Page 1

กรรมวิธีการผลิตโลหะ 1. กรรมวิธีการหล่อ กรรมวิธีการหล่อ (casting process) ในความหมายสั้น ๆ หมายถึง “การเทน้้าโลหะหลอมเหลวเข้าไปในโพรงแบบ หล่อแล้วปล่อยให้แข็งตัวมีรูปร่างตามที่ต้องการ” หรือหากจะให้ความหมายที่ครอบคลุมมากยิ่งขึ้น จะหมายถึง เริ่มต้นจาก การให้ความร้อนเพื่อหลอมโลหะให้มีสภาพเป็นของเหลว (melting) จากนั้นท้าการปรับปรุงน้้าโลหะให้มีส่วนผสมทางเคมี ตามที่ต้องการ แล้วท้าการเทน้้า (pouring) โลหะหลอมเหลวลงในโพรงแบบหล่อ (mold cavity) ที่มีรูปร่างตามชิ้นงานที่เรา ต้องการ จากนั้นปล่อยให้น้าโลหะเย็นตัวลงและเกิดการแข็งตัว (solidify) จะได้ชิ้นงานตามต้องการ 1.1 ส่วนประกอบของแบบหล่อและชิ้นงานหล่อ ส่วนประกอบและชื่อเรียกต่าง ๆ ของแบบหล่อทรายแสดงให้เห็นในรูปที่ 1.1 รวมถึงส่วนประกอบของชิ้นงาน หล่อภายหลังการหล่อเสร็จและรื้อออกจากแบบหล่อเรียบร้อยแล้ว โดยส่วนประกอบต่าง ๆ มีหน้าที่ดังนี้ ท้าหน้าที่ในการบรรจุและจับยึดวัสดุที่ใช้ท้าแบบหล่อให้มีความแข็งแรง หีบหล่อ หีบหล่อ (flask) อาจท้าจากโลหะหรือไม้ขึ้นอยู่กับความแข็งแรงที่ต้องการ อายุการใช้งานตลอดจน ราคา หีบหล่อส่วนบน เรียกว่า โค้ป (cope) หีบหล่อส่วนล่างเรียกว่า แดรก (drag) เส้นแบ่งระหว่างหีบบนและหีบล่าง เรียกว่า แนวต่อระหว่างแบบหรือพาร์ติ้งไลน์ (parting line) ช่องว่างที่มีรูปร่างเหมือนชิ้นงานที่เราต้องการ เกิดขึ้นจากการใช้แบบหล่อ (pattern) โพรงแบบ (mold cavity) ในการขึ้นรูปในกระบวนการปั้นแบบ หมายถึง ส่วนที่ท้าหน้าที่ให้น้าโลหะผ่านมาสู่ทางวิ่ง รูเท (sprue) หมายถึง ส่วนที่ท้าหน้าที่น้าพาน้้าโลหะหลอมเหลวไหลสู่ทางเข้า ทางวิ่ง (runner) หมายถึง ส่วนที่ท้าหน้าที่รับน้้าโลหะหลอมเหลวจากเบ้าเท (ladle) แอ่งรูเท (pouring cup, basin) หมายถึง บริเวณที่ใช้ในการจับยึดไส้แบบ บ่าไส้แบบ (core print)

(ก)

(ข)

รูปที่ 1.1 (ก) ส่วนประกอบของแบบหล่อ (ข) ส่วนประกอบของชิ้นงานหล่อ (Chey, p213)

โดย อ. ณรงค์ศักดิ์ ธรรมโชติ

This is trial version www.adultpdf.com

หน้า 1


รูล้น (riser)

ทางเข้า (gate) ระบบป้อนเติม (gating system)

หมายถึง ส่วนเพิ่มเติมในแบบหล่อที่ท้าหน้าที่เก็บน้้าโลหะหลอมเหลวไว้ป้อนเติม ให้กับชิ้นงานหล่อขณะเกิดการหดตัว (shrinkage) เมื่อโลหะเปลี่ยนสภาวะจาก ของเหลวไปเป็นของแข็ง (solidification) หมายถึง ส่วนที่ท้าหน้าที่ป้อนเติมและควบคุมการไหลของน้้าโลหะเข้าสู่โพรง แบบหล่อ หมายถึง ส่วนประกอบที่ท้าหน้าที่ในการรับน้้าโลหะจากการเท และน้าพาน้้า โลหะเข้าสู่โพรงแบบหล่อ ส่วนประกอบของระบบป้อนเติมประกอบด้วย แอ่งรู เท (pouring basin) รูเท (sprue) ทางวิ่ง (runner) และทางเข้าน้้าโลหะ (gate)

1.2 การหล่อด้วยแบบหล่อทราย การหล่อโดยแบบหล่อทราย (sand casting) เป็นวิธีการที่มีใช้มานานอย่างแพร่หลาย สามารถผลิตชิ้นงานหล่อ ตั้งแต่ขนาดเล็ก จนถึงขนาดใหญ่ที่มีน้าหนักหลายร้อยกิโลกรัม ชิ้นงานหล่อที่ผลิตโดยแบบหล่อทรายอาจประกอบไปด้วย เครื่องยนต์ ใบพัดเทอร์ไบน์ เปลือกมอเตอร์ ตลอดจนอุปกรณ์ทางการเกษตรอีกหลายชนิด แบบหล่อทรายสามารถใช้หล่อ กับโลหะได้หลายชนิดไม่ว่าจะเป็นเหล็กหล่อ เหล็กกล้า อะลูมิเนียมผสม ทองแดงผสม ตลอดจนนิกเกิล หรือไทเทเนียม เป็นต้น วัสดุในการท้าแบบหล่อทราย ประกอบไปด้วยเม็ดทรายที่ท้าหน้าที่เป็นวัสดุทนไฟ ผสมรวมกับตัวประสานที่เป็น ดินเหนียวและมีน้าผสมเข้าไปเป็นตัวช่วยให้ดินเหนียวจับยึดเม็ดทรายได้มากครั้ง อาจมีการเติมตัวประสานชนิดพิเศษลงไป อีกเมื่อเพิ่มสมบัติบางอย่างของทรายแบบหล่อให้ดีขึ้น เม็ดทรายที่ใช้ท้าแบบหล่อนั้นมีหลายชนิด เช่น ทรายเซอร์คอน ทราย โอลิ วี น ทรายโครไมต์ เป็ น ต้ น แต่ ที่ นิ ย มใช้ ม ากที่ สุ ด คื อ ทรายซิ ลิ ก า ส้ า หรั บ ดิ น เหนี ย วที่ นิ ย มใช้ คื อ ดิ น เบนโทไนต์ (bentonite)

รูปที่ 1.2 ขั้นตอนในการท้าแบบหล่อทรายชื้น (Degarmo) กรรมวิธีการท้าแบบหล่อทรายชื้นนั้นแสดงในรูปที่ 1.2 โดยเริ่มจากการวางกระสวนส่วนล่างลงในหีบหล่อ (ก) จากนั้นผสมทรายกับดินเหนียวและน้้าให้เข้ากันแล้วน้ามาเทลงในหีบหล่อ ต้าทรายให้แน่นจากนั้นปาดทรายให้เรียบ (ข) พลิกหีบหล่อขึ้นด้านบนวางหีบหล่อชั้นบน แล้ววางกระสวนส่วนบนประกบกับกระสวนส่วนล่าง พร้อมกับวางรูเทและรู ล้นในต้าแหน่งที่ก้าหนด (ค) แล้วท้าการเททรายแบบหล่อลงไป ต้าทรายแบบให้แน่นแล้วปาดทรายให้เรียบ (ง) แยกหีบ โดย อ. ณรงค์ศักดิ์ ธรรมโชติ

This is trial version www.adultpdf.com

หน้า 2


หล่อชั้นบนและชั้นล่างออกจากกันและถอดกระสวนออกจากทรายแบบหล่อ (จ), (ฉ) ท้าทางวิ่งของน้้าโลหะ (จ) หาก ชิ้นงานหล่อมีรูหรือโพรงข้างใน ไส้แบบจะถูกวางประกอบเข้าไปในแบบหล่อขั้นตอนนี้ เสร็จแล้วให้ปิดหีบหล่อบนและ ล่างพร้อมกับท้าแอ่งรูเท (ช) เป็นอันเสร็จขั้นตอนการท้าแบบหล่อทรายชื้น และพร้อมที่จะเทน้้าโลหะได้ ภายหลังการเทน้้า โลหะแล้วปล่อยให้น้าโลหะแข็งตัว และรื้อทรายแบบหล่อออกจะได้ชิ้นงานหล่อที่มีส่วนประกอบของ ชิ้นงานหล่อ ทางเข้า น้้าโลหะ รูล้น ทางวิ่ง และรูเท (ซ) 1.3 การหล่อด้วยแบบหล่อเปลือกบาง แบบหล่อเปลือกบาง (shell mold) เป็นวิธีท้าแบบที่ได้รับความนิยม ทั้งนี้เพราะชิ้นงานที่หล่อด้วยวิธีนี้ จะมีผิวที่ เรียบ ขนาดใกล้เคียงกับชิ้นงานจริง และราคาประหยัดเพราะใช้ทรายเพียงเปลือกบาง ๆ เพียง 5-10 มม. เท่านั้น ชิ้นงานหล่อ ที่ผลิตจากกรรมวิธีนี้ได้แก่ ชิ้นส่วนเครื่องจักรกลขนาดเล็กที่ต้องการความเที่ยงตรงของขนาดสูง ๆ เช่น ฝาครอบชุดเฟือง เกียร์ และข้อต่อชิ้นส่วนต่าง ๆ กรรมวิธีนี้ยังนิยมใช้ท้าไส้แบบอีกด้วย วิธีการท้าแบบจะยังคงใช้ทรายซิลิกาที่มีความละเอียด สูงในการท้าวัสดุทนไฟ ผสมรวมกันตัวประสานที่เป็นผงของเทอร์โมเซ็ตติงเรซิน เช่น ฟีนอล-ฟอร์มัลดีไฮด์ด้วยปริมาณ 2.5-4% ปัจจุบันทรายที่ผสมกับเรซินแล้วมีจ้าหน่ายอยู่ทั่วไป ขั้นตอนการท้า แบบหล่อเปลือกบาง แสดงในรูปที่ 1.3 โดยเริ่ม จากการให้ความร้อนกระสวนโลหะแบบผ่าซีกที่ติดอยู่กับแผ่นเพลตพร้อมรูเทและรูล้นที่อุณหภูมิระหว่าง 175-370C จากนั้นพ่นเคลือบผิวกระสวนด้วยซิลิโคนเหลวเพื่อได้สามารถแกะแบบทรายออกได้ง่าย คว่้าแบบหล่อปิดกล่องที่บรรจุ ทรายผสมเรซินไว้แล้ว (ก) พลิกกลับด้านให้ทรายลงมาคลุมแบบหล่อโลหะที่ร้อนอยู่ (ข, ค) ทิ้งไว้ให้ตัวประสานหลอมและ จับเม็ดทรายแล้วแข็งตัวด้วยระยะเวลาหนึ่ง (ประมาณ 10 วินาที) จากนั้นพลิกกล่องทรายกลับลงมา (ง) ทรายส่วนที่ไม่ แข็งตัวจะร่วงลงมาเหลือเพียงส่วนที่แข็งตัวติดอยู่กับแบบหล่อ จากนั้นถอดแบบเปลือกบางออกโดยหมุดยิงที่ติดอยู่กับเพลต โลหะ เป็นอันเสร็จขั้นตอนการท้าแบบหนึ่งซีก การท้าแบบหล่อเปลือกบางต้องท้าสองซีก แล้วน้ามาประกบกัน (จ) แล้ว น้าไปวางในหีบหล่อเทอัดด้วยทรายเพื่อยึดแบบหล่อให้มีความแข็งแรงพอในการรับน้้าหนักของโลหะหลอมเหลว (ฉ) จากนั้นจึงเทน้้าโลหะและปล่อยให้แข็งตัวจึงรื้อแบบออก

รูปที่ 1.3 ขั้นตอนในการท้าแบบหล่อเปลือกบาง (kalpakjain)

โดย อ. ณรงค์ศักดิ์ ธรรมโชติ

This is trial version www.adultpdf.com

หน้า 3


1.4 การหล่ออินเวสเมนต์ การหล่ออินเวสเมนต์ (investment casting) หรือเรียกอีกอย่างว่า กระบวนการหล่อขี้ผึ้งหาย (lost-wax process) เป็นกระบวนการที่ใช้กันมาอย่างนมนาน ตั้ง แต่ช่วง 4,000-3,000 BC ใช้หล่อชิ้นงานที่มีขนาดเล็กตั้งแต่น้าหนักไม่กี่กรัม อย่างเช่นเครื่องประดับที่เป็น แหวน ต่างหู จี้ ไปจนถึงชิ้นงานขนาดใหญ่ ๆ ที่ใช้ในอุตสาหกรรม อย่างเช่น ใบพัดเทอร์ไบด์ ของเครื่องยนต์เจ็ต เฟือง ลูกเบี้ยว วาล์ว รวมถึงงานที่น้าหนักมากกว่า 1,000 kg ได้ ขั้นตอนในการท้าแบบหล่ออินเวสเมนต์ แสดงในรูปที่ 1.4 โดยเริ่มจากการฉีดขี้ผึ้งเข้าแม่พิมพ์เพื่อขึ้นรูปกระสวน จากนั้นแกะกระสวนขี้ผึ้งออกมาแล้วติดเข้ากับรูเทที่ท้าจากขี้ผึ้งเช่นกัน เมื่อติดเสร็จจะมีลักษณะเป็นต้นขี้ผึ้งที่มีกระสวนติด อยู่ เรียกว่า ต้นขี้ผึ้ง (tree wax) จากนั้นน้าไปจุ่มลงในสารเคลือบผิวที่เป็นวัสดุทนไฟที่มีความละเอียดสูงมาก ท้าให้ผิวแบบ หล่อมีความเรียบสูง ผิวที่เคลือบชิ้นนี้จะมีความบาง ดังนั้นต้องน้าไปเคลือบผิวด้วยวัสดุทนไฟในขั้นต่อไป ซึ่งอาจเป็นผง เซรามิกผสมทรายซิลิกาและตัวประสานอื่น ๆ เพื่ อให้แบบหล่อมีความหนา แข็งแรงขึ้นอีก จากนั้นปล่อยให้แห้ง แล้วน้าไป เข้าเผาไล่ขี้ผึ้งออกให้หมด ที่อุณหภูมิ 90-175C ท้าให้เกิดช่องว่างที่เป็นโพรงแบบหล่อ หลังจากนั้นท้าการเผาแบบหล่อ ด้วยอุณหภูมิสูงขึ้นไปอีก ระหว่างอุณหภูมิ 650-1,050C เพื่อให้วัสดุท้าแบบหล่อเกิดการประสานตัวและจับยึดกันได้ จน เกิดความแข็งแรงขึ้น จากนั้นจึงเทน้้าโลหะหลอมเหลวลงในโพรงแบบหล่อปล่อยให้โลหะแข็งตัวแล้วรื้อแบบหล่อออก จะ ได้ชิ้นงานที่มีความเรียบของผิวที่ดีมากและขนาดมีความเที่ยงตรงสูง

รูปที่ 1.4 ขั้นตอนการหล่อโดยกรรมวิธีอินเวสต์เมนต์

โดย อ. ณรงค์ศักดิ์ ธรรมโชติ

This is trial version www.adultpdf.com

หน้า 4


1.5 การหล่อด้วยแบบหล่อถาวร แบบหล่อถาวร (permanent mold casting) โดยมากท้าจากเหล็กหล่อสีเทา เหล็กกล้า บรอนซ์ แกรไฟต์ หรือวัสดุ ชนิด อื่น ชิ้ นส่ ว นที่ ผลิ ตมาจากแบบหล่อ ถาวรประกอบด้ว ย ลูก สู บเครื่ องยนต์ หั วกระบอกสู บ ตลอดจนชิ้นส่ วนของ เครื่องใช้ไฟฟ้า เป็นต้น ลักษณะของแบบหล่อถาวรอาจเป็นง่าย ๆ ที่มีระบบการท้างานด้วยมือ ดังแสดงในรูปที่ 1.5 (ก) ที่มี ลักษณะการท้างานเหมือนปิด -เปิดหนังสือ หรืออาจเป็นแบบที่มีการท้างานที่ซับซ้อน โดยสามารถปิด -เปิดแบบได้บน ฐานรองที่ออกแบบกลไกให้เลื่อนเข้า-ออกได้สะดวก ดังรูปที่ 1.5 (ข) เป็นต้น

รูปที่ 1.5 แบบหล่อถาวร (ก) แบบปิด-เปิดอย่างง่าย (ข) แบบเลื่อนปิด-เปิดบนฐานรอง [ASM Hand book] 1.6 การหล่อแม่พิมพ์ถาวร การหล่อขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์ถาวรหรือการหล่อดายคาสติ้ง (die casting) ถูกพัฒนาขึ้นจากกรรมวิธีการหล่อด้วย แบบหล่อถาวร ชิ้นงานหล่อที่ผลิตจากกรรมวิธี นี้ได้แก่ เสื้อสูบรถมอเตอร์ไซด์ เครื่องยนต์ ชิ้นส่วนเครื่องจักรกล เครื่องมือ ตลอดจนถึงตุ๊กตาของเล่นต่าง ๆ เป็นต้น ตัวอย่างชิ้นงานหล่อที่ผลิตจากกรมวิธีการนี้แสดนงในรูปที่ 1.6 น้้าหนักของชิ้นงาน หล่อที่ผลิตจะอยู่ในช่วง 90 กรัมถึง 25 กิโลกรัม อุปกรณ์และเครื่องจักรโดยเฉพาะอย่างยิ่งคือ แม่พิมพ์ที่ใช้หล่อในกรรมวิธี จะมีราคาค่อนข้างสูงแต่จะใช้แรงงานในขบวนการหล่อน้อยกว่ากรรมวิธีอื่น เพราะขั้นตอนการผลิตนั้นจะมีการท้างานแบบ โดย อ. ณรงค์ศักดิ์ ธรรมโชติ

This is trial version www.adultpdf.com

หน้า 5


กึ่งอัตโนมัติ ดังนั้น การหล่อด้วยแม่พิมพ์ถาวรจึงเหมาะกับการผลิตชิ้นงานหล่อที่มีปริมาณการผลิตสูง กรร มวิธีการหล่อ แม่พิมพ์ถาวรมีขีดความสามารถในการผลิตที่ค่อนข้างสูงผลิตชิ้นงานได้รวดเร็ว ชิ้นงานหล่อมีความแข็งแรงและสามารถ ผลิตงานที่ความบาง 0.38 มม. และรูปร่างซับซ้อนได้ดีทั้งนี้เพราะแรงดันน้้าโลหะ จะช่วยเพิ่มความเร็วในการป้อนเติมน้้า โลหะเข้าสู่โพรงแบบที่ซับซ้อนได้ดีขึ้น อีกทั้งแรงอัดน้้าโลหะยังช่วยอัดให้เนื้อโลหะมีความแน่นท้าให้มีสมบัติทางกลที่ดี ขึ้น โลหะกลุ่มอะลูมิเนียม ทองเหลือง แมกนีเซียม และสังกะสีนิยมผลิตจากการหล่อแม่พิมพ์ถาวร

(ก) (ข) รูปที่ 1.6 แสดงตัวอย่างของชิ้นงานหล่อที่ผลิตโดยกรรมวิการหล่อแม่พิมพ์ถาวร 1.6.1 กรรมวิธีการฮอต-แชมเบอร์ (hot-chamber process) ลักษณะของอุปกรณ์การหล่อแบบฮอตแชมเบอร์ แสดงในรูปที่ 1.7 (ก) วิธีนี้ชุดอัดฉีดน้้าโลหะจะถูกจุ่มอยู่ในอ่าง โลหะหลอมเหลว น้้าโลหะที่อยู่ในกระบอกอัดแรงดันจะถูกอัดให้ไหลผ่านท่อล้าเลียงที่มีลักษณะคล้ายคอห่าน (gooseneck) ไปยังหัวฉีด (nozzle) เพื่อฉีดเข้าแม่พิมพ์ ด้วยแรงดันที่อาจสูงถึง 40 MPa แต่โดยปกติจะใช้แรงดันเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 15 MPa โลหะหลอมเหลวที่ฉีดเข้าโพรงแบบในแม่พิมพ์จะถูกทิ้งไว้ระยะเวลาหนึ่งเพื่อให้เกิดกรแข็งตัว และเพื่อเพิ่มความเร็ว ในการแข็งตัวของน้้าโลหะให้เร็วขึ้น จะมีการใช้น้าหล่อเย็นให้ไหลผ่านแม่พิมพ์เพื่อดึงความร้อนออกมาให้เร็วขึ้น ปกติแล้ว โลหะที่นิยมหล่อด้วยกรรมวิธีนี้จะมีจุดหลอมเหลวที่ต่้า เช่น สังกะสี แมกนีเซียม ดีบุก และตะกั่ว เป็นต้น ความแข็งของการ ฉีดจะอยู่ระหว่าง 200-300 ครั้ง ต่อชั่วโมง ส้าหรับโลหะสังกะสี อย่างไรก็ตามหากเป็นชิ้นงานที่มีขนาดเล็ก ๆ อาจท้าการฉีด ไว้เร็วถึง 18,000 ครั้งต่อชั่วโมง 1.6.2 กรรมวิธีการโคลด์-แชมเบอร์ (cold-chamber process) การหล่อแบบโคลด์-แชมเบอร์มีลักษณะและขั้นตอนดังแสดงในรูปที่ 1.7 (ข) วิธีนี้อุปกรณ์ในการอัดฉีดน้้าโลหะ จะไม่ต้องแช่อยู่ในอ่างโลหะหลอมเหลว แต่จะใช้วิธีการตักน้้าโลหะ ออกมาเทใส่ชุดอัดน้้าโลหะแล้วอัดด้วยแรงดันระหว่าง 20-70 MPa (บางครั้งอาจสูงถึง 150 MPa) ลักษณะการท้างานของเครื่องอัดฉีดอาจมีแบบที่ท้าการอัดในแนวนอนและแนวตั้ง วิธีการนี้สามารถหล่อโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสู งกว่าแบบ ฮอต-แชมเบอร์ เช่น อะลูมิเนียม แมกนีเซียม และทองแดงผสม หรือแม้กระทั่งเหล็กกล้าที่มีจุดหลอมเหลวสูง ๆ ก็สามารถหล่อด้วยวิธีนี้ได้เช่นกัน

โดย อ. ณรงค์ศักดิ์ ธรรมโชติ

This is trial version www.adultpdf.com

หน้า 6


(ข) (ก) รูปที่ 1.7 ลักษณะอุปกรณ์การหล่อแบบ (ก) ฮอต-แชมเบอร์ (ข) โคลด์-แชมเบอร์ [metal handbook] 1.7 การหล่อเหวี่ยง การหล่อเหวี่ยง (Centrifugal casting) อาศัยแรงภายในที่เกิดขึ้น จากการหมุนผลักดันน้้า โลหะหลอมเหลวเข้าสู่ โพรงแบบหล่อ การหล่อแบบนี้ใช้ขึ้นรูปชิ้นงานหล่อที่มีรูปทรงกระบอก อย่างเช่น ท่อบูช เปลือกแบริ่ง เป็นต้น ลักษณะการ ท้างานของการหล่อเหวี่ยงแบบนี้แสดงในรูปที่ 1.8 น้้าโลหะหลอมเหลวจะถูกเทเข้าไปในแบบหล่อทรงกระบอกที่หมุนอยู่ บนลูกกลิ้งซีกวางในแนวขนานกับพื้น แบบหล่ออาจท้าจากเหล็กกล้า เหล็กหล่อ หรือแกรไฟต์และอาจเคลือบผิวภายใน โพรงแบบหล่อด้วยวัสดุทนไฟเพื่อยืดอายุของแบบหล่อได้นานขึ้น ผิวภายในของแบบหล่อจะเป็นรูก ลวงโดยไม่ต้องอาศัย ไส้แบบและความหนาของชิ้นงานหล่อจะสม่้าเสมอเพราะแรงเหวี่ยง ขนาดของชิ้ น งานหล่ อ ที่ ห ล่ อ ด้ ว ยกรรมวิ ธี นี้ อ าจมี ขนาดเล็ก ๆ ตั้งแต่ 13 มม. จนถึงขนาดใหญ่ที่มีความโตถึง 3 เมตรและยาวถึง 16 เมตร ที่ความหนาระหว่าง 6-125 มม. แรง เหวี่ยงของวิธีการนี้จะสูงมากท้าให้เนื้อของโลหะมีความแน่น คุณภาพดี ผิวเรียบ ขนาดเที่ยงตรง ไม่มีจุดบกพร่องที่เกิดจาก การหดตัวไม่ต้องใช้รูล้น

รูปที่ 1.8 ลักษณะการท้างานของการหล่อเหวีย่ ง [groover] โดย อ. ณรงค์ศักดิ์ ธรรมโชติ

This is trial version www.adultpdf.com

หน้า 7


2. การขึ้นรูปโลหะ การขึ้นรูปโลหะ (metal forming) เป็นกรรมวิธีในการท้าให้โลหะเกิดการเปลี่ ยนรูปในสภาวะพลาสติก (plastic deformation) โดยอาศัยแรงกระท้า โลหะที่ถูกขึ้นรูปจะอยู่ในสภาวะของแข็ง (solid state) ไม่ต้องท้าการหลอมให้เป็น ของเหลวเหมือนกรรมวิธีหล่อ การขึ้นรูปสามารถท้าได้ไม่ว่าจะเป็นการขึ้นรูปร้อนหรือการขึ้นรูปเย็น จะเลือกใช้กรรมวิธี การใดนั้นขึ้นอยู่กับความเหมาะสมของชนิด รูปทรง คุณสมบัติของโลหะที่ต้องการ ตลอดจนค่าใช้จ่ายในการลงทุนอุปกรณ์ และเครื่องมือในการผลิต 2.1 การรีดขึ้นรูป การรีด (rolling) เป็นกระบวนการลดขนาดหรือเปลี่ยนแปลงรูปร่างหน้าตัดของชิ้นงาน โดยใช้แรงอัดผ่านลูกรีด การรีดขึ้นรูปสามารถท้าให้เกิดรูแทรงได้หลายแบบ ดังแสดงในรูปที่ 1.9 ชิ้นงานเริ่มต้น อาจจ้าแนกได้สามชนิดด้วยกัน คือ บลูม (bloom) จะมีรูปทรงเป็นสี่เหลี่ยมจตุรัส มีความหนาตั้งแต่ 15 cm (6 นิ้ว) ขึ้นไป ถัดมาคือบิลเล็ต (billet) จะมีรูปทรง หน้ า ตั ด เป็ น สี่ เ หลี่ ย มจตุ รั ส เช่ น กั น แต่ มี ข นาดที่ เ ล็ ก กว่ า บลู ม ลงมา สุ ด ท้ า ยคื อ สแลบ (slab) พื้ น ที่ ห น้ า ตั ด จะเป็ น สี่เหลี่ยมผืนผ้าโดยความกว้างจะมีขนาดมากกว่าสองเท่าของความหนาขึ้นไป

รูปที่ 1.9 การรีดขึ้นรูปเหล็กกล้ารูปทรงต่าง ๆ [degarmo] การรีดนั้นมีหลายลักษณะหากพิจารณาตามรูปทรงของชิ้นงาน โดยแบบแรกเป็ นการรีดแผ่นเรียบธรรมดาชิ้นงาน ที่ได้ออกมาจะเป็นแผ่นหนาขนาดใหญ่ หรือเป็นแผ่นบางที่มีความยาวมาก ๆ แล้วม้วนเป็นรูปทรงกระบอกเพื่อสะดวกใน การขนย้ายหรือรีดเป็นแผ่นแล้วน้าไปท้าเป็นท่อแปบ เป็นต้น การรีดถัดมาคือการรีดขึ้นรูปเป็นรูปทรงต่าง ๆ เช่นการรีดขึ้น รูปตัวไอ (I-beam) ซึ่งเป็นการรีดขึ้นรูปแบบต่อเนื่องโดยการลดขนาดนั้นต้องมีหลายขั้นตอน

โดย อ. ณรงค์ศักดิ์ ธรรมโชติ

This is trial version www.adultpdf.com

หน้า 8


การรีด สามารถท้าได้ทั้งการรีดร้อนและการรีดเย็น การรีดทั้งสองแบบนี้ มีข้อดีข้อเสียต่างกัน การรีดร้อนจะใช้ พลังงานในการรีดน้อยกว่าการรีดเย็นเพราะเนื้อโลหะมีความนุ่มเนื่องจากถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิเกิดผลึก ใหม่เกรนที่ผ่านการรีดที่แบนและยืดออกจะสามารถคืนรูปกลับคืนมาสู่เม็ดเกรนที่มีรูปทรงสมมาตรได้เพราะอุณหภูมิสูง ท้า ให้เนื้อโลหะไม่เกิดความเค้นตกค้าง โลหะจึงมีความอ่อนเหนียว แต่ข้อจ้ากัดของการรีดร้อน คือ จะควบคุมขนาดของ ชิ้นงานให้เที่ยงตรงได้ยากเพราะโลหะที่อุณหภูมิสูงจะขยายตัว เมื่ออุณหภูมิลดลงจะเกิดการหดตัวท้าให้ควบคุมขนาดได้ ยาก ส่วนการรีดเย็นนั้นสามารถควบคุมขนาดที่เที่ยงตรงได้ดีกว่าการรีดร้อนมาก จะมีข้อจ้ากัดเพียงเกรนที่ผ่านการรีดเย็นจะ เกิดการแบนและยืดตัวออก และเนื่องจากอุณหภูมิการรีดต่้ากว่าอุณหภูมิเกิดผลึกใหม่เกรนที่แบนจึงไม่สามารถกลับสู่ รูปทรงที่สมมาตรได้ท้าให้เกิดความเค้นตกค้างชิ้นงานรีดเย็นจึงมีความแข็งสูงกว่าชิ้นงานรีดร้อน 2.2 การตีขึ้นรูป การตี (Forging) เป็นวิธีการขึ้นรูปโลหะขั้นพื้นฐานที่ใช้แรงตีหรืออัดผ่านแม่พิมพ์หรือเครื่ องมือเพื่อให้ได้รูปทรง ชิ้นงานตามความต้องการ การตีมีใช้งานมานานมากตั้งแต่สมัยอดียที่ใช้ขึ้นรูปเครื่องประดับ เครื่องใช้ มีด หอก หรืออาวุธล่า สัตว์ พัฒนามาเป็นอาวุธในการท้าสงคราม ปัจจุบันใช้ผลิตด้านสูบ ใบพัดเทอร์ไบด์ตลอดจนชิ้นส่วนยานยนต์ต่าง ๆ ดัง แสดงในรูปที่ 1.10 เป็นต้น การตีมีข้อดีตรงที่เนื้อของโลหะที่ถูกตีจะอัดแน่นท้าให้มีความแข็งแรงมากขึ้น

(ก)

(ข)

(ค)

รูปที่ 1.10 (ก) มีดที่ถูกขึ้นรูปโดยการตี (ข) ชิ้นส่วนเดียร์แลนดิ้งของเครื่องบิน (ค) เครื่องตีขึ้นรูประบบไฮดรอลิกขนาด 50,000 ตัน [kalparkjian] การตีอาจแบ่งตามลักษณะของแม่พิมพ์ในการขึ้นรูปเป็นสองประเภทใหญ่ ๆ คือ การตีแม่พิมพ์แบบเปิด และการตี แม่พิมพ์แบบปิด การตีขึ้นรูปชิ้นงานอาจใช้การขึ้นรูปเย็นหรือการขึ้นรูปร้อนก็ได้ แต่โดยมากที่นิยมจะเป็นการขึ้นรูปร้อน เพราะเนื้อโลหะจะนุ่มใช้แรงขึ้นรูปน้อยและอายุการใช้งานของแม่พิมพ์จะยาวนานกว่าด้วย การตีโดยแม่พิมพ์แบบเปิด จะ

โดย อ. ณรงค์ศักดิ์ ธรรมโชติ

This is trial version www.adultpdf.com

หน้า 9


ใช้ในการขึ้นรูปชิ้นงานที่มีรูปทรงง่าย ๆ ดังแสดงในรู ปที่ 1.11 โดยอาจเป็นรูปทรงแบน ทรงกลม ตลอดจนรูปทรงที่เป็นวง แหวนก็สามารถท้าได้ขนาดของชิ้นงานที่ถูกขึ้นรูปจะมีตั้งแต่ขนาดเล็กที่มีน้าหนักไม่กี่กิโลกรัม ไปจนถึงขนาดใหญ่ที่อาจมี น้้าหนักเป็น 100 ตัน

รูปที่ 1.11 ลักษณะการตีขึ้นรูปแม่พิมพ์แบบปิด [degarmo] การตีขึ้นรูปแม่พิมพ์แบบปิด ชิ้นงานจะถูกแรงตีอัดให้มีรูปทรงตามโพรงของแม่พิมพ์ ดังแสดงในรูปที่ 1.12 การตี ขึ้นรูปด้วยวิธีนี้ชิ้นงานจะรูปทรงเหมือนงานส้าเร็จมากที่สุด จะมีเพียงขอบงานที่เป็นส่วนเกินที่จะต้องตัดออกในขั้นตอน สุดท้าย การตีขึ้นรูปก้านสูบที่มีหลายขั้นตอน เพราะการตีขึ้นรูปครั้งเดียวนั้นไม่สามารถกระท้าได้เพราะเนื้อโลหะอาจเกิด การฉีกขาด ตลอดจนแรงที่ใช้ตีจะสูงมากและการตีขึ้นรูปก้านสูบนี้จะเป็นการขึ้นรูปร้อน

รูปที่ 1.12 ลักษณะและแม่พิมพ์การตีขึ้นรูปก้านสูบ [degarmo] โดย อ. ณรงค์ศักดิ์ ธรรมโชติ

This is trial version www.adultpdf.com

หน้า 10


2.3 การอัดรีด การอัดรีด (extrusion) เป็นการขึ้นชิ้นงานโลหะด้วยการใช้แรงอัดดันให้โลหะเกิดการไหลตัวผ่านแม่พิมพ์เพื่อให้ ได้รูปร่างตามที่ต้องการโดยมากโลหะจะถูกขึ้นรูปที่อุณหภูมิสูง การขึ้นรูปชิ้นงานแสดงในรูปที่ 1.13 โดยเริ่มจากแท่งบิล เล็ตกลมจะถูกบรรจุเข้าไปในกระบอกอัดด้วยแรงสูงทาให้เนื้อโลหะไหลผ่านรูแม่พิมพ์ที่อาจมีรูปทรงได้หลายแบบ ชิ้นงาน ที่อัดรีดโดยมากจะมีขนาดยาวและพื้นที่หน้าตัดคงที่ รูป ทรงของพื้นที่หน้าตัดของชิ้นงานจะเปลี่ยนได้หลากหลายขึ้นอยู่ กับ รูปทรงของแม่พิมพ์ รูปที่ 1.14 แสดงลักษณะของชิ้นงานที่ผ่านการขึ้นรูปจากการอัดรีด

รูปที่ 1.13 ส่วนประกอบของชุดแม่พิมพ์อัดรีด [degarmo]

รูปที่ 1.14 ลักษณะของรูปทรงของชิ้นงานที่ขึ้นรูปด้วยกรรมวิธีอัดรีด [kalparkjian, schey]

This is trial version www.adultpdf.com


2.4 การดึงขึ้นรูป การดึงขึ้นรูป (drawing) เป็นการขึ้นรูปโลหะโดยการดึงให้โลหะผ่านแม่พิมพ์ ชิ้นงานที่ขึ้นรูปโดยการดึงมักมี ขนาดยาวเช่นลวด หรือท่อขนาดยาว ลักษณะการขึ้นรูปแสดงในรูปที่ 1.15 ข้อแตกต่างระหว่างการขึ้นรูปโดยการอัดรีดและ การดึง คือ แรงที่ใช้ทาให้โลหะเปลี่ยนรูป โดยการดึง จะใช้แรงดึง ส่วนการอัดรีดจะใช้แรงอัดชิ้นงานผ่านแม่พิมพ์

(ก)

(ข) รูปที่ 1.15 (ก) การดึงขึ้นรูปลวด (ข) การดึงขึ้นรูปท่อ [kalparkjian] 2.5 การขึ้นรูปโลหะแผ่น โลหะแผ่น (sheet metals) มีใช้งานได้พบเห็นกันอยู่ทั้วไปในงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ดังเช่น ตัวถังรถยนต์ ถัง น้ามันเครื่องบิน คอนเทนเนอร์รถบรรทุก มาจนถึงอุปกรณ์หรือผลิตภัณฑ์ขนาดเล็กอย่างเช่น กระป๋องบรรจุอาหารและ เครื่องดื่ม อุปกรณืเครื่องสุขภัณฑ์อย่างอ่างล้างจาน เป็นต้น การขึ้น รูปโลหะแผ่นมีหลายวิธีซึ่งประกอบไปด้วย การตัด การ พับ การปั๊ม การม้วน การเข้าตะเข็บ เป็นต้น 2.5.1 การตัดเฉือน การตัดเฉือนเป็นการใช้แรงทางกลในการตัดโลหะแผ่นให้มีรูปทรงตามที่เราต้องการ ซึ่งการตัดเลือนนั้นจะต้องมี ใบมีดในการตัด หากชิ้นงานที่ถูกตัดเป็นชิ้นงานขนาดและแนวตัดเลือนเป็นเส้นตรง จะเรียกการตัดเลือนแบบนี้ว่า การเฉือน (shearing) หากรอยตัดของชิ้นงานมีรูปทรงโค้ง ชื่อเรียกจตะมีแตกต่างกันไปได้แก่ แบลงกิ้ง (blanking) เพียร์ซิง (piercing) นอตซิ่ ง (notching) และทริมมิ่ง (trimming) เป็นต้น รูปแบบการตัดเลือนพื้น ฐาน แสดงในรูปที่ 1.16 (ก) และตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์ทขี่ ึ้นรูปโดยการตัดเลือนในรูปที่ 1.16 (ข) ในการตัดเลือนโลหะแผ่นจะมีใบมีดที่ใช้ตัดหรือเจาะให้เกิดรู ประกอบ ไปด้วยสองส่วน คือ พันช์ (punch) กับดาย (die) พันช์จะเป็นใบมีดส่วนบนและดายจะเป็นใบมีดส่วนล่าง 2.5.2 การพับขึ้นรูป การพับขึ้นรูปจะทากับโลหะแผ่นให้เกิดมุมและรูปร่างได้หลายรูปแบบ ดังแสดงในรูปที่ 1.17 โดยการขึ้นรูปจะใช้ เครื่องเพรสล์ (press) ขนาดแรงกออัดหลายตัน ส่งแรงกดผ่านแม่พิมพ์ที่มีทั้งส่วนบนและส่วนล่าง รูปทรงของชิ้นงานพับจะ เป็นลักษณะใดขึ้นอยู่กับรูปทรงของแม่พิ มพ์ การพับโดยมากรูปทรงชิ้นงานจะเป็นเหลี่ยมหรือมีมุมที่องศาต่าง ๆ อย่างไรก็ ตามสาหรับการพับชิ้นงานที่มีลักษณะกลมก็สามารถทาได้ด้วยเช่นกัน

This is trial version www.adultpdf.com


(ก) (ข) รูปที่ 1.16 (ก) ชื่อเรียกส่วนประกอบการการตัดเลือนโลหะแผ่น (ข) ตัวอย่างงานที่ขึ้นรูปโดยการตัดเลือน

(ก)

(ข) รูปที่ 1.17 การพับขึ้นรูป (ก) รูปแบบและลักษณะของงานที่พับขึ้นรูป (ข) เครื่องเพรสส์

3. การกัดแต่ง การกัดแต่ง (machining) เป็นการขึ้นรูปชิ้นงานโดยอาศัยการตัดเฉือนเนื้อวัสดุออกเพื่อให้เกิดรูปร่างตามต้องการ การกัดแต่งนั้นมีหลายวิธีด้วยกันแต่ละวิธี จะเหมาะกับงานที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับรูปทรงและผิวสาเร็จของงานในตอน สุดท้ายรวมถึงเวลาและค่าใช้จ่ายที่จะเกิดขึ้นด้วย เนื่องจากการกัดแต่งนั้นมีหลายวิธีดังนั้น การที่นี้จะกล่าวถึงเฉพาะการกัด แต่งที่เป็นวิธีพื้นฐาน ดังนี้

This is trial version www.adultpdf.com


3.1 การกลึง การกลึง (turming) เป็นกัดแต่งผิวงานรูปทรงกระบอกที่ผิวนอกหรือรูภายใน การกลึงสามารถกัดแต่งชิ้นงานได้ หลายลักษณะ ดังแสดงในรูปที่ 1.18 ไม่ว่าจะเป็นการกลึงปอกผิวให้ขนาดเล็กลง การกลึงปาดหน้า การกลึงงานเอียง การ คว้านรู การเซาะร่อง การตัด การกลึงเป็นรูปทรง การเจาะรู การกลึงเกลียว และการขึ้นลายที่ผิวงาน เป็นต้น

(ก)

(ข)

(ค) รูปที่ 1.18 (ก) ลักษณะการกัดแต่งชิ้นงานโดยใบมีดของเครื่องกลึง (ข) เครื่องกลึง (ค) รูปทรงชิ้นงานแบบต่าง ๆ ที่ขึ้นรูปโดยการกลึง [degarmo]

This is trial version www.adultpdf.com


3.2 การกัด การกัด (milling) เป็นการขึ้นรูปชิ้นงานที่ใช้เครื่องมือตัดที่มีคมตัดหลายคม ดังแสดงในรูปที่ 1.19 การกัดขึ้นรูป อาจใช้คมตัดด้านข้างหรือที่ปลายคมตัดในการขึ้นรูป การกัดสามารถกัดได้ทั้งแบบผิวหน้าเรียบ การกัดเซาะร่อง หรือการกัด ผิวโค้ก การทางานของเครื่องในการป้อนชิ้นงานให้ใบมีดกัด การกาหนดความลึก หรือความเร็วในการกัด มีทั้งแบบที่ ทางานด้วยการควบคุมโดยคนและควบคุมด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์ (CNC) ชิ้นงานที่ขึ้นรูปโดยการกัดมีตั้งแต่ขนาดเล็กที่ น้าหนักเพียงไม่กี่กิโลกรัม จนถึงน้าหนักหลายตัน

รูปที่ 1.19 ลักษณะพื้นฐานการกัดขึ้นรูปชิ้นงาน (ก) การกัดผิวหน้าด้วยคมตัดด้านข้าง (ข) การกัดผิวหน้า (ค) การกัดเซาะร่อง (ง) การกัดโค้งด้วยบอลล์มิลล์ (จ) การกัดด้วยเครื่องกัดหัวแกน [kalprakjian] 3.3 การเจาะ การเจาะ (drilling) เป็นการทาให้เกิดรูในชิ้นงานโดยการใช้ดอกสว่านที่มีคมตัดตั้งแต่สองจุดขึ้นไป การเจาะนั้ น สามารถทากับเครื่องจักรได้หลายประเภท โดยอาจเป็นเครื่องเจาะโดยตรงหรืออาจใช้ดอกสว่านเพื่อเจาะกับเครื่องกลึงหรือ เครื่องกัด ทั้งนี้เพราะเครื่องจักรแต่ละชนิดมีหัวจับที่สามารถจับดอกสว่ านเพื่อเจาะชิ้นงานได้ รูปที่ 1.20 แสดงลักษณะของ ออกสว่านชนิดต่าง ๆ และเครื่องเจาะชนิดกด

This is trial version www.adultpdf.com


(ก) (ข) รูปที่ 1.20 (ก) ดอกสว่านชนิดต่าง ๆ (ข) เครื่องเจาะแบบกด [degarmo] 3.4 การเจียระไน การเจียระไน (grinding) เป็นการกัดแต่งในขั้นตอนสุดท้าย เพื่อให้งานได้ขนาดและความเรียบตามต้องการ การ เจียรไนจะใช้หินเจียระไนที่ทาจากวัสดุที่มีความแข็งสูง เช่น ซิลิคอนคาร์ไบด์ อะลูมิเนียมออกไซด์ หรือเพชร เป็นต้น เป็น ตัวขัดถูผิวและตัดเฉือนของชิ้นงานให้สึกหรอหรือฉีกขาดออกไปทีละน้อย ด้วยคมของเม็ดวัสดุที่ใช้ทาหินเจียระไน หิน เจียระไนนั้นมีหลายชนิด ดังแสดงในรูปที่ 1.21 (ก) แต่ละชนิดมีการใช้ที่แตกต่างกันออกไป การเจียระไนนั้นมีหลายรูปแบบ ทั้งการเจียระไนผิวเรียบ เจียรไนงานกลมหรือการเจียระไนตามรูปทรงต่าง ๆ รูปที่ 1.21 (ข) และ (ค) แสดงลักษณะการ เจียระไนผิวงานแบบระนาบหรือผิวเรียบธรรมดา และการเจียระไนงานกลม

(ก)

(ข)

(ค) รูปที่ 1.21 (ก) ลักษณะของหินเจียระไนชนิดต่าง ๆ (ข) การเจียระไนงานกลม (ค) การเจียระไนผิวในแนวราบและร่อง

This is trial version www.adultpdf.com


4. การต่อโลหะ การต่อโลหะ (joining) เป็นกระบวนการนาโลหะมาต่อเข้าด้วยกัน เพื่อให้เกิดเป็นผลิตภัณฑ์ที่จะนาไปใช้งาน การ ต่อโลหะนั้นจาแนกออกเป็นสามประเภทด้วยกัน คือ การเชื่อม (welding) การใช้สารยึดติด (adhesive bonding) และการยึด ติดด้วยแรงทางกล (mechnical fastening) การเชื่อมยังจาแนกออกตามสภาวะของการเชื่อมติดกันของโลหะอีกเป็นสาม ประเภท คือ การเชื่อมโดยการหลอมรวม (fusion welding) การบัดกรีและการแล่นประสาน (brazing snd soldering) และ การเชื่อมในสภาวะของแข็ง (solid sate welding) 4.1 การเชื่อมโดยการหลอม กระบวนการเชื่อมโดยการหลอมเป็นการทาให้โลหะเชื่อมต่อกันในสภาวะหลอมเหลวโดยอาศัยความร้อนเข้าช่วย ความร้อนที่ใช้นี้อาจมาจากอาร์คของกระแสไฟฟ้าหรือการเผาไหม้จากแก็ส กระบวนการนี้อาจใช้ลวดเชื่อมช่วยเติมเนื้อ โลหะในแนวเชื่อมหรือไม่ใช้ก็ได้ กรรมวิธี การเชื่อมโดยการหลอมสามารถใช้ได้กับโลหะหลายชนิด เช่น เหล็กกล้า เหล็กหล่อ อะลูมิเนียม สแตนเลส เป็นต้น การเชื่อมต่อโลหะอาจเลือกรูปแบบการต่อให้เหมาะสมกับลักษณะของงานโดยในรูปที่ 1.22 แสดงลักษณะของ เชื่อมต่อแบบพื้นฐาน ซึ่งประกอบไปด้วย การเชื่อมที่มีการหลอมละลายเฉพาะผิวหน้า การหลอมละลายที่ซึมลึก การเชื่อม มุมและการเชื่อมจุด ส่วนลักษณะของการต่อโลหะเข้าด้วยกัน อาจแบ่งเป็นการต่อชน การเกย ต่อตัวที่ต่อมุม และต่อขอบ เป็นต้น

รูปที่ 1.22 ลักษณะการเชื่อมต่อโลหะแบบพื้นฐาน [degarmo] 4.1.1 การเชื่อมโดยเปลวไฟแก็ส การเชื่อมโดยเปลวไฟแก็ส หรือเรียกย่อ ๆ ว่า OFW (Oxyfuel gas welding) เป็นกระบวนการที่อาศัยความร้อนจาก การเผาไหม้ของแก็สเชื้อเพลิงผสมกับออกซิเจน ทาให้เกิดเปลวไฟที่มีความร้อนสูงถึง 3,300 C แก็สที่นิยมใช้ส่วนมากจะ เป็นแก็สอะเซทิลนี (acetylene) รูปที่ 1.23 (ก) แสดงลักษณะของการเชื่อมโดยเปลวไฟแก็ส โดยแก็สจะถูกปล่อยออกจากถัง มาผสมกันที่ห้องผสมแล้วปล่อยออกมาเผาไหม้เป็นเปลวไฟที่หัวทอร์ช เปลวไฟที่ได้เมื่อนาไปเป่าที่ผิวของโลหะ จะทาให้ เกิดการหลอมละลาย จากนั้นนาลวดเชื่อมที่เป็นเส้น ป้อนเติมเข้าไปเพื่อช่วยให้เกิดแนวเชื่อมขึ้น

This is trial version www.adultpdf.com


(ก)

(ข)

รูปที่ 1.23 (ก) การเชื่อมโดยเปลวไฟแก็ส (ข) การเชื่อมอาร์คด้วยลวดเชื่อมหุ้มฟลักซ์ 4.1.2 การเชื่อมอาร์คด้วยลวดเชื่อมหุ้มฟลักซ์ การเชื่อมอาร์คเป็นวิธีที่นิยมใช้มานาน วิธีนี้อาศัยความร้อนจากกระแสไฟฟ้าที่เกิ ดการอาร์คระหว่าง ขั้วบวกและ ขั้วลบ ความร้อนที่ได้จากวิธีนี้สูงถึง 30,000C ซึ่งสูงกว่าการเชื่อมด้วยเปลวไฟแก็สมาก ในการเชื่อมนั้น ชิ้นงานจะถูกต่อ เข้ากับสายกราวด์ (ground) และธูปเชื่อมจะถูกจับด้วยหัวเชื่อม เมื่อธูปเชื่อมเข้าใกล้ชิ้นงานจะเกิดการอาร์คเกิดขึ้น ทาให้เกิด บ่อหลอมละลายที่ชิ้นงาน (รูปที่ 1.23 (ข)) และลวดเชื่อมจะเกิดการหลอมละลายและป้อนเติมลงในบ่อหลอมละลาย แล้ว กลายเป็นแนวเชื่อมในที่สุด ฟลั๊กซ์ที่หุ้มลวดเชื่อม จะถูกเผาไหม้กลายเป้นแก็สปกคลุมแนวเชื่อม และอีกส่วนจะหลอม ละลายกลายเป็นแสลกปกคลุมแนวเชื่อม 4.1.3 การเชื่อมซับเมอร์จ การเชื่อมซับเมอร์จ (submerged arc welding) หรือการเชื่อมใต้ฟลั๊กซ์เป็นการเชื่อมอาร์คชนิดหนึ่ง นิยมใช้เชื่อม งานที่มีขนาดใหญ่และความหนามาก ๆ ใช้เชื่อมได้ทั้งชิ้นงานแบบในแนวราบและชิ้นงานโค้งอย่างเช่นท่อขนาดใหญ่ รูปที่ 1.24 (ก) แสดงหลักการทางานของการเชื่อมซับเมอร์จ การเชื่อมโดยวิธีนี้จะอาศัยฟลั๊กซ์เป็นตัวปกคลุมแนวเชื่อมโดยฟลั๊กซ์ ที่ใช้จะมีลักษณะเป็นเม็ดขนาดเล็ก ถูกปล่อยออกมาจากท่อนาหน้าลวดเชื่อมขณะอาร์ค ฟลั๊กซ์ที่ปล่อยออกมาจะมีปริมาณ มากและปกคลุมบ่อหลอมละลายขณะอาร์ค

(ก)

(ข)

รูปที่ 1.24 (ก) องค์ประกอบของการเชื่อมซับเมอร์จ (ข) องค์ประกอบการเชื่อมมิก [aws]

This is trial version www.adultpdf.com


4.1.4 การเชื่อมมิก การเชื่อมมิก (MIG ; metal inort-gas welding) เป็นการเชื่อมอาร์คที่ไม่ต้องใช้ฟล็กซ์ปกคลุมแนวเชื่อม แต่อาศัย แก็สเฉื่อยเป็นตัวปกคลุม แก็สที่นิยมใช้คือ แก็ส CO2 การเชื่อม MIG ลวดเชื่อมจะมีขนาดเล็กและถูกป้อนผ่านหัวเชื่อม (รูปที่ 1.24 (ข)) ลงมาอาร์คกับชิ้นงานอย่างต่อเนื่อง ทาให้เชื่อมงานได้นานหรือเชื่อมงานขนาดยาวได้อย่างต่อเนื่องไม่เหมือนกัน การเชื่อมด้วยลวดเชื่อมหุ้มฟลั๊กซ์ที่ต้องเปลี่ยนลวดเชื่อมบ่อย ๆ การเชื่อมมักสามารถเชื่อมงานได้ปริมาณมากและสิ้นเปลือง ลวดเชื่อมน้อยกว่าการเชื่อมด้วยลวดเชื่อมหุ้มฟลั๊กซ์ 4.1.5 การเชื่อมทิก การเชื่อมทิก (TIG : tungsten inert gas) เป็นการเชื่อมที่ไม่อาศัยลวดเชื่อมเป็นตัวอาร์คแต่จะใช้แท่งทังสเตนเป็นตัว อาร์ค ทังสเตนมีจุดหลอมเหลวสูงขณะอาร์ คจึงไม่เกิดการหลอมละลาย การเชื่อมทิกจะใช้แก็สเฉื่อยเป็นตัวปกคลุมแนว เชื่อม เช่น แก็สอาร์กอน เป็นต้น การเชื่อมแบบนี้จะต้องใช้ลวดเชื่อมในการป้อนเติม โลหะที่นิยมเชื่อมด้วยกรรมวิธีนี้ได้แก่ สแตนเลส อะลูมิเนียม และเหล็กกล้า เป็นต้น รูปที่ 1.25 แสดงองค์ประกอบของการเชื่อมทิก

รูปที่ 1.25 องค์ประกอบการเชื่อมทิก [aws] 4.1.6 การเชื่อมพลาสมา การเชื่อมแบบพลาสมา เป็นการเชื่อมที่ไม่อาศัยการอาร์คจากลวดเชื่อม แต่อาศัยการอาร์คจากแท่งอิเล็กโกรดที่ เป็น ทังสเตนกับชิ้นงาน (รูปที่ 1.26 (ก)) หรือแท่งทังสเตนกับหัวเชื่อม (รูปที่ 1.26 (ข)) และมีการปล่อยแก็สผ่านบริเวณที่เกิดการ อารึทาให้อุณหภูมิของแก็สเพิ่มสูงขึ้นจนเกิดสภาวะพลาสมาที่มีอุณหภูมิสูงมากถึง 16,500C และถูกเป่าออกมาจากแรงดัน แก็สทาให้เป็นลาของความร้อนที่สามารถหลอมละลายโลหะได้ และอาศัยการเติมลวดเชื่อมช่วยให้เกิดแนวเชื่อม ขณะอาร์ค จะมีการปล่อยแก็สเฉื่อยออกมาช่วยปกคลุมบริเวณด้านนอกอีกชั้นหนึ่ง ลาความร้อนของพลาสมาจะมีขนาดเล็กและมีความ ร้อนสูง จึงทาให้แนวเชื่อมมีขนาดเล็กและซึมลึกทาการเชื่อมได้เร็ว ชิ้นงานมีการบิดงอน้อย

This is trial version www.adultpdf.com


(ก) (ข) รูปที่ 1.26 ลักษณะการทางานของการเชื่อมพลาสมา [degarmo] 4.2 การแล่นประสาน การแล่นประสาน (brazing) เป็นการเชื่อมที่โลหะฐานและโลหะประสานรอยเชื่อม จะเกิดการหลอมเป็นเนื้อ เดียวกันน้อยมากหรือหลอมเฉพาะบริเวณผิว อุณหภูมิที่จะใช้จะสูงกว่า 450C แต่จะไม่สูงจนถึงจุดหลอมละลายของโลหะ ที่ทาการเชื่อมต่อกัน การแล่นประสานสามารถทาการต่อโลหะต่างชนิดที่มีจุดหลอมละลายต่างกันติดเข้าด้วยกันได้ โลหะ ผสมที่ใช้เป็นตัวเชื่อมประสานของกรรมวิธีนี้ ได้แก่ ทองเหลือง เงิ นผสม นิกเกิลผสม เป็นต้น และการแล่นประสานจะต้อง มีฟลั๊กซ์ช่วยป้องกันอ็อกไซด์ด้วย ความร้อนที่ใช้ในการแล่นประสานนี้โดยมากจะใช้เปลวไฟแก็ส ชิ้นงานที่เชื่อมด้วยวิธี แล่นประสานประกอบด้วยงานทางอิเล็กทรอนิกส์ ท่อแอร์ หรือหม้อน้ารถยนต์ เป็นต้น ลักษณะการต่อชิ้นงาน การ แล่น ประสาน แสดงในรูปที่ 1.27

รูปที่ 1.27 ลักษณะรอยต่อของการแล่นประสานแบบต่าง ๆ [kalpakjian] 4.3 การบัดกรี การบัดกรี (soldering) เป็นการเชื่อมที่โลหะฐานและโลหะประสานไม่มีการหลอมติดกันแต่จะยึดติดกันด้วย พันธะทางกล กระบวนการบัดกรีจะมีลักษณะเหมือนกับการแล่ นประสาน แต่ใช้อุณหภูมิต่ากว่า คือไม่เกิน 450 C งาน บัดกรีที่พบง่าย คือ แผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ การต่อโลหะแผ่นบางเช่น สังกะสีที่ใช้ทาถังหรือบัวรดน้า เป็นต้น การบัดกรี

This is trial version www.adultpdf.com


โดยมากจะใช้ตะกั่วและดักเป็นตัวประสานให้โลหะยึดเกาะติดกัน เพราะราคาถูก หาง่าย ความร้อนที่ใช้ห ลอมละลายตะกั่ว อาจมาจากเปลวไฟแก็ส หัวแร้งบัดกรีทั้งที่เป็นแบบหัวแร้งไฟฟ้าและหัวแร้งโลหะเผาไฟ ในการบัดกรีจะต้องมีฟลั๊กซ์เป็น ตัวช่วยกาจัดออกไซด์ โลหะที่เป็นตัวประสานนั้น ยังมีอีกหลากชนิด ซึ่งโดยมากแล้วจะเป็นโลหะผสมที่มีจุดหลอมละลาย ต่า อย่างเช่น บิสมัท อินเดียม แคดเมียม เงิน และทอง เป็นต้น รูปที่ 1.28 แสดงลักษณะการออกแบบแนวต่อของการบัดกรี แบบต่าง ๆ และภาพถ่ายจาก JEM ของการบัดกรีแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก

(ก) (ข) รูปที่ 1.28 (ก) การออกแบบรอยต่อแบบต่าง ๆ สาหรับการบัดกรี (ข) ภาพถ่าย SEM ของแผงวงจรขนาดเล็ก

This is trial version www.adultpdf.com

Casting.