เหล็กกล้า VS. อลูมิเนียม

เหล็กกล้า VS. อลูมิเนียม

             เหล็กกล้า (Steel) และอลูมิเนียม (Aluminium or Aluminum) เป็นสองประเภทโลหะที่มักนำมาใช้ในงานแปรรูปมากที่สุด ด้วยคุณสมบัติด้านความอเนกประสงค์หรือมีประโยชน์หลากหลาย (Versatility) ความคงทน (Durability) และความทนทานหรือความต้านทานต่อการกัดกร่อน (Corrosion Resistance) จากคุณสมบัติดังกล่าว โรงงานแปรรูปโลหะ (Metal Fabricators) รวมถึงนักออกแบบหรือเจ้าของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปนิยมนำมาแปรรูปและผลิตเป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบสำหรับสินค้าหรือผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมก่อสร้าง อุตสาหกรรมการผลิต อุตสาหกรรมอวกาศ อุตสาหกรรมรถยนต์ และวิศวกรรมต่าง ๆ ครอบคลุมไปจนถึงเครื่องใช้ภายในบ้านและเครื่องมือในที่ทำงาน ทั้งเหล็กกล้าและอลูมิเนียมต่างมีคุณสมบัติในการนำไปใช้และวิธีการแปรรูปที่ไม่เหมือนกัน การเลือกโลหะวัสดุสำหรับแปรรูปหรือผลิตเป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบให้กับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจึงเป็นเรื่องสำคัญและไม่ควรมองข้าม

              ศิรินครโลหะกิจขอนำเสนอความรู้เกี่ยวกับการเลือกโลหะวัสดุระหว่างเหล็กกล้าและอลูมิเนียมเพื่อนำไปแปรรูปเป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบสำหรับผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมและสอดคล้องกับการนำไปใช้งาน

ปัจจัยที่ใช้พิจารณาเลือกโลหะวัสดุระหว่างเหล็กกล้าหรืออลูมิเนียมสำหรับแปรรูปเป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่ต้องการ

            เมื่อเข้าสู่กระบวนการออกแบบผลิตภัณฑ์หรือสินค้า สิ่งที่นักออกแบบหรือเจ้าของผลิตภัณฑ์จะคิดและคำนึงถึงอยู่เสมอคือ การเลือกโลหะวัสดุ ระหว่าง เหล็กกล้า (Steel) หรือ อลูมิเนียม (Aluminium or Aluminum) ซึ่งวัสดุโลหะทั้งสองประเภทจะเป็นโลหะลำดับแรก ๆ ในใจที่นักออกแบบหรือเจ้าของผลิตภัณฑ์ตัดสินใจนำมาแปรรูปเป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์หรือสินค้าที่ต้องการ นอกจากนี้ โลหะทั้งสองประเภทยังเป็นวัสดุโลหะที่นิยมนำมาแปรรูปในอุตสาหกรรมการแปรรูปโลหะ (Metal Fabrication Industry) เป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบมากที่สุดในโลก

             โลหะทั้งสองประเภท เมื่อดูแบบผิวเผินหรือมองจากรูปลักษณ์ภายนอกเพียงอย่างเดียวจะมีลักษณะคล้ายคลึงกันเป็นอย่างมาก กล่าวคือ ทั้งเหล็กกล้าและอลูมิเนียมมีความมันวาวคล้ายกับเงิน (Silver) อย่างไรก็ดี การเลือกโลหะประเภทใดประเภทหนึ่งสำหรับแปรรูป นักออกแบบหรือเจ้าของผลิตภัณฑ์จำเป็นต้องเข้าใจก่อนว่าโลหะทั้งสองประเภทมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน จะใช้โลหะประเภทไหนในการแปรรูปให้ได้ชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่ต้องการ จะต้องทราบถึงคุณสมบัติพื้นฐานของโลหะทั้งสองประเภท รวมถึงปัจจัยที่ใช้เป็นเกณฑ์พิจารณาเลือกโลหะวัสดุสำหรับแปรรูป โดยมีรายละเอียด ดังนี้

คุณสมบัติพื้นฐานของเหล็กกล้า (Steel)

             เหล็กกล้า (Steel) หรือเหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless Steel) คือเหล็กกล้าผสมที่มีความทนหรือทนต่อการกัดกร่อนสูง เหล็กกล้าจะผลิตด้วยการเติมธาตุโครเมียม (Chromium) ลงในเหล็กที่มีส่วนผสมของธาตุคาร์บอนอยู่ประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ ตามธรรมชาติของเหล็กกล้าจะเป็นโลหะผสมระหว่างเหล็ก (Iron) และคาร์บอน (Carbon) ส่วนธาตุโครเมียมที่ผสมเข้าไปจะช่วยเพิ่มคุณสมบัติให้เหล็กกล้ามีความคงทนต่อการกัดกร่อน และเป็นคุณสมบัติที่ทำให้เหล็กกล้าหรือเหล็กกล้าไร้สนิมแตกต่างจากโลหะประเภทอื่น ๆ ที่มีส่วนผสมของธาตุคาร์บอน นอกจากนี้ ยังมีการเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลของเหล็กกล้าไร้สนิมด้วยการผสมธาตุสำคัญอื่น ๆ เช่น นิกเกิล (Nickel) ซิลิคอน (Silicon) โมลิบดีนัม (Molybdenum) ไทเทเนียม (Titanium) ไนโอเบียม (Niobium) และแมงกานีส (Manganese) คุณภาพของเหล็กกล้าไร้สนิมมีหลายระดับขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของการผสมธาตุต่าง ๆ อย่างไรก็ดี การเลือกคุณภาพของเหล็กกล้าไร้สนิมจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของชิ้นส่วนประกอบหรือส่วนประกอบที่ต้องการนำไปใช้ เช่น ต้องการเหล็กกล้าไร้สนิมแปรรูปเป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่ทนต่อการกัดกร่อนระดับสูง ทนต่ออุณหภูมิต่ำหรือสูงมาก มีความแข็งแรงเป็นพิเศษ หรือมีความสามารถในการเชื่อมต่อกับโลหะอื่น ๆ เป็นต้น

คุณสมบัติพื้นฐานของอลูมิเนียม (Aluminium or Aluminum)

             อลูมิเนียม คือ โลหะที่เป็นธาตุทางเคมีและโลหะชนิดหนึ่ง (Chemical and Metallic Element) สามารถพบได้ในพืช สัตว์และหินต่าง ๆ องค์ประกอบหลักของอลูมิเนียม ได้แก่ แร่บอกไซต์ (Bauxite Ore) หรือแร่อลูมิเนียม เป็นแร่ที่เกิดจากการผสมผสานของหินตะกอน (Sedimentary Rock Mixture) ของเปลือกโลก อลูมิเนียมที่ถูกขุดมาจากแร่บอกไซต์ตามธรรมชาติจะมีลักษณะนิ่ม (Soft) ยืดหยุ่น (Pliable) และไม่มีส่วนผสมของเหล็ก (Non-Ferrous) ด้วยคุณสมบัติดังกล่าว อลูมิเนียมจึงถูกจัดให้อยู่ในกลุ่มโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (Non-Ferrous Metal) ก่อนนำมาใช้งานในอุตสาหกรรมและการแปรรูป จึงต้องนำอลูมิเนียมไปเจือหรือผสมกับธาตุอื่น ๆ ก่อน เช่น ซิลิคอน (Silicon) สังกะสี (Zinc) แมกนีเซียม (Magnesium) ทองแดง (Copper) และ/หรือแมงกานีส (Manganese) เพื่อเพิ่มคุณสมบัติให้ตรงกับความสามารถในการแปรรูปให้เป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบสำหรับผลิตภัณฑ์ เนื่องจากอลูมิเนียมเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติทางโลหะสูง หากโรงงานแปรรูปหรือนักออกแบบผลิตภัณฑ์ที่ต้องการรูปทรงของชิ้นงานที่แสดงถึงความเป็นเอกลักษณ์ที่ประกอบไปด้วยความซับซ้อน อลูมิเนียมนับว่าเป็นโลหะวัสดุที่เหมาะกับความต้องการดังกล่าว

เหล็กกล้า VS. อลูมิเนียม
5 ปัจจัยที่ใช้พิจารณาเลือกระหว่างเหล็กกล้าและอลูมิเนียมสำหรับแปรรูปเป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่ต้องการ

            ในส่วนนี้จะกล่าวถึงปัจจัยที่นักออกแบบผลิตภัณฑ์หรือผู้ผลิตสินค้าหรือผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปสามารถนำไปใช้เป็นเกณฑ์ในการพิจารณาเลือกโลหะวัสดุ ระหว่างเหล็กกล้ากับอลูมิเนียม โดยมีปัจจัยสำหรับพิจารณา ดังต่อไปนี้

  1. ปัจจัยด้านความแข็งแรง (Strength)

            เหล็กกล้า รวมถึงเหล็กกล้าไร้สนิมเป็นวัสดุที่มีความหนาแน่น มีน้ำหนักและความแข็งแรงสูงกว่าอลูมิเนียม ส่วนอลูมิเนียมจะมีน้ำหนักเบากว่าเหล็กกล้าประมาณ 1 ใน 3 ของน้ำหนักเหล็กกล้า แต่มีค่าความแข็งแรงต่อน้ำหนักมากกว่าเหล็กกล้า (Strength-to-Weight Ratio) ด้วยคุณสมบัติดังกล่าว ทำให้อลูมิเนียมเป็นโลหะที่เหมาะกับการแปรรูปให้เป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมรถยนต์และอวกาศ เพราะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง (Fuel Efficiency) ไปพร้อมกับความสามารถในการรับน้ำหนัก (Load Capacity) ทั้งนี้ เหล็กกล้าและเหล็กกล้าไร้สนิมนิยมนำไปแปรรูปเป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบเชิงโครงสร้าง (Structural Steel) รวมถึงงานออกแบบอาคารที่มีลักษณะทางสถาปัตยกรรม

  1. ปัจจัยด้านการนำไฟฟ้าและความร้อน (Electrical and Thermal Conductivity)

            เมื่อเปรียบเทียบอลูมิเนียมกับเหล็กกล้าด้านการนำไฟฟ้าและความร้อน พบว่า อลูมิเนียมมีคุณสมบัติเป็นตัวนำความร้อนของพลังงานไฟฟ้าและความร้อนได้ดีกว่าเหล็กกล้า หากชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบต้องการคุณสมบัติด้านการนำไฟฟ้าและความร้อนเป็นองค์ประกอบสำคัญในการออกแบบหรือผลิตสินค้า ให้เลือกอลูมิเนียมเป็นโลหะวัสดุในการแปรรูป เนื่องจากมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าสูง น้ำหนักเบาและทนต่อการกัดกร่อนสูง ด้วยเหตุนี้ อลูมิเนียมมักถูกนำไปแปรรูปเป็นสายไฟ (Power Lines) เนื่องจากมีคุณสมบัติเป็นตัวนำความร้อน (Thermal Conductor) ได้ดี จึงนิยมนำไปแปรรูปเป็นแผงระบายความร้อน (Heat Sink) สำหรับอุปกรณ์ที่ต้องการระบบทำความเย็นแบบเร็ว (Rapid Cooling) เช่น หม้อน้ำ หลอดไฟ LED อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และเครื่องปรับอากาศ เป็นต้น

Upload Image...
  1. ปัจจัยด้านคุณสมบัติเชิงความร้อน (Thermal Properties)

           เหล็กกล้า หรือเหล็กกล้าไร้สนิมมีคุณสมบัติพิเศษที่สามารถนำไปใช้กับงานที่เกี่ยวข้องกับความร้อน (Heat Applications) ที่อุณหภูมิสูงถึง 400 องศาเซลเซียส ตรงข้ามกับอลูมิเนียม หากนำไปแปรรูปหรือใช้งานที่อุณหภูมิสูงกว่า 200 องศาสเซลเซียส อลูมิเนียมจะเกิดการอ่อนตัวลง สำหรับปัจจัยด้านนี้ คุณสมบัติของอลูมิเนียมด้อยกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม หากแปรรูปเป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบสำหรับผลิตภัณฑ์

จะเลือกเหล็กกล้าหรืออลูมิเนียมเป็นวัสดุโลหะสำหรับแปรรูปหรือผลิตชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบ ควรนำปัจจัยด้านคุณสมบัติเชิงความร้อนเข้ามาพิจารณาเช่นกัน

  1. ปัจจัยด้านความสามารถในการเชื่อม (Weldability)

            ในการแปรรูปโลหะให้เป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่ต้องอาศัยการเชื่อมต่อโลหะ (Welding) หรือยึดชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบอื่น ๆ เข้าด้วยกัน เหล็กกล้าไร้สนิมจะมีคุณสมบัติในการเชื่อมต่อหรือยึดกับโลหะอื่น ๆ ได้ดีกว่าอลูมิเนียม เนื่องจากอลูมิเนียมมีคุณสมบัติด้านการนำความร้อนสูงและมีจุดหลอมเหลวต่ำ (Melting Point) คุณสมบัติด้านความสามารถในการเชื่อมต่อหรือยึดกับโลหะอื่นจึงน้อยกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม ดังนั้น การแตกร้าวร้อน (Hot Cracking) จะเกิดขึ้นกับอลูมิเนียมเมื่อวัสดุอลูมิเนียมเริ่มเย็นลง ในขณะที่เหล็กกล้าไร้สนิมจะมีคุณสมบัติด้านการทนต่อแรงดึงสูงกว่าอลูมิเนียม 2 – 3 เท่า ดังนั้นจึงสามารถนำไปแปรรูปเป็นตัวเชื่อมหรือที่ยึด (Welds) ชิ้นส่วนต่าง ๆ เข้าด้วยกันได้ดีกว่า

  1. ปัจจัยด้านต้นทุน (Cost)

            ปัจจัยที่มีผลต่อการเลือกใช้โลหะวัสดุระหว่างเหล็กกล้าหรืออลูมิเนียมสำหรับแปรรูปชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่ต้องการ คือ ราคาของโลหะทั้งสองประเภท (Cost) โดยทั่วไปเหล็กกล้าจะมีราคาถูกกว่าอลูมิเนียม เมื่อเปรียบเทียบราคาระหว่างเหล็กกล้ากับอลูมิเนียม หากเป็นเหล็กกล้าคาร์บอน (Carbon Steel or Mild Steel) ราคาจะถูกกว่าอลูมิเนียม อย่างไรก็ดี เหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless Steel) มีราคาสูงกว่าอลูมิเนียม ทั้งนี้ราคาของอลูมิเนียมและเหล็กกล้าจะผันแปรอยู่ตลอดเวลาขึ้นอยู่กับปัจจัยด้านอุปสงค์ (Demand) และอุปทานของตลาด (Supply) ราคาน้ำมัน (Oil Prices) และการเข้าถึงแหล่งแร่เหล็กและแร่บอกไซต์หรือแร่อลูมิเนียม

ความแตกต่างด้านกระบวนการแปรรูปเป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบ: เหล็กกล้า VS อลูมิเนียม

        เหล็กกล้า VS. อลูมิเนียม    อลูมิเนียม (Aluminum or Aluminium) เนื่องจากอลูมิเนียมมีคุณสมบัติเป็นโลหะอเนกประสงค์ หรือสามารถนำไปใช้งานได้อย่างหลากหลาย จึงสามารถนำไปแปรรูปด้วยวิธีการตัด (Cutting) เป็นรูปทรงที่ต้องการได้อย่างมากมาย หรือนำไปแปรรูปให้เป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบสำหรับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปใด ๆ ก็ได้ตามที่ต้องการ และมีกระบวนการแปรรูปอลูมิเนียมที่ไม่ซับซ้อน เช่น การเชื่อม (Welding) การปั๊ม (Stamping) การดัดงอ (Bending) การอัดรีด (Extruding) และการตัดเฉือน (Shearing) เป็นต้น

             ข้อดีของอลูมิเนียม สามารถนำไปแปรรูปเป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบสำหรับบรรจุภัณฑ์อาหาร (เช่น เครื่องดื่มชนิดต่าง ๆ ในรูปของกระป๋อง) มีคุณสมบัติไม่เผาไหม้เมื่อเจอแสงแดด (Non-Combustive Properties) สำหรับข้อเสียของอลูมิเนียมในกระบวนการแปรรูป ได้แก่ คุณสมบัติเชิงความร้อน (Thermal Conductivity) เมื่อต้องนำอลูมิเนียมไปเชื่อมต่อกับโลหะอื่น ๆ เนื่องจากอลูมิเนียมสามารถหลอมละลายไปกับโลหะที่นำไปเชื่อมต่อได้ หากช่างที่ทำการเชื่อมอลูมิเนียมกับโลหะขาดความชำนาญและประสบการณ์ นอกจากนี้ ความเค้น (Stresses) ในกระบวนการผลิตบางกระบวนการส่งผลให้อลูมิเนียมมีความเปราะบางและอาจแตกได้ในช่วงการผลิต

              เหล็กกล้า VS. อลูมิเนียม   เหล็กกล้า (Steel) มีคุณสมบัติ ดังนี้ มีค่าความแข็งแรงดึงสูง (High Tensile Strength) มีคุณสมบัติเหมือนแม่เหล็ก (Magnetic) เป็นโลหะที่มีเหล็กผสม (Ferrous Alloys) และมีความแข็งแรง (Toughness) เนื่องจากเหล็กกล้าจะมีน้ำหนักถึง 2 ใน 3 ของอลูมิเนียม ดังนั้น ข้อจำกัดในกระบวนการแปรรูปเหล็กกล้า ได้แก่ วิธีหรือกระบวนการที่ใช้ในการแปรรูปเหล็กกล้าหรือเหล็กกล้าไร้สนิมจะมีความซับซ้อนและยากมากกว่าอลูมิเนียม เช่น กระบวนการเชื่อมแล่นประสานโลหะในสภาวะสุญญากาศหรือบัดกรีแข็ง (Brazing) บัดกรีอ่อน (Soldering) การชุบแข็งเหล็กกล้า (Hardening) การเชื่อมโลหะ (Welding) และการตัดเฉือนหรือสกัดเนื้อเหล็กกล้า (Shearing) เป็นต้น

           ข้อดีของการนำเหล็กกล้าไปแปรรูปเป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่ต้องการ คือ มีความทนทานต่อความร้อนสูง ทนต่อการกัดร่อน เหมาะสำหรับนำไปแปรรูปสำหรับผลิตภัณฑ์สุขอนามัย (Hygiene Products) สำหรับนักออกแบบ ผู้ผลิตหรือบริษัทที่ให้ความสำคัญกับแนวคิดเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม (Green or Environmentally Friendly) ควรเลือกใช้เหล็กกล้าเป็นโลหะวัสดุสำหรับแปรรูปชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่ต้องการ เพราะสามารถนำไปแปรสภาพให้กลับมาใช้งานได้อีก (Recyclability)

สรุป:

            การเลือกประเภทโลหะสำหรับแปรรูปให้เป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป  (Finished Products) นับว่าเป็นเรื่องที่มีความสำคัญเป็นอย่างยิ่ง เพราะสามารถส่งผลต่อรูปลักษณ์ ความสวยงามของสินค้าหรือผลิตภัณฑ์ รวมไปถึงการใช้งาน การดูแลรักษา และต้นทุนที่ใช้ในการแปรรูปหรือผลิตชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบสำหรับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป เพื่อเพิ่มความมั่นใจว่าจะได้ผลิตภัณฑ์หรือสินค้าที่มีคุณภาพ ควรปรึกษาโรงงานแปรรูปโลหะเรื่องการใช้วัสดุโลหะสำหรับแปรรูปเป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่ต้องการก่อนเสมอ

_________________________________________

            บริษัท ศิรินครโลหะกิจ จำกัด เป็นผู้ผลิตชิ้นส่วน และส่วนประกอบอะไหล่รถทุกประเภท รวมถึงการผลิตชิ้นส่วนและส่วนประกอบตามความต้องการ (Made-to-Order) มากกว่า 30 ปี เชี่ยวชาญการผลิตและออกแบบชิ้นส่วน และส่วนประกอบด้วยงานปั๊ม งานพับ งานตัด งานกลึง และงานเชื่อม พร้อมเข้ารูป ด้วยเทคโนโลยีหุ่นยนต์และเครื่องจักรสมัยใหม่ พร้อมช่างระดับมืออาชีพ

Facebook : ศิรินครโลหะกิจ

Line : @sirinakorn (พิมพ์@ด้วย)

ผลงาน
ผลงาน
ผลงาน
ผลงาน

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องข้อมูลจำเป็นถูกทำเครื่องหมาย *