งานปั๊มโลหะ หรือการปั๊มโลหะ (Metal Stamping) เป็นอีกหนึ่งกรรมวิธีการผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบจากวัสดุโลหะ ที่มีความสำคัญต่อโลก และถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการแปรรูปโลหะ (Metal Fabrication) อย่างแพร่หลาย อุตสาหกรรมงานปั๊มโลหะ มีมูลค่าประมาณ 36 พันล้านเหรียญสหรัฐ อย่างไรก็ดี ผู้คนส่วนมาก อาจไม่เคยคาดคิดถึงการมีอยู่ของกรรมวิธีการผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบประเภทนี้ มาก่อน
โดยปกติแล้ว กลุ่มคนที่รู้จักงานปั๊มโลหะ จะเป็นกลุ่มที่ต้องการใช้งานชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบที่ต้องผลิต ด้วยงานปั๊ม (Stamping) รวมถึงผู้ผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบที่สามารถผลิต ด้วยงานปั๊มโลหะ ยิ่งไปกว่านั้น งานปั๊มโลหะนิยมใช้ในอุตสาหกรรมอวกาศ อุตสาหกรรมรถยนต์ อุตสาหกรรมการต่อเรือ อุตสาหกรรมเครื่องจักร อุตสาหกรรมเคมี และอุตสาหกรรมอื่นๆ อีกมากมาย นอกจากนี้ งานปั๊มโลหะ เป็นกรรมวิธีที่มีประวัติ และความเป็นมาอย่างยาวนานตั้งแต่ศตวรรษที่ 7
ศิรินครโลหะกิจ ขอนำเสนอความรู้เบื้องต้น ที่เกี่ยวกับงานปั๊มโลหะ เพื่อเป็นแนวทาง สำหรับผู้ที่สนใจรวมถึงเจ้าของธุรกิจ และผู้ที่มีหน้าที่รับผิดชอบดูแลการแปรรูปโลหะ ให้เข้าใจงานปั๊มโลหะ (Metal Stamping) และสามารถนำไปปรับใช้กับความต้องการชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบของตนได้
งานปั๊มโลหะ คืออะไร
งานปั๊มโลหะ หมายถึง กระบวนการผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบ ด้วยการปั๊มโลหะแผ่นให้เป็นรูปทรงที่ต้องการ เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้น ณ อุณหภูมิห้อง และใช้วัสดุ สำหรับปั๊มขึ้นรูปที่อุณหภูมิห้องเช่นเดียวกัน (Room Temperature Conditions) งานปั๊มโลหะ ยังหมายถึง กระบวนการปั๊มขึ้นรูปที่ใช้แม่พิมพ์ (Dies) และเครื่องปั๊มโลหะ (Stamping Presses) ในการขึ้นรูปโลหะให้เป็นรูปทรงต่างๆ ที่ต้องการ แผ่น หรือม้วนโลหะ แต่ละชิ้น จะถูกนำเข้าเครื่องปั๊มโลหะ โดยใช้เครื่องมือ และผิวของแม่พิมพ์ในการปั๊มขึ้นรูปโลหะ ให้เป็นรูปทรงที่ต้องการ ทั้งนี้ งานปั๊มโลหะ มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า งานกดปั๊มขึ้นรูป (Pressing)
นอกจากนี้ งานปั๊มโลหะ เป็นกระบวนการ ที่สามารถผลิตได้อย่างรวดเร็ว และมีต้นทุนในการผลิตต่ำ (Low-Cost and High Speed Manufacturing Process) สามารถผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบจากวัสดุโลหะรูปทรงเดียวกัน ในคราวละปริมาณมากๆ ได้ และเป็นกระบวนการผลิตที่เหมาะกับการผลิต ทั้งในระยะสั้น และระยะยาว (Short and Long Production Runs)
ความเป็นมาของงานปั๊มโลหะ
เชื่อกันว่างานปั๊มโลหะชิ้นแรกของโลก คือ การผลิตเหรียญ (Coins) กรรมวิธีนี้ ถือกำเนิดขึ้นในศตวรรษที่ 7 โดยชาวลิเดีย (Lydians) ปัจจุบัน คือ ประเทศตุรกี และเทคนิคการตอกเหรียญ (Coin Hammering) เป็นเทคนิคงานปั๊มโลหะ ที่มีความสำคัญมากที่สุด ที่ใช้ในการผลิตเหรียญ ณ ยุคนั้นจนถึงปี ค.ศ. 1550 ถัดมาในประเทศเยอรมัน Marx Schwab ได้พัฒนากระบวนการปั๊มโลหะขึ้นมาใหม่ ด้วยการใช้ผู้ชายจำนวน 12 คนนำล้อรถขนาดใหญ่เข้าเครื่องกดโลหะให้เป็นเหรียญ
กระบวนการเจาะรู เป็นอีกหนึ่งเทคนิคของงานปั๊มขึ้นรูป ที่ถูกพัฒนาขึ้นในช่วง ค.ศ. 1880 ในช่วงนี้ชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบ ที่ผลิต ด้วยกระบวนการปั๊มโลหะ ได้ถูกนำมาใช้การผลิตรถจักรยานจำนวนมาก (Mass Production) งานปั๊มถูกนำมาทดแทนการตีขึ้นรูป และการกัดแต่ง (Die Forging and Machining) เพื่อลดต้นทุนการผลิต และแม้ว่าคุณภาพของชิ้นงาน อาจไม่แข็งแรงเท่ากับชิ้นส่วน ที่ผลิต ด้วยการตีขึ้นรูป (Dies Forged Parts) แต่ชิ้นงานที่ผลิต ด้วยวิธีดังกล่าว ยังถือว่ามีคุณภาพดีอยู่
ในปี ค.ศ. 1890 มีการนำเข้าชิ้นส่วนรถจักรยาน ที่ผลิต ด้วยกรรมวิธีปั๊มโลหะจากประเทศเยอรมันไปยังสหรัฐอเมริกา และหลายบริษัทในประเทศสหรัฐอเมริกา ได้วิจัย และพัฒนา เพื่อให้ได้เครื่องปั๊ม (Stamping Machines) สำหรับการผลิตชิ้นส่วนรถจักรยาน นอกจากนี้ ผู้ผลิตรถยนต์หลายเจ้า ได้นำกรรมวิธีการปั๊มชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบรถยนต์ไปใช้ในการผลิตรถยนต์
ตัวอย่างเช่น Henry Ford ที่ปฏิเสธคำแนะนำของทีมวิศวกร ที่จะผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ ด้วยวิธีปั๊มขึ้นรูปโลหะในตอนแรก และเลือกที่จะใช้การตีขึ้นรูป (Die Forging) ในการผลิตชิ้นส่วนรถยนต์แทน แต่ไม่ประสบความสำเร็จ เนื่องจากไม่สามารถผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ ด้วยการตีขึ้นรูปได้ตามปริมาณความต้องการ ดังนั้น Henry Ford จึงยอมรับ และตัดสินใจใช้วิธีผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ ด้วยการปั๊มขึ้นรูปชิ้นส่วน สำหรับรถยนต์
การทำงานของงานปั๊มโลหะ
การทำงานของงานปั๊มโลหะ สามารถแบ่งออกได้เป็น 4 ประเภท ดังนี้
- การปั๊มโลหะแบบต่อเนื่อง (Progressive Die Stamping) การทำงานของงานปั๊มโลหะประเภทนี้ จะประกอบด้วยหลายสถานี หรือขั้นตอน ซึ่งแต่ละสถานีจะมีหน้าที่เฉพาะแตกต่างกันไป เช่น งานตัด งานเจาะรู หรืองานดัด / พับโลหะ เป็นการทำงานแบบเป็นขั้นตอนต่อเนื่อง จากสถานีหนึ่ง ไปอีกสถานีหนึ่ง จนได้ชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบที่ต้องการ
- การปั๊มโลหะแบบส่งผ่าน (Transfer Die Stamping) จะคล้ายกับการทำงานของงานปั๊มโลหะแบบต่อเนื่อง แต่เมื่อแผ่นโลหะผ่านสถานีปั๊มโลหะที่หนึ่งแล้ว จะถูกดึงออกมา และส่งไปยังสถานีอื่น ด้วยสายพานลำเลียง นิยมใช้กับชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบขนาดใหญ่ ที่ต้องผ่านสถานีกดปั๊มโลหะหลายสถานี
- การปั๊มโลหะ 4 มุมเลื่อน (Four-Slide Stamping) เป็นงานปั๊มโลหะที่เหมาะกับงานขึ้นรูปโลหะที่ซับซ้อน เช่น การดัด / พับ หรือหักหลายครั้ง ใช้เครื่องมือเลื่อน 4 มุม เพื่อปั๊มขึ้นรูปโลหะที่ต้องการ การทำงานประเภทนี้ จะไม่ใช้แม่พิมพ์ในการปั๊มโลหะ
- การปั๊มตัดขึ้นรูปโลหะ (Fine Blanking) การทำงานประเภทนี้ จะเหมาะกับงานปั๊มชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบที่ต้องการผิวหน้าตัดเรียบตรง สวยงาม และแม่นยำ นิยมใช้เครื่องกดอัดไฮดรอลิค (Hydraulic Press) หรือ เครื่องปั๊มโลหะกลไกล (Mechanical Press) ในการปั๊มตัดขึ้นรูปโลหะ การทำงานจะประกอบด้วย 3 ขั้นตอน ได้แก่ การหนีบชิ้นส่วน หรือวัสดุงานให้อยู่กับที่ ทำการปั๊มตัดขึ้นรูปโลหะ และดีดชิ้นงานออกจากเครื่องเมื่อได้ชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบตามรูปทรงที่ต้องการ (Finished Parts)
เทคนิคที่นิยมนำมาใช้ควบคู่กับงานปั๊มโลหะ
โดยปกติแล้ว จะไม่ใช้งานปั๊มโลหะ ในการผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบเพียงเทคนิคเดียว หรือกรรมวิธีเดียว ยังมีอีกหลายเทคนิค ของกรรมวิธีงานปั๊มโลหะ ที่สามารถปั๊มขึ้นรูปโลหะได้ นอกจากนี้ งานปั๊มโลหะเป็นชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบจะใช้เทคนิคงานปั๊มโลหะอื่นๆ ควบคู่ด้วยเสมอ เทคนิคที่นิยมใช้ในงานปั๊มรูป มีดังนี้
- การตัดรู (Punching) คือ กระบวนการขึ้นรูปชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบโดยใช้แม่พิมพ์ตัดรูวัสดุโลหะ เพื่อให้ชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบมีรู และรูปทรงที่ต้องการ
- การตัดขึ้นรูป (Blanking) จะเป็นขั้นตอนแรกของกระบวนการปั๊มโลหะ ทำหน้าที่ตัดแผ่น หรือม้วนโลหะให้มีขนาดเล็กลงจากวัสดุงาน (Raw Materials) ที่สามารถนำไปผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบ ให้ได้รูปทรงที่ต้องการในขั้นต่อไป
- การเจาะรู (Piercing) เป็นเทคนิคงานปั๊มโลหะ ที่นำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบที่ต้องมีรู (Holes) เทคนิคนี้ สามารถทำไปพร้อมกับการตัดขึ้นรูปได้ (Blanking) จะทำหน้าที่เจาะรูของแผ่นโลหะให้ได้ขนาดที่ต้องการ
- การปั๊มนูน (Embossing) คือเทคนิคอีกชนิดที่นิยมใช้ในงานปั๊มโลหะ เทคนิคนี้ จะทำการขึ้นรูปวัสดุโลหะให้เป็นหลุม หรือทำให้ชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบมีลักษณะนูนด้วยการกดทับ เหมาะสำหรับการทำตัวอักษร ตัวเลข หรือรูปภาพที่ต้องการบนแผ่นโลหะ
- การปั๊มจม (Coining) เป็นงานปั๊มโลหะ ด้วยการบีบอัดแผ่นโลหะในแม่พิมพ์ เพื่อให้ขึ้นลวดลายตามที่ต้องการ ทั้งสองด้านของวัสดุโลหะ นิยมใช้ในการทำเหรียญ
- การลากขึ้นรูป (Drawing) คือ งานปั๊มโลหะให้เป็นชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบโดยที่แผ่นโลหะเปล่า จะถูกสอดเข้าไปในแม่พิมพ์ เพื่อให้ลากขึ้นรูปทรง และได้รูปทรงที่ต้องการ เช่น กระป๋องโลหะ หรือท่อโลหะ เป็นต้น
- การพับ / ดัดขึ้นรูป (Bending) เทคนิคนี้ จะถูกนำมาใช้ในงานปั๊มโลหะเช่นกัน จะใส่แผ่นโลหะเข้าไปในแม่พิมพ์ และเครื่องกด แล้วทำการพับ หรือดัดโลหะให้เป็นรูปทรงที่ต้องการ
ประเภทของวัสดุที่สามารถนำมาใช้กับงานปั๊มโลหะ
การเลือกวัสดุ สำหรับงานปั๊มโลหะ ขึ้นอยู่กับคุณลักษณะของชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบสำเร็จรูปที่ต้องการเป็นหลัก งานปั๊ม ไม่ได้ถูกจำกัดเฉพาะกระบวนการแปรรูปโลหะเพียงอย่างเดียวเท่านั้น แต่ยังมีวัสดุอีกหลายประเภท ที่สามารถนำมาใช้กับงานปั๊มได้ เช่น กระดาษ หนัง หรือยาง เป็นต้น อย่างไรก็ดี โลหะยังเป็นวัสดุที่นิยมนำมาใช้กับงานปั๊มมากที่สุด ประเภทของโลหะ ที่นิยมใช้นำมาใช้กับงานปั๊มโลหะ ประกอบด้วย
- โลหะมีค่า (Precious Metals) เช่น เงิน (Silver) ทอง (Gold) และแพลทินัม (Platinum)
- โลหะกลุ่มเหล็ก (Ferrous Metals) เช่น เหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless Steel)
- โลหะที่ไม่มีเหล็ก (Non-Ferrous Metals) เช่น ทองสัมฤทธิ์ (Bronze) ทองเหลือง (Brass) และสังกะสี (Zine)
จุดเด่นของงานปั๊มโลหะ
- งานปั๊มโลหะ คือ วิธีการผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประจำนวนมากได้เร็วที่สุด
- แม้ว่าการลงทุน สำหรับซื้อแม่พิมพ์ จะมีราคาสูงมาก แต่ต้นทุน สำหรับการผลิต ด้วยงานปั๊มโลหะ จะถูกกว่ากรรมวิธีผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบอื่นๆ
- งานปั๊มโลหะ สามารถผลิตชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบได้ตรง และแม่นยำตามความต้องการได้มากที่สุด
- ชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบ ที่ผลิตด้วย งานปั๊มโลหะ จะมีลักษณะเหมือนกันทุกชิ้นงาน
คุณลักษณะของงานปั๊มโลหะ
- งานปั๊มโลหะ มีความสามารถในการคงขนาดสูง (High Dimensional Stability) น้ำหนักเบา และแข็งแกร่ง (Lightweight and Stiffness)
- งานปั๊มโลหะ มีความแม่นยำ และคุณภาพผิวที่ดี (Accuracy and Surface Quality)
- งานมปั๊มโลหะ สามารถดำเนินการได้ง่ายกว่า เมื่อทำงานร่วมกับเครื่องจักร หรือเทคโนโลยีใหม่ (Easy Operation with Automation)
- มีความสามารถ ในการผลิตระดับสูง และในปริมาณมากได้ (High Productivity and Mass Production)
- ต้นทุนในการผลิตต่ำ หากผลิตจำนวนมาก (Economies of Scale)
- ใช้เพียงอุปกรณ์ และแม่พิมพ์ปั๊มเท่านั้น (Equipment and Mold)
- มีวงจรการผลิตยาว และใช้เงินลงทุนสูง (Long Production Cycle and High Initial Investment)
การประยุกต์ใช้งานปั๊มโลหะในอุตสาหกรรมต่างๆ
- อุตสาหกรรมรถยนต์ เช่น ดุมล้อ (Wheel Hub) และเกียร์รถยนต์ (Gear)
- อุตสาหกรรมครัวเรือน เช่น หน้าต่างที่ทำจากอลูมิเนียม (Aluminum Window)
- อุตสาหกรรมเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น หม้อหุงข้าว เครื่องซักผ้า และชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบของเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดอื่นๆ
- งานหัตถกรรม เช่น เครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร (Tableware)
- งานปั๊มโลหะพิเศษ เช่น ชิ้นส่วน หรือส่วนประกอบของการบิน (Aviation)
สรุป
จะเห็นว่า ผลผลิตจากกรรมวิธีงานปั๊มโลหะ มีอยู่รอบตัวอย่างมากมาย โดยที่ใครหลายคน อาจนึกไม่ถึงด้วยว่า สิ่งของที่เราใช้ในชีวิตประจำวัน จะมาจากกระบวนการผลิต ที่มีงานปั๊มโลหะ เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการ งานปั๊มโลหะ ถือเป็นรากฐานในการผลิต ที่สำคัญของหลายอุตสาหกรรมของโลก ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน งานปั๊มโลหะ ถือกำเนิดขึ้นมาอย่างยาวนาน มีส่วนช่วยพัฒนาเศรษฐกิจ และการดำรงชีวิตมาอย่างยาวนาน
บริษัท ศิรินครโลหะกิจ จำกัด เป็นผู้ผลิตชิ้นส่วน และส่วนประกอบอะไหล่รถทุกประเภท รวมถึงการผลิตชิ้นส่วน และส่วนประกอบตามความต้องการ (Made-to-Order) มากกว่า 30 ปี เชี่ยวชาญการผลิต และออกแบบชิ้นส่วน และส่วนประกอบด้วยงานปั๊ม งานพับ งานตัด งานกลึง และงานเชื่อม พร้อมเข้ารูป ด้วยเทคโนโลยีหุ่นยนต์ และเครื่องจักรสมัยใหม่ พร้อมช่างระดับมืออาชีพ
