งานปั๊มโลหะหรือการปั๊มโลหะ (Metal Stamping) เป็นอีกหนึ่งกรรมวิธีการผลิตชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบจากวัสดุโลหะที่มีความสำคัญต่อโลกและถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการแปรรูปโลหะ (Metal Fabrication) อย่างแพร่หลาย อุตสาหกรรมงานปั๊มโลหะมีมูลค่าประมาณ 36 พันล้านเหรียญสหรัฐ อย่างไรก็ดี ผู้คนส่วนมากอาจไม่เคยคาดคิดถึงการมีอยู่ของกรรมวิธีการผลิตชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบประเภทนี้มาก่อน โดยปกติแล้ว กลุ่มคนที่รู้จักงานปั๊มโลหะจะเป็นกลุ่มที่ต้องการใช้งานชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่ต้องผลิตด้วยงานปั๊ม (Stamping) รวมถึงผู้ผลิตชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่สามารถผลิตด้วยงานปั๊มโลหะ ยิ่งไปกว่านั้น งานปั๊มโลหะนิยมใช้ในอุตสาหกรรมอวกาศ อุตสาหกรรมรถยนต์ อุตสาหกรรมการต่อเรือ อุตสาหกรรมเครื่องจักร อุตสาหกรรมเคมีและอุตสาหกรรมอื่น ๆ อีกมากมาย นอกจากนี้ งานปั๊มโลหะเป็นกรรมวิธีที่มีประวัติและความเป็นมาอย่างยาวนานตั้งแต่ศตวรรษที่ 7
ศิรินครโลหะกิจ ขอนำเสนอความรู้เบื้องต้นที่เกี่ยวกับงานปั๊มโลหะเพื่อเป็นแนวทางสำหรับผู้ที่สนใจรวมถึงเจ้าของธุรกิจและผู้ที่มีหน้าที่รับผิดชอบดูแลการแปรรูปโลหะให้เข้าใจงานปั๊มโลหะ (Metal Stamping) และสามารถนำไปปรับใช้กับความต้องการชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบของตนได้
งานปั๊มโลหะคืออะไร (What Is Metal Stamping?)
งานปั๊มโลหะ หมายถึง กระบวนการผลิตชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบด้วยการปั๊มโลหะแผ่นให้เป็นรูปทรงที่ต้องการ เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้น ณ อุณหภูมิห้อง และใช้วัสดุสำหรับปั๊มขึ้นรูปที่อุณหภูมิห้องเช่นเดียวกัน (Room Temperature Conditions) งานปั๊มโลหะ ยังหมายถึง กระบวนการปั๊มขึ้นรูปที่ใช้แม่พิมพ์ (Dies) และเครื่องปั๊มโลหะ (Stamping Presses) ในการขึ้นรูปโลหะให้เป็นรูปทรงต่าง ๆ ที่ต้องการ แผ่นหรือม้วนโลหะแต่ละชิ้นจะถูกนำเข้าเครื่องปั๊มโลหะโดยใช้เครื่องมือและผิวของแม่พิมพ์ในการปั๊มขึ้นรูปโลหะให้เป็นรูปทรงที่ต้องการ ทั้งนี้ งานปั๊มโลหะมีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่างานกดปั๊มขึ้นรูป (Pressing)
นอกจากนี้ งานปั๊มโลหะเป็นกระบวนการที่สามารถผลิตได้อย่างรวดเร็วและมีต้นทุนในการผลิตต่ำ (Low-Cost and High Speed Manufacturing Process) สามารถผลิตชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบจากวัสดุโลหะรูปทรงเดียวกันในคราวละปริมาณมาก ๆ ได้ และเป็นกระบวนการผลิตที่เหมาะกับการผลิตทั้งในระยะสั้นและระยะยาว (Short and Long Production Runs)
ความเป็นมาของงานปั๊มโลหะ (History of Metal Stamping)
