หนวยที่ 11

ชื่อเร่ือง กรรมวิธีการผลิตแบบพิเศษ (Special process) หัวขอเร่ืองยอย

11.1 การขึ้นรูปดวยไฟฟา 11.2 การพนโลหะเหลว 11.3 การพนโลหะผง 11.4 การพนดวยเปลวแกสรอน 11.5 การผลิตงานจากผงโลหะ 11.6 การกัดดวยเคมี 11.7 การผลิตงานบางดวยวิธีเคมี

จุดประสงคเชิงพฤติกรรม

1. อธิบายการขึ้นรูปดวยไฟฟาได 2. อธิบายการพนโลหะเหลวได 3. อธิบายการพนโลหะผงได 4. อธิบายการพนดวยเปลวแกสรอนได 5. อธิบายการผลิตงานจากผงโลหะได 6. อธิบายการกัดดวยเคมีได 7. อธิบายการผลิตงานบางดวยวิธีเคมีได

กิจกรรมหลัก

1. ครูนําเขาสูบทเรียน 2. นักเรียนทําแบบทดสอบกอนเรียน

3. นักเรียนศึกษาเนื้อหาจากเอกสารประกอบการสอน - แบงกลุมนักเรียนกลุมละ 4-5 คน - ศึกษาเนื้อหาสาระการเรียน - อภิปรายหนาช้ันเรียน - ครูสรุปเนื้อหาสาระการเรียนประจําหนวย 4. นักเรียนทําแบบทดสอบหลังเรียน 5. ครูและนักเรียนตรวจแบบทดสอบ

198

กรรมวิธีการผลิตแบบพิเศษ (Special process)

กรรมวิธีการผลิตในปจจุบันไดมีการพัฒนาคิดคนเทคโนโลยีใหม ขๆึ้นมาเฉพาะงาน เพ่ือท่ี จะไดงานนั้นมีคุณภาพดีท่ีสุดและตนทุนในการผลิตต่ํา เชน การขึ้นรูปดวยไฟฟา การพนโลหะ การกัดช้ินงานใหบางดวยวิธีเคมี การทําแมพิมพลวดลายดวยเคมี เปนตน 11.1 การขึ้นรูปดวยไฟฟา (Electro – forming process) เปนวิธีการขึ้นรูปโลหะดวยไฟฟาซ่ึงมีลักษณะเหมือนกับการชุบโลหะ โดยเกิดการแยกสลายตัวโลหะจะไปเกาะบนแมพิมพ จากนั้นก็แกะช้ินงานออกจากแมพิมพ ช้ินงานท่ีไดจะมีความบางผิวดานในเรียบหรือมีรูปทรงตามแบบ ของแมพิมพ เชน กรวยปากแตร ช้ินงานทรงกลม หมวกท่ีหัวปากกา หรือช้ินงานทรงเหล่ียม เปนตน การขึ้นรูปดวยไฟฟาขั้นแรกจะตองทําแมพิมพหรือกระสวนทําจากโลหะท่ีมีจุดหลอมเหลวต่ํา เชน อลูมิเนียม สังกะสีผสม พลาสติกหรือขี้ผ้ึง ซ่ึงจะตองฉาบผิวดวยแกรไฟตเพ่ือทําใหเปนตัวนําไฟฟา จากนั้นก็นําแมพิมพไปแขวนไวในถังท่ีใสน้ํายาอิเล็กโทรไลท ขณะเดียวกันก็แขวนวัสดุท่ีตองการใหละลายไปเกาะแมพิมพอยูใกลกัน เชน เงิน สังกะสี ตะกั่ว ทองแดง นิกเกิล ดีบุก เหล็ก เปนตน ปลอยกระแสไฟฟาเขาไปก็จะเกิดกระบวนการทางไฟฟาเคมี โดยโลหะท่ีตองการละลายไปเกาะติดแมพิมพ เม่ือไดความหนาตามท่ีตองการแลวก็นําแมพิมพออกจากถังน้ํายา แกะงานออกจากแมพิมพก็จะไดช้ินงานสําเร็จ

รูปท่ี 11.1 การขึ้นรูปดวยไฟฟา

ชุดวัดอุณหภูมิ ราวข้ัวลบ ราวข้ัวบวก

น้ํายาอิเล็กโทรไลท

ทออากาศ ทําใหน้ํากระเพื่อม

แมพิมพ

แท็งกน้ํายาบริสุทธิ์

แทงโลหะบริสุทธิ์ (นิเกิล)

