สิ่งที่เราพบเห็น หรือใช้เป็นประจำในชีวิตประจำวัน เช่น รถยนต์ โทรศัพท์มือถือ เครื่องมือ หรือแม้แต่อุปกรณ์ไฟฟ้า เป็นสิ่งที่ผลิตจากวัสดุโลหะเป็นส่วนใหญ่ และการผลิตสินค้า ผลิตภัณฑ์ หรือชิ้นส่วนจากโลหะ จะแตกต่างจากการผลิตสินค้า หรือผลิตภัณฑ์ทั่วไป การผลิตสินค้า และผลิตภัณฑ์จากวัสดุโลหะ ต้องอาศัยวิธีการผลิตพิเศษ ที่ใช้เฉพาะกับการผลิตจากวัสดุโลหะเท่านั้น ซึ่งการผลิตด้วยวิธีนี้ จะเรียกว่า การแปรรูปโลหะ หรือ Metal Fabrication
อย่างไรก็ดี เป็นที่ทราบกันดีว่า วัสดุโลหะมีคุณสมบัติพิเศษเฉพาะตัว ที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง จากวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตประเภทอื่นๆ ทั่วไป ซึ่งคุณสมบัติดังกล่าวของวัสดุโลหะส่วนใหญ่ เป็นเรื่องของความแข็งแรง (Hard and Strong) แต่ก็สามารถนำมาดัดงอ (Malleable) หรือทำให้เปลี่ยนรูปทรงได้ (Ductile) ดังนั้นในการผลิตสินค้า หรือผลิตภัณฑ์จากวัสดุโลหะ จึงต้องอาศัยวิธีการแปรรูปโลหะในการผลิต หากโลกใบนี้ ไม่มีวิธีการแปรรูปโลหะ เราอาจไม่มีผลิตภัณฑ์ ชิ้นส่วน หรือโครงสร้างที่เป็นส่วนหนึ่งของที่พักอาศัย ห้องครัว ธุรกิจ คอมพิวเตอร์ หรือแม้กระทั่งยานพาหนะ ให้เราใช้จวบจนทุกวันนี้
การแปรรูปโลหะ คืออะไร กระบวนการแปรรูปโลหะเป็นอย่างไร
การแปรรูปโลหะ (Metal Fabrication) คือ กระบวนการที่นำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วน ผลิตภัณฑ์ หรือโครงสร้างจากวัสดุที่เป็นโลหะ สิ่งที่ได้จากการผลิตด้วยกระบวนการนี้ จะเรียกว่า การแปรรูป (Fabrication) ในกระบวนการแปรรูปโลหะประกอบ ด้วยเทคนิคการแปรรูปโลหะอีกหลายประเภท การแปรรูปโลหะที่นิยมใช้กันส่วนใหญ่ ได้แก่ การหล่อโลหะ (Casting) การตัดโลหะ (Cutting) การลากขึ้นรูปโลหะ (Drawing) การอัดรีดโลหะ (Extrusion) การกัดแต่งโลหะ (Machining) การตอกโลหะ (Punching) การตัดเฉือนโลหะ (Shearing) การปั๊มโลหะ (Stamping) การเชื่อมโลหะ (Welding) และการทุบ หรือตีขึ้นรูปโลหะ (Forging) รายละเอียดของแต่ละวิธี ที่ใช้ในการแปรรูปโลหะ มีดังนี้
การหล่อโลหะ (Casting) คือ วิธีแปรรูปโลหะอีกประเภทหนึ่ง ด้วยการเทโลหะหลอมเหลว (Molten Metal) ลงในแม่พิมพ์ (Mold or Die) แล้วปล่อยทิ้งไว้ให้เย็น ในช่วงนี้ โลหะหลอมเหลว จะเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง และมีรูปทรงตามแม่พิมพ์ ที่สร้างขึ้นตามรูปทรงที่ต้องการ การหล่อโลหะในลักษณะนี้ สามารถนำไปใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ ที่มีโลหะเป็นวัสดุตั้งต้นจำนวนมากได้ (Mass Production) รูปแบบในการหล่อโลหะมีมากมาย
ตัวอย่างเช่น การหล่อฉีด หรือ Die Casting เป็นกระบวนการเทโลหะเหลว (Liquid Metal) ลงในแม่พิมพ์ชนิด Die หลังจากนั้นจะใช้แรงดัน (Pressure) เพื่อทำให้โลหะเหลวอยู่ในรูปทรงที่ต้องการ จนกระทั่งเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง และการหล่อแม่พิมพ์กึ่งถาวร (Semi-Permanent Mold Casting) เป็นการเทโลหะหลอมเหลว (Molten Metal) ลงในแม่พิมพ์ประเภท Mold ที่มี Core แบบชั่วคราว การหล่อโลหะ ด้วยรูปแบบการหล่อแม่พิมพ์กึ่งถาวร จะช่วยให้การแกะชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ง่ายขึ้น
การตัดโลหะ (Cutting) หมายถึง กระบวนการตัด หรือแบ่งชิ้นงานโลหะให้เป็นชิ้นเล็ก วิธีที่นิยมใช้ในการตัดโลหะ ให้เป็นชิ้นเล็ก มีหลายวิธี ซึ่งแต่ละวิธี จะมีคุณสมบัติแตกต่างกัน จะใช้วิธีใดในการตัดโลหะ ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของตัวงานเป็นหลัก วิธีตัดโลหะที่เก่าแก่ ที่สุด คือ การเลื่อยโลหะ (Sawing) วิธีนี้ จะใช้ใบมีดตัดโลหะให้มีรูปทรง และขนาดตามที่ต้องการ ยังมีการใช้เครื่องเลื่อยโลหะแบบอัตโนมัติ (Automatic Sawing) วิธีการนี้ ส่งผลให้การเลื่อยชิ้นงานโลหะ มีความแม่นยำ และเที่ยงตรงขึ้น นอกจากนี้ ยังมีการตัดโลหะ ด้วยเลเซอร์ หรือ Laser Cutting ซึ่งเป็นรูปแบบการแปรรูปโลหะสมัยใหม่
การลากขึ้นรูป (Drawing) เป็นอีกรูปแบบของกระบวนการแปรรูปโลหะ การลากขึ้นรูป จะทำโดยการนำโลหะใส่ลงในหัวขึ้นรูป หรือแม่พิมพ์ลักษณะลาดเอียง (Tapered Die) เพื่อให้ได้ขนาดของแผ่นโลหะที่เล็กลง และบางขึ้น กระบวนการนี้ จะทำในอุณหภูมิห้อง (Room Temperature) สามารถใช้ความร้อน เพื่อลดแรงดึงโลหะ ที่อยู่ในแม่พิมพ์ เพื่อลากขึ้นรูปได้ การแปรรูปโลหะ โดยอาศัยการลากขึ้นรูป จะใช้กับการแปรรูปโลหะแผ่น ในการผลิตท่อกลวง (Hallow Vessels) ทรงกระบอก หรือทรงกล่อง (Cylindrical or Box-Shaped)
การอัดรีด (Extrusion) หมายถึง กระบวนการผลิต โดยที่ชิ้นงานโลหะ จะถูกดันให้เข้าสู่แม่พิมพ์ชนิดปิด หรือเปิด และเมื่อนำชิ้นงานเข้าสู่แม่พิมพ์เรียบร้อยแล้ว ขนาดของเส้นผ่าศูนย์กลางของชิ้นงาน จะลดลงเท่ากับขนาดตัดขวางของแม่พิมพ์ และเมื่อชิ้นงานถูกแรงอัดจากแม่พิมพ์ ชิ้นงานจะมีสภาพขึ้นเป็นโพรง โดยทั่วไป จะใช้กระบอกโลหะ เป็นชิ้นงานในการอัดรีดโลหะ การแปรรูปโลหะประเภทนี้ นิยมใช้ในการผลิตสายไฟ และท่อ
การกัดแต่ง (Machining) คือ กระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ ชิ้นงาน หรือโครงสร้างจากวัสดุโลหะ ด้วยการผลิตแบบตัดเนื้อออก (Subtractive Process) ซึ่งวิธีการแปรรูปโลหะประเภทนี้ จะทำการผลิตชิ้นส่วน หรือผลิตภัณฑ์ ด้วยการตัดเนื้อวัสดุออกจากชิ้นงาน เครื่องกัดแบบ CNC Milling และ CNC Turning เป็นเครื่องมือที่นิยมใช้ในการกัดแต่งโลหะมากที่สุด
การตอกโลหะ (Punching) เป็นเทคนิคการแปรรูปโลหะอีกประเภทหนึ่ง ที่ใช้เครื่องมือ เช่น ตัวพั้นช์ และดาย (Punch and Die Sets) และอุปกรณ์เฉพาะ เช่น เครื่องตัดรู (Punch Press) ในการตัดชิ้นงานรูปทรงแบน วิธีการนี้ เหมาะกับการผลิตปริมาณปานกลาง และสูง CNC Punching คือ เครื่องมือที่นิยมนำมาใช้ในงานตอกโลหะ ทั้งโลหะหนัก และโลหะเบา
การตัดเฉือน (Shearing) เป็นกระบวนการแปรรูปโลหะอีกประเภท ที่นำมาใช้ในการตัดวัสดุโลหะรูปทรงตรง และยาว จะทำการตัดเฉือน ด้วยการวางชิ้นงานโลหะไว้ตรงกลาง ระหว่างเครื่องมือที่ใช้ในการตัด ในการตัดเฉือนโลหะ ยังต้องอาศัยแรงกดในการตัด การแปรรูปโลหะประเภทนี้ เหมาะกับการตัดเฉือนโลหะลักษณะยาว และรูปทรงแตกต่างกัน
การปั๊ม (Stamping) การแปรรูปโลหะ ด้วยวิธีการปั๊ม แตกต่างจากกระบวนการตอกโลหะไม่มากนัก จะต่างกันตรงที่การปั๊ม จะไม่ใช้แรงกดในการสร้างรูกับชิ้นงานโลหะ แต่จะใช้แรงกดในงานปั๊ม เพื่อทำให้ชิ้นงานเกิดรอยที่ผิวแทน (Indentation) การแปรรูปโลหะ ด้วยวิธีนี้ มักนิยมใช้กับงานขึ้นรูปทรงต่างๆ เช่น การขึ้นรูป การพิมพ์ตัวอักษร หรือการพิมพ์ภาพที่ต้องการบนแผ่นโลหะ เครื่องปั๊มโลหะไฮดรอลิก และเครื่องปั๊มโลหะแบบใช้กลไกลทางกล (Mechanical and Hydraulic Stamping Presses) คือ เครื่องมือที่ใช้ในการปั๊ม และขึ้นชิ้นงานโลหะ
การเชื่อมโลหะ (Welding) คือ กระบวนการเชื่อมวัสดุโลหะเข้าด้วยกัน และเป็นหนึ่งในวิธีการแปรรูปโลหะ ที่นิยมใช้มากที่สุดวิธีหนึ่ง โลหะที่นิยมนำมาแปรรูป ด้วยวิธีการเชื่อมโลหะ ได้แก่ อลูมิเนียม (Aluminum) เหล็กหล่อ (Cast Iron) เหล็กกล้า (Steel) และเหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless Steel) วัสดุโลหะจะถูกเชื่อม ด้วยความร้อน และใช้แรงดันสูง วิธีที่ใช้ในการเชื่อมโลหะ มีหลายวิธี 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 วิธีการเชื่อมเหล่านี้ จะใช้วัสดุในการเชื่อมที่ไม่เหมือนกัน รวมถึงทักษะในการเชื่อมโลหะ
การทุบหรือตีขึ้นรูป (Forging) เป็นวิธีการแปรรูปโลหะอีกรูปแบบหนึ่ง แรงอัด (Compressive Force) จะถูกนำมาใช้ในการขึ้นรูปโลหะ โดยมีค้อน หรือแม่พิมพ์ ทำหน้าที่ตีชิ้นงานจนได้รูปทรงตามที่ต้องการ การผลิตผลิตภัณฑ์ ด้วยวิธีนี้ สามารถทำได้ ณ อุณหภูมิห้อง ซึ่งเรียกว่า การตีขึ้นรูปเย็น (Cold Forging) หรือสามารถตีโลหะ โดยใช้ความร้อนที่สูงกว่าอุณหภูมิห้อง หรืออุณหภูมิการตกผลึกใหม่ (Recrystallization Temperature) และเรียกรูปแบบการตีขึ้นรูปนี้ว่า การตีขึ้นรูปร้อน (Hot Forging) การตีขึ้นรูปเป็นหนึ่งในรูปแบบการเปรรูปโลหะ ที่เก่าแก่ที่สุด ซึ่งช่างตีเหล็กใช้การตีขึ้นรูปนี้ มาเป็นเวลายาวนาน
โลหะที่นิยมนำมาใช้ในการผลิตสินค้า ผลิตภัณฑ์ หรือชิ้นส่วน ด้วยกระบวนการแปรรูปโลหะ ได้แก่ อลูมิเนียม (Aluminum) เหล็กกล้า (Steel) Copper (ทองแดง) ดีบุก (Tin) ทอง (Gold) แมกนีเซียม (Magnesium) เหล็ก (Iron) เงิน (Silver) และนิกเกิล หรือโลหะสีขาว (Nickel) เป็นต้น
อุตสาหกรรม ที่มักใช้การแปรรูปโลหะในการผลิตชิ้นส่วน ผลิตภัณฑ์ หรือโครงสร้างจากโลหะ เช่น อุตสาหกรรมก่อสร้าง (Building/Construction) อุตสาหกรรมอวกาศ (Aerospace ) อุตสาหกรรมการเกษตร (Farming) อุตสาหกรรมการเคลือบผิว แกะสลัก การอบ-ชุบ (Coating/Engraving/Heating Treatment) และอุตสาหกรรมการทุบขึ้นรูป และการปั๊มโลหะ เป็นต้น ซึ่งอุตสาหกรรมดังกล่าว มีความสำคัญต่อการพัฒนาความเป็นอยู่ของมนุษย์
ตัวอย่างของสิ่งของที่สามารถพบได้ ในชีวิตประจำวัน จากการผลิต ด้วยการแปรรูปโลหะ (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 การผลิตสินค้า หรือผลิตภัณฑ์ ชิ้นส่วน หรือโครงสร้างจากโลหะ ในเชิงอุตสาหกรรม จะไม่เหมือนกับการผลิต (Manufacturing) สินค้า หรือผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมทั่วไป อย่างไรก็ดี ความแตกต่างระหว่างการแปรรูปโลหะ และการผลิตสินค้า หรือผลิตภัณฑ์ทั่วไป (Metal Fabrication VS. Manufacturing) มีรายละเอียด ดังนี้
การผลิต (Manufacturing) คือ กระบวนการเปลี่ยนวัตถุดิบ (Raw Materials) ให้เป็นผลิตภัณฑ์ หรือสินค้าสำเร็จรูป (Finished Goods/Products) หรือเป็นการผลิต โดยเริ่มตั้งแต่การนำวัตถุดิบ เข้าสู่กระบวนการผลิตจนแล้วเสร็จ เป็นสินค้า หรือผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป การผลิตประเภทนี้ จะเป็นการผลิตสินค้า หรือผลิตภัณฑ์จำนวนมาก (Large Scale Production) ด้วยเครื่องจักร เครื่องมือ และกระบวนการทางเคมี/ชีวภาพ (Chemical/Biological Processing)
ตัวอย่างของอุตสาหกรรม ที่ใช้การผลิตประเภท Manufacturing เช่น อุตสาหกรรมเครื่องแต่งกาย อุตสาหกรรมเคมี อุตสาหกรรมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และไฟฟ้า อุตสาหกรรมอาหาร อุตสาหกรรมเครื่องหนัง อุตสาหกรรมไม้ และไม้แปรรูป อุตสาหกรรมปิโตรเลียม และการกลั่น และอุตสาหกรรมสิ่งพิมพ์ และการพิมพ์ เป็นต้น
การผลิตแบบแปรรูปโลหะ (Fabrication) จะใช้วัตถุดิบ หรือวัตถุดิบกึ่งสำเร็จรูป ในการผลิต ด้วยวิธีการแปรรูปหลายวิธี จะใช้วิธีการแปรรูปมากน้อยขนาดไหน ขึ้นอยู่กับสินค้า รูปทรง การใช้งาน และชนิดโลหะที่นำมาใช้ในการผลิต
ดังนั้น ความแตกต่างระหว่างการแปรรูปโลหะ และการผลิตสินค้า หรือผลิตภัณฑ์ทั่วไป จะอยู่ที่ขั้นตอนการผลิตชิ้นส่วน หรือผลิตภัณฑ์ การแปรรูป (Fabrication) เป็นการประกอบชิ้นส่วนสำเร็จรูปมาตรฐาน หรือเฉพาะ เพื่อให้ได้ส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์ ที่จะถูกนำไปใช้ในการผลิตสินค้า หรือผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป สำหรับการผลิต (Manufacturing) เป็นการผลิตที่เริ่มต้น ตั้งแต่ขั้นตอนแรก ไปจนถึงขั้นตอนสุดท้ายของการผลิต เพื่อให้ได้ผลิตสินค้า หรือผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ที่พร้อมสำหรับการใช้งานจริง หรือกล่าวอีกนัยหนึ่ง การผลิต คือ การผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบ รวมไปถึงขั้นตอนประกอบชิ้นส่วนขั้นสุดท้าย เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป
สรุป
การแปรรูปโลหะเป็นการผลิตสินค้า ผลิตภัณฑ์ ชิ้นส่วน หรือโครงสร้างจากวัสดุโลหะ เนื่องจากคุณสมบัติพิเศษของโลหะ ดังนั้น การผลิตทั่วไป จึงไม่สามารถทำได้ การแปรรูปโลหะที่อธิบายในบทความนี้ เป็นเพียงองค์ความรู้เบื้องต้นเท่านั้น
บริษัท ศิรินครโลหะกิจ จำกัด เป็นผู้ผลิตชิ้นส่วน และส่วนประกอบอะไหล่รถทุกประเภท รวมถึงการผลิตชิ้นส่วน และส่วนประกอบตามความต้องการ (Made-to-Order) มากกว่า 30 ปี เชี่ยวชาญการผลิต และออกแบบชิ้นส่วน และส่วนประกอบด้วยงานปั๊ม งานพับ งานตัด งานกลึง และงานเชื่อม พร้อมเข้ารูป ด้วยเทคโนโลยีหุ่นยนต์ และเครื่องจักรสมัยใหม่ พร้อมช่างระดับมืออาชีพ
