การขึ้นรูปโลหะ (Metal Forming) เป็นหนึ่งในรูปแบบของการผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบของสินค้า หรือผลิตภัณฑ์ ชิ้นส่วนดังกล่าวมักผลิตจากโลหะ (Metal Parts or Components) การขึ้นรูปโลหะ เป็นการเปลี่ยนรูปร่างของวัสดุโลหะ (Metal Deformation) ให้เป็นรูปทรงตามที่ต้องการแบบถาวร และตามวัตถุประสงค์ของการนำไปใช้งาน การขึ้นรูปโลหะ จะทำในสภาวะที่วัตถุดิบที่นำมาใช้ สำหรับขึ้นรูปชิ้นงาน ยังอยู่ในสถานะของแข็ง (Solid) วิธีการผลิตเช่นนี้ ไม่ทำลายคุณสมบัติของโลหะที่มีอยู่เดิม เป็นเพียงกระบวนการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของโลหะเท่านั้น
ทั้งนี้ การขึ้นรูปโลหะแบบเปลี่ยนรูปร่างแบบถาวร จะแตกต่างจากการกลึงปาดหน้า (Machining Process) และงานหล่อโลหะ (Casting Process) ทั้งการกลึงปาดหน้า และงานหล่อโลหะ ต่างเป็นวิธีขึ้นรูปโลหะ ที่ต้องเปลี่ยนแปลงสถานะของวัตถุโลหะ การตัดกลึงปาดหน้า เป็นการผลิตที่มีการเสียเศษของโลหะ ส่วนงานหล่อโลหะ เป็นการผลิตที่มีการเปลี่ยนสถานะของโลหะ จากของแข็ง เป็นของเหลว
การขึ้นรูปโลหะเป็นหนึ่งในวิธีการผลิตชิ้นส่วน และส่วนประกอบของสินค้า หรือผลิตภัณฑ์
การขึ้นรูปโลหะ (Metal Forming) คือ หนึ่งในกระบวนการผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบของสินค้า หรือผลิตภัณฑ์ที่ใช้มากที่สุดในโลก เป็นกระบวนการแปรรูปโลหะแผ่น หรือโลหะก้อน (Metal Sheet or Bulk) ให้เป็นชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบของสินค้า หรือผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ (Structural Parts and Components) ด้วยแม่พิมพ์ (Die or Forming Tools) ในกระบวนการขึ้นรูป โลหะแผ่น หรือโลหะก้อนจะเป็นวัสดุ หรือวัตถุดิบตั้งต้นของการผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบ
การดัด หรือพับ เพื่อเปลี่ยนรูปชิ้นงานจากโลหะ (Bending or Deforming Metal Workpiece) เป็นวิธีพื้นฐานของกระบวนการขึ้นรูปโลหะ (Basic Metal Forming) ให้เป็นชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบของสินค้า หรือผลิตภัณฑ์ตามรูปร่างที่ต้องการ ที่จริงแล้วการขึ้นรูปโลหะ ไม่ได้เป็นเพียงแค่รากฐานของการผลิต สำหรับอุตสาหกรรมสมัยใหม่ แต่ยังเป็นอุตสาหกรรม ที่มีความสำคัญในตัวเอง
กล่าว คือ มีการคาดการณ์กันว่า กลุ่มอุตสาหกรรมการผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบของสินค้า หรือผลิตภัณฑ์สร้างมูลค่า ในส่วนของผลิตภัณฑ์มวลรวมในประเทศ (GDP – Gross Domestic Products) ให้แก่ประเทศอุตสาหกรรม (Industrialized Countries) ประมาณ 15 – 20 เปอร์เซ็นต์ต่อปี นอกจากนี้ กลุ่มอุตสาหกรรมประเภทนี้ มีความต้องการใช้วัตถุดิบประเภทโลหะ เป็นจำนวนหลายล้านตันต่อปี
กระบวนการขึ้นรูปโลหะ เป็นกระบวนการผลิต ที่สามารถผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบของสินค้า หรือผลิตภัณฑ์ได้ในปริมาณมาก สำหรับใช้ในอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น อุตสาหกรรมอวกาศ (Aerospace) อุตสาหกรรมยานยนต์ (Automotive) อุตสาหกรรมเครื่องใช้ไฟฟ้า (Appliances) อุตสาหกรรมทางการเกษตร (Agriculture) ผลิตภัณฑ์ด้านเทคโนโลยี และอิเล็กทรอนิกส์ (Consumer Electronics) โทรคมนาคม (Telecommunications) การขนส่งทางราง และทางทะเล (Rail and Marine) และอุตสาหกรรมปิโตรเคมี (Petrochemical Industries) เป็นต้น
ความรู้เกี่ยวกับการขึ้นรูปโลหะพื้นฐาน
การขึ้นรูปโลหะ เป็นคำที่ใช้กันอย่างกว้างๆ ซึ่งการขึ้นรูปโลหะ เป็นกระบวนการที่ยังต้องอาศัยอีกหลายกระบวนการผลิต เพื่อให้ได้ชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบของสินค้า หรือผลิตภัณฑ์ที่ทำจากโลหะตามที่ต้องการ อย่างไรก็ดี คุณลักษณะอย่างหนึ่ง ที่ทุกกระบวนการของการขึ้นรูปโลหะมีเหมือนกัน คือ การเปลี่ยนรูปร่างของวัตถุดิบ (Raw Materials) ให้เป็นชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบตามสินค้า หรือผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ
การเปลี่ยนรูป (Reshaping) เป็นรูปแบบการขึ้นรูปโลหะ ที่ต้องใช้กระบวนการเชิงกลในการดำเนินงาน (Mechanical Process) ซึ่งเป็นหลักเดียวกันกับหลักวัสดุศาสตร์ (Material Sciences) ซึ่งหลักการนี้ ถูกนำมาใช้เป็นแนวทางพื้นฐานในการเปลี่ยนรูปร่างวัสดุ (Plastic Deformation) สำหรับการเปลี่ยนรูปร่างวัสดุ จะใช้แรงขึ้นรูปที่สูงกว่าความเค้นครากของวัสดุ (Yield Strength) และต้องใช้เครื่องปั๊มโลหะที่มีความสามารถสูง และเมื่อวัตถุดิบหรือวัสดุโลหะถูกนำมาขึ้นรูป หรือเปลี่ยนรูปแล้ว จะไม่สามารถเปลี่ยนวัสดุโลหะเหล่านั้น ให้กลับมาอยู่ในรูปเดิมได้อีก
การเปลี่ยนรูปร่างวัสดุโลหะ หมายถึง การดัด/พับ (Bending) การยืด (Stretching) หรือการอัด (Compressing) วัสดุโลหะให้ได้ตามรูปร่างที่ต้องการ และเป็นการเปลี่ยนรูปแบบถาวร การจะเปลี่ยนรูปร่างของวัสดุโลหะ ต้องอาศัยความเค้น (Stress) หากต้องการเปลี่ยนรูปร่างของชิ้นงานแบบถาวร ต้องใช้แรงเค้นที่ระดับค่าความเค้นสูงสุด (Proportional Limit of Stress) หรือกระบวนการขึ้นรูปโลหะ (Metal Forming)
การขึ้นรูปโลหะพื้นฐานมีวิธีการอย่างไร
การขึ้นรูปโลหะ จะให้ความสำคัญกับระดับค่าความเค้นของวัสดุ ที่นำมาใช้ในการเปลี่ยนรูปร่าง หรือเปลี่ยนวัสดุโลหะ ให้เป็นรูปแบบของชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบตามที่ต้องการ เพื่อนำไปใช้ในการผลิตเชิงอุตสาหกรรมต่อไป การดำเนินการขึ้นรูป วัสดุโลหะจะต้องผ่านการดึง หรืออัดก่อน (Tension or Compression) หรือทั้งสองอย่าง เช่น การขึ้นรูปโลหะ ด้วยวิธีการการดัด หรือพับ (Bending) เป็นต้น ในช่วงของกระบวนการขึ้นรูป มวลของโลหะ จะไม่หายไป มีเพียงรูปร่างของโลหะเท่านั้นที่เปลี่ยน หากต้องการให้การขึ้นรูปโลหะประสบผลสำเร็จเป็นอย่างดี วัสดุที่นำมาใช้ต้องมีคุณสมบัติเชิงกล เช่น สามารถนำมายืด อัด หรือดัด/พับได้
อย่างไรก็ดี หากวัสดุที่จะนำมาใช้ในการขึ้นรูป ไม่ได้มาตรฐาน หรือขาดคุณสมบัติตามที่กล่าวมา อาจทำให้เกิดการฉีกขาด เป็นรอยย่น หรือความเสียหายอื่นๆ ในระหว่างการขึ้นรูปโลหะได้ กระบวนการขึ้นรูปโลหะ ยังต้องคำนึงถึงความสมดุลระหว่างความแข็งแรงของวัสดุ (Strength of the Materials) กับความสามารถในการขึ้นรูป (Formability) ของวัตถุดิบ หรือวัสดุโลหะที่นำมาใช้ในการขึ้นรูป
สำหรับอุตสาหกรรมการผลิต จะมีกระบวนการขึ้นรูปโลหะหลายวิธี ที่สามารถนำมาใช้กับรูปแบบการผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบในปริมาณมาก (Mass Production) กระบวนการที่มักนำมาใช้อย่างแพร่หลาย ได้แก่ การดัด หรือการพับโลหะ (Bending) การยืดโลหะ (Stretching) การลากขึ้นรูปโลหะ (Deep Drawing) และการรีดขึ้นรูปโลหะ (Roll Forming)
การดัด หรือการพับโลหะ (Bending) คือ กระบวนการขึ้นรูปโลหะ ที่มีความยืดหยุ่น เป็นองค์ประกอบ การดัด หรือพับโลหะต้องใช้เครื่องพับโลหะ (Brake Press) หรือเครื่องปั๊มโลหะประเภทเดียวกัน กับเครื่องพับโลหะ (Press Machine) ขั้นตอนการดัด หรือพับ สำหรับขึ้นรูปโลหะ แผ่นโลหะ จะถูกนำมาขึ้นรูป ด้วยการตอกวัสดุโลหะอัดกับแม่พิมพ์ (Punch Press) ซึ่งวัสดุโลหะจะถูกนำมาวางไว้บนแม่พิมพ์ (Die) ซึ่งการตอกวัสดุโลหะเช่นนี้จะไม่ใช่การตอก เพื่อทำให้เกิดรู แต่เป็นการสร้างแรงดัด หรือแรงพับ (Bending Force) เพื่อเปลี่ยนรูปร่างของวัสดุโลหะตามแม่พิมพ์
การยืดโลหะ (Stretching) เป็นกระบวนการขึ้นรูปโลหะอีกประเภทหนึ่ง กระบวนการนี้ จะยืด และดัด / พับชิ้นงานไปพร้อมกัน ด้วยแม่พิมพ์ (Die) กระบวนการขึ้นรูปวิธีนี้ จะใช้กับงานขึ้นรูปชิ้นส่วนที่มีขนาดใหญ่ หรือมีสถานะซับซ้อน สำหรับการขึ้นรูปชิ้นงานแผ่น (Sheet Deformation) ด้วยวิธีนี้ ต้องอาศัยความเครียดในแนวรัศมี (Radial Strain) รวมถึงรัศมีการดัดโค้ง (Bend Radius) ที่มากที่สุด
การลากขึ้นรูปโลหะ (Deep Drawing) เป็นกระบวนการขึ้นรูปโลหะ ที่นิยมใช้กันทั่วไป กระบวนการนี้ แผ่นโลหะจะถูกหนีบให้อยู่ตรงช่องว่างของได (Shape of Die Cavities) เพื่อขึ้นรูปชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบแบบรูกลวง (Hollow Shaped Components) หลังจากนั้น แม่พิมพ์จะเคลื่อนตัวลง เพื่อลากแผ่นโลหะเข้าช่องว่าง การขึ้นรูปโลหะด้วยวิธีนี้ จะใช้ความทนต่อแรงดึง (Tensile Strength) ในการการเปลี่ยนแปลงรูปร่างภายนอกของแผ่นโลหะ (External Shape)
การรีดขึ้นรูปโลหะ (Roll Forming) คือ กระบวนการขึ้นรูปของโลหะ ด้วยการรีดแบบต่อเนื่อง และเมื่อโลหะเข้าสู่เครื่องรีดขึ้นรูป ตัวรีดแต่ละคู่ จะทำหน้าที่ขึ้นรูป และดัด หรือพับโลหะแผ่น (Sheets) หรือขึ้นลายโลหะ (Stripes) จะทำการดัด หรือพับโลหะแผ่นอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้ได้รูปทรงตามที่ต้องการ แบบค่อยเป็นค่อยไป โดยทั่วไปการรีดขึ้นรูป มักถูกนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนที่มีความยาวมากๆ ในปริมาณมาก
โลหะที่นิยมนำมาใช้ในกระบวนการขึ้นรูปมากที่สุด
เนื่องจากการขึ้นรูปโลหะ เป็นกระบวนการผลิต ที่เหมาะกับการผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบของสินค้า หรือผลิตภัณฑ์ในปริมาณมาก ดังนั้น โลหะที่สามารถนำมาใช้ในการขึ้นรูป จึงมีมากมาย และหลากหลาย แต่ที่นิยมนำมาใช้ในกระบวนการขึ้นรูปมากที่สุด ได้แก่ เหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless Steel) เหล็กกัลป์วาไนซ์ หรือเหล็กกล้าเคลือบสังกะสี (Galvanized Steel) อลูมิเนียม (Aluminum) ทองเหลือง (Brass) และทองแดง (Copper) ปัจจัยที่ต้องให้ความสำคัญในการเลือกใช้โลหะ สำหรับกระบวนการขึ้นรูป คือ รูปร่างของชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบที่ต้องการ ความแข็งแรง และคุณสมบัติเชิงกลในการนำไปใช้งาน
สรุป
การขึ้นรูปโลหะ คือ การเปลี่ยนวัสดุโลหะ ให้เป็นชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบตามรูปร่างที่ต้องการ เมื่อวัสดุโลหะ ถูกนำมาขึ้นรูปแล้วจะไม่สามารถเปลี่ยนกลับคืนรูปเดิมได้ เพราะการขึ้นรูปโลหะ เป็นการเปลี่ยนรูปร่างของโลหะอย่างถาวร การขึ้นรูปโลหะ เป็นกระบวนการเปลี่ยนรูปร่างอย่างเดียวเท่านั้น ไม่สามาถเปลี่ยนสถานะ หรือทำลายคุณสมบัติของวัสดุโลหะได้
วิธีที่นิยมใช้ในกระบวนการขึ้นรูปโลหะ คือ การดัด หรือการพับ (Bending) การยืด (Stretching) การลากขึ้นรูป (Deep Drawing) และการรีดขึ้นรูป (Roll Forming) ซึ่งจะเลือกใช้วิธีใดในการขึ้นรูปโลหะ ต้องพิจารณาถึงลักษณะของชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบที่ต้องการผลิตเป็นหลัก ทั้งนี้ วัสดุที่นำมาใช้ในการขึ้นรูป ต้องมีคุณสมบัติเชิงกล ที่สามารถนำมายืด อัด หรือดัด / พับได้
บริษัท ศิรินครโลหะกิจ จำกัด เป็นผู้ผลิตชิ้นส่วน และส่วนประกอบอะไหล่รถทุกประเภท รวมถึงการผลิตชิ้นส่วน และส่วนประกอบตามความต้องการ (Made-to-Order) มากกว่า 30 ปี เชี่ยวชาญการผลิต และออกแบบชิ้นส่วน และส่วนประกอบด้วยงานปั๊ม งานพับ งานตัด งานกลึง และงานเชื่อม พร้อมเข้ารูป ด้วยเทคโนโลยีหุ่นยนต์ และเครื่องจักรสมัยใหม่ พร้อมช่างระดับมืออาชีพ