199

ที่มา:ประเวศ,กรรมวิธีการผลิต,หนา 191

11.2 การพนโลหะเหลว (Metallizing) การพนโลหะเหลวเปนกรรมวิธีเพ่ือเพ่ิมความหนาหรือความแข็งใหกับช้ินงาน โดยการพนโลหะท่ีถูกหลอมละลายลงบนผิวช้ินงาน โลหะท่ีใชพนเชน อะลูมิเนียม เหล็ก บรอนช นิเกิล เปนตน หลักการทํางานของเครื่องพนโลหะเหลว หัวยิงโลหะเหลว (Spray gun ) ดังในภาพ 11.2 จะประกอบดวยรูท่ีใชสําหรับใสลวดโลหะ ทอแกส ออกซิ-อะเซทิลีนและทอลม เม่ือตองการจะพนโลหะเหลวบนผิวช้ินงานลวดโลหะท่ีใสเขาไปในหัวยิง จะถูกหลอมละลายโดยความรอนของแกสออกซิ-อะเซทิลีน แลวเปดลมเพ่ือดันใหโลหะเหลวไปเกาะติดท่ีผิวงานท่ีตองการ หัวยิงโลหะเหลวสามารถพนไดไกลประมาณ 100-200 มม. และสามารถพนทับไดหลายช้ันตามความหนาท่ีตองการ

รูปท่ี 11.2 แผนภาพหัวยิงโลหะเหลว 11.3 การพนโลหะผง (Metal power spraying) กรรมวิธีพนโลหะผงบางครั้งเรียกวา เทอรโมสเปรย (Thermospray) เปนการนําผงโลหะ เชน สแตนเลส บรอนซ ทังสเตนคารไบด หรือโลหะผสมอ่ืนๆ มาหลอมละลายแลวพนลงบนผิวช้ินงาน เพ่ือใหผิวช้ินงานมีความตานทานตอการกัดกรอน การเกิดออกซิเดชันและการสึกหรอ หลักการทํางานคลายกับการพนโลหะเหลว โดยการนําผงโลหะใสเขาไปในหัวยิง แลวใชความรอนจากแกสอะเซทิลีนหรือแกสไฮโดรเจน จนผงโลหะหลอมละลายออกไปเกาะบนผิวช้ินงาน

แรงดันอากาศ แกสออกซ-ิอะเซทิลีน

ลวด

โลหะท่ีเคลือบ

พื้นวัสดุ

200

ที่มา:ประเวศ,กรรมวิธีการผลิต,หนา 191

รูปท่ี 11.3 แสดงปนพนแบบใชอุณหภูมิสําหรับพนโลหะผง 11.4 การพนดวยเปลวแกสรอน (Plasma frame spraying) กรรมวิธีนี้ก็มีลักษณะคลายกับการพนดวยผงโลหะ แตกตางกันอยูท่ีกรรมวิธีนี้ การหลอมละลายผงโลหะจะใชท้ังระบบไฟฟาและแกส สําหรับแกสท่ีใช เชน แกสไนโตรเจน หรือ แกสไฮโดรเจนหรือแกสอากอน โดยจะพนผานประกายไฟฟาซ่ึงทําใหเกิดความรอนสูงถึง 17,000 องศาเซลเซียส ผงโลหะจะถูกปลอยเขาสูลําแกสดวยความเร็วสูง ผงโลหะท่ีนยิมใชเคลือบงาน เชน ทังสเตน โคบอลต โครเมียม ไฮโรเนียม และอลูมิเนียออกไซด ความสําเร็จของกรรมวิธีนี้คือ ไมทําใหช้ินงานบิดงอ ไมเกิดความเคนภายใน สามารถนําไปใชกับผงโลหะอ่ืนๆไดหรือแมกระท่ังวัสดุท่ีไมใชโลหะ เชน ไม หรือ แกว

รูปท่ี 11.4 ภาพแสดงปนพนเปลวกาชรอน

ท่ียึดหัวยิง

หัวฉีดอิเล็กโทรด

พ้ืนวัสด ุ

ปอนผงโลหะ

โลหะเคลอืบ อิเล็กโทรด

หัวยิง

เปลว พลาสมา

แกