบบและการสร้างกระสวน
บทที่ 6 การอบชุบ
ค่า Heat treatment ซึ่งแปลเป็ นภาษาไทยว่าการอบชุบเพื่อเปลี่ยนแปลง
คุณสมบัติของโลหะ ไม่ได้หมายความถึงการชุบให้โลหะแข็งตัวเพื่อนาไปใช้
งานอย่างเดียว แต่จะมีความหมายคลุมไปถึงกรรมวิธีทุกอย่างที่ใช้ความร้อน
เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของโลหะ ดังนั้นการอบชุบจึงมีอยูม่ ากมายหลายวิธี
แต่ในที่น้ ีจะกล่าวเฉพาะที่สาคัญ ๆ เพื่อจะได้ทาให้เกิดคามเข้าใจถึงหลักการใน
การอบชุม
การอบชุมเหล็กด้วยความร้อน คือกระบวนการให้ความร้อนและลดความร้อน
แก่เหล็กเพื่อเปลี่ยนแปลงและปรับปรุ งคุณสมบัติของเหล็กนั้นให้เหมาะสมกับ
สภาพที่จะนาไปใช้งาน เช่น ทาให้มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น เหนียวขึ้น
ต้านทานต่อการสึ กหรอ แข็งขึ้น ต้านทานต่อแรงกระแทกเป็ นต้น บางครั้ง
การอบชุบเหล็กด้วยความร้อนจะทาให้เหล็กนั้นอ่อนลงเพื่อง่ายต่อการตบแต่ง
ไสกลึง การอบชุบเหล็กด้วยความร้อนจึงเป็ นกรรมวิธีที่มีความสาคัญกรรมวิธี
หนึ่ง และใช้กนั อย่างกว้างขวางในงานอุตสาหกรรมโลหะ และเนื่องจาก
เหล็กกล้าเป็ นโลหะที่ใช้กนั มากในงานอุตสาหกรรมโลหะ ซึ่งใช้ทาชิ้นส่ วน
ของเครื่ องจักร เครื่ องยนต์ เครื่ องมือ และอุปกรณ์ต่าง ๆ
คุณสมบัติของธาตุต่าง ๆ ทีส่ าคัญเมื่อผสมลงไปในเหล็กทีท่ าการอบชุ บ
คาร์ บอน
เป็ นตัวที่สาคัญที่สุดที่จะต้องมีผสมอยูใ่ นเนื้อเหล็ก มีคุณสมบัติทาให้เหล็ก
แข็ง หลังจากผ่านกระบวนการอบชุบด้วยความร้อน และใช้เป็ นวั ไล่ซลั เฟอร์
ซึ่งเป็ นตัวที่ไม่ตอ้ งการในเนื่องเหล็กออกในขณะหลอมทาให้เหล็กชุบแข็งง่าย
ขึ้น เนื่องจากเป็ นตัวลดอัตราการเย็นตัว ทาให้เหล็กทนทานแรงดึงได้มากขึ้น
เพิ่มสัมประสิ ทธิ์การขยายตัวของเหล็กเมื่อถูกความร้อน แต่จะลดคุณสมบัติใน
การเป็ นตัวนาไฟฟ้ าและความร้อน
อะลูมิเนียม
เป็ นตัวที่นิยมใช้เป็ นตัวไล่แก๊สมากที่สุด ผสมเล็กน้อยในเหล็ก ทาให้เนื้อ
ละเอียดขึ้นใช้ผสมลงในเหล็กที่จะนาไปผ่านกระบวนการอบชุบแข็งโดยวิธีไน
ไต ทั้งนี้เนื่องจากอะลูเนียมสามารถรวมตัวกับไนโตรเจนเป็ นสารที่แข็งมาก
ใช้ผสมลงในเหล็กทนความร้อนบางชนิดเพื่อให้ตา้ นทานต่อการตกสะเก็ดได้ดี
ขึ้น
โครเมียม
ทาให้เหล็กอบชุบได้ง่ายขึ้น เพราะลดอัตราการเย็นตัวลงอย่างมาก สามารถ
ชุบในน้ ามันหรื ออากาศได้ เพิ่มความแข็งให้เหล็ก แต่ลดความทนทานต่อแรง
กระแทกลง โครเมียมที่ผสมในเหล็กจะรวมตัวกับคาร์บอนเป็ นสารประกอบ
พวกคาร์ไบด์ซ่ ึงแข็งมาก ดังนั้นจึงทาให้เหล็กทนทานต่อแรงเสี ยดสี บริ เวณที่
เป็ นรอยคมไม่สึกง่าย ทาให้เหล็กเกิดเป็ นสนิมได้ยาก เพิ่มความแข็งแรงของ
เหล็กที่ใช้งานที่อุณหภูมิสูง เพิม่ ความทนทานต่อการกัดกร่ อนของสารต่าง ๆ
ได้ดีข้ ึน
ทังสเตน
สามารถรวมตัวกับคาร์บอนเป็ นคาร์ไบด์ที่แข็งมาก ทาให้เหล็กที่ผสมทังสเตน
มีความแข็งมากหลังจากผ่านการอบชุบ จึงใช้ทาพวกเครื่ องมือมีคมต่าง ๆ ทา
ให้เหล็กเหนียวขึ้น และป้ องกันไม่ให้เหล็กเกิดเนื้อหยาบเพิ่มความทนทานต่อ
การเสี ยดสี ของเหล็ก
โมลิบดิมั่ม
ปกติมกั จะใช้ผสมรวมกับธาตุอื่น ๆ เป็ นตัวลดอัตราการเย็นตัว ทาให้อบชุบง่ายขึ้น
ป้ องกันการเปาระขณะคืนตัว ทาให้เหล็กมีเนื้อละเอียด เพิ่มความทนทานต่อแรงดึงแก่
เหล็กมากขึ้น สามารถรวมกับคาร์ บอนเป็ นคาร์ ไบด์ได้ง่ายมาก ดังนั้นจึงปรับปรุ ง
คุณสมบัติในการตัดโลหะของเหล็กไฮสปี ดได้ดีข้ ึน เพิม่ ความต้านทานต่อการกัดกร่ อน
แก่เหล็ก
แวนนาเดียม
ทาให้ทนต่อความร้อนได้ดี เพิ่มความแข็งแรงให้กบั เหล็ก โดยไม่ทาให้
คุณสมบัติในการเชื่อมการดึงยึดเสี ยไป ทาให้เหล็กมีเนื้อละเอียด รวมตัวกับ
คาร์บอนเป็ นคาร์ไบด์ได้ง่าย จึงทาให้ทนทานต่อการสึ กกร่ อนมักจะผสมใน
เหล็กทนความร้อนและเหล็กไฮสปี ด
นิกเกิล
เป็ นตัวที่เพิ่มความทนทานต่อแรงกระแทกของเหล็ก ดังนั้นจึงใช้ผสมในเหล็ก
ที่จะนาไปชุบแข็งที่ผวิ ใช้ผสมกับโครเมียมทาให้เหล็กทนทานต่อการกัด
กร่ อนได้ดี ไม่เป็ นสนิมง่าย ทนความร้อนได้ดี
โคบอลต์
ไม่ทาให้เกิดสารคาร์ไบด์แต่สามารถป้ องกันไม่ให้เหล็กเกิดเนื้อหยาบที่
อุณหภูมิสูง ดังนั้นจึงช่วยปรับปรุ งให้เหล็กมีความแข็งและแข็งแรงที่อุณหภูมิ
สูง ด้วยเหตุน้ ีจึงใช้ผสมในเหล็กทนความร้อน และเหล็กไฮสปี ด
ซิลคิ อน
ใช้เป็ นตัว oxidising agent ทาให้เหล็กแข็งแรงและทนทานต่อการขัดสี ได้ดี
ขึ้น เพิ่มค่าแรงดึงที่จุดยืดของเหล็กให้สูงขึ้นมาก ดังนั้นจึงใช้ผสมในการทา
เหล็กสปริ ง ช่วยทาให้เหล็กทนทานต่อการตกสะเก็ดที่อุณหภูมิสูงได้ดี จึงใช้
ผสมในเหล็กทนความร้อน
ฟอสฟอรัส และซัลเฟอร์
เป็ นตัวทาลายคุณสมบัติของเหล็ก แต่มกั ผสมอยูใ่ นเนื้อเหล็กโดยไม่ได้ต้ งั ใจ
ต้องพยายามให้มีนอ้ ยที่สุด
องค์ ประกอบทีส่ าคัญของวัสดุชิ้นงานทีท่ าการอบชุบ
1. ปริ มาณธาตุถ่านอย่างเพียงพอที่ผสมอยูใ่ นเนื้อเหล็ก เพราะว่าความแข็งของเหล็ก
เพิม่ ขึ้นเมื่อปริ มาณของธาตุถ่ายที่ผสมอยูใ่ นเนื้อเหล้กเพิ่มขึ้น แต่การยืดตัว
ลดลง
2. ระดับอุณหภูมิที่ทาโครงสร้างภายในของเหล็กเปลี่ยนเป็ นโครงสร้างแบบออสเต
ไนต์
3. อัตราการเย็นตัวหลังจากเหล็กที่มีโครงสร้างภายในเป็ นออสเตไนต์
การอบชุบ (Heat treatment) ที่สาคัญ ๆ มีดงั นี้
1. การอบให้อ่อน (Annealing) เพื่อให้เหล็กกล้าง่ายต่อการนาไปตบแต่งไส
กลึง กรรมวิธีมีดงั ต่อไปนี้ เผาเหล็กให้ร้อนขึ้นอย่างช้า ๆ จนถึงระดับอุณหภูมิ
ประมาณ 50 องศาเซลเซียส เหนือระดับอุณหภูมิวิกฤตสิ้ นสุ ด แล้วเผาแช่อยู่
ช่วงระยะเวลาหนึ่งเพื่อให้ความร้อนแผ่กระจายตลอดชิ้นงานหลังจากนั้นปล่อย
ให้เย็นตัวลงอย่างช้า ๆ ภายในเตา จนถึงระดับอุณหภูมิหอ้ ง
การทา Annealing มีวตั ถุประสงค์ที่สาคัญ 3 ประการ คือ
1) เพื่อลดความเครี ยดทีเกิดขึ้นภายในเนื้อโลหะ ที่ผา่ นกรรมวิธีหล่อขึ้นรู ป
ด้วยวิธี Hot และ Cold working มา
เพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติของโลหะให้สม่าเสมอ
เพื่อลดแก๊สที่ปนอยูใ่ นเนื้อโลหะให้นอ้ ยลง เพราะแก๊สที่ปนอยูน่ ้ ีจะทาให้โลหะมี
ความเหนียวต่า
การอบคลาย ทาโดยการเผาโลหะที่อุณหภูมิสูง แล้วปล่อยให้เย็นช้า ๆ ภายในเตา
เพื่อให้โลหะเปลี่ยนโครงสร้างทีละน้อยจนถึงอุณหภูมิหอ้ ง
อุณหภูมิที่ใช้ในการทา Annealing สาหรับเหล็กกล้าทาที่อุณหภูมิ 800 850 องศาเซลเซียส
สาหรับเหล็กหล่อทาที่อุณหภูมิ 800 - 850
องศาเซลเซียส
สาหรับทองเหลืองที่อุณหภูมิ 800 – 850 องศา
เซลเซียส
2. การลดความเค้น (Stress relieving) เพื่อช่วยลดการบิดงอภายหลังการชุบแข็ง
กระทาโดยการเผาเหล็กจนถึงระดับอุณหภูมิต่ากว่าอุณหภูมิวิกฤติเริ่ มต้น
ประมาณ 50 – 100 องศาเซลเซียส แล้วเผาแช่ช่วงระยะเวลาหนึ่งเพื่อให้ความ
ร้อนแผ่กระจายตอลดชิ้นงาน หลังจากนั้นปล่อยให้เย็นในเตาจนถึงระดับ
อุณหภูมิประมาณ 400 องศาเซลเซียส แล้วปล่อยให้เย็นในอากาศ
โลหะทุกชนิดภายหลังการทา cold work แล้มกั จะมีความเครี ยดเกิดขึ้นภายใน
โครงสร้างของโลหะ ทาให้เพิ่มทั้งความแข็งและทนต่อแรงดึง แต่ความ
เหนียวจะกลับลดลงมาก ทาให้เปราะและแตกง่ายเมื่อนาไปใช้งาน หรื อ ถ้า
จาเป็ นต้องทา Cold work ในขั้นต่อ ๆ ไป จะทาได้ยากเพราะในโลหะมี
ความแข็งเพิ่มขึ้น ต้องใช้พลังงานมากขึ้น จึงจะทาการแปรรู ปในขั้นต่อไปได้
เพื่อลดหรื อทาลายความเครี ยดนี้ให้นอ้ ยลงหรื อหมดไป จะนาโลหะมาเผาที่
อุณหภูมิสูงปานกลางประมาณ 200 – 400 องศาเซลเซียส ความเครี ยดใน
โลหะจะลดน้อยหรื อหมดไปขึ้นอยูก่ บั เวลาและอุณหภูมิที่ใช้ การลดความ
เคียดนี้บางทีกเ็ รี ยกว่า Process Annealing กล่าวคือ เป็ นการอบให้อ่อน
ระหว่างการทา cold work จากขั้นหนึ่งไปอีกขั้นหนึ่ง
3. การชุบแข็ง (Hardening) เพื่อให้เหล็กมีความแข็งต้านทานต่อการสึ กหรอ
กระทาโดยการเผาเหล็กให้ร้อนจนถึงระดับอุณหภูมิเหนืออุณหภูมิวิกฤติสิ้นสุ ด
ประมาณ 50 องศาเซลเซียส แล้วเผาแช่ไว้ที่ระดับอุณหภูมิน้ ีจนกระทัง่ ความ
ร้อนกระจายทัว่ ทั้งชิ้นงานและโครงสร้างภายในเปลี่ยนเป็ นออสเตไนท์ จึงนา
ชิ้นงานออกจากเตาไปทาการจุ่มชุบลงในสารชุบ ซึ่งทาให้อตั ราการเย็นตัว
เป็ นไปอย่างรวดเร็ ว เพื่อที่จะทาให้เหล็กมีโครงสร้างภายในเปลี่ยนเป็ นแบบ
มาร์เทนไซต์
การชุบแข็ง (Hardening) เพื่อให้ได้ความแข็งเพียงอย่างเดียว โลหะจะถูกเผาที่
อุณหภูมิสูง จนเปลี่ยนโครงสร้างเป็ นแบบหนึ่ง และจะนามาทาให้เย็นได้เร็ ว
ด้วยวิธีชุบในน้ าหรื อในน้ ามัน ทาให้โลหะไม่สามารถจะเปลี่ยนโครงสร้างมา
อยูใ่ นสภาพสมดุลได้ เป็ นเหตุให้โครงสร้างภายหลังการชุบ เป็ นโครงสร้าง
ใหม่ที่เป็ นแบบไม่สมดุล ซึ่งส่ วนมากจะมีความแข็งสูง การชุบแข็งส่ วนใหญ่
ใช้กบั เหล็กกล้าที่มีธาตุคาร์บอนเกินกว่า 0.3% และโลหะผสมระหว่าง
ทองแดงกับอะลูมิเนียมบางชนิด
อุณหภูมิที่ใช้ชุบแข็งเหล็ก จะใช้อุณหภูมิประมาณ 800 – 850๐C ในตอนนี้เหล็กจะเปลี่ยน
โครงสร้างเป็ นออสเตไนท์ และเมื่อชุบน้ าเหล็กจะให้โครงสร้างสร้างเป็ น มาร์เทนไซท์
ซึ่ งมีความแข็งสู งแต่เปาะ
สาหรับโลหะผสมทองแดงกับอะลูมิเนี ยม โดยมีอะลูมิเนียม 10% ชุบแข็งที่อุณหภูมิ 900 องศา
เซลเซี ยส จะได้โครงสร้างที่มีลกั ษณะคล้าย Martensite ของเหล็กเหมือนกัน และเป็ น
โครงสร้างที่มีความแข็งสูง
การอบชุบผิวแข็ง คือ การทาให้ผวิ ของเหล็กมีความแข็งด้วยการเพิม่ ปริ มาณธาตุ
ถ่านหรื อธาตุไนโตเจนให้มากขึ้น แต่ถา้ เหล็กนั้นมีปริ มาณของธาตุถ่านหรื อ
ไนโตรเจนเพียงพอ ก็สามารถนาไปอบชุบถานในโตรเจนว่ามีมากและถูกดูด
ซึมลึกเท่าไรด้วย ผิวของชิ้นงานที่ได้จะมีประสิ ทธิภาพดีกว่าเดิมมาก เพราะ
ผิวของชิ้นงานจะทนต่อการสึ กหรอ ทนแรงฉีกขาดได้สูง เช่น ชิ้นส่ วนของ
เครื่ องยนต์กลไกเมื่อผ่านการชุบแข็งที่ผวิ ของเหล็กแล้วจะมีความแข็งแรง
ทนทาน อายุการใช้งานสูง ชิ้นงานนี้จะมีราคาถูก เพราะสามารถใช้เหล็ก
ธรรมดานามาดัดแปลงได้
การที่เราต้องการให้เหล็กแข็งเฉพาะที่ผวิ นั้น เนื่องจากต้องการให้ชิ้นงานมีความ
เหนียวตรงแกนกลาง และมีความแข็งแรงเหมาะกับการใช้งานตามบริ เวณผิว
ของเหล็กนั้น
4. การอบคืนตัว (Tempering) เนื่องจากเหล็กภายหลังการชุบแข็งแล้วจะมีความ
แข็งมากและมีความเปราะเพื่อให้มีความเหนียวเพิม่ ขึ้น ความแข็งแรงเพิม่ ขึ้น
จึงนาเหล็กที่ชุบแข็งแล้วนามาอบคืนตัว โดยการเผาเหล็กให้ร้อนจนถึงระดับ
อุณหภูมิต่ากว่าอุณหภูมิวิกฤติ ซึ่งจะเป็ นระดับอุณหภูมิที่เท่าใดขึ้นอยูก่ บั ชนิด
ของเหล็ก แล้วเผาแช่ไว้ที่ระดับอุณหภูมิน้ นั ชัว่ ระยะเวลาหนึ่ง ต่อจากนั้น
ปล่อยให้เย็นตัวลงเพื่อปับให้ได้คุณสมบัติตามต้องการ เหมาะกับที่จะนาไปใช้
งานในแต่ละสภาพ
วิธีการอบเผาและปล่อยให้ เย็นในอากาศธรรมดา
เป็ นวิธีการอบเผาเหล็กให้ร้อนขึ้นอย่างช้า ๆ จนถึงระดับอุณหภูมิตามที่
ต้องการ และปล่อยให้เย็นตัวในอากาศ ระดับอุณหภูมิในการเผาแช่ข้ ึนขึ้นอยู่
กับชนิดของเหล็ก สาหรับเหล็กที่มีธาตุถ่านผสมอยูเ่ ท่ากับ 0.85 เปอร์เซ็นต์
ต้องการระดับอุณหภูมิประมาณ 780 องศาเซลเซียส
วิธี Nor – malizing นี้เหมาะสาหรับการจัดโครงสร้างของเหล็กให้เป็ นระเบียบ
ภายหลังจากเผาตีและวางโครงสร้างให้อยูใ่ นสภาพปกติ เพื่อที่จะอบชุบครั้งที่
2 เนื่องจากการอบชุบครั้งแรกไม่ถูกต้อง
โลหะภายหลังการชุบแข็งแล้ว มักจะมีความแข็งสูง แต่จะเปราะแตกหักได้ง่าย
ในขณะใช้งาน เพื่อเป็ นการแก้ขอ้ เสี ยนี้ จาเป็ นต้องนามาเผาที่อุณหภูมิต่าเป็ น
การคืนสู่สภาพเดิม แต่จะไม่กระทาจนกลับคืนสภาพเดิมทั้งหมด จะคืนตัว
เพียงบางส่ วนเท่านั้น ทาให้โลหะภายหลังอบคืนตัว มีความเหนียวเพิม่ ขึ้น แต่
ความแข็งจะลดลงเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น เหล็กภายหลังชุบแข็งแล้วจะได้
Martensite แต่เมื่ออบคืนตัว ความแข็งของ Martensite จะลดลงและจะคืนตัว
บางส่ วนขึ้นอยูก่ บั เวลาและอุณหภูมิที่อบคืนตัว ทาให้ได้โครงสร้างใหม่ที่มี
ความเหนียวและความแข็งปานกลาง
5. มาร์เทมเปอริ่ ง (Martempering) เป็ นวิธีการอบชุบเหล็กด้วยความร้อนอีกวิธี
หนึ่ง เหมาะสาหรับใช้กบั ชิ้นงานที่มีความหนามาก ๆ เช่น แม่พิมพ์ เพื่อช่วย
ในการลดการบิดงอของชิ้นงาน เนื่องมาจากสาเหตุการเย็นตัวไม่เท่ากัน
ระหว่างผิวนอกของชิ้นงานและภายในใจกลางของชิ้นงาน การชุบแบบมาร์เท
มเปอรี่ งจะได้ความแข็งประมาณ 55 – 60 RC มีวิธีการดังต่อไปนี้ หลังจากให้
ความร้อนแก่ชิ้นงานจนทาให้ชิ้นงานเกิดโครงสร้างแบบออสเตไนท์แล้ว
ต่อจากนั้นลดระดับอุณหภูมิลงมาก่อนที่จะทาให้เกิดโครงสร้างมาร์เทนไซท์
เริ่ มต้นและเผาแช่ที่ระดับอุณหภูมิน้ ีชวั่ ระยะเวลาหนึ่ง ต่อจากนั้นทาให้เย็นตัว
ในอากาศ ก็จะได้โครงสร้างแบบมาร์เทนไซท์
6. ออสเทมเปอริ่ ง (Austempering) เป็ นวิธีการอบชุบเหล็กด้วยความร้อนอีกวิธี
หนึ่งเช่นกันเหมาะสาหรับชิ้นงานบาง ๆ ซึ่งต้องการความแข็งเหนียว มีวิธีการ
ดังต่อไปนี้ หลังจากให้ความร้อนแก่ชิ้นงาจนทาให้ชิ้นงานเกิดโครงสร้างแบบ
ออสเตไนท์แล้ว ต่อจากนั้นละระดับอุณหภูมิลงมา
เพื่อที่จะทาให้ชิ้นงานเปลี่ยนโครงสร้างมาเป็ นแบบเบไนท์แล้วเผาแช่ที่ระดับอุณหภูมิน้ ี ช่วง
ระยะเวลาหนึ่ง เพื่อที่จะทาให้เกิดโครงสร้างแบบเบไนท์ให้มากที่สุด ต่อจากนั้นปล่อยให้
เย็นในอากาศ วิธีการแบบนี้จะทาให้คาร์ ไบด์ไม่ค่อยมีและมีแรงเครี ยดเกิดขึ้นน้อย จึงทา
ให้ขนาดของชิ้นงานไม่เปลี่ยนรู ป
การทดสอบความแข็งของชิ้นงาน
ภายหลังจากการอบชอบดลหะทุกครั้ง สิ่ งที่จาเป็ นที่สุดก็คือการทดสอบหาค่า
ความแข็งเพื่อให้ได้ความแข็งตามที่ตอ้ งการ ในการทดสอบนี้ นอกจากจะ
เป็ นไปตามเหตุผลดังที่กล่าวมาแล้ว ยังเป็ นการวัดค่าความผิดพลาดในวิธีการที่
ใช้ หรื อความสามารถในทางปฏิบตั ิการในการอบชุบของแต่ละครั้ง
วิธีการทดสอบความแข็งมีหลายวิธี ซึ่งมีท้ งั ข้อดีและข้อเสี ย ได้แก่
1. แบบใช้ตะไบถู
2. แบบบริ เนล (Brinell)
3. แบบร็ อกเวล (Rock well)
4. แบบวิคเกอร์ (Vicker)
5. แบบชอร์ (shore or scleros cope)
การออกแบบชิ้นงานเพือ่ ป้องกันการแตกอันเกิดจากการอบชุบ
ชิ้นงานที่แตกอันกเกิดจากการอบชุบ เนื่องจากการออกแบบชิ้นงานไม่ถูกต้อง
โดยทัว่ ๆ ไป มีดงั นี้คือ
1. ออกแบบชิ้นงานเป็ นมุมแหลม
2. ในชิ้นงานเดียวกันออกแบบความหนาบางของชิ้นงานต่างกันมาก ๆ และอยูช่ ิดกัน
การออกแบบชิ้นงานเป็ นมุมแหลม มักจะแตกตรงมุมแหลมในขณะชุบโดยเฉพาะ
จุ่มชุบในของเหลว เช่น น้ าหรื อน้ ามัน การออกแบบควรจะหลีกเลี่ยงมุม
แหลมโดยทาให้เป็ นมุมมน หรื อถ้าหากเป็ นชิ้นงานที่ไม่มีความหนามากนัก
ควรจะหลีกเลี่ยงมุมแหลมโดยทาให้เป็ นมุมมน หรื อถ้าหากเป็ นชิ้นงานที่ไม่มี
ความหนามากนัก ควรจะหลีกเลี่ยงการแตกโดยใช้เหล็กชุบรมแทนก็ได้
เช่นกัน ถ้าหากชิ้นงานที่มีรูปร่ างสลับซับซ้อนหรื อชิ้นงานที่มีความหนามาก ๆ
จาเป็ นจะต้องหลีกเลี่ยงการใช้มุมแหลมเป็ นอย่างยิง่ เพราะจะทาให้ชิ้นงานเกิด
การแตกร้าวในขณะอบชุบได้ง่าย
การออกแบบงานมีความหนาบางต่างกันมาก ๆ อยูช่ ิดกันในชิ้นงานเดียวกัน เมื่อ
เวลาอบชุบจะทาให้ชิ้นงานเกิดการแตกร้าวและยังจะทาให้ชิ้นงานนั้นมีความ
แข็งไม่เท่ากันตลอดทั้งชิ้นงานได้ สาเหตุเนื่องจากอัตราการเย็นตัวของชิ้นงาน
ระหว่างส่ วนที่หนาและส่ วนที่บางไม่เท่ากันและเกิดแรงเค้นขึ้นภายในชิ้นงาน
ระหว่างส่ วนที่หนาและส่ วนที่บางไม่เท่ากัน ทั้งนี้จะรวมไปถึงการเจาะรู
ชิ้นงานด้วย การเจาะรู ระหว่างรู ไม่ควรน้อยกว่าความหนาของชิ้นงาน และ
การเจาะรู ไม่ควรชิดขอบของชิ้นงาน น้อยกว่าความหนาของชิ้นงานเช่นกัน
การแก้ไขสาหรับงานที่มีความหนาบางต่างกันมาก ๆ มีอยูด่ ว้ ยกันหลายวิธี
เนื่องจากการออกแบบที่ผดิ วิธี ซึ่งได้บอกถึงสาเหตุของการแตกและวิธีแก้ไข
ไว้ดว้ ยแล้ว
บทที่ 7 การผลิตงานจากโลหะผง
การผลิตชิ้นงานจากผงโลหะ เป็ นศิลปะการผลิตผลิตภัณฑ์ดา้ นการค้าแบบหนึ่ง
ซึ่งทาโลหะให้เป็ นผง
ก่อนแล้วนาไปอัดขึ้นรู ป การอัดขึ้นรู ปดังกล่าวอาจจะใช้ความร้อนหรื อไม่ใช้กไ็ ด้ ถ้า
ใช้ความร้อนอุณหภูมิจะต้องต่ากว่าจุดหลอมละลายของโลหะนั้น แต่ถา้ เป็ น
กรรมวิธีที่ตอ้ งใช้ความร้อนเราเรี ยกว่า การเกาะตัว(Sintering)จะช่วยเพิม่
คุณสมบัติดา้ นต่าง ๆ ผลผลิตของโลหะผงเช่น แท่งโคบอลต์ ทังสเตนคาร์ไบด์
เป็ นต้น
คุณลักษณะของโลหะผงทีส่ าคัญ
คุณลักษณะของผงโลหะที่ดีน้ นั ขึ้นอยูก่ บั คุณสมบัติ การจาแนกขนาด
ความสามารถในการไหล ความสามารถในการอัดตัว และคุณสมบัติในการ
เชื่อมประสาน
1.รู ปร่ าง ผงโลหะที่ผลิตออกมาอาจจะมีรูปร่ างที่กลม แบน หลายเหลี่ยม หลายคม
2.ความละเอียดของผล ขนาดของผงโลหะก่อให้เกิดอุปสรรคหลายอย่างในการทาให้เป็ นรู ปร่ าง
กล่าวคือ ถ้าขนาดของผงไม่เท่ากันทาให้การไหลของผงเข้าแบบเป็ นไปไม่สะดวก
อาจเกิดการสะดุดทาให้ความสามารถในด้านการไหลไม่ดีพอ
3.การจาแนกขนาดของผงโลหะ ถ้าหากการจาแนกของผงโลหะไม่ถูกหรื อไม่ดีแล้ว
จะทาให้เกิดผลต่อการไหลเป็ นอย่างมาก เช่น อาจทาให้การไหลเป็ นไปได้ชา้
กว่าปกติ
4.ความสามารถในการไหล เป็ นคุณสมบัติที่สาคัญมากในการช่วยให้โลหะไหลไหล
ลงสู่แบบ
เพราะว่าตัวผงโลหะจะต้องไหลเข้าแบบ และซอกต่าง ๆ ของแบบอย่างรวดเร็ ว
5.คุณสมบัติดา้ นเคมี กลไกทางเคมีน้ นั ใช้ในการแยกหรื อจาแนกว่า ในส่ วนผสมนั้น
ๆ ของผงโลหะมีโลหะบริ สุทธิ์มากน้อยเท่าใด
6.ความสามารถในการอัดตัว เป็ นคุณสมบัติทางความสามารถในการอัดตัวของ
โลหะ อันหมายถึงการเปลี่ยนแปลงขนาดและรู ปร่ าง หลักที่สาคัญและควร
คานึงถึงคือต้องดูวา่ โลหะนั้นมีความโตเทาใด และมีรูปร่ างอย่างไร
7.ความถ่วงจาเพาะ โลหะที่แตกต่างกันย่อมมีความถ่วงจาเพาะต่างกันด้วย ดังนั้น
การไหลของโลหะก็ตอ้ งต่างกันด้วยดังนั้นจึงต้องควบคุมความถ่วงจาเพาะให้มี
น้ าหนักใกล้เคยงกันในปริ มาตรเท่า ๆ กัน โดยมากหน่วยเป็ นกรัมต่อลูกบาศก์
เซนติเมตร
8.ความสามารถในการอบความร้อน งานที่ได้ผา่ นการผลิตให้เป็ นรู ปร่ างแล้ว เมื่อ
ต้องการให้มีคุณสมบัติดีข้ ึน ต้องนาไปให้ความร้อนอีกครั้งหนึ่ง
กรรมวิธีผลิตผงโลหะ
ผงโลหะทุกชนิดจะมีลกั ษณะทางเคมีและทางฟิ สิ กส์ประจาตัวของมัน แต่
คุณลักษณะทางด้านการผลิตนั้นต่างกันออกไป และการที่จะนาผงโลหะ
ดังกล่าวมาใช้งานได้อย่างกว้าวขวางนั้น จึงได้มีการผลิตโลหะผงหลาย ๆ วิธี
กรรมวิธีผลิตผงโลหะแบ่งเป็ น 3 วิธี คือ
1.กรรมวิธีทางเครื่ องกล
2.กรรมวิธีทางกายภาพ
3.กรรมวิธีทางเคมี
กรรมวิธีทางเครื่องกลมี 5 ชนิด
1.Milling เป็ นกรรมวิธีใช้เครื่ องกัดให้เป็ นเศษเล็ก ๆ จากโลหะและโลหะ
ผสมต่าง ๆ บางทีกใ็ ช้ลูกบอลกดอัด หรื อใช้เครื่ องกลึง
2.Machining เป็ นกรรมวิธีผลิตผลโลหะโดยการบด การขูด การกัด หรื อ
การตัด เจาะ โลหะที่มีความเปราะส่ วนมากจะใช้วิธีน้ ี
3.Shotting วิธีน้ ีตอ้ งทาโลหะให้เป็ นโลหะเหลวเสี ยก่อน แล้วเทน้ าโลหะ
หลอมเหลวดังกล่าวผ่านตะแกรงทนความร้อนที่มีรูเล็ก ๆ ลงในน้ า วิธีน้ ีใช้กบั
เหล็กเกือบทุกชนิดผงที่ได้จากวิธีดงั กล่าวจะมีขนาดใหญ่และอาจมีรูปร่ างกลม
หรื อยาวรี
4.Atomization เป็ นกรรมวิธีที่เรี ยกว่า การพ่นเม็ดโลหะ ซึ้งเป็ นวิธีที่ดีที่สุด
แต่โดยมากมักใช้กบั โลหะที่มีอุณหภูมิในการหลอมละลายต่า เช่น ตะกัว่
อะลูมิเนียม สังกะสี และดีบุก
5.Granulation เป็ นกรรมวิธีที่นาโลหะที่หลอมเหลวมาเทใส่ ภาชนะแล้วกวนอย่าง
รวดเรวโดยใช้ความเร็ วสูง โลหะที่ถูกกวนก็จะแยกตัวออกมาเป็ นอิสระ
จนกระทัง่ แข็งตัว แต่เป็ นวิธีที่ไม่ค่อยนิยมทากันมากนักในปัจจุบนั
วิธีกรรมทางกายภาพ
Electrolytic deposition คือ วิธีแตกตัวของโลหะด้วยไฟฟ้ า โดยมากใช้กบั
โลหะที่บริ สุทธิ์ เช่น เหล็ก เงิน และโลหะอื่น ๆ อีกหลายชนิด
กรรมวิธีทางเคมี
เป็ นกรรมวิธีการลดทางเคมีรวมกับการตกตะกอนใช้กบั พวกเหล็ก ทองแตง
นิกเกิล โคบอลต์ ออกไซด์ ไฮโดรเจน หรื อไม่กล็ ดอย่างไดอย่างหนึ่งของแก็ส
เช่น อะลูมิเนียม รวมซัลไฟต์ไอออนด์
การเตรียมผงด้ วยวิธีพเิ ศษ
1 Prealloyed powders
ผลิตได้จากการผสมผลโลหะบริ สุทธิ์เข้าด้วยกัน โดยไม่คานึงถึงคุณสมบัติ
เดิมของมัน แต่วา่ เมื่อผสมแล้วจะได้คุณสมบัติตามความต้องการ ผลโลหะที่
ได้น้ ีราคาถูกกว่าที่ผลิตจากวิธีการอัด Prealloyed powders
2 Precoated powders
ผลโลหะอาจถูกเคลือบด้วยธาตุบางชนิด ด้วยการผ่านผงโลหะสาหรับใช้กบั
งานแต่ละอย่างให้เหมาะสม มีคุณสมบัติและการประหยัดด้วย
การขึน้ รูปด้ วยโลหะผง
ข้อควรคานึงถึงก็คือจะต้องเลือกผงโลฟะสาหรับใช้กบั งานแต่ละอย่างให้
เหมาะสม มีคุณสมบัติดีและประหยัดด้วย
ตัวหล่อลื่นที่ใช้กนั โดยทัว่ ไปได้แก่
1. Stearic acid
2. Lithium Stearate
3. Powdered graphite
ตัวหล่อลื่นทั้งสามข้างต้น จะช่วยให้การไหลของผงโลหะดีข้ ึน และไหลผ่าน
กระจายไปทัว่ ขึ้นด้วย
1.การอัด
เป็ นวิธีการอัดผงโลหะเข้าไปในแบบเหล็ก ภายใต้อตั ราความกดดัน
ในช่วง 2,000 ถึง 200,000ปอนด์ต่อตารางนิ้ว
2.Centrifugal compacting
การอัดผงโลหะโดยทัว่ ไปต้องใช้แรงอัดประมาณ 400 ปอนด์ต่อ
ตารางนิ้วเข้าไป สาหรับผงโลหะที่มีความหนาแน่นปกติแล้วใช้วิธีน้ ี
เหมือนกันกับการอัดในข้อแรก แต่วิธีน้ ีเหมาะแก่การอัดผงโลหะหนัก
ทังสเตนคาร์ไบต์ เป็ นต้น
3.Slip casting
วิธีน้ ีสาหรับการอัดทังสเตน โมลิบดินมั่ และผงโลหะอื่น ๆ บางทีอาจ
ทาด้วยกรรมวิธีอย่าง เดียวกัน คือ Slip casting เอาผงโลหะเหล่านี้มาผสม
ให้เข้ากันแล้วเทลงไปในแบบปูนปลาสเตอร์
4.Extruding
วิธีการนี้ใช้ผลิตงานยาว
ๆ ที่อดั เข้าไปในแบบงานที่มีรูปร่ างยาว ๆ
ซึ่งมักจะมีความหนาแน่นสูงด้วย และมีคุณสมบัติเชิงกลดีดว้ ย วิธีที่ใช้สาหรับ
Extruding นี้ข้ ึนอยูก่ บั คุณสมบัติของชนิดผงโลหะด้วย
5.Gravity sintering
โลหะแผ่นที่มีรูน้ นั ได้จากการควบคุมรู ให้เกิดขึ้นภายใจ ซึ่งสามารถ
ผลิตได้ดว้ ยวิธี Gravity sintering กระบวนการนี้เหมาะแก่งานที่ตอ้ งการใช้เป็ น
พิเศษ เช่นในงานของแผ่นสเตนเลส
6.Rolling
เป็ นกระบวนการรี ดผงโลหะให้ไหลผ่านระหว่าง Hopper และตัวหมุน
2 ตัว ซึ่งอัดและบีบม้วนเข้าด้วยกัน เพื่อทาให้เป็ นแผ่น แล้วส่ งผ่านตาม
สายพานไปยังเตาแต่แผ่นที่ได้น้ ีสามารถผ่านไปที่รีดอื่น ๆ ได้
7.Isostatic
วิธีการนี้หมายถึง การที่ตอ้ งการให้โลหะมีความหนาแน่นได้ตามกาหนด
ระหว่างที่ทาการอัด วิธีการนี้จาเป็ นต้องใช้แรงอัดสูง ๆ แต่ในทางปฏิบตั ิมกั จะ
ใช้แรงอัดขนาดปานกลางคือใช้แก็สอัด
ทฤษฎีของ Isostatic molding นี้ ขึ้นอยูก่ บั แรงอัดซึ่งอาจจะใช้แก็สอัด
หรื อไฮดรอลิคก็ได้ ซึ่งแรงที่กระทานั้นจะมีค่าทั้งหมดเท่ากับทิศทางทั้งหมดที่
ไปกระทาที่ผวิ
วิธีการนี้เหมาะแก่การทาผงโลหะของ อะลูมิเนียม แมกนีเซียม เบอริ เลียม
เหล็ก ทังสเตน และเหล็กสเตนเลส ใช้ผลิตงานเหลี่ยม (Squares),งานกลม
(Rounds),Bushing และงานที่มีรูปร่ างคล้ายกัน
8.Explosive compacting
เหมาะแก่การทางานที่ตอ้ งการใช้ความแข็ง แรงอัดสูงมาก ซึ่งจะทาให้
ผลผลิตมีความหนาแน่นสูงมาก วิธีน้ ีลดเวลาการอบและการหดตัวของผลผลิต
ที่ทานั้นให้นอ้ ยลง
9.Fiber metal process
เป็ นวิธีการผลิตดลหะผงให้เป็ นเส้นใย ซึ้งเหมาะแก่การทาพวกตัวกรอง ตัว
สัน่ สะเทือน แผ่นแบตเตอรี่ และโครงแบตเตอรี่
10.Sintering
เป็ นกระบวนการที่ให้ความร้อนแก่ชิ้นงานที่อุณหภูมิสูง ๆ วิธีน้ ีทาให้ผง
โลหะนั้นติดกันด้วยการยืดเหนี่ยวของแรง นาย W.J. Baerza ได้อธิบายว่า
ชิ้นงานที่ผา่ นการอัดมาแล้วต้องให้ความร้อนเข้าสุ่ ในชิ้นงานนี้ให้มาก เพื่อจะ
ได้ดึงให้ชิ้นส่ วนนี้ยดื ติดกันดีข้ ึน
11. Hot pressing
วิธีน้ ีสามรถผลิตชิ้นงานให้มีความแข็งแรง และความแข็งสูง และยังให้
ความถูกต้องเที่ยงตรงดีข้ ึน มีความแน่นสูงขึ้น สิ่ งที่สาคัญในเรื่ องนี้คือ ต้นทุน
ของแบบสูงมาก
1.
2.
3.
4.
ผลผลิตของโลหะผง
แผ่นกรอง แผ่นกรองที่ทามาจากโลหะผงจะมีควมแข็งแรงและทนต่อแรง
เสี ยดสี ได้ดีกว่าแผ่นกรองที่ทาจากเครื่ องปั้นดินเผา และสามารถควบคุม
คุณสมบัติได้ถึง 80-97%
Cenebted carbudes ผงของทังสเตนคาร์ไบต์ เมื่อนามาผสมกับผงโคบอลต์
แล้วอัดขึ้นรู ปจะมีคุณสมบัติดี คือมีท้ งั ความแข็งและความเหนียว เมือขึ้นรู ป
งานเสร็ จเรี ยบร้อยแล้ว จะต้องนาไปผ่านกรรมวิธีอบร้อน โดยใช้อุณหภูมิ
เหนือจุดหลอมของโคบอลต์
Gear and pump rotors แม่ปั๊มต่าง ๆ นั้นทาจากผงเหล็กผสมกับผงแกรไฟต์
และอาจมีผงคาร์บอนผสมอีกเล็กน้อย ผลิตผลจากวิธีน้ ีจะมีขนาดเที่ยงตรง
แน่นอนและสามารถควบคุมขนาดต่าง ๆ ได้ประมาณ 20%
แปรงถ่าน โดยมากผลิตมาใช้กบั มอเตอร์ มีส่วนผสมของทองแดงและแกรไฟต์
และอาจมีตะกัว่ ดีบุกผสมด้วยเล็กน้อย เพื่อประโยชน์ในด้านการต้านทานาการ
สึ กหรอ
5. ปลอกแบริ่ ง ส่ วนมากทามาจากผงของทองแดง ดีบุก และแกรไฟต์ และอาจมีผง
อื่น ๆ ผสมอีกเล็กน้อย การทานั้นเมื่อขึ้นรู ปเสร็ จแล้วต้องนาไปผ่านกรรมวิธี
อบร้อน
6. แม่เหล็ก การทาแม่เหล็กให้เป็ นแม่เหล็กถาวร โดยวิธีอดั ผงดลหะจะมี
คุณสมบัติที่ดีที่สุด เพราะว่ามีส่วนผสมของโลหะพวกเหล็ก อะลูมิเนียม
นิกเกิล และโคบอลต์
7. ชิ้นส่ วนในงานไฟฟ้ า ชิ้นส่ วนต่าง ๆ ที่ใช้กบั งานไฟฟ้ าส่ วนมากต้องการให้มี
คุณสมบัติที่ทนต่อการสึ กหรอและอาจจะใช้เป็ นตัวนาที่ดี จึงใช้กรรมวิธีของผง
โลหะผลิตออกมาก
บทที่ 8 พลาสติก (Plastic)
พลาสติกเป็ นวัสดุที่อยูใ่ นสภาพฉนวนที่มีการผ่านการผลิตด้วยกรรมวิธี
สังเคราะห์ทางเคมี วัสดุที่นามาใช้ในการผลิตได้แก่ น้ ามันดิบ ก๊าซธรรมชาติ
ถ่านหิ น หิ นปูน เกลือ อากาศ และน้ า
สาหรับพลาสติกที่ผลิตจากวัสดุธรรมชาติจะต้องผ่านกรรมวิธีการผลิตแบบกึ่ง
สังเคราะห์ทางเคมี เช่น เซลลูโลสไนเตรท พลาสติกทุกชนิดที่อยูใ่ นอุณหภูมิ
90๐C ถึง 200๐C จะสามารถนามาผลิตขึ้นรู ปให้เป็ นรู ปร่ างต่างๆ ได้ โดยทัว่ ไป
พลาสติกจะมีน้ าหนักเบา มีผวิ เรี ยบ สามารถผลิตโดยการรี ด อัดหล่อได้ ย้อมสี
ได้ ทนน้ าได้ นาความร้อนได้นอ้ ย เป็ นฉนวนไฟฟ้ า ทนต่อพืชและสัตว์ที่จะมา
ทาลาย ทนต่อการกัดกร่ อนได้ดี (เป็ นคุณสมบัติที่ดีในการเอาไปใช้งาน) มีราคา
ค่อนข้างถูก (ในการผลิต) ข้อเสี ยคือ การกาจัดขยะพลาสติก ทาได้ยาก ความ
เค้นทางกลต่า ส่ วนมากทนความร้อนได้นอ้ ย มีความแข็งมาก ขยายตัวตาม
ความร้อนได้มากมีหลายชนิดที่ไหม้ได้ง่าย
พลาสติกเกือบทุกชนิดจะต้องมีสารอินทรี ย ์ มีคาร์บอนอยูใ่ นรู ปโมเลกุลใหญ่
หรื อที่เรี ยกว่า โมเลกุลยาวแบบลูกโซ่ (Macromolecule) ซึ่งเกิดจากการรวมตัว
ของโมเลกุลเดี่ยวหรื อโมเลกุลเล็ก (Monomer) ชนิดเดียวกัน กระบวนการ
รวมตัวนี้เราเรี ยกว่า “โพลีเมอไรเซชัน่ ” (Polymerization) ทาให้โมเลกุลเกาะตัว
กันเป็ นตาขาย
7.1 การผลิตพลาสติก
7.1.1 การผลิตพลาสติกแบบกึง่ สั งเคราะห์ ทางเคมี
โมเลกุลเดี่ยวของเซลลูโลส คือ C6H10O5 ซึ่งมีผนังใยของพืชเป็ น
องค์ประกอบสาคัญ มีโมเลกุล เดี่ยวเรี ยงต่อกันเป็ นโมเลกุลใหญ่ (มีอะตอม
มากกว่า 1500 อะตอม ก่อตัวเป็ นโมเลกุลเดี่ยว) ลักษณะประเภทและจานวน
ของโมเลกุลเดี่ยวที่ทาปฏิกิริยารวมตัวกันสามารถบอกได้วา่ พลาสติกมี
คุณสมบัติและกรนาไปใช้ประโยชน์ได้มากมาย
โรงงานอุตสาหกรรมเคมีจะใช้เซลลูโลสเป็ นวัตถุดิบ มาทาการผลิตเป็ น
พลาสติกหลายชนิด เช่น ไฟเบอร์ (Vulcanized Fiber), เซลลูลอยด์ (Celluloid),
เซลลอน (Cellon), แผ่นใส (Transparency)
รู ปที่ 7.1 แสดงการเกิดโมเลกุลใหญ่
รู ปที่ 7.2 แสดงตัวอย่างการโพลีเมอไรเซชัน่
จากคาร์บอนและหิ นปูนจะได้ผลิตผลเป็ นคาร์ไบด์ เมื่อรวมตัวกับน้ าจะกลายเป็ น
อะเซทิลีน (C2H2) (ดูรูปที่ 7.4 แสดงการผลิตให้เห็นได้) เมื่ออะตอมอะเซทิลีน
ทาปฏิกิริยากับรดเกลือ (ในรู ปของก๊าซ) กลายเป็ นไวนิลคอลไรด์
(Vinylchloride) ซึ่งมีสูตรทางเคมี คือ CH2CHCl
7.1.2 การผลิตพลาสติกแบบสั งเคราะห์ ทางเคมี
เมื่อนาผลิตผลจากถ่านหิ น น้ ามันดิบ อากาศ น้ า มาเข้ากระบวนการรวมตัวทางเคมี
โดยมีกรรมวิธี พิเศษที่จะทาให้เกิดเป็ นโมเลกุลใหญ่ที่เป็ นลูกโซ่ต่อกันเป็ นพุม่
ใหญ่ๆ ที่มีคุณสมบัติดีข้ ึน ในทางเคมีจะมีกรรมวิธี 3 แบบที่คาร์บอนทา
ปฏิกิริยารวมตัวกันได้คือ
ก. วิธีโพลีเมอไรเซชั่น (Polymerization)
เป็ นรากศัพท์ภาษากรี ก Poly = มาก, Meros = ส่ วน หมายถึง โมเลกุลเดี่ยว 2
อะตอมหรื อมากกว่าจะยึดตัวกันเรี ยงเป็ นสองเท่าหรื อมากกว่าเข้าด้วยกัน เมื่อ
ใช้ความดัน ความร้อน และสารเคมีเข้าช่วย จะทาให้แรงยึดเหนี่ยวคู่กนั
สลายตัวได้ จากนั้นโมเลกุลจะรวมตัวเข้าด้วยกันอีก (ดังรู ปที่ 7.1, 7.2 และ 7.4)
กลายเป็ นโมเลกุลลูกโซ่ใหญ่ที่พนั กันยุง่ เหยิงเป็ นพลาสติกที่เรี ยกว่า โพลีเมอร์
(Polymer) เมื่อผ่านกรรมวิธีน้ ีจะผลิตเป็ นโพลีเอทิลีน (Polyethylene) โพลีไว
นิลคลอไรด์ (Polyvinylchloried), โพลีสไตรี น (Polystyrene) เป็ นต้น
ข. วิธีโพลีคอนเดนเซซั่น (Polycondensation)
จะกะทาด้วยการให้โมเลกุลเดี่ยวต่างชนิดกัน 2 แบบมารวมตัวกันเป็ นโมเลกุล
ใหญ่ ซึ่งมีโมเลกุลของไฮโดรเจนและออกซิเจนที่มกั จะแยกตัวออกจากัน
จากนั้นจะกลัน่ ตัวเป็ นน้ า เศษของโมเลกุลจะรวมตัวกันเป็ นโมเลกุลใหญ่ (ดัง
รู ปที่ 7.2 และ 7.3)
กระบวนการจะเป็ นขั้นตอนแสดงให้เห็นโมเลกุลใหญ่รวมตัวกันเป็ นผลิตผล
โพลีคอนเดนเซชัน่ เมื่อสิ้ นสุ ดกระบวนการ วิธีการนี้ใช้ผลิตฟี โนลีกฟอร์มมาล
ดีไฮดเรซีน (Phenolic-formaldehyle Resin) โพลีเอไมด์ (Polyamnid) เป็ นต้น
ค. วิธีโพลีแอดดิชั่น (Polyaddition)
คล้ายกับวิธีโพลีคอนแดนเซชัน่ คือ ทาให้โมเลกุลต่างชนิดกันรวมตัวกันแต่ไม่
มีการแยกตัวของธาตุอื่นๆ เมื่อมีการรวมกันเป็ นตาข่ายโมเลกุลใหญ่ กรรมวิธีน้ ี
ใช้ผลิตโพลียเู รเทน (Polyurethane), อีป๊อกซี่เรซิน (Epoxy Resin)
(ก) 3 โมเลกุลของ H และ O
(ข) H และ O ละลาย
(ค) เศษโมเลกุลรวมตัวกันเป็ นโมเมกุลใหญ่
(ง) โมเลกุลใหญ่เกาะยึดกัน
รู ปที่ 7.4 ตัวอย่างการเกิดโมเลกุลใหญ่โดยผ่านการโพลีเมอไรเซชัน่ (Polymerization)
จากกรู ปที่ 7.4 ไวนิลคอลไรด์ (Vinylchloried) มาเป็ นผง PVC ก๊าซที่เกิดจาก
เกลือแกงที่ผา่ นแผงเซลล์ไฟฟ้ ากลายเป๊ นก๊าซไฮโดรเจนและคอลรี นจะถูกเผา
เป้ นก๊าซไฮโดรครอไรด์ (HCI) ซึ่งนามากลัน่ ผ่านคอนเดนเซอร์กลายเป็ นกรด
เกลือ หิ นปูนเผาและถ่ายจะถูกแปรสภาพเป็ น 3 ลักษณะ เตาคาร์ไบด์ (Carbide
Furnace) จะให้แคลเซียมคาร์ไบด์ที่ทาเป็ นก๊าซอเซทิลีนและน้ า Activated
Carbon (คาร์บอนมีพ้นื ที่กว้าง) และปรอทคอลไรด์เป็ นตัวเร่ งปฏิกิริยา
(Catalyzer) เป็ นสารที่ละลายโดยปฏิกิริยาทางเคมีและเกิดเร่ งปฏิกิริยาโดยที่ตวั
มันเองไม่ได้เป็ นตัวร่ วม) เป็ นตัวรวมก๊าซอะเซทิลีนและกรดเกลือให้กลายเป็ น
ไวนิลคลอไรด์ (Vinylchloride) โดยให้ความร้อนและความดันในหม้อต้ม
ความดัน
(Autoclave) (ภาชนะใช้ทาให้ร้อนภายใต้ความดัน) มีผลทาให้เกิดการโพลีเมอร์ไร
เซชัน่ กลายเป็ นผง PVC
รู ปที่ 7.5 ตัวอย่างการโพลีคอนเดนเซชัน่ (Polycondensation)
ในการนาถ่ายหิ นที่มีน้ ามันปนอยู่ (Coal Tar) และฟอร์มาลดีไฮด์ (Formaldehyde) มา
เผาให้ถ่ายหิ นร้อนแดงเป็ นก๊าซแล้วมาเข้ากระบวนการไอน้ า (Water Gas
Process) CO + H2) กลายเป็ นฟี โนลิก (Phenolic)
รู ปที่ 7.6 โครงสร้างโมเลกุลของพลาสติก
โมเลกุลลูกโซ่จะยึดติดกันด้วยแรงโคฮีชนั่ และแรงแอคฮีชนั่ แต่ไม่มีแรงยึด
เหนี่ยวจากปฏิกิริยาเคมีในการให้ความร้อนจึงทาให้แรงโคฮีชนั่ และแอคฮีชนั่
ลดลง ทาให้โมเลกุลเคลื่อนไหวแยกตัวจากกันได้ มีผลให้พลาสติกอ่อนเสี ยรู ป
เมื่อรับความร้อนสูงเกินไป
อสัญญรู ป
(Amorphous)
พลาสติกอ่อน
ได้แก่
Polyvinylchloride
(PVC)
คุณสมบัติ
ขณะเย็น, แข็งและเปราะ
ถึงสัญญรู ป
พลาสติกอ่อน
ได้แก่
Polyamide (PA)
(Nylon)
Polyethlene (PE)
คุณสมบัติ
ส่วนที่โมเลกุลขนานกันจะ
เหนียวแข็ง ขึ้นรู ปง่าย เมื่อ
แข็งตัวและผ่านการดึงยึด
จะแข็งแรงผ่านการดึงยึด
จะแข็งแรงเพิ่มขึ้น 10
เท่า
อสัญญรู ป
(Amorphous)
พลาสติกแข็ง
ได้แก่
Melamine
Formaldehyde
(MF)
คุณสมบัติ
เมื่อเพิ่ม hardener แล้ว
แข็งตัว ไม่สามารถคืนตัว
ได้ เชื่อมไม่ได้
อสัญญรู ป
(Amorphous)
พลาสติกชนิดยืดหยุน่
ได้แก่
ยางเทียม
คุณสมบัติ
เป็ นสารยืดหยุน่ เหมือนยางใน
ระหว่างอุณหภูมิต่ากว่า
ปกติจนถึงอุณหภูมิ
หลอมเหลว
รู ปที่ 7.7 ตามมาตรฐานเยอรมัน DIN 7724 ได้แบ่งโครงสร้างโมเลกุลของพลาสติกตามลักษณะ
ทางกล-ความร้อน
7.2 พลาสติกวัตถุธรรมชาติ (Resin from Natural Products)
7.2.1 พลาสติกเซลลูโลส
จะรวมไปถึงวัลเคไนซ์ไฟเบอร์ (Vulcanized Fiber), เซลลูลอยด์
(Celluloed), เซลลอน (Cellon) และแผ่นใส่ Transparency)
7.2.2 วัลเคไนซ์ ไฟเบอร์
ความหนาแน่น 1,1 – 1,45 kg/dm3 มีความแข็ง เหนียว ดัดได้ ทนความร้อน
ได้ถึง 90๐C ทนต่อเบนซิน ดูดน้ า แต่ก๊าซผ่านไม่ได้ ใช้ทาเป็ นผ้าเบรค ฉนวนต่างๆ
ดังรู ปที่ 7.8 วัลเคไนซ์ไฟเบอร์ที่ผลิตเป็ นแผ่น ท่อ แท่ง จะย่อมเป็ นสี เทา ดา แดง ขาว
สี หนังสัตว์ ได้ตามต้องการ
รู ปที่ 7.6 ชิ้นส่ วนที่ทาจากวัลเคไนซ์ไฟเบอร์
(ก) ปะเก็น
(ค) ด้ามจับหัวเชื่อมไฟฟ้ า
(ข) กล่องภาชนะขนถ่าย
(ง) ชิ้นส่ วนเป็ นรู ปต่างๆ
รู ปที่ 7.9 แบบที่ใช้ผลิตบอลเซลลูลอยด์ กระทาโดยวางแผนเซลลูลอยด์บางในแบบที่
ให้ความร้อนได้
จากนั้นให้ความร้อนแก่แบบแล้วเป่ าด้วยลมที่มีความดันให้แผ่นเซลลูลอยด์
บางไปอัดกับผนังแบบและเชื่อมติดกันได้เอง โดยเหตุน้ ีจึงสามารถขึ้นรู ปต่างๆ ได้
เช่น ลูกบอล รู ปสัตว์ ตุก๊ ตา และอื่นๆ ได้
7.2.3 เซลลูลอยด์ (Celluloid)
ความหนาแน่น 1,38 kg/dm3 เป็ นพลาสติกที่เริ่ มมาแต่แรก ไวไฟ ไวต่อกรด
ทนอุณหภูมิได้เพียง 40๐C ประโยชน์ใช้ทาปลอกสวมภาชนะ ตุก๊ ตา หวี และอื่นๆ
7.2.4 พลาสติกใสบาง (Transparency หรือ Acrylic Resin Sheet)
มีความใส ทนต่อการฉีดขาด กันอากาศได้ ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส จึงเหมาะ
สาหรับนามาใช้ห่อสิ่ งของต่างๆ ปัจจุบนั เริ่ มใช้พลาสติกกึ่งสังเคราะห์เข้ามาแทนมาก
ขึ้น
7.3 พลาสติกอ่อน (Thermoplastic)
ปฏิกิริยาพลาสติกอ่อนในขณะที่เปลี่ยนอุณหภูมิเป็ นสิ่ งสาคัญอย่างยิง่ ซึ่งมี
ลักษณะคล้ายโลหะ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความร้อน ความยึดหยุน่ จะลดน้อยลง
พลาสติกอ่อนจะเปลี่ยนรู ปได้ต่างกัน มันจะขึ้นอยูก่ บั อุณหภูมิของมัน เมื่ออุณหภูมิ
ร้อนขึ้นจะเริ่ มอ่อนหรื อที่เรี ยกว่าช่วงอุณหภูมิเย็น ตามรู ปที่ 7.10 ถึงช่วงนี้ความเค้น
พลาสติกอ่อนจะเริ่ มต่าลงทันที มันจะเริ่ มเปลี่ยนรู ปได้ง่ายขึ้นคล้ายยาง
ในสถานยืดหยุน่ (ราว 80-140๐C) จะสามารถทาการเปลี่ยนรู ปได้โดยการดัด
และกดเป็ นรอยลึกได้ ซึ่งจะสามารถทาให้เป็ นรู ปตามที่ตอ้ งการได้ จากนั้น
ทาให้มนั เย็นตัวถึงอุณหภูมิหอ้ ง นัน่ หมายถึงว่าที่อุณหภูมิต่ากว่าช่วง
อุณหภูมิเย็นมันจะมีรูปร่ างที่แข็งแรงมัน่ คง (Stability)
ช่วงอุณหภูมิไหล (ราว 150๐C) พลาสติกอ่อนจะมีสถานะเหนียวหนืด (ตามรู ปที่
7.10) แต่ไม่สามารถนามาหล่อได้ ในช่วงนี้ (สถานะครากตัว) โมเลกุลลูกโซ่ของมัน
จะยังไม่แยกขาดออกจากันจึงสามารถนามาผลิตเป็ นแท่ง แผ่นหรื อท่อได้ โดยการ
นาไปอัดรี ด (Extrusion Press) ขึ้นรู ปได้ ซึ่งมันจะเชื่อมติดกันได้ดว้ ยในการจะใส
สารผสมลงไปก็เพื่อให้ได้คุณสมบัติตามที่ตอ้ งการ
เมื่อพลาสติกอ่อนมีอุณหภูมิเลยช่วงสถานะครากตัว (ตามรู ปที่ 7.10) เข้าไป
ยังช่วงอุณหภูมิธาตุแยกสลายตัวแล้วจะไม่สามารถนามันมาอัดรี ดขึ้นรู ปได้เลย
นัน่ เองว่าตราบใดที่นาพลาสติกอ่อนที่ใช้มาแล้วหลอมใหม่ คือ ยังไม่ถึงอุณหภูมิธาตุ
แยกสลายตัว ก็จะสามารถนามาอัดรี ดขึ้นเป็ นรู ปต่างๆ นามาใช้งานได้อีก
รู ปที่ 7.10 สภาวะรู ปร่ างและความต้านแรงดึงของพลาสติกอ่อนที่อุณหภูมิต่างๆ กัน
ETB =
ช่วงอุณหภูมิ
FTB =
ช่วงอุณหภูมิไหล
ZT
=
ช่วงอุณหภูมิธาตุแยกสลาย
7.3.1 การขึน้ รูปพลาสติก
ผลิตภัณฑ์พลาสติกจะขึ้นรู ปโดยไม่มีการตัดเฉือน (Non-cutting), พลาสติก
อ่อน (Thermoplastic) เช่น อ่างน้ า ขวดพลาสติกต่างๆ จะผลิตโดยการหล่อแบบฉีด
(Injection Mould) เป่ าในแบบขึ้นรู ปและวัสดุก่ ึงสาเร็ จรู ป เช่น เป็ นแผ่น, แผ่นบาง
(Foil), รู ปพรรณต่างๆ และท่อ จะผลิตโดยการอัดรี ด (Extrusion Press) และรี ดม้วน
หลายครั้ง (Calendering) ขึ้นรู ปได้
รู ปที่ 7.12 เครื่ องอัดรี ดพลาสติก
ก. กรรมวิธีผลิตแบบคาเลนเดอริ่ง (Calendering)
พลาสติกแผ่นบาง (Foil) จะผลิตโดยวิธีน้ ี โดยชุดคาเลนเดอริ่ งนี้จะเป็ น
ลูกกลิ้ง 3-4 ลูก ที่ถูกทาให้
ร้อน เพื่อจะได้รีดพลาสติก PVC ให้เป็ นแผ่นบางลงได้ตามขนาดที่ตอ้ งการ
ข. กรรมวิธีแบบอัดรีด (Extrusion Press)
สามารผลิตพลาสติกรู ปพรรณ (profile) แท่ง ท่อ แผ่น และแผ่นบางๆ การ
ผลิตกระทาโดยมีเกลียวตวหนอนที่หมุนอยูข่ บั พลาสติกผงจากรวยผ่านกระบอกสูบ
ที่ถูกทาให้ร้อน เพื่อให้พลาสติกละลายแล้วอัดเคลื่อนด้วยเกลียวไปยังรู ดา้ นซ้ายสุ ด
ผ่านปากนาร่ อง (Orifice) จะมีรูปร่ างคล้ายรู ปพรรณที่ตอ้ งการผลิต
7.4 ประเภทของพลาสติกอ่อน
พลาสติกอ่อนมีอยูห่ ลายประเภท สามารถแยกประเภทได้ดงั นี้
7.4.1 โพลีไวนิลคลอไรด์ (Polyvinylchloride)
อักษรย่อ PVC ความหนาแน่นราว 1,35 kg/dm3 ไม่มีสี โปร่ งใส ย้อมสี ได้ PVC ชนิด
แข็งมีคุณสมบัติแข็ง เหนียว แตกหักยาก PVC ชนิดอ่อน มีคุณสมบัตอิ ่อนเหมือนยาง
จนถึงเหนียวเหมือนหนังตามรู ปที่ 7.2 และ 7.4 แสดงการผลิตโพลีไวนิลคลอไรด์ซ่ ึง
เป็ นโพลีเมอร์ (Polymer) ที่สาคัญ PVC เมื่อผ่านกรรมวิธีที่เหมาะสมโดยการเติมสาร
ผสมลงไป จะได้ PVC ที่เป็ นฉนวนที่ดี ทนต่อสารเคมีและจะไม่ไหม้ไฟ
PVC ชนิดแข็ง ทนความร้อนได้ถึง 80๐C มีความหนาแน่นถึง 1,38 kg/dm3
วัสดุชนิดนี้จะทาเป็ นแผ่น แผ่นบาง ท่อและรู ปแท่ง ภาชนะชิ้นส่ วนฉนวน (ตามรู ปที่
7.14, ตารางที่ 7.1)
PVC ชนิดอ่อน จะมีสารผสมเพิม่ (Plasticizer) ให้อ่อนถึง 50% ทาให้ได้ผง
PVC ที่ยงั มีคุณสมบัติเหมือนยางอีกด้วย สามารถนามาใช้ทาเป็ นท่อสายยาง เสื่ อ
น้ ามันรงพื้นฐาน เสื้ อกันน้ า หนังเทียม วัสดุที่ใช้ตบแต่งภายใน (ดูตามรู ปที่ 7.15,
ตารางที่ 7.1)
7.4.2 อะคริลกิ ลาส (Acrylic Glass)
อักษรย่อ PMMA ชื่อเรี ยกทางการค้า เรี ยกว่า เพลกซิลลาส (Plexiglass) ไม่มี
สี ใสเหมือนแก้ว มีผวิ เป็ นมัน ย้อมสี ได้ แข็งและเหนียว ไม่แตกกระจาย เป็ นโพลีเม
อร์ชนิดหนึ่งที่ได้มาจากอะเซทะลีนและกรดไฮโดรไซยานิก (Hydrocyanic Acid)
นิยมนามาทาเป็ นป้ ายโฆษณาที่มีไฟส่ องสว่าง ส่ วนอะคริ ลิก กลาส ประเภทอื่นใช้ทา
เป็ นสี พลาสติก ชิ้นงานที่อดั หรื อฉีดขึ้นรู ป (ดูตารางที่ 7.1)
7.4.3 โพลีเอทิลนี (Polythyene)
อักษรย่อ PE ความหนาแน่น 0,96 kg/dm3 ไม่มีสี แสงผ่านได้หรื อมีสีขาว
เหมือนนม ย้อมสี ได้ PE ชนิดอ่อนมีคุณสมบัติอ่อนและยืดหยุน่ ส่ วน PE ชนิดแข็งมี
คุณสมบัติแข็งแต่ยดื หยุน่ โพลีเอทิลีนผลิตโดยใช้ก๊าสเอทิลีน (Ethylene) ภายใต้
ความดันมากกว่า 1000 บรรยากาศ ด้วยวิธีโพลีเมอร์ไรเซชัน่ พลาสติกชนิดนี้จะทน
ต่อสารกรด ด่าง นั้นมัน จาระบี มีคุณสมบัติเป็ นฉนวนที่ดี ก๊าซสามารถผ่านทะลุได้
จึงไม่เหมาะนามาทาท่อก๊าซ ใช้เป็ นถุงใส่ ของได้ดี การผลิตจะผลิตให้เป็ นรู ปแผ่น
บาง ท่อ สิ่ งของที่ใช้ใน
รู ปที่ 7.16 ตัวอย่างการใช้งานสาหรับโพลีนเอทิลีน (Polyethylene)
(ก) ถังใส่ น้ ามันเชื้อเพลิง
(ข) แผ่นใสพลาสติก
(ค) กล่องเครื่ องมือ
7.4.4 โพลีสไตรีน (Polystyrene)
อักษรย่อ PS ความหนาแน่น 1,000 kg/dm3 ไม่มีสี ใสเหมือนแก้ว มีผวิ เป็ น
มัน ย้อมสี ได้ แข็งและเปราะ ทนต่อแรงกระแทกหรื อตีไม่ได้ ทาจากเอทิลีนและเบน
โซล (Bezole) รวมกันกลายเป็ นไวนิลเบนซิน (Vinylbenzene) หรื อสไตรี น
(Styrene) ที่มีการรวมตัวทางเคมีเรี ยกว่าไฮโดรคาร์บอน เมื่อผ่านกรรมวิธีโพลีเมอไร
เซชัน่ ในสุ ญญากาศจะกลายเป็ นพลาสติกที่เบามาก ทนต่อน้ า เป็ นฉนวน เนื่องจาก
พลาสติกนี้เหมาะกับการทางานของเครื่ องฉีดพลาสติก จึงสามารถฉีดให้เป็ นรู ป
ต่างๆ ได้มาก เมื่อแดเสร็ จมันจะเป็ นเงา แวววาว จึงเหมาะทาเป็ นเครื่ องประดับ ของ
ใช้ต่างๆ นอกจากนี้ยงั สามารถผลิตเป็ นโฟมที่ใช้ในการบรรจุของหรื อหี บห่อได้
ข้อเสี ยคือ ทนต่อความร้อนได้นอ้ ย (ดูตารางที่ 7.1) ก๊าซอะเซทิลีนเป็ นก๊าซที่ไม่มีสี
ไม่มีกลิ่นและไหม้ได้
7.4.5 โพลีเอไมด์ (Polymide)
ความหนาแน่น 1,04 – 1,15 kg/dm3 คาว่า Amide คือ ปฏิกิริยาของ
ไนโตรเจนกับหมู่โมเลกุล NH2 เป็ นพลาสติกที่เกิดจากการโพลีคคอนเตนเซชัน่ มี
ความเค้นที่ทนต่อการสึ กหรอได้สูงจึงเหนียวและยืดหยุน่ แต่รักความชื้นได้มาก เป็ น
พลาสติกที่ข้ ึนรู ปด้วยเครื่ องฉีดให้เป็ นแผ่นบาง เส้นแบน เส้นใยที่นามาทาเป็ นสิ่ งทอ
ขนชนิดแข็ง เชือก ฟันเฟื อง รองเพลา ปะเก็น ของใช้ขนาดเล็กในบ้าน
7.4.6 โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลนี (Polytetrailuoroethylene)
อักษรย่อ PTFE ความหนาแน่นราว 2,1 kg/dm3 ปกติสีเหมือนนม ผิวสัมผัส
มีความมัน อ่อน ยืดหยุน่ และเหนียว ทนต่อสารเคมี พลาสติกชนิดนี้มีความ
หนาแน่นมากทนต่อสารละลาย เมื่อนาไปใช้งานจะทนอุณหภูมิได้ต้ งั แต่ +250๐C ถึง
–150๐C และยังใช้ปาวผิวได้ง่ายด้วยความเร็ วตัดถึง 180 เมตร/นาที ในการขึ้นรู ปเป็ น
ชิ้นงานจะนาเม็ดพลาสติกชนิดนี้มาอัดด้วยความร้อนในแบบและทาการซินเตอร์ที่
360๐C แล้วทาให้เย็นตัวโดยเร็ วจะทาให้ผวิ มัน เหนียว และดัดได้ ในสภาพผง
สามารถทาการเคลือบผิวโลหะด้วยการซินเตอร์ริ่งได้ที่อุณหภูมิ 350๐C พลาสติกนี้มี
คุณสมบัติลื่น จึงนามาใช้เป็ นรองเพลาที่ไม่ตอ้ งใช้น้ ามันหล่อลื่น ใช้ทาเป็ นเรื อนเสื้ อ
และเมนเบรน (Membrane) สาหรับปั๊มและลิ้น แผ่นฉนวนขนาดบาง ปะเก็น ฉนวน
ของลวดตัวนา ใช้ป้องกันการกัดกร่ อนของโลหะด้วยกรซินเตอริ่ งเคลือบผิว
7.4.7 โพลีคาร์ บอเนต (Polycarbonate)
อักษรย่อ PC ความหนาแน่นราว 1,2 kg/dm3 ใสเหมือนแก้ว มีผวิ มัน ย้อมสี
ได้ แข็ง เหนียว ทนต่อแรงกระแทก ส่ วนมากจะนามาย้อมสี ทนต่อกรด ด่าง
สารละลายเกลือ และสารสะลายอื่นๆ
พลาสติกนี้คงอยูท่ รงอยูไ่ ด้ถึงอุณหภูมิ (อย่างต่าที่สุด) 100๐C มีความแข็ง เหนียว ทน
ต่อแรงกระแทกได้ถึงอุณหภูมิ –100๐C มีความต้านแรงดึงถึง 70 N/mm2 ใช้ข้ ึนรู ป
ได้ดี สามารถเสริ มด้วยใยแก้วได้ เมื่อเอามาละลายในเมทิลินคอลไรด์
(Methylenechloride) สามารถนามาใช้เป็ นสี เคลือบได้
ประโยชน์ การใช้ งาน คือ ใช้ทาเป็ นตัวเรื อนสาหรับอุปกรณ์ไฟฟ้ า อุปกรณ์งาน
ละเอียดขนาดเล็ก เรื อนปี๊ ม ลิ้น สวิตซ์ไฟฟ้ า ขั้วแบบเสี ยบ เครื่ องใช้ในครัวเรื อน เช่น
ชุดช้อน ส้อม ฯลฯ
ตารางที่ 7.1 แสดงข้อแตกต่างของพลาสติกอ่อนแต่ละชนิด
ความร้อน
แรงดึง
(N/mm2)
อุณหภูมิใช้งาน
(๐C)
ทนต่อ
โพลีเอทิลีน(PE)
ชนิดแข็ง
17-18
-50ถึง+100
ด่าง, กรดอย่างอ่อน,สาร
ซักฟอก,
น้ ามันที่ใช้บริ โภค
โพลีเอทิลีน(PE)
ชนิดอ่อน(ยืดหยุน่ )
9-10
-30ถึง+80
โพลีไวนิลคลอไรต์
(PVC)ชนิดแข็ง
45-46
-30ถึง+80
โพลีไวนิลคลอไรด์
(PVC)ชนิดอ่อน
เป็ นลักษณะยาง
เป็ นสปริ ง
+30
โพลีเมทิลแมทา
ไครเลต(PMMA)
หรื ออะคริ ลิกกลาส
70-80
โพลีสไตรี น(PS)
หลายๆชนิด
โพลีเอไมด์(PA)
หรื อไนลอน
ประเภท
โพลีเมอร์
ไม่ทนต่อ
คุณสมบัติอย่างอื่น
ข้อสังเกตเมื่อทดสอบด้วย
เปลวไฟ
น้ ามันและจารบีที่ใช้ทาง
ช่าง
ของเหลวและแก๊ซซึม
ผ่านได้,เป็ นฉนวนไฟฟ้ า
เมื่อละลายมีเปลวสี น้ าเงิน
, กลิ่นเหมือนพาราฟิ น,
ดับเปลวไฟได้ง่าย
กรด, ด่าง, เบนซิน,
น้ ามัน,
สารซักฟอก
เบนโซล, อะซีโตนและ
สารละลายอื่นๆ
เชื่อมให้ติดกันได้,ปาดผิว
ได้, ขึ้นรู ปเมื่อร้อนได้
เปลวจะสว่าง, ดับเปลว
ได้ยาก, จะไหม้ดา, กลิ่น
ฉุนเหมือนกรดเกลือ
กรด, สบู่,
สารซักฟอก
แอลกอฮอล์,
อะซีโตน,เบนซิน,เบน
โซล
เชื่อมให้ติดกันได้, ใช้กบั
โรงงานผลิตพลาสติก
อ่อน
เปลวสว่าง, มีเขม่า,กลิ่น
ฉุนเหมือนกรดเกลือ
-30ถึง+80
ด่าง, กรดที่เจือจาง,
น้ ามัน, เบนซิน
แอลกอฮอล์,
เบนโซล, อะซีโตน
แตกสลายยาก, ไม่แตก
กระจาย, ปาดผิวได้,
โปร่ งใส
เปลวสี เหลือง, เปลวมี
กลิ่นเหมือนผลไม้, ไม่มี
ควัน
45-60
-35ถึง+70
ด่าง, น้ ามัน,
กรดอย่างอ่อน
,แอลกอฮอล์
อีเทอร์, เบนซิน,
เบนโซล
ฉนวนไฟฟ้ า, มีฟองเมือง
ถูกความร้อนเป็ นฉนวน
กั้นความร้อนและเสี ยง
เปลวสว่าง, ดับได้ง่าย, มี
ควันมาก,
กลิ่นเหมือนผลไม้
50-70
-305ถึง+10
เบนซิน, เบนโซล,
น้ ามัน, จาระบี
กรด, ด่าง
ทนความเค้น, ทนการสึ ก
หรอดี, เชื่อมประสานได้
, ปาดผิวได้, น้ าจับ
เกาะติดได้
เปลวสี น้ าเงิน มีขอบสี
เหลือง
7.5 พลาสติกแข็ง (Thermosetting Plastic)
พลาสติกชนิดนี้จะผลิตด้วยกรรมวิธีสงั เคราะห์ทางเคมี เมื่อพลาสติกถูก
หลอมเหลวจะเหนียวหนืดอยูใ่ นสถานะครากตัวแล้วนามาขึ้นรู ปด้วยการอัดขึ้นรู ป
(ตามรู ปที่ 7.18) ตามที่ตอ้ งการได้เพียงครั้งเดียว เมื่อมันแข็งตัวแล้วจะไม่สามารถ
นามาหลอมขึ้นรู ปใหม่ได้อีก ทั้งนี้เมื่อมันแข็งตัวแล้วครั้งแรกจะไม่สามารถทาให้
กระบวนการทางเคมีกลับมาอยูใ่ นสภาพเดิมได้ ในการสัมผัสความร้อนแต่ละครั้งจะ
ใช้ตวั เร่ งให้พลาสติกชนิดนี้แข็งขึ้น พลาสติกแข็งจะไม่ติดไฟ ไม่สามารถเชื่อมต่อกัน
หรื อทาให้อ่อนตัวได้ มีความยืดหยุน่ น้อย แต่ใช้ทาการปาดผิวได้
พลาสติกแข็ง (Thernosetting Plastic) ที่นามาทาเป็ นชิ้นส่ วนของเรื อนเสื้ อ
ต่างๆ และแผ่นพลาสติกที่อดั เป็ นชั้นๆ ผลิตโดยการอัดขึ้นรู ป การผลิตด้วยวิธีน้ ี
สามารถผลิตทีละชิ้นทาให้การผลิตช้า จึงมีราคาแพง
ประโยชน์ ใช้ งาน คือทาเป็ นชิ้นส่ วนที่รับแรงอัด เป็ นผงสี พลาสติกฟี โนลิก
ได้
7.5.1 พลาสติกแข็งอัดร่ วม (Compression Moulding compound)
มีความหนาแน่น 1,5 ถึง 1,8 kg/dm3 ภาษาการค้าเรี ยกว่าแบเกไลต์ (Bakelite) ส่ วน
ใหญ่จะ
นาฟี โนลิกมาผสมกับวัสดุเพิ่ม (Filler) มาอัดกลายเป็ นชิ้นส่ วนอัดขึ้นรู ป
(Compression Moulding Part)
วัสดุเพิ่มที่เป็ นฝุ่ นจากไม่ ใยฝ้ าย เศษสิ่ งทอจะทาให้พลาสติกมีความเค้นสูงขึ้น ส่ วน
วัสดุเพิ่มที่เป็ นผงจะทาให้พลาสติกมีความเหนียวและเมื่อผสมสี น้ ามันจากถ่ายหิ น
เข้าไปจะกลายเป็ นสี พลาสติกตามต้องการ ส่ วนมากจะเป็ นสี น้ าตาลหรื อดา ชิ้นส่ วน
อัดของพลาสติกแบบนี้จะผลิตด้วยการอัดรี ด-ฉีด-อัด-ขึ้นรู ป ชิ้นงานพลาสติกแข็งอัด
ร่ วมนี้เป็ นฉนวนไฟฟ้ าและฉนวนกั้นความร้อนที่ดี ทนความต้านแรงดึงได้นอ้ ย (ราว
2,5 kp/mm2) ทนความเค้นแรงกดได้ 12 ถึง 12 kp/mm2
วัสดุเพิ่ม (filler) หากเป็ นสารที่เป็ นใยจะให้ความเหนียวสูงกว่าสารที่เป็ นผง
ประโยชน์ ใช้ งาน คือ ใช้ทาเป็ นที่จบั สาหรับคันโยกบังคับ สวิตซ์ปิดเปิ ด
วงจรไฟฟ้ า ชิ้นส่ วนอุปกรณ์วิทยุส่งกระจายเสี ยง ตัวเรื อนของมอเตอร์ขนาดเล็ก
เครื่ องดูดฝุ่ น เป็ นต้น
รู ปที่ 7.19 แผนภูมิแสดงที่มาของพลาสติกแข็งบางชนิด
7.5.2 พลาสติกแข็งชนิดอัดเป็ นชั้น (Laminated Plastics)
ความหนาแน่น 1,5 kg/dm3 เป็ นพลาสติกแข็งอัดร่ วมที่มีวสั ดุเพิ่ม (Filler)
เป็ นชั้นกระดาษเป็ นชั้นๆ ใยฝ้ ายเวป (Paper Web) จะนามาจุ่มในสารละลายฟี โน
ลิกเรซิน จากนั้นนาแยกออกจากกันเป็ นชั้นแล้วนามาอัดที่อุณหภูมิหนึ่งให้แข็ง ก็จะ
กลายเป็ นแบกเกไลต์ และ Fabric-Base Laminate พลาสติกชนิดนี้มีเส้นใยที่ยาวจึง
ทนการดัดกระแทกได้ดีกว่าพลาสติกแข็งอัดร่ วม จึงนามาใช้เป็ นระบบขับฟันเฟื องที่
มีเสี ยงเบารองเพลาสาหรับรับภาระสูง เช่น ในโรงกลึง ซึ่งสามารถรับภาระได้สูงกว่า
รองเพลาที่ทาด้วยโลหะรองเพลา เนื่องจากมีคุณสมบัตินาความร้อนได้ต่า จึงห้ามใช้
พลาสติกนี้ทารองเพลาในงานเครื่ องกลที่หมุนเร็ ว เช่น มอเตอร์ไฟฟ้ า เพราะจะทาให้
รองเพลาร้อนเกินไป ถ้าเป็ นแบกเกไลด์ที่อดั เป็ นชั้นจากไม้จะทาเป็ นฟันเฟื องแผ่น
คลัตช์
7.5.3 ยูเรียเรซิน (Urea Resin)
อักษรย่อ UP มีความหนาแน่น 1,5 kg/dm3 เกิดจากกระบวนการโพลีคอน
แดนเซชัน่ จากสารสังเคราะห์ยเู รี ยและฟอร์มาลดีไฮด์ ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส
ประโยชน์ ใช้ งาน คือ ใช้ทาชิ้นส่ วนสวิตช์ ฉนวนไฟฟ้ าที่มีสีสว่างหรื อขาว สี
พลาสติก กาวเย็น กาวร้อน เป็ นต้น
7.5.4 เมลามีนเรซิน (melamine Resin)
อักษรย่อ MF เป็ นพลาสติกที่ได้จากการโพลีคอนเดนเซชัน่ จากเมลามีนและ
ฟอร์มาลดีไฮด์ มีคุณสมบัติเช่นเดียวกับยูเรี ย
ประโยชน์ ใช้ งาน คือ ใช้ทาแผ่นฟอร์ไมก้าปูโต๊ะ จานชามชนิดดี กาวร้อน กาว
เย็น เป็ นต้น
รู ปที่ 7.21 แบกเกไลต์ที่ได้จากการอัดแผ่นชั้น
ฟันเฟื องและรองเพลา ทาจาก Fabric Base Laminate
รอกและฟันเฟื อง ทาจากแบกเกไลด์ (ชนิดอัดจากไม้)
7.5.5 อีป๊อกซี่ (Epoxy)
อักษรย่อ EP มีความหนาแน่น 1,2 kg/dm3 ลักษณะไม่มีสีจนถึงสี เหลืองน้ าผึ้ง ใส
แข็งและเหนียว สามารถประสานด้วยกาวได้ดี เป็ นพลาสติกที่ได้จากกระบวนการโพ
ลีแอดดิชนั่ จากผลิตผลของอะเซทิลีนและฟิ โนลิกชนิดหนึ่ง คุณสมบัติทนความร้อน
ได้ถึง 120๐C มีความต้านแรงดึงราว 60 N/mm2 เรซินของมันจะไม่มีกลิ่น ไม่มีรส
ในสถานะของเหลวจะเป็ นพิษ ไอของมันจะกัดผิวหนัง ในสถานะของแข็งไม่เป็ น
พิษในการผลิตจะกระทาโดยการหล่ออัดแล้วนามาปาดผิวได้ ไม่เหมาะในการเชื่อม
(Welding)
ประโยชน์ ใช้ งาน คือ ใช้เป็ นฉนวนไฟฟ้ าที่ดีในงานสร้างคอนเดนเซอร์
คอลเล็กเตอร์ สวิตช์ ฉนวนสาหรับสาตัวนาเปลือย เป็ นต้น
7.5.6 โพลีเอสเตอร์ (Polyester)
อักษรย่อ UP ไม่มีสี ใสเหมือนแก้ว มีผวิ เป็ นมัน แข็งและเปราะ และยังมี
แบบอ่อนจนถึงแบบยืดหยุน่ (ไม่อิ่มตัว) ทนการกัดกร่ อนได้นอ้ ยกว่าอีป๊อกซึ่ง จึงมี
ราคาถูกกว่า มีคุณสมบัติคล้ายอีป๊อกซี แต่ทนความร้อนได้ราว 80๐C
ประโยชน์ ใช้ งาน คือ ในสภาพอ่อนยืดหุ่นจะเป็ นฟองน้ า ใช้ทาเป็ นหมอน เก้าอี้ โซฟา
ที่บุดว้ ยฟองน้ า ในสถานะของแข็ง ทาเป็ นปะเก็น เมนเบรน ทาเป็ นกาว ทาเป็ นน้ ายา
เคลือบพื้นผิวไม้ชนิดทนรอยขีดข่วน หรื อแรงกระแทกได้ดี เป็ นต้น
7.6 พลาสติกชนิดยืดหยุ่น (Elastomer)
โมเลกุลโซไนพลาสติกชนิดนี้จะมีการเคลื่อนตัว (Slip) ระหว่างจุดที่ยดึ
เหนี่ยวที่อยูด่ ว้ ยกันในขณะรับแรง หลังจากลดแรงกระทาออกจนหมด โมเลกุลจะ
เคลื่อนตัวกลับที่เดิม วัสดุชนิดนี้จึงเป็ นประเภทไฮโพลีเมอร์ (High Polymer) ที่
อุณหภูมิสูงมันจะถูกทาลายโดยวิธีทางเคมี แต่ที่อุณหภูมิต่ามันจะเปราะ การยึด
เหนี่ยวเกาะกันของโมเลกุลรู ปตาข่ายจะเกิดขึ้นจากการผสมกามะถันเข้าไปในยาง
เทียมและยางธรรมชาติ ด้วยกรรมวิธีวลั เคไนเซชัน่ (Vulcanization)
7.6.1 ยางธรรมชาติ
เกิดจากกระบวนการเปลี่ยนแปลงของวัสดุธรรมชาติ วัสดุน้ ีเป็ นน้ ายาง (สี
เหมือนน้ านม) ได้จากต้นยางพารา นามารมควันหรื อเติมกรดอะซิติก (accetic Acid)
กลายเป็ นยางดิบที่เป็ นชั้นหนา ยางดิบเมื่อถูกความร้อนจะเหนียวเหมือนกาวจึงต้อง
ทาการวัลเคไนเซชัน่ ให้ปฏิกิริยานี้หายไป ก่อนการวัคเคไนเซชัน่ จะมีการย่อยยางดิบ
ให้เล็กลงแล้วไปผสมกับกามะถัน เติมสารสี ลงไป แล้วจึงนาไปอัดขึ้นรู ป
สารที่เติมให้เป็ นสี ดา คือ คาร์บอนในรู ปก๊าซ ทาให้มีความเค้น ความแข็ง ความยึด
หยุน่ ความฝื ด สูงขึ้น
สาหรับยางผสมสี ขาวจะกระทาโดยใช้กรดวิลิลิก (SiO) หรื ออะลูมิเนียมซิลิ
เกตเข้าทาปฏิกิริาแล้วใส่ สีขาวผสมเข้าไป
การวัลเคไนเซชั่น (Vulcanization)
คือ การทาให้ยางแข็งด้วยการใช้กามะถันให้ยางดิบยึดติดกันแน่นโดย
กระทาที่อุณหภูมิ 142๐C ด้วยความดัน 5 บรรยากาศ ให้เป็ นรู ปชิ้นส่ วนซึ่งสามารถ
ใช้โลหะผสมเพื่อให้ยดึ เหนี่ยวกันแข็งแรงขึ้น เช่น ยางรถยนต์ สายยางน้ า
ยางธรรมชาติเมื่อถูกน้ ามันแร่ เช่น เบนซิน เบนโซล น้ ามัน จะเกิดการบวม
และทาให้คุณสมบัติทางกลสูญหายในที่สุด ยางธรรมชาติทาปฏิกิริยากับออกซิเจน
ในอากาศทาให้ยางแข็ง ชิ้นส่ วนยางที่สาคัญควรเก็บรักษาด้วยการทาแป้ งพอกผิวกัน
เอาไว้ ความร้อน แสงแดด หรื อความเย็นจัด เป็ นตัวเร่ งให้ยางแข็งเปราะหรื ออ่อน
เหลว ทาให้ความยืดหยุน่ หายไปในที่สุด
ยางอ่อน ได้จากการผสมกามะถัน 3 ถึง 20% ยางอ่อนนี้จะยิง่ ยืดตัวและมีความยืด
หนุ่นตัวได้มากหากมีกามันถันผสมอยูน่ อ้ ย ในยางรถยนต์จะมีการใส่ ไข (Wax) เข้า
ไปผสมเพื่อให้เกิดชั้นผิวบางๆ กันรังสี จากแสงอาทิตย์ได้ดีพอควร
ประโยชน์ ใช้ งาน คือ ใช้ทายางรถยนต์ สายยางน้ า ปะเก็น สายพาน ส่ วนที่
รับแรงกระแทก ลูกรี ดกดในงานพิมพ์ เมมเบรน ฉนวนเคเบิล สายพานลาเลียง พื้น
รองเท้า เป็ นต้น
ยางแข็ง เกิดจากการวัลเคไนเซชัน่ โดยมีกามะถัน 30% ถึง 50% ยางแข็งนี้
ใช้ปาดผิวได้ง่าย แต่เครื่ องมือปาดผิวจะสึ กหรอกเร็ วจึงต้องใช้เครื่ องมือปาดผิวที่ทา
ด้วยเหล็กความเร็ วสูงหรื อทาโดยโลหะแข็ง
ประโยชน์ ใช้ งาน คือ ใช้ทาเรื อนแบตเตอรี่ ล้อรถลาก สารประสานสาหรับ
แผ่นขัดชิ้นงาน เป็ นต้น
ยางฟองนา้ ผลิตจากการนาน้ ายางดิบ (สี น้ านม) ผสมกับผงกามะถันและสาร
ผสมอื่น กวนตีให้เป็ นฟองในเครื่ องกวน นาไปเทในแบบแล้วทาการวัลเคไนเซชัน่
ประโยชน์ ใช้ งาน คือ ใช้ทาฐานรองเครื่ องพิมพ์ดี แผ่นรองเช็ดเท้าในห้องน้ า
ใช้บุเก้าอี้รองนัง่ รองเท้าฟองน้ า เป็ นต้น
7.6.2 ยางเทียม
ประเภทของยางเทียมที่สาคัญ (ตามชื่อการค้า) คือ บูนา (Buna) และเปอร์บู
นาน (Perbunan) บูนา (Buna) เป็ นโคโพลีเมอร์ (Copolymer) ของบูตาเดียน
(Butadiene) กลัน่ จากน้ ามันดิบหรื อก๊าซที่ได้จากธรรมชติกบั สไตรี น (Styrene) ส่ วน
เปอร์บูนานเป็ นโคโพลีเมอร์จากบูตาเดียนและอะคริ โลไนไตรล์ (Acrylonitrily) มี
ลักษณะโครงสร้างโมเลกุลเหมือนกับยางธรรมชาติ ดังนั้นมีคุณสมบัติคล้ายยาง
ธรรมชาติ จึงถูกนามาวัลเคไนเซชัน่ กับกามะถัน บูนาและเปอร์บูนานสามารถผสม
กับยางธรรมชาติทาเป็ นยางรถยนต์ได้ ยางรถยนต์ที่ทาจากยางเทียมจะสามารถจับ
เกาะถนนได้ดีกว่ายางรถยนต์ที่ทาด้วยยางธรรมชาติถึงเกือบเท่าตัวเปอร์บูนานนี้ทน
ต่อน้ ามันและเบนซิน จึงใช้ทาเป็ นปะเก็นในคาร์บูเรเตอร์ได้ ยางเทียมนี้มีความ
ยืดหยุน่ สูย้ างธรรมไม่ได้
กรรมวิธีการผลิตพลาสติกจะแบ่งเป็ น 2 ขั้นตอน
1. การสังเคราะห์จากสารอินทรี ย ์ (ที่ไวต่อปฏิกิริยาทางเคมี) ที่รวมตัวกันจน
กลายเป็ นโมเลกุลเดี่ยว หรื อเรี ยกว่า “โมโนเมอร์” (Monomer)
2. การทาให้โมเลกุลเดี่ยวยึดเหนี่ยวกันด้วยปฏิกิริยาทางเคมีกลายเป็ น
โมเลกุล หรื อเรี ยกว่า โพลีเมอร์ (Polymer) หรื อไฮโพลีเมอร์
การขึน้ รูปแบบร้ อน
การขึ้นรู ปแบบร้อน (Hot working) เป็ นขบวนการทาให้วสั ดุหรื อโลหะได้รับ
แรงทางกล (Mechanical working) ที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิในการเกิดผลึก
ใหม่ แต่จะต่าหรื อน้อยกว่าอุณหภูมิในการทาให้เกิดการหลอมของโลหะหรื อ
วัสดุน้ นั ๆ เช่น Forging และ Hoa Rlling เป็ นต้น
ขบวนการขึ้นรู ปแบบร้อนประกอบด้วย
1. การตี ทุบขึ้นรู ป (forging)
2. การรี ดร้อน
3. การดึงและกดขึ้นรู ป (Drawing & cupping)
4. การเชื่อมต่อ (Pipe welding)
5. การแทงขึ้นรู ป (Piercing)
6. การเคลื่อนไหวขึ้นรู ป (Extruding)
7. การหมุนขึ้นรู ป (Spinning)
ข้ อดี
1. สารมนทินจะแตกตัวอย่างกระจัดกระจาย
2. กาจัดพวกรู พรุ นได้อย่างดี
3. ช่วยปรับปรุ งคุณสมบัติในด้าน คุณสมบัติทางกล เช่น ความแข็งแรง ความอ่อนตัว
4. ความเหนียว ความเปราะ เป็ นต้นเกรนยาว, เกรนหยาบๆ จะเปลี่ยนเป็ นเกรนที่
ละเอียดขึ้น
ข้ อเสี ย
1. จะเกิดออกไซด์ที่ผวิ งานง่าย
2. ไม่สามารถควบคุมขนาดของงานได้ เพราะโลหะเมื่อได้รับความร้อนจะขยายตัว
และถ้าได้รับความเย็นจะหดตัว
3. จะเกิดสะเก็ดที่ผวิ งาน ทาให้ผวิ งานไม่สวยงามเท่าที่ควร
เกิดผลิตใหม่ การขึ้นรู ปแบบเย็นประกอบด้วย
1. การรี ดเย็น Cold Rolling
2. การอัดรี ด Extruding
3. การอัดงอ Sending
4. การบิดงอ Squeezing
5. การรี ดขึ้นรู ป Shear spinning
6. การงอตรง Straight Bending
7. การดัดยึด Stretching
8. การตีข้ ึนรู ป Shot peening
9. การขึ้นรู ปพิมลึก Deep Drawing
10. การกระแทกขึ้นรู ป Forging
11. การแทงขึ้นรู ป Hobbing
ข้ อดี
1. ชิ้นงานที่ได้มีขนาดเที่ยงตรง
2. ใช้อุณหภูมินอ้ ยในการขึ้นรู ป ประมาณ 20๐-25๐ C
3. ชิ้นงานที่ได้มีความแข็งแกร่ ง และแข็งมากขึ้น
4. ผิวเรี ยบ เงางาม สะอาดดี
ข้ อเสี ย
1. เกิดความเคลียดมาก
2. มีความเค้นสูง
3. เกรนของโลหะเกิดการแตกง่าย
4. ต้องลงทุนมากในการติดตั้งเครื่ องจักรที่กาลังมากๆ และขนาดใหญ่ๆ
บทที่ 9 การแปรขึน้ รู ปในสภาพเย็น
การทาขั้นสาเร็ จรู ปด้วยการรี ดเย็น วิธีน้ ีจะทาการลดขนาดและความหนา
ของท่อจะเห็นว่าการขึ้นรู ปเย็นมีขอ้ ยุง่ ยากกว่าการขึ้นรู ปร้อน แต่มีส่วนดี
อยู่ 2 ประการคือ
1.สามารถควบคุมขนาดของโลหะในช่วงสุ ดท้ายได้แน่นอน
2. ผิวของโลหะสะอาดและเป็ นมันเรี ยบ
1. การผลิตท่ อ(Tube finishing)
ท่อซึ่งต้องการให้มีขนาดแน่นอน ผิวเรี ยบ และมีความแข็งแรงสู ง
จะผ่านลง หลังจากที่ผา่ นการรี ดร้อนมาแล้ว สาหรับการลดขนาดที่มากๆ
จาเป็ นต้องมีการอบให้อ่อนตัวเพื่อลดความแข็งในระหว่างทาอีกด้วย
2.การดึงลวด(Wire drawing)
การดึงลวดจะทาได้โดยการดึงเหล็กเส้นผ่านแบบพิมพ์หลายๆ อัน ซึ่งมีรู
เล็กลงไปตามลาดับ
3. การหมุนขึน้ รู ป
เป็ นการขึ้นโลหะบางๆ โดยการกดเข้าไปตามแบบซึ่งหมุนอยู่
ตลอดเวลา การทาแบบนี้จะทางานที่มีหน้าที่ตดั เป็ นรู ปกลมและมักทาบน
เครื่ องกลึง ซึ่งหมุนด้วยความเร็ วสูง เครื่ องกลึงที่จะใช้เป็ นแบบที่มี
ลักษณะคล้ายๆ กัน กับเครื่ องกลึงไม้ ยกเว้นแต่แบบที่มีการเพิ่มศูนย์ทา้ ย
แทนเข้าไปด้วย เมื่ออัดชิ้นงานให้ติดแน่นกับแบบ
ในทางปฏิบตั ิ ชิ้นงานจะถูกขึ้นรู ปโดยใช้เครื่ องมือที่มีปลายทู่ๆ ซึ่ง
จะทาการอัดหรื อกดแผ่นโลหะให้ติดกับหุ่นหรื อแบบ การเคลื่อนที่ของ
เครื่ องมือ อาจจะบังคบด้วยมือโดยตรง หรื ออาจจะใช้แท่นสาหรับจับซึ่ง
ปรับเคลื่อนได้
4.การดันขึน้ รู ป(Stretch forming)
ในการขึ้นรู ปแผ่นเหล็กขนาดใหญ่ๆ ให้เป็ นรู ปร่ างโค้งๆ เหมือนๆ กันจะ
ใช้ข้ ึนรู ปด้วยวิธีการดันขึ้นรู ปได้ผลดีมาก ส่ วนมากจะใช้ดนั ด้วยระบบไฮ
ดรอลิก
สาหรับการทางานจานวนน้อยเพื่อความประหยัด แบบแม่พิมพ์ที่ใช้อาจจะ
ทาด้วยไม้ พลาสติก หรื อเหล็กเหนียวก็ได้ การขึ้นรู ปโค้งๆขนาดใหญ่
ซึ่งทาด้วยวิธีอื่นลาบากจะสามารถทาการขึ้นรู ปได้สะดวกโดยวิธีน้ ี การ
สู ญเสี ยปลายที่เศษทั้งสองข้างและขอบข้างๆ ซึ่งจะต้องนามาแต่งอีกครั้ง
หนึ่งนั้นค่อนข้างจะยากสักหน่อย อันนี้ถือเป็ นข้อเสี ยประการสาคัญที่สุด
ของวิธีน้ ี
5. การอัดหรือการตีขนึ้ รู ป(Swaging or Cold forging)
เป็ นการขึ้นรู ปโลหะในขณะเย็น โดยการใช้แรงอัดหรื อแรงกระแทก เพื่อ
ดันให้โลหะเข้าไปในแบบแม่พิมพ์ตามต้องการ การที่โลหะไหลเข้าไม่
ทัว่ ถึงอาจจะเข้าไปในบางทิศทางของการออกแรงดันเท่นนั้น งานที่ได้จาก
การตีข้ ึนรู ป หรื องานที่ประกอบกันแล้ว บางครั้งจะต้องนามาทาการ
ปรับแต่งให้ได้ขนาดที่ถูกต้อง และมีผวิ เรี ยบด้วยวิธีน้ ี
Rotary swaging เป็ นเครื่ องมือสาหรับทาปลายของท่อ และท่อนเหล็กตัน
ให้ขนาดเล็กลง โดยใช้แบบแม่พิมพ์หมุนได้ซ่ ึงขยับเข้าๆออกๆ บีบรัด
ชิ้นงานตลอดเวลาอย่างรวดเร็ ว ปลายของท่อและ Bar จะถูกทาให้เป็ นมุม
เครื่ องจุกรสาหรับทาสลักเกลียวจะสามารถทาให้เสร็ ขเรี ยนร้ อยภายใน
เครื่ อง ๆ เดียว โดยมีลาดับขั้น คือ ก่อนอื่นตัดเหล็กให้มีนาดใหญ่กว่าที่จะ
ทาสลักเกลียวนั้น แล้วนามาอัดให้ได้นาดเท่ากับแกนของสลักเกลียวที่จะ
ทา แล้วนามาปั๊มหัว ตัดแต่งของ ลบเหลี่ยม
ตะปูหมุดย้า สลักเกลียวขนาดเล็ก ๆ จะทามาจากลวดเป็ นขดๆ และทาการ
ตีข้ ึนรู ปขณะเย็นทั้งนั้น แต่สาหรับสลักเกลียวขนาดใหญ่ๆ จะต้องทาการ
เผาเสี ยที่ปลายก่อนที่จะนามาทาการตีอดั ขึ้นรู ปหัว
6.การอัดแบบหล่ อ(Hobbing)
ข้อดีของ Hobbing คือสามารถทาชิ้นงานหลายชิ้นให้มีรูปร่ าง
เหมือนกันทุกประการได้โดยเสี ยค่าใช้จ่ายต่า ผิวของแบบหล่อที่ได้
เรี ยบร้อยมาก และไม่จาเป็ นต้องอาศัยเครื่ องจักรนิดอื่น ๆ ในการตกแต่ง
ผิวภายในแบบซ้ าอีกเลย นอกจากจะใช้สาหรับปาดเอาโลหะส่ วนเกิน และ
ที่ส่วนบน แบะที่ขา้ งๆ ออกทิ้งเท่านั้นกรรมวิธีน้ ีใช้กนั อย่างกว้างขวาง
สาหรับการทาแบบหล่อพลาสติก และ
7.การทาเหรียญตราและการอัดนูน(Coining and Embossing)
Coining หรื อการทาเหรี ยญตรา และ Embossing หรื อ การปั้ น
แผ่นโลหะให้เป็ นตัวนูน เป็ นการบังคับไม่ให้โลหะไหลไปตามทิศทางตาม
แนวขวาง แต่จะบังคับให้มนั ไหลเข้าไปส่ วนเว้า ส่ วนโค้ง หรื อร่ องตื้น ๆ
ของแบบ เช่น การทาเหรี ยญตราต่าง ๆ เนื่องจากวิธีน้ ีตอ้ งการเครื่ องวัดนิด
พิเศษซึ่ งให้กาลังอัดสูง ๆ ส่ วนมากจึงใช้เฉพาะสาหรับโลหะหรื อโลหะ
ผสมที่อ่อนๆ เท่านั้น
Embossing จะเป็ นการขึ้นรู ปในทานองเดียวกันกับการดึงขึ้นรู ป
หรื อการดันขึ้นรู ป คือ เพียงแต่เป็ นการดึงให้เกิดการยืด ให้เกิดเป็ นรู ปร่ าง
ตามแบบเท่านั้น
8.การยา้ หัวและการยา้ หมุด (Riveting and Staking)
ทั้งสองวิธีน้ ี ใช้สาหรับการยึดหรื อต่อชิ้นส่ วนให้ติดกัน สาหรับ
การย้าหมุดนั้น จะต้องเจาะรู ที่ชิ้นส่ วนทั้งสองเสี ยก่อน แล้วจึงใส่ หมุดย้า
เข้าไป จากนั้นก็อดั หรื อตอกปลายของหมุดย้าให้ยบุ เกิดเป็ นหัว ซึ่งมี
Staking เป็ นการตอก หรื อย้าหัวของชิ้นส่ วน เช่น หัวของเพลาให้ติด
แน่นกับอีกชิ้นส่ วนหนึ่ง เช่น เฟื อง ที่ใช้ในการบานหัวนั้นอาจจะเป็ นวง
แหวนและมีคมคล้ายสกัดที่ขอบก็ได้
9.การรีดขึน้ รู ป (Roll forming)
เครื่ องรี ดขึ้นรู ปจะประกอบไปด้วยชุดลูกกลิ้งหลาย ๆ คู่ ซึ่งจะทา
การขึ้นรู ปชิ้นงานเป็ นขั้น ๆ ต่อเนื่องกันไป โดยชิ้นงานจะถูกป้ อนเข้าไป
ในเครื่ องหรื อลูกกลิ้ง ตลอดเวลาไม่ขาดตอน สาหรับอัตราความเร็ วในการ
รี ดนั้นประมาณ 50-300 ฟุต ต่อนาที โดยใช้ลูกกลิ้ง 5 คู่ หลังจาการรี ด
เป็ นรู ปท่อแล้ว ก็จะวิง่ ผ่านลูกกลิ้งอีกชุดหนึ่ง ซึ่งจะทาการเชื่อมรอยต่อให้
ติดกันตลอดเวลา
เครื่ องรี ดมาตรฐานโดยปกติแล้ว จะสามารถรี ดขึ้นรู ปเหล็กเหนียว
ได้ขนาดถึง 0.165 นิ้ว และกว้าง 16 นิ้ว แต่แผ่นเหล็กขนาดหนา ๆ และ
กว้างกว่านี้กอ็ าจทาการรี ดดัดขึ้นรู ปได้ โดยใช้เครื่ องรี ดที่สร้างขึ้นมาเป็ น
พิเศษ
10.การดัดเหล็กแผ่ น (Seaming)
การดัดแผ่นเหล็ก ให้เป็ นรู ปทรงกระบอก จะทาได้โดยใช้ลูกกลิ้งที่
มีขนาดใหญ่เท่าๆ กัน 3 ลูก ลูกกลิ้งสองลูกจะประกอบไว้ในตาแหน่ง
แน่นอนตายตัว ส่ วนอีกหนึ่งสามารถปรับเลื่อนเข้าออกได้ แผ่นโลหะจะ
ถูกบังคับให้ผา่ นลูกกลิ้งนั้น ๆ แล้วเกิดการโค้งเป็ นรู ปร่ างท่อขนาดต่างๆ
กัน ได้ตามความต้องการ
11.การเข้ าตะเข็บ(Seaming)
Locking seam
จะใช้ทาตะเข็บตามแนวแกนซึ่งเป็ นตะเข็บที่ไม่สามารถต่อกันได้
แน่นหรานัก การทาก็ทาได้โดยพันขอบจองแผ่นเหล็กเข้าหากัน แล้วพับ
เป็ นตะเข็บชนิดต่าง ๆ กันแล้วนามาเกี่ยวกัน ใช้แรงอัดติดกันแน่น
Compound seam
ซึงบางทีเรี ยกว่า Gordon หรื อ Box seam จะต่อกันได้แน่นหนา
กว่าและเหมาะสาหรับการทางานที่ละเอียด ตะเข็บทั้งสองแห่งนี้สามารถ
Bottom seam
มีลกั ษณะคล้ายๆ กับการทาตะเข็บตามแนวแกน บกษณะการ
ทางานจะเป็ นการพับสองครั้ง ซึ่งเรี ยกว่า Double seaming หรื อตะเข็บ 2
ชั้น เครื่ องจักรที่ใช้ทาในการเข้าตะเข็บนี้อาจจะควบคุมด้วยมือ หรื อเป็ น
ชนิดกึ่งอัตโนมัติ
12.การพ่นเม็ดโลหะ (Shot speening)
การแปรขึ้นรู ปในสภาพเย็นด้วยวิธีน้ ี ในขั้นแรกถูกพัฒนาขึ้นเพื่อ
ปรับปรุ งคุณสมบัติของโลหะโดยทาให้เกิดความเค้นขึ้นที่ผวิ ของโลหะ ซึ่ง
จะทาได้โดยการพ่นเป็ ดโลหะเล็ก ๆ ให้กระทบกับผิวของโลหะด้วย
ความเร็ วสูง ในขณะที่เม็ดโลหะกระแทกกับชิ้นงาน จะทาให้รอยบุ๋มเล็กๆ
ขึ้นเต็มไปหมด และเกิดการเปลี่ยนแปลงอยูต่ ลอดเวลา
การพ่นเม็ดโลหะ อาจใช้การพ่นด้วยลม หรื อระบบกลไกสาหรับ
เหวีย่ งเม็ดโลหะออกไปก็ได้ โดยใช้หลักการของแรงเหวี่ยง ในการเหวี่ยง
เม็ดเหล็กให้ไปกระทบกับผิวงานด้วยความเร็ วสู ง เครื่ องจักรที่ใช้น้ ีสามา
กระบวนการนี้ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการล้าตัวของชิ้นงาน และ
ยังสามารถใช้ได้ท้ งั กับงานที่มีรูปร่ างเหมือน ๆ กันเป็ นจานวนมาก ๆ หรื อ
จะใช้พน่ เฉพาะส่ วนหนึ่งของชิ้นงานตรงจุดที่เกิดความเค้นก็ได้ ช่วยทาให้
ผิวของชิ้นงานแข็งขึ้นและเพิม่ ความสู งของผิว และในบางกรณี วิธีการนี้ยงั
ใช้สาหรับทาผิวโลหะให้สวยงาม เพื่อความเหมาะสมทางการค้าได้อีกด้วย
บทที่ 10 ชิ้นส่ วนเครื่องมือกลขั้นพืน้ ฐาน
เครื่ องมือกลส่ วนมากที่สร้างขึ้นมานั้นมีส่วนประกอบอย่างน้อย 2 ชิ้น หรอมกา
กว่านั้น ส่ วนประกอบของชิ้นส่ วนนี้จะมีความแตกต่างกันในหน้าที่ใช้สอย
เช่น ชิ้นส่ วนเครื่ องกลึง เครื่ องกัด เครื่ องเจาะ เป็ นต้น ความต้องการของ
เครื่ องมือกลที่เคลื่อนที่โดยการหมุน เช่น เครื่ องกลึง เครื่ องไส เครื่ องกัด
เครื่ องเจียระไน และเครื่ องมือกลอื่น ๆ ที่มีลกั ษณะคล้าย ๆ กัน
โครงสร้างของเครื่ องมือกลนั้นมีส่วนประกอบที่สาคัญ เช่น ความแข็งแรง
รู ปร่ าง ลักษณะการใช้งาน เป็ นต้น
ชิ้นส่ วนพืน้ ฐานของเครื่องกล
ก โครงของเครื่ อง
1.โครงสร้าง
1.1 ฐาน
1.2 แท่น
1.3 เสา
1.4 หัวจับ
1.5 โต๊ะ
1.6 ช่องเลื่อน
2. วัสดุ
2.1 เหล็กหล่อสี เทาหรื อเหล็กกล้า
2.2 เหล็กกล้ามาชเอมต่อกัน
ข การขับเคลื่อน
1. ใช้ไฟฟ้ า ได้แก่ มอเตอร์กระแสไฟฟ้ าสลับ ใช่มูเล่ เฟื องและเปลีย่ นความเร็ ว
รอบได้
2. ไฮดรลิก
3. เครื่ องกล
4. Pneumatic
ค เครื องมือจับงาน
1.ชิ้นงานหมุน
1.1 จับระหว่างศูนย์
1.2 แกนเพลา
1.3 หน้าจาน
หัวจับ
collet
arbor
special deviese
2.จับชิ้นงานอยูก่ บั ที่
2.1 ปากกา
2.2 T-slot
2.3 หัวจับแม่เหล็กได้แก่ แม่เหล็กถาวร และแม่เหล็กไฟฟ้ า
ง เครื่ องมือประเภทที่ใช้มือจับ
จ วิธีการควบคุม
1. หนังสื อคู่มือ
2. เครื่ องกลและไฮดรอลิก
3. ลูกเบี้ยว
4.ควบคุมด้วยตัวเลข
โครงสร้ างสาหรับเครื่องมือตัด
การหล่อ การตีข้ ึนรู ปและการแปรรู ปวัสดุชิ้นงานในขณะร้อนหรื อเย็น
เพื่อให้ได้ขนาดรู ปร่ างที่ตอ้ งการนั้นจะใช้เครื่ องมือกลที่แตกต่างกันและไม่มี
ตัวเลขที่แน่นอนของคมตัด เครื่ องมือตัดที่เคลื่อนที่เข้าชิ้นงานนั้น เช่น
เครื่ องกลึง เครื่ องไส เครื่ องกัด เครื่ องเจาะ เป็ นต้น
เครื่ องกลึงและเครื่ องคว้านจะมีจุดหมุนโดยใช้จุดเดียวกัน ต่างกันที่เครื่ องกลึงงาน
หมุนผ่านปากมีดตัด แต่เครื่ องคว้านปากมีดตัดหมุนชิ้นงานอยูก่ บั ที่ เป็ นการ
ทางานของเครื่ องไสแบบมีดเคลื่อนที่เข้าหาชิ้นงานและแบบชิ้นงานเคลื่อนที่
เข้าหามีดตัด
โครงสร้ างเครื่องมือกล
โครงสร้างสมัยใหม่ทาจากเหล็กหล่อ เหล็กหล่อสี เทา เหล็กกล้าหรื อการนา
เหล็กมาเชื่อมประสานโครงสร้างที่ทามาจากเหล็กหล่อทายุง่ ยากซับซ้อนกว่า
การทาจากเหล็กแผ่นมาเชื่อมประสาน แต่ตอ้ งคานึงน้ าหนักของโครสร้าง การ
รับแรงสัน่ สะเทือนหรื อการรับแรงกระแทกด้วย
สาหรับเหล็กหล่อสี เทาดักว่าเหล็กชนิดอื่น ๆ คือ สามารถผลิตจานวนมาก
ๆ ได้รวดเร็ วและรับแรงสัน่ สะเทือนได้ดี เหตุผลที่ใช้โครงที่ทามาจากเหล็ก
แผ่นเชื่อมประสานคือ
1. ลดน้ าหนักได้ประมาณ 25 เปอร์เซ็นต์
2. ซ่อมแซมได้ง่ายเมื่อเกิดการชารุ ด
3. ชนิดของเหล็กหาซื้อได้ง่าย
4. เปลี่ยนแบบได้ง่ายกว่า ต้นทุนต่าเพราะไม่ตอ้ งทาแบบหล่อ
5. ออกแบบได้ง่ายผิดพลาดน้อย
6. ชิ้นงานทาได้ง่ายควบคุมได้สะดวก
ข้อดีของเหล็กหล่อในหารทาโครงสร้าง
1. เหล็กหล่อสี เทาทนต่อการสัน่ สะเทือนได้ดีกว่า
2. เหล็กหล่อทนกรดด่างได้ดีกว่า
3. อัตราการผลิตของเหล็กหล่อทาได้สูง
4 .เหล็กหล่อรับน้ าหนักมาก ๆ ได้ดี
ชิ้นส่ วนพืน้ ฐาน
Headstock
เป็ นส่ วนที่หมุนหรื อขับเคลื่อนป้ อนเครื่ องตัด การแสดงเฟื องขับต่าง
ๆ ของ Headstock ที่ใช้กบั การเจาะ การคว้านและการกัด ความเร็ วอยูร่ ะหว่าง
25 ถึง 1,120 รอบต่อนาที มอเตอร์ขนาด 20 ถึง 40 กาลังม้า
Spindle
เป็ นส่ วนที่ติดอยูก่ บั Headstock หมุนเคลื่อนที่ได้
Table
ใช้สาหรับชิ้นงานหรื อรองรับชิ้นส่ วนของเครื่ องมือกล และยังใช้จบั ยึด
ชิ้นงาน สามารถเคลื่อนที่ไปได้ 2 ตาแหน่ง Saddle เคลื่อนที่ไปตามแกนได้ 2
ทิศทางตามแนวนอน Carriages เคลื่อนที่ไปตามความยาวของแท่นเครื่ อง
Runway
ติดตัง่ อยูบ่ นเครื่ องต่อจาก Headstock ใช้สาหรับให้ Saddle เคลื่อนที่
ความสามารถและการทางานของชิ้นส่ วนเครื่ องจักรในขณะทางานจะประกอบไป
ด้วยส่ วนที่อยูก่ บั ที่ และส่ วนที่เคลื่อนที่ ส่ วนทางด้านชิ้นงานที่จะมาทานั้นเราต้อง
พิจารณาขั้นตอนในการทาให้ดีก่อนเพื่อจะไม่ให้เกิดการเสี ยหายได้เมื่อทาไปแล้ว
และสิ่ งที่ควรระวังก็คือ แรงที่ใช้กระทาต่องานเป็ นวัสดุชนิดใด และมีรูปทรงใหญ่
เล็กเพียงใด โดยดูจากพื้นที่หน้าตัดของมัน
การยึดจับชิ้นงาน
จุดรับรองระหว่าศูนย์กลางงาน มีวิธีรับชิ้นงานได้หลายวิธี คือ
วิธียนั ศูนย์ โดยให้งานอยูร่ ะหว่างศูนย์หวั และศูนย์ทา้ ยของเครื่ องมีห่วงพาเป็ นตัว
จับงานอีกทีหนึ่ง ปลายของห่วงพาไปยึดกับหน้าจานรู ยนั ศูนย์ที่งาน
Mandrels งานที่เป็ นรู ปทรงกระบอกบาง ที่เราไม่สามารถที่จะใช้วิธียนั ศูนย์ได้ เรา
จาเป็ นจะต้องใช้ mandrel ช่วยในการขับงาน
หน้ าจาน (Face plate)
การจับชิ้นงานเราอาจจะใช้หน้าจานโดยใช้แคล้ม สลัก หรื อเครื่ องจับยึด
อื่น ๆ ช่วยในการจับ หน้าจานนี้เหมาะที่จะใช้กบั งานที่มีผวิ สัมผัสกับหน้าจานที่
เรี ยบ หรื อชิ้นงานที่เป็ นวงรี กไ็ ด้
หัวจับ (Chuck)
หัวจับมีหน้าที่จบั ชิ้นงานที่จะทาหารกลึงที่มีขนาดใหญ่หรื อเล็กและรู ปทรง
ที่ไม่กลม หัวจับแบ่งเพื่อความเหมาะสมในการนาไปใช้ให้เหมาะกับงาน ดังนี้
1. Universal chuck ฟันของหัวจับชนิดนี้จะเลื่อนเข้าออกพร้อมกัน
2. Independent chuck ฟันของหัวจบชนิดนี้จะเลื่อนเข้าออกไม่พร้อมกัน
3. Combination chuck ฟันของมันสามารถที่จะทางานได้สองอย่าง
4. Drill chuck เป็ น Uinversal Screw chuck โดยมากใช้ในงานเจาะหรื อเจาะนา
ศูนย์
5. Power chuck ทางานโดยใช้แรงลม ไฮดรอลิก หรื อกระแสไฟฟ้ า จะทางาน
เกี่ยวกับการจับงานและคลายงานออก สามารถทาได้รวดเร็ ว และยังสามารถใช้
กับสลักขา หรื อหัวจับงานได้
Collets
Collets จะใช้ร่วมกับ bar- stock โดยทาด้วยปากขับที่มีขนากมาตรฐาน
เป็ นวงกลมหรื อสี่ เหลี่ยม สปริ ง Collets จะทาเป็ น 3 แบบด้วยกัน คือ
1. แบบดันออก
2. แบบดึงเข้า
3.แบบคงที่
Arbor
ใช้จบั ยึดชิ้นงานที่เป็ นรู ที่มีความยาวสั้น ๆ การใช้งานเหมือน ๆ กับ collet
T-Slot and Vise
บนแท่นโต๊ะของเครื่ องไสจะทาเป็ น T- Slots เพื่อใช้สาหรับการจับยึด
ชิ้นงานให้แน่นด้วยแค้มป์ ซึ่งถือว่าเป็ นส่ วนสาคัญต่อการไสมาก
Magnetic chucks
วิธีการนี้ใช้จบั ยึดชิ้นงานด้วยอานาจแม่เหล็ก แม่เหล็กที่ใช้น้ ีมีอยู่ 2 แบบ
คือ แม่เหล็กแบบถาวรและแม่เหล็กที่ทางานโดยกระแสไฟฟ้ าตรง
บทที่ 11 การควบคุมด้ วยตัวเลข
Numerical Control หมายถึง การทางานของเครื่ องมือกลอันเนื่องมาจากข้อมูลตัว
เลขที่เก็บไว้ในแถบกระดาษหรื อแถบแม่เหล็ก แผ่นการ์ด หน่วยเก็บคอมพิวเตอร์
หรื อเป็ นข้อความเขียนไว้โดยตรงตัวอย่างการใช้คาสัง่ ที่เจาะลงไว้ในแถบกระดาษก็
คือ เปี ยโนอัตโนมัติ คาสัง่ หรื อ
โน้ตที่จะเล่น จะอยูใ่ นรู ปเจาะไว้เป็ นรู ในม้วนเทปกระดาษ
ระบบควบคุมไวโอลิน และเปี นโน สามารถพัฒนาเอาไปใช้กบั ระบบ
ควบคุมเครื่ องมือกล
ด้วยตัวเลขการควบคุมเครื่ องดนตรี ดงั่ กล่าว ใช้ลมและแถบกระดาษ ไวโอลินต้อง
ควบคุมด้วยสัญญาณต่อเนื่อง เครื่ องจักรอัตโนมัติที่ควบคุมด้วยตัวเลข ก็อาศัย
หลักการอย่างเดียวกัน
ที่ได้ชื่อว่า การควบคุมด้วยตัวเลข หรื อ NC ก็เนื่องมาจากต้องใช้ความรู ้ใน
เชิงคณิ ตศาสตร์ เข้ามาเกี่ยวข้อง การควบคุมแบบ NC ก็คือการทางานของ
เครื่ องจักรโดยคาสัง่
ที่เป็ นรหัสนัน่ เอง คาสัง่ ที่สาคัญที่สุดได้แก่ ความสัมพันธ์ระหว่างตาแหน่งของมีด
กับชิ้นงาน
คาสัง่ ที่รวบรวมไว้เรี อกว่า โปรแกรม NC โปรแกรมนี้อาจใช้แล้วอีกได้ เมื่อเริ่ ม
ใช้ใหม่กจ็ ะให้ผลอย่างเดียวกันเครื่ องจักรธรรมดาเหมาะสาหรับผลิตงานละเอียดก็
จริ ง แต่คุณภาพไม่คงเส้น
คงวา การควบคุมด้วยข้อตัวเลข คือระบบควบคุมเครื่ องให้ใช้วิธีการใช้เครื่ องให้
ทางานอย่างใดอย่างหนึ่ง
เครื่องจักรทีใ่ ช้ ระบบการควบคุมด้ วยตัวเลข
การควบคุมด้วยตัวเลขมีใช้ในเครื่ องจักรมานานแล้ว และเป็ นที่รู้จกั กันว่า
ระบบนี้ใช้ได้ดี
กับเครื่ องชนิดพิเศษมากเครื่ องประเภทอื่น บางกรณี ระบบควบคุม มีราคาแพงกว่า
ตัวเครื่ องจักร
เอาเสี ยอีก แต่ปัจจุบนั ระบบวงจรใหม่ๆ ให้การควบคุมที่ดีกว่าและราคาถูก
เครื่ องจักร NC ทุกวันนี้สามารถควบคุมได้หลายอย่าง เช่น การควบคุมความเร็ ว
และ
อัตราป้ อน การควบคุมตาแหน่งขอชิ้นงาน การเลือกมีด เครื่ องกลึงเทอเรทที่
ควบคุมด้วยNC มี
ป้ อมมีดได้มากชนิดกว่าป้ อมมีดของเครื่ องกลึงเทอเรทธรรมดา
การควบคุมด้วยระบบ NC ก่อให้เกิดเครื่ องจักรชนิดใหม่เรี ยกว่า
Machinjng center
ขึ้น คือเครื่ องดังกล่าว มีมีดพร้อมทีจะใช้งานได้ถึง 90 ชนิดอาจใช้ชนิดไหนก็ได้
แล้วแต่โปรแกรมทีวางไว้ Machining Center สามารถใช้กดั เจาะ คว้าน ปาดหน้า
คว้านเรี ยบปากรู คว้านฝาได้
ลาดับการทางาน
การควบคุมด้วยตัวเลขหรื อการควบคุมเชิงตัวเลข เริ่ มต้นเมื่อผูว้ า่ งโปรแกรม
ศึกษาแบบชิ้นส่ วนแล้วกาหนดลาดับการทาชิ้นส่ วนนัน่ ออกมา การเตรี ยมโปรแกรม
คือ เรี ยงรายการรหัสทีจะใช้แทนลาดับขั้นการทางานนัน่ ๆจุดอ้างอิงระหว่างชิ้นงาน
และเครื่ องมือทีตอ้ งการใช้กาหนด มีดเครื่ องมือตัด และตาแหน่งอื่น ๆผูว้ าง
โปรแกรมจะต้องเข้าใจภาษาคอมพิวเตอร์ แล้วเอาโปรแกรมนัน่ ใส่ เข้าไปในเทปหรื อ
แผ่นการ์ด หน้าทีช่างประจาเครื่ องก็คือเป็ นผูด้ ูแล บางทีกค็ อยเอางานใส่ ลและออก
ประเภทการควบคุม
การควบคุมมีท้ งั แบบ Open-loop และ Closed loop ระบบ Open loop นั้น
มีผลในการควบคุมนาออก สื่ อทีใส่ ไปในตัวนาปกติเป็ นแถบกระดาษแล้วป้ อนส่ ง
สัญญาณต่อไปให้หน่วยควบคุมส่ งคาสัง่ ไปให้มอเตอร์ และหน่วยขับ ส่ วนเครื่ องที
จะทาการควบคุมแต่ละส่ วนของเครื่ องจะมีมอเตอร์และเพลาขับเป็ นของตนเอง
เพลาขับอาจเป็ นเพลานาธรรมดาซึ่งมีแป้ นเกลียวเป็ นลูกปื น หรื ออาจใช้ระบบ Open
loop นี้ง่าย มีราคาถูก แต่ไม่ค่อยเที่ยงตรงมากนัก
Servomtor จะขับให้เครื่ องจักรเคลื่อนที และมีหน่วยควบคุมคอยดักจับ
อาการเคลื่อนที่น้ นั หน่วยควบคุมอาจทางานด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ ระบบกลไกล
หรื อด้วยแสงก็ได้ เป็ นเครื่ องมือซึ่งคลื่นหาตาแหน่งของโต๊ะส่ วยเคลื่อนที หรื อมีด
ให้ตรงกับคาที่ใส่ ไว้ในเทป หน่วยควบคุมส่ งสัญญาณตาแหน่งผ่านทางวงจรควบคุม
ไปให้แก่หน่วยควบคุมอื่น ๆ สัญญาณนี้จะต่อเนื่องกันไปเมื่อเทียบสัญญาณจาก
โปรแกรม หน่วยควบคุมจะทาอย่างใดอย่างหนึ่ง หรื อหลายอย่าง ดัง่ นี้
บันทึกความเที่ยงตรงของคาสัง่
ชดเชยความผิดพลาดโดยอัตโนมัติฃ
หยุดการเคลื่อนที่
พิกดั แกนฉาก
การควบคุมด้วยตัวเลขใช้ระบบพิกดั ฉากกาหนดตาแหน่งของจุด ดั้งนั้นจุดใด
ๆ จึงบอกเป็ นเชิงคณิ ตศาสตน์ได้วา่ อยูห่ ่างจากแกนฉากทั้งสามเท่าไร
เครื่ องมื่อกลจะมีแกนการเครื่ องที่ 3 แกนได้ฉากกันกับมีแกนการหมุนอีก 1
แกน
การออกแบบแกนต่างๆ ในเครื่ องจักรบางชนิด แกนและการหมุนจัดว่าเป็ น
มาตรฐานสาหรับเครื่ องแต่ละชนิด คือแกน X อยูใ่ นแกนระดับและขนานกับ
ผิวที่ยดึ งาน แกน Y ขนานกับเพลาแกนซึ่งตั้งฉากกับแกน X และ y ข้อสัง่ เกต
นี้ใช้ได้กบั การเคลื่อนที่แบบหมุนด้วย เช่น การหมุนเอียง
เทปเจาะรู
โปรแกรม NC ส่ วนมากใช้เทปเจาะรู หรื อไวนีส เทปมีหลายลักษณะแต่ที่
ควรใช้ควรเป็ นเทปมาตรฐานที่ออกแบบสาหรับควบคุมโดยเฉพาะ คือเป็ น
เทปมีความกว้าง 1 นิ้ว และ มี 8แถบรู ที่เจาะลงไปในแถบมีลกั ษณะเป็ นรหัส
หน่วยอ่าน อ่านรหัสได้เพราะมีเข็มสัมผัส หรื อกลไกลสุ ญญากาศอ่าน
รหัสระบบ Binary Code Decimal บนเทปกว้าง 1น้ว 8 แถบ ของ
Electronic Industries Association Standary ที่นิยมใช้กนั มากโดยทัว่ ไปมีแถบ
ที่เจาะรหัส 8 แถว และอีกแถวสาหรับคล้องกับฟันล้อขับ ถ้ามีขอ้ มูลตัวเลข
ก็ให้ใช้แถบแถวที่ 1.2.3.4 และ6 4 แถวเราจะใช้แทนเลขจานวน 1.2.4 และ 8
ซึ่งเป็ นค่าที่เลข 2 ยกกาลัง คือ (2)0 =1 , (2)1= 2 , (2)2=4 ,(2)3=8
หัวอ่านเทปจะทาการเช็คที่เจาะรู เสร็ จแล้วเพื่อความเที่ยงตรงเบื้องต้น
เรี ยกว่า parity check เทปทุกบันทัดหรื อหัวอ่านเทปทุกแถวจะต้องมีรูจานวน
รู เป้ นคี่ มิฉะนั้นเครื่ องจักรจะหยุดทางานดัง่ นั้นคาสัง่ ที่ตอ้ งเจาะรู ได้จานวนคู่
จึงต้องเจาะเพิม่ เข้าไปอีกรู หนึ่งในแถวที่ 5 Parity check จานวนรู ตอ้ งไม่นบั
รวมรู คล้องล้อขับ
ข้อดีของเทปแบบ Binary Code คือ
อาจเจาะเองด้วยมือได้ ถ้าเทปนั้นไม่ยงุ่ ยากเกินไป
สามารถเช็คเทปได้ง่าย ไม่ตอ้ งใช้คอมพิวเตอร์
เข้าใจระบบได้กว่ารหัสชนิดอื่น
การว่ างโปรแกรมแบบจุดคงจุด
โปรแกรมของ Numerical control อาจแบ่งออกได้เป็ น 2 อย่าง คือ แบบ
ให้ทาเป็ นจุด และแบบให้ทาต่อเนื่องกันไป
แบบ Poitn to Poitn ใช้กบั เครื่ องปั๊มตัดเจาะ เครื่ องเชื่อมจุด และเครื่ อง
เจาะเพลางาน ชิ้นงานต้องอยูใ่ นต่าแหน่งที่เหมาะสม การเข้ากระทาของมีดได้ท้ งั
บังคับด้วยเทปหรื อด้วยมือ
มีดจะยกขึ้นพ้นชิ้นงานขณะปรับตาแหน่งตามพิกดั ฉากมีดอ่านเลื่อนไป
ตามแนวแกน X ก่อนต่อไปก็ตามแกน Y หรื อจะกลับกันก้ได้ ในบางเครื่ องอาจจะ
เลือนพร้อมกันทั้ง 2แกน ระบบการปรับตาแหน่งก็ใช้เทป 8ร่ อง กว้าง 1 นิ้ว ที่เจาะ
รหัสลงไปได้ดงั กล่าวแล้ว เครื่ อง NC แบบ
X-Y สลับกัน ถ้าทาเป็ นโปรแกรมให้บงั คับตามแกน X-Y ได้ถึง 18 ตาแหน่ง ก็จะ
Point to Point หาเครื่ องปรับได้เฉพาะแกน X กับแกน Y บางเครื่ องก็ปรับได้ท้ งั
3 แกน แถมยังสามารถเลือกมีด ปรับขนานการเดินเทป ปรับความเร็ ว เปลี่ยน
ทิศทางหมุนควบคุมการไหลของน้ าหล่อเย็น และอื่น ๆ ได้อีกด้วย
อาจวางดโปรแกรมให้วิธีการแบบ Point to Point กระทาเป็ นเส้นตรง
หรื อคดโค้งก็ได้ เช่น จะกระทาเป็ นผิวตรงตามแนวจะต้องให้เทปบังคับไปตามแกน
การว่ างโปรแกรมให้ ทาต่ อเนื่อง
การว่างโปรแกรมแบบนี้ มีดจะสัมผัสกับชิ้นงานตลอดเวลา ขณะเมื่อมีการ
ปรับตามแกนพิกดั ฉาก
ลักษณะการกัด การกลึง และการตัดด้วยแก็ส ซึ่งการเคลื่อนที่จากจุด
หนึ่งไปอีกจุดหนึ่งจะแตกต่างกว่าแบบ POINT TO POINT ตัวที่ทาให้แตกต่าง
เรี ยก Interpolation ระหว่างจุด อยู่ 3 วิธี คือ linar , Circular และ parabolic
Linear Interpolation นั้น รู ปร่ างที่กระทาเสร็ จแล้ว จะเป็ นผลมาจากการ
กระทาเป็ นตรงนั้นเอง ถ้าจะกัดให้เป็ นวงกลม ต้องแบ่งวงกลมเพื่อให้มีจุดต่อเป็ น
พัน ๆ ส่ วน ยิง่ มีจุดต่อมากเท่าไร โปรแกรมก็ยงิ่ มาก เทปที่ใช้กย็ งิ่ ยาวเท่านั้น
Circular Interpolation โปรแกรมจะประกอบด้วย จุดสิ้ นสุ ดของโค้ง รัศมีและจุด
ศูนย์กลาง และทิศทางที่จะให้มีดเดินไป ตัว Interpolation ที่หน่วยควบคุมใน
เครื่ อง กรณี น้ ีจะใช้อุปกรณ์ทางคอมพิวเตอร์แบ่งระดับโค้งออกเป็ นช่วงสั้น ๆ จะ
คานวณและสร้างสัญญาณควบคุมสัง่ ไปถึงมีดบนโค้งขนานเดียวกัน linearpolation
ต้องใช้โปรแกรมมากถึง 1.000 ช่วง แต่จะใช้เพียง 5 block เท่ายนั้นเอง ถ้าทาแบบ
circular interpolation สาหรับ parapolic interpolation นั้นใช้กบั รู ปทรงแปลก ๆ
เช่น การแกะแบบหล่อเป็ นต้น
การทาโปรแกรมแบบนี้ จะต้องใช้รายละเอียดอื่น ๆ เขัาไแปใน
โปรแกรมด้วย เช่น อัตราการป้ อนลักษณะของมีด ขนานการกินลึก และชนิดของ
วัสดุ เป็ นต้น
การควบคุมด้ วยตัวเลขชั้นสู ง
ระบบซึ่งใช้คอมพิวเตอร์หนึ่งหน่วยควบคุมเครื่ องจักรมากกว่าหนึ่งเครื่ อง
เรี ยกว่า direct numericla control (DNC) เครื่ องจักรเหล่านั้นจะต้องเข้ากับ
ความจาคอมพิวเตอร์ หรื อ
โปรแกรมซึ่งเลือกได้เมื่อต้องการระบบ Computer Numericla (CNC ) ใช้
Computer ย่อยให้ทาหน้าที่ตามโปรแกรมที่เก็บไว้ในหน่วยความจา
คอมพิวเตอร์ ซึ่งคอมพิวเตอร์ยอ่ ยนี้ เป็ นส่ วนหนึ่งของหน่วยควบคุม ช่วยเพิ่ม
ความสามารถในการคานวณและเก็บข้อมูล บางที่เรี ยกระบบนี้วา่ Solf-waeed
คอมพิวเตอร์ อาจใช้เป็ นที่รับข้อมูล จากคอมพิวเตอร์ตวั อื่น หรื อจากโทร
ทัพท์กไ็ ด้
ผูต้ ้ งั โปรแกรมจะตั้งขนานการป้ อน และความเร็ วไว้ดว้ ย ระหว่าง
เครื่ องทางานมักมีปัญหาเกิดขึ้น เช่น เจอจุดแข็ง มีดจะสึ กหรื อหัก ก็อาจใช้
adaptive control ช่วยบังคับให้เครื่ องหยุดหรื อช้าลง
ข้อดีของ Numerical Control ให้ผลดีเชิงเศรษฐกิจแก่
อุตสาหกรรมการผลิตดังนี้
1. ลดค่าใช้จ่ายเครื่ องมือเพราะสามารถเลือกใช้ ความเร็ วและขนานการป้ อนได้
ถูกต้องกับมีดดีทาก
2. ลดจานวน Jig และ fixture เฉพาะอย่างอีกที่ใช้ในการตั้งตาแหน่งลงได้มาก
3. ใช้กบั งานที่มีรูปร่ างสลับซับซ้อนได้ดี
4. เวลาที่ใช้ในการทางานทั้งหมดลดลง
บทที1่ 5กรรมวิธีการผลิตแบบพิเศษ
Ultrasonic Machining
ใช้ในการเจาะรู วสั ดุที่มีความแข็ง , เปราะ
ใช้ได้กบั ทั้งวัสดุที่เป็ นนาไฟฟ้ าและไม่เป็ นตัวนาไฟฟ้ า เช่น แก้ว เครื่ องปั้นดินเผา
อัญมณี
เจาะรู ได้เล็กถึง 0.0005 นิ้ว
หลักการ
ตัวกัดจะถูกทาให้ สั่นในช่ วงความถี่ประมาณ 20,000 Hz. ขนาดช่ วงความถี่
ประมาณ 0.05 – 0.1 มม.
ในขณะทางานจะมองไม่ เห็นการเคลือ่ นไหวหรือการสั่ นของตัวกัด นอกจากจะ
ใช้ การสั มผัส
มีของเหลวผสมผงกัดฉีดป้อนผ่ านระหว่ างหน้ าตัวกัดและชิ้นงาน
การสั่ นของตัวกัดจะทาให้ ผงกัดกระแทกผิวงานด้ วยความถี่สูง ทาให้ ผวิ งานถูก
กัดกร่ อนตามลักษณะของตัวกัด
ผงกัดทีใ่ ช้ คอื โบรอนคาร์ ไบด์ ชนิดละเอียดมากผสมกับนา้ ให้ เป็ นของเหลว หรือ
วัสดุทใี่ ช้ ทาตัวกัดเป็ นวัสดุโลหะเหนียวไม่ เปราะง่ าย
Abrasive Jet Machining
เป็ นกระบวนการทางกลที่ใช้ ในการกัดโลหะที่แข็งเปราะ แต่ ผงที่ใช้ ละเอียดมาก
นาไปใช้ งานเช่ น แม่ พมิ พ์ การเจาะหรือตัดโลหะแผ่ นบาง ๆ
Water Jet Machining
เป็ นกระบวนการใช้ กระแสนา้ แรงดันสู งเป็ นตัว
กัด การทางานด้ วยความเร็ว 2,000-3,000 ฟุต/นาที
สามารถตัดโลหะ ไม้ พลาสติก เส้ นใยสั งเคราะห์
เครื่องปั้นดินเผา
มีขดี จากัดทีข่ าดเครื่องปั๊มแรงดันสู ง

Electrical Discharge Machining ; EDM.
หลักการ
การทางานโดยการสปาร์ ค โดยอาศัยการจ่ ายประจุไฟฟ้าระหว่ างชิ้นงาน (ขั้ว
ลบ) และตัวกัดอิเลคโทรด Electrode (ขั้วบวก) ซึ่งกระทาภายใต้ ของเหลวฉนวนที่
เรียกว่ า ไดอิเลคทริค (Dielectric)
Electrode
จากวัสดุอ่อนและขึ้นรู ปได้ง่าย เช่น ทองแดง ทังสเตน
คาร์ไบด์
ต้ องเป็ นตัวนาไฟฟ้าทีด่ ี
 ชิ้นงานต้ องเป็ นตัวนาไฟฟ้าเท่ านั้น