เชื่อกันว่างานปั๊มโลหะชิ้นแรกของโลก คือ การผลิตเหรียญ (Coins) กรรมวิธีนี้ถือกำเนิดขึ้นในศตวรรษที่ 7 โดยชาวลิเดีย (Lydians) ปัจจุบันคือประเทศตุรกี และเทคนิคการตอกเหรียญ (Coin Hammering) เป็นเทคนิคงานปั๊มโลหะที่มีความสำคัญมากที่สุดที่ใช้ในการผลิตเหรียญ ณ ยุคนั้นจนถึงปี ค.ศ. 1550 ถัดมาในประเทศเยอรมัน Marx Schwab ได้พัฒนากระบวนการปั๊มโลหะขึ้นมาใหม่ด้วยการใช้ผู้ชายจำนวน 12 คนนำล้อรถขนาดใหญ่เข้าเครื่องกดโลหะให้เป็นเหรียญ กระบวนการเจาะรูเป็นอีกหนึ่งเทคนิคของงานปั๊มขึ้นรูปที่ถูกพัฒนาขึ้นในช่วง ค.ศ. 1880 ในช่วงนี้ชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่ผลิตด้วยกระบวนการปั๊มโลหะได้ถูกนำมาใช้การผลิตรถจักรยานจำนวนมาก (Mass Production) งานปั๊มถูกนำมาทดแทนการตีขึ้นรูปและการกัดแต่ง (Die Forging and Machining) เพื่อลดต้นทุนการผลิต และแม้ว่าคุณภาพของชิ้นงานอาจไม่แข็งแรงเท่ากับชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยการตีขึ้นรูป (Dies Forged Parts) แต่ชิ้นงานที่ผลิตด้วยวิธีดังกล่าวยังถือว่ามีคุณภาพดีอยู่
ในปี ค.ศ. 1890 มีการนำเข้าชิ้นส่วนรถจักรยานที่ผลิตด้วยกรรมวิธีปั๊มโลหะจากประเทศเยอรมันไปยังสหรัฐอเมริกา และหลายบริษัทในประเทศสหรัฐอเมริกาได้วิจัยและพัฒนาเพื่อให้ได้เครื่องปั๊ม (Stamping Machines) สำหรับการผลิตชิ้นส่วนรถจักรยาน นอกจากนี้ ผู้ผลิตรถยนต์หลายเจ้าได้นำกรรมวิธีการปั๊มชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบรถยนต์ไปใช้ในการผลิตรถยนต์ ตัวอย่างเช่น Henry Ford ที่ปฏิเสธคำแนะนำของทีมวิศวกรที่จะผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ด้วยวิธีปั๊มขึ้นรูปโลหะในตอนแรก และเลือกที่จะใช้การตีขึ้นรูป (Die Forging) ในการผลิตชิ้นส่วนรถยนต์แทน แต่ไม่ประสบความสำเร็จ เนื่องจากไม่สามารถผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ด้วยการตีขึ้นรูปได้ตามปริมาณความต้องการ ดังนั้น Henry Ford จึงยอมรับและตัดสินใจใช้วิธีผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ด้วยการปั๊มขึ้นรูปชิ้นส่วนสำหรับรถยนต์
การทำงานของงานปั๊มโลหะ (Types of Metal Stamping Operation)
การทำงานของงานปั๊มโลหะสามารถแบ่งออกได้เป็น 4 ประเภท ดังนี้
- การปั๊มโลหะแบบต่อเนื่อง (Progressive Die Stamping) การทำงานของงานปั๊มโลหะประเภทนี้จะประกอบด้วยหลายสถานีหรือขั้นตอน ซึ่งแต่ละสถานีจะมีหน้าที่เฉพาะแตกต่างกันไป เช่น งานตัด งานเจาะรู หรืองานดัด/พับโลหะ เป็นการทำงานแบบเป็นขั้นตอนต่อเนื่องจากสถานีหนึ่งไปอีกสถานีหนึ่งจนได้ชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่ต้องการ
- การปั๊มโลหะแบบส่งผ่าน (Transfer Die Stamping) จะคล้ายกับการทำงานของงานปั๊มโลหะแบบต่อเนื่อง แต่เมื่อแผ่นโลหะผ่านสถานีปั๊มโลหะที่หนึ่งแล้ว จะถูกดึงออกมาและส่งไปยังสถานีอื่นด้วยสายพานลำเลียง นิยมใช้กับชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบขนาดใหญ่ที่ต้องผ่านสถานีกดปั๊มโลหะหลายสถานี
- การปั๊มโลหะ 4 มุมเลื่อน (Four-Slide Stamping) เป็นงานปั๊มโลหะที่เหมาะกับงานขึ้นรูปโลหะที่ซับซ้อน เช่น การดัด/พับ หรือหักหลายครั้ง ใช้เครื่องมือเลื่อน 4 มุมเพื่อปั๊มขึ้นรูปโลหะที่ต้องการ การทำงานประเภทนี้จะไม่ใช้แม่พิมพ์ในการปั๊มโลหะ
