การแปรรูปโลหะ

แปรรูปโลหะ

           สิ่งที่เราพบเห็นหรือใช้เป็นประจำในชีวิตประจำวัน เช่น รถยนต์ โทรศัพท์มือถือ เครื่องมือ หรือแม้แต่อุปกรณ์ไฟฟ้า เป็นสิ่งที่ผลิตจากวัสดุโลหะเป็นส่วนใหญ่ และการผลิตสินค้า ผลิตภัณฑ์ หรือชิ้นส่วนจากโลหะจะแตกต่างจากการผลิตสินค้าหรือผลิตภัณฑ์ทั่วไป การผลิตสินค้าและผลิตภัณฑ์จากวัสดุโลหะต้องอาศัยวิธีการผลิตพิเศษที่ใช้เฉพาะกับการผลิตจากวัสดุโลหะเท่านั้น ซึ่งการผลิตด้วยวิธีนี้จะเรียกว่า การแปรรูปโลหะ หรือ Metal Fabrication

            อย่างไรก็ดี เป็นที่ทราบกันดีว่าวัสดุโลหะมีคุณสมบัติพิเศษเฉพาะตัวที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตประเภทอื่น ๆ ทั่วไป ซึ่งคุณสมบัติดังกล่าวของวัสดุโลหะส่วนใหญ่เป็นเรื่องของความแข็งแรง (Hard and Strong) แต่ก็สามารถนำมาดัดงอ (Malleable) หรือทำให้เปลี่ยนรูปทรงได้ (Ductile) ดังนั้นในการผลิตสินค้าหรือผลิตภัณฑ์จากวัสดุโลหะจึงต้องอาศัยวิธีการแปรรูปโลหะในการผลิต หากโลกใบนี้ไม่มีวิธีการแปรรูปโลหะ เราอาจไม่มีผลิตภัณฑ์ ชิ้นส่วน หรือโครงสร้างที่เป็นส่วนหนึ่งของที่พักอาศัย ห้องครัว ธุรกิจ คอมพิวเตอร์ หรือแม้กระทั่งยานพาหนะให้เราใช้จวบจนทุกวันนี้

ตัวอย่างผลงาน
ตัวอย่างผลงาน
งานกลึง
แปรรูป
การแปรรูปโลหะคืออะไร กระบวนการแปรรูปโลหะเป็นอย่างไร  

              การแปรรูปโลหะ (Metal Fabrication) คือ กระบวนการที่นำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วน ผลิตภัณฑ์ หรือโครงสร้างจากวัสดุที่เป็นโลหะ สิ่งที่ได้จากการผลิตด้วยกระบวนการนี้จะเรียกว่า การแปรรูป (Fabrication) ในกระบวนการแปรรูปโลหะประกอบด้วยเทคนิคการแปรรูปโลหะอีกหลายประเภท การแปรรูปโลหะที่นิยมใช้กันส่วนใหญ่ ได้แก่ การหล่อโลหะ (Casting) การตัดโลหะ (Cutting) การลากขึ้นรูปโลหะ (Drawing) การอัดรีดโลหะ (Extrusion) การกัดแต่งโลหะ (Machining) การตอกโลหะ (Punching) การตัดเฉือนโลหะ (Shearing) การปั๊มโลหะ (Stamping) การเชื่อมโลหะ (Welding) และการทุบหรือตีขึ้นรูปโลหะ (Forging) รายละเอียดของแต่ละวิธีที่ใช้ในการแปรรูปโลหะ มีดังนี้

การแปรรูปโลหะ

               การหล่อโลหะ (Casting) คือ วิธีแปรรูปโลหะอีกประเภทหนึ่งด้วยการเทโลหะหลอมเหลว (Molten Metal) ลงในแม่พิมพ์ (Mold or Die) แล้วปล่อยทิ้งไว้ให้เย็น ในช่วงนี้โลหะหลอมเหลวจะเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็งและมีรูปทรงตามแม่พิมพ์ที่สร้างขึ้นตามรูปทรงที่ต้องการ การหล่อโลหะในลักษณะนี้สามารถนำไปใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีโลหะเป็นวัสดุตั้งต้นจำนวนมากได้ (Mass Production) รูปแบบในการหล่อโลหะมีมากมาย ตัวอย่างเช่น การหล่อฉีด หรือ Die Casting เป็นกระบวนการเทโลหะเหลว (Liquid Metal) ลงในแม่พิมพ์ชนิด Die หลังจากนั้นจะใช้แรงดัน (Pressure) เพื่อทำให้โลหะเหลวอยู่ในรูปทรงที่ต้องการจนกระทั่งเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง และการหล่อแม่พิมพ์กึ่งถาวร (Semi-Permanent Mold Casting) เป็นการเทโลหะหลอมเหลว (Molten Metal) ลงในแม่พิมพ์ประเภท Mold ที่มี Core แบบชั่วคราว การหล่อโลหะด้วยรูปแบบการหล่อแม่พิมพ์กึ่งถาวรจะช่วยให้การแกะชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ง่ายขึ้น  

ตัดโลหะ

                 การตัดโลหะ (Cutting) หมายถึง กระบวนการตัดหรือแบ่งชิ้นงานโลหะให้เป็นชิ้นเล็ก วิธีที่นิยมใช้ในการตัดโลหะให้เป็นชิ้นเล็กมีหลายวิธี ซึ่งแต่ละวิธีจะมีคุณสมบัติแตกต่างกัน จะใช้วิธีใดในการตัดโลหะขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของตัวงานเป็นหลัก วิธีตัดโลหะที่เก่าแก่ที่สุด คือ การเลื่อยโลหะ (Sawing) วิธีนี้จะใช้ใบมีดตัดโลหะให้มีรูปทรงและขนาดตามที่ต้องการ ยังมีการใช้เครื่องเลื่อยโลหะแบบอัตโนมัติ (Automatic Sawing) วิธีการนี้ส่งผลให้การเลื่อยชิ้นงานโลหะมีความแม่นยำและเที่ยงตรงขึ้น นอกจากนี้ ยังมีการตัดโลหะด้วยเลเซอร์ หรือ Laser Cutting ซึ่งเป็นรูปแบบการแปรรูปโลหะสมัยใหม่  

                การลากขึ้นรูป (Drawing) เป็นอีกรูปแบบของกระบวนการแปรรูปโลหะ การลากขึ้นรูปจะทำโดยการนำโลหะใส่ลงในหัวขึ้นรูปหรือแม่พิมพ์ลักษณะลาดเอียง (Tapered Die) เพื่อให้ได้ขนาดของแผ่นโลหะที่เล็กลงและบางขึ้น กระบวนการนี้จะทำในอุณหภูมิห้อง (Room Temperature) สามารถใช้ความร้อนเพื่อลดแรงดึงโลหะที่อยู่ในแม่พิมพ์เพื่อลากขึ้นรูปได้ การแปรรูปโลหะโดยอาศัยการลากขึ้นรูปจะใช้กับการแปรรูปโลหะแผ่นในการผลิตท่อกลวง (Hallow Vessels) ทรงกระบอกหรือทรงกล่อง (Cylindrical or Box-Shaped) 

               การอัดรีด (Extrusion) หมายถึง กระบวนการผลิตโดยที่ชิ้นงานโลหะจะถูกดันให้เข้าสู่แม่พิมพ์ชนิดปิดหรือเปิด และเมื่อนำชิ้นงานเข้าสู่แม่พิมพ์เรียบร้อยแล้ว ขนาดของเส้นผ่าศูนย์กลางของชิ้นงานจะลดลงเท่ากับขนาดตัดขวางของแม่พิมพ์ และเมื่อชิ้นงานถูกแรงอัดจากแม่พิมพ์ ชิ้นงานจะมีสภาพขึ้นเป็นโพรง โดยทั่วไปจะใช้กระบอกโลหะเป็นชิ้นงานในการอัดรีดโลหะ การแปรรูปโลหะประเภทนี้นิยมใช้ในการผลิตสายไฟและท่อ 

               การกัดแต่ง (Machining) คือ กระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ ชิ้นงานหรือโครงสร้างจากวัสดุโลหะด้วยการผลิตแบบตัดเนื้อออก (Subtractive Process) ซึ่งวิธีการแปรรูปโลหะประเภทนี้จะทำการผลิตชิ้นส่วนหรือผลิตภัณฑ์ด้วยการตัดเนื้อวัสดุออกจากชิ้นงาน เครื่องกัดแบบ CNC Milling และ CNC Turning เป็นเครื่องมือที่นิยมใช้ในการกัดแต่งโลหะมากที่สุด

             การตอกโลหะ (Punching) เป็นเทคนิคการแปรรูปโลหะอีกประเภทหนึ่งที่ใช้เครื่องมือ เช่น ตัวพั้นช์และดาย (Punch and Die Sets) และอุปกรณ์เฉพาะ เช่น เครื่องตัดรู (Punch Press) ในการตัดชิ้นงานรูปทรงแบน วิธีการนี้เหมาะกับการผลิตปริมาณปานกลางและสูง CNC Punching คือ เครื่องมือที่นิยมนำมาใช้ในงานตอกโลหะทั้งโลหะหนักและโลหะเบา   

            การตัดเฉือน (Shearing) เป็นกระบวนการแปรรูปโลหะอีกประเภทที่นำมาใช้ในการตัดวัสดุโลหะรูปทรงตรงและยาว จะทำการตัดเฉือนด้วยการวางชิ้นงานโลหะไว้ตรงกลางระหว่างเครื่องมือที่ใช้ในการตัด ในการตัดเฉือนโลหะยังต้องอาศัยแรงกดในการตัด การแปรรูปโลหะประเภทนี้เหมาะกับการตัดเฉือนโลหะลักษณะยาว และรูปทรงแตกต่างกัน  

          ปั้มเหล็ก

            การปั๊ม (Stamping) การแปรรูปโลหะด้วยวิธีการปั๊มแตกต่างจากกระบวนการตอกโลหะไม่มากนัก จะต่างกันตรงที่การปั๊มจะไม่ใช้แรงกดในการสร้างรูกับชิ้นงานโลหะ แต่จะใช้แรงกดในงานปั๊มเพื่อทำให้ชิ้นงานเกิดรอยที่ผิวแทน (Indentation) การแปรรูปโลหะด้วยวิธีนี้มักนิยมใช้กับงานขึ้นรูปทรงต่าง ๆ เช่น การขึ้นรูป การพิมพ์ตัวอักษร หรือการพิมพ์ภาพที่ต้องการบนแผ่นโลหะ เครื่องปั๊มโลหะไฮดรอลิกและเครื่องปั๊มโลหะแบบใช้กลไกลทางกล (Mechanical and Hydraulic Stamping Presses) คือ เครื่องมือที่ใช้ในการปั๊มและขึ้นชิ้นงานโลหะ

งานเชื่อม

             การเชื่อมโลหะ (Welding) คือ กระบวนการเชื่อมวัสดุโลหะเข้าด้วยกัน และเป็นหนึ่งในวิธีการแปรรูปโลหะที่นิยมใช้มากที่สุดวิธีหนึ่ง โลหะที่นิยมนำมาแปรรูปด้วยวิธีการเชื่อมโลหะ ได้แก่ อลูมิเนียม (Aluminum) เหล็กหล่อ (Cast Iron) เหล็กกล้า (Steel) และเหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless Steel) วัสดุโลหะจะถูกเชื่อมด้วยความร้อนและใช้แรงดันสูง วิธีที่ใช้ในการเชื่อมโลหะมีหลายวิธี ได้แก่ การเชื่อมโลหะแบบใช้ก๊าซอาร์กอน (Tungsten Inert Gas Welding, TIG) การเชื่อมมิก (Metal Inert Gas, MIG) การเชื่อมไฟฟ้า (Shielded Metal Arc Welding, SMAW) และการเชื่อมแบบฟลักซ์คอร์ (Flux-Cored Arc Welding, FCAW) เป็นต้น วิธีการเชื่อมเหล่านี้จะใช้วัสดุในการเชื่อมที่ไม่เหมือนกัน รวมถึงทักษะในการเชื่อมโลหะ 

              การทุบหรือตีขึ้นรูป (Forging) เป็นวิธีการแปรรูปโลหะอีกรูปแบบหนึ่ง แรงอัด (Compressive Force) จะถูกนำมาใช้ในการขึ้นรูปโลหะ โดยมีค้อนหรือแม่พิมพ์ทำหน้าที่ตีชิ้นงานจนได้รูปทรงตามที่ต้องการ การผลิตผลิตภัณฑ์ด้วยวิธีนี้สามารถทำได้ ณ อุณหภูมิห้อง ซึ่งเรียกว่า การตีขึ้นรูปเย็น (Cold Forging) หรือสามารถตีโลหะโดยใช้ความร้อนที่สูงกว่าอุณหภูมิห้องหรืออุณหภูมิการตกผลึกใหม่ (Recrystallization Temperature) และเรียกรูปแบบการตีขึ้นรูปนี้ว่า การตีขึ้นรูปร้อน (Hot Forging) การตีขึ้นรูปเป็นหนึ่งในรูปแบบการเปรรูปโลหะที่เก่าแก่ที่สุด ซึ่งช่างตีเหล็กใช้การตีขึ้นรูปนี้มาเป็นเวลายาวนาน  

            โลหะที่นิยมนำมาใช้ในการผลิตสินค้า ผลิตภัณฑ์หรือชิ้นส่วนด้วยกระบวนการแปรรูปโลหะ ได้แก่ อลูมิเนียม (Aluminum) เหล็กกล้า (Steel) Copper (ทองแดง) ดีบุก (Tin) ทอง (Gold) แมกนีเซียม (Magnesium) เหล็ก (Iron) เงิน (Silver) และนิกเกิลหรือโลหะสีขาว (Nickel) เป็นต้น 

         อุตสาหกรรมที่มักใช้การแปรรูปโลหะในการผลิตชิ้นส่วน ผลิตภัณฑ์หรือโครงสร้างจากโลหะ เช่น อุตสาหกรรมก่อสร้าง (Building/Construction) อุตสาหกรรมอวกาศ (Aerospace ) อุตสาหกรรมการเกษตร (Farming) อุตสาหกรรมการเคลือบผิว แกะสลัก การอบ-ชุบ (Coating/Engraving/Heating Treatment) และอุตสาหกรรมการทุบขึ้นรูปและการปั๊มโลหะ เป็นต้น ซึ่งอุตสาหกรรมดังกล่าวมีความสำคัญต่อการพัฒนาความเป็นอยู่ของมนุษย์

            ตัวอย่างของสิ่งของที่สามารถพบได้ในชีวิตประจำวันจากการผลิตด้วยการแปรรูปโลหะ (Metal Fabrication) ได้แก่ มู่ลี่ (Blinds) กระป๋อง (Cans) เครื่องทำความร้อน (Heaters) กุญแจ (Locks) พัดลม (Fans) เก้าอี้ (Chairs) บานพับ (Hinges) โคมไฟ (Lamps) ก๊อกน้ำ (Faucet) เครื่องใช้ไฟฟ้า (Appliances) เครื่องมือต่าง (Tools) สายเคเบิล (Cables) และอ่างล้างจาน (Sinks) เป็นต้น  

ความแตกต่างระหว่างการผลิตแบบ Fabrication และ Manufacturing

             ทั้งนี้ การผลิตสินค้าหรือผลิตภัณฑ์ ชิ้นส่วน หรือโครงสร้างจากโลหะในเชิงอุตสาหกรรมจะไม่เหมือนกับการผลิต (Manufacturing) สินค้า หรือผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมทั่วไป อย่างไรก็ดี ความแตกต่างระหว่างการแปรรูปโลหะ และการผลิตสินค้าหรือผลิตภัณฑ์ทั่วไป (Metal Fabrication VS. Manufacturing) มีรายละเอียด ดังนี้

           การผลิต (Manufacturing) คือ กระบวนการเปลี่ยนวัตถุดิบ (Raw Materials) ให้เป็นผลิตภัณฑ์หรือสินค้าสำเร็จรูป (Finished Goods/Products) หรือเป็นการผลิตโดยเริ่มตั้งแต่การนำวัตถุดิบเข้าสู่กระบวนการผลิตจนแล้วเสร็จเป็นสินค้าหรือผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป การผลิตประเภทนี้จะเป็นการผลิตสินค้าหรือผลิตภัณฑ์จำนวนมาก (Large Scale Production) ด้วยเครื่องจักร เครื่องมือ และกระบวนการทางเคมี/ชีวภาพ (Chemical/Biological Processing) ตัวอย่างของอุตสาหกรรมที่ใช้การผลิตประเภท Manufacturing เช่น อุตสาหกรรมเครื่องแต่งกาย อุตสาหกรรมเคมี อุตสาหกรรมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า อุตสาหกรรมอาหาร อุตสาหกรรมเครื่องหนัง อุตสาหกรรมไม้และไม้แปรรูป อุตสาหกรรมปิโตรเลียมและการกลั่น และอุตสาหกรรมสิ่งพิมพ์และการพิมพ์ เป็นต้น  

           การผลิตแบบแปรรูปโลหะ (Fabrication) จะใช้วัตถุดิบหรือวัตถุดิบกึ่งสำเร็จรูปในการผลิตด้วยวิธีการแปรรูปหลายวิธี จะใช้วิธีการแปรรูปมากน้อยขนาดไหน ขึ้นอยู่กับสินค้า รูปทรง การใช้งาน และชนิดโลหะที่นำมาใช้ในการผลิต

          ดังนั้นความแตกต่างระหว่างการแปรรูปโลหะและการผลิตสินค้าหรือผลิตภัณฑ์ทั่วไปจะอยู่ที่ขั้นตอนการผลิตชิ้นส่วนหรือผลิตภัณฑ์ การแปรรูป (Fabrication) เป็นการประกอบชิ้นส่วนสำเร็จรูปมาตรฐานหรือเฉพาะเพื่อให้ได้ส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์ที่จะถูกนำไปใช้ในการผลิตสินค้าหรือผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป สำหรับการผลิต (Manufacturing) เป็นการผลิตที่เริ่มต้นตั้งแต่ขั้นตอนแรกไปจนถึงขั้นตอนสุดท้ายของการผลิตเพื่อให้ได้ผลิตสินค้าหรือผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่พร้อมสำหรับการใช้งานจริง หรือกล่าวอีกนัยหนึ่ง การผลิตคือการผลิตชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบรวมไปถึงขั้นตอนประกอบชิ้นส่วนขั้นสุดท้ายเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

สรุป:

           การแปรรูปโลหะเป็นการผลิตสินค้า ผลิตภัณฑ์ ชิ้นส่วนหรือโครงสร้างจากวัสดุโลหะ เนื่องจากคุณสมบัติพิเศษของโลหะ ดังนั้นการผลิตทั่วไปจึงไม่สามารถทำได้ การแปรรูปโลหะที่อธิบายในบทความนี้เป็นเพียงองค์ความรู้เบื้องต้นเท่านั้น

_________________________________________

              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)

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องข้อมูลจำเป็นถูกทำเครื่องหมาย *