- การปั๊มตัดขึ้นรูปโลหะ (Fine Blanking) การทำงานประเภทนี้จะเหมาะกับงานปั๊มชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่ต้องการผิวหน้าตัดเรียบตรง สวยงามและแม่นยำ นิยมใช้เครื่องกดอัดไฮดรอลิค (Hydraulic Press) หรือ เครื่องปั๊มโลหะกลไกล (Mechanical Press) ในการปั๊มตัดขึ้นรูปโลหะ การทำงานจะประกอบด้วย 3 ขั้นตอน ได้แก่ การหนีบชิ้นส่วนหรือวัสดุงานให้อยู่กับที่ ทำการปั๊มตัดขึ้นรูปโลหะ และดีดชิ้นงานออกจากเครื่องเมื่อได้ชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบตามรูปทรงที่ต้องการ (Finished Parts)
เทคนิคที่นิยมนำมาใช้ควบคู่กับงานปั๊มโลหะ (Metal Stamping Techniques)
โดยปกติแล้ว จะไม่ใช้งานปั๊มโลหะในการผลิตชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบเพียงเทคนิคเดียวหรือกรรมวิธีเดียว ยังมีอีกหลายเทคนิคของกรรมวิธีงานปั๊มโลหะที่สามารถปั๊มขึ้นรูปโลหะได้ นอกจากนี้ งานปั๊มโลหะเป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบจะใช้เทคนิคงานปั๊มโลหะอื่น ๆ ควบคู่ด้วยเสมอ เทคนิคที่นิยมใช้ในงานปั๊มรูป มีดังนี้
- การตัดรู (Punching) คือ กระบวนการขึ้นรูปชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบโดยใช้แม่พิมพ์ตัดรูวัสดุโลหะเพื่อให้ชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบมีรูและรูปทรงที่ต้องการ
- การตัดขึ้นรูป (Blanking) จะเป็นขั้นตอนแรกของกระบวนการปั๊มโลหะ ทำหน้าที่ตัดแผ่นหรือม้วนโลหะให้มีขนาดเล็กลงจากวัสดุงาน (Raw Materials) ที่สามารถนำไปผลิตชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบให้ได้รูปทรงที่ต้องการในขั้นต่อไป
- การเจาะรู (Piercing) เป็นเทคนิคงานปั๊มโลหะที่นำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่ต้องมีรู (Holes) เทคนิคนี้สามารถทำไปพร้อมกับการตัดขึ้นรูปได้ (Blanking) จะทำหน้าที่เจาะรูของแผ่นโลหะให้ได้ขนาดที่ต้องการ
- การปั๊มนูน (Embossing) คือเทคนิคอีกชนิดที่นิยมใช้ในงานปั๊มโลหะ เทคนิคนี้จะทำการขึ้นรูปวัสดุโลหะให้เป็นหลุมหรือทำให้ชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบมีลักษณะนูนด้วยการกดทับ เหมาะสำหรับการทำตัวอักษร ตัวเลข หรือรูปภาพที่ต้องการบนแผ่นโลหะ
- การปั๊มจม (Coining) เป็นงานปั๊มโลหะด้วยการบีบอัดแผ่นโลหะในแม่พิมพ์เพื่อให้ขึ้นลวดลายตามที่ต้องการทั้งสองด้านของวัสดุโลหะ นิยมใช้ในการทำเหรียญ
- การลากขึ้นรูป (Drawing) คือ งานปั๊มโลหะให้เป็นชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบโดยที่แผ่นโลหะเปล่าจะถูกสอดเข้าไปในแม่พิมพ์เพื่อให้ลากขึ้นรูปทรงและได้รูปทรงที่ต้องการ เช่น กระป๋องโลหะ หรือท่อโลหะ เป็นต้น
- การพับ/ดัดขึ้นรูป (Bending) เทคนิคนี้จะถูกนำมาใช้ในงานปั๊มโลหะเช่นกัน จะใส่แผ่นโลหะเข้าไปในแม่พิมพ์และเครื่องกด แล้วทำการพับหรือดัดโลหะให้เป็นรูปทรงที่ต้องการ
ประเภทของวัสดุที่สามารถนำมาใช้กับงานปั๊มโลหะ (Material Considerations)
การเลือกวัสดุสำหรับงานปั๊มโลหะขึ้นอยู่กับคุณลักษณะของชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบสำเร็จรูปที่ต้องการเป็นหลัก งานปั๊มไม่ได้ถูกจำกัดเฉพาะกระบวนการแปรรูปโลหะเพียงอย่างเดียวเท่านั้น แต่ยังมีวัสดุอีกหลายประเภทที่สามารถนำมาใช้กับงานปั๊มได้ เช่น กระดาษ หนัง หรือยาง เป็นต้น อย่างไรก็ดี โลหะยังเป็นวัสดุที่นิยมนำมาใช้กับงานปั๊มมากที่สุด ประเภทของโลหะที่นิยมใช้นำมาใช้กับงานปั๊มโลหะ 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) และ สังกะสี (Zine)
จุดเด่นของงานปั๊มโลหะ (Advantages of Metal Stamping)
- งานปั๊มโลหะคือวิธีการผลิตชิ้นส่วนหรือส่วนประจำนวนมากได้เร็วที่สุด
- แม้ว่าการลงทุนสำหรับซื้อแม่พิมพ์จะมีราคาสูงมาก แต่ต้นทุนสำหรับการผลิตด้วยงานปั๊มโลหะจะถูกกว่ากรรมวิธีผลิตชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบอื่น ๆ
- งานปั๊มโลหะสามารถผลิตชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบได้ตรงและแม่นยำตามความต้องการได้มากที่สุด
- ชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่ผลิตด้วยงานปั๊มโลหะจะมีลักษณะเหมือนกันทุกชิ้นงาน
คุณลักษณะของงานปั๊มโลหะ (Characteristics of Metal Stamping)
- งานปั๊มโลหะมีความสามารถในการคงขนาดสูง (High Dimensional Stability) น้ำหนักเบาและแข็งแกร่ง (Lightweight and Stiffness)
- งานปั๊มโลหะมีความแม่นยำและคุณภาพผิวที่ดี (Accuracy and Surface Quality)
- งานมปั๊มโลหะสามารถดำเนินการได้ง่ายกว่าเมื่อทำงานร่วมกับเครื่องจักรหรือเทคโนโลยีใหม่ (Easy Operation with Automation)
- มีความสามารถในการผลิตระดับสูงและในปริมาณมากได้ (High Productivity and Mass Production)
- ต้นทุนในการผลิตต่ำหากผลิตจำนวนมาก (Economies of Scale)
- ใช้เพียงอุปกรณ์และแม่พิมพ์ปั๊มเท่านั้น (Equipment and Mold)
- มีวงจรการผลิตยาวและใช้เงินลงทุนสูง (Long Production Cycle and High Initial Investment)
การประยุกต์ใช้งานปั๊มโลหะในอุตสาหกรรมต่าง ๆ (Applications of Metal Stamping)
- อุตสาหกรรมรถยนต์ เช่น ดุมล้อ (Wheel Hub) และเกียร์รถยนต์ (Gear)
- อุตสาหกรรมครัวเรือน เช่น หน้าต่างที่ทำจากอลูมิเนียม (Aluminum Window)
- อุตสาหกรรมเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น หม้อหุงข้าว เครื่องซักผ้า และชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบของเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดอื่น ๆ
- งานหัตถกรรม เช่น เครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร (Tableware)
- งานปั๊มโลหะพิเศษ เช่น ชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบของการบิน (Aviation)
สรุป:
จะเห็นว่าผลผลิตจากกรรมวิธีงานปั๊มโลหะมีอยู่รอบตัวอย่างมากมาย โดยที่ใครหลายคนอาจนึกไม่ถึงด้วยว่าสิ่งของที่เราใช้ในชีวิตประจำวันจะมาจากกระบวนการผลิตที่มีงานปั๊มโลหะเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการ งานปั๊มโลหะถือเป็นรากฐานในการผลิตที่สำคัญของหลายอุตสาหกรรมของโลกตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน งานปั๊มโลหะถือกำเนิดขึ้นมาอย่างยาวนาน มีส่วนช่วยพัฒนาเศรษฐกิจและการดำรงชีวิตมาอย่างยาวนาน
_________________________________________
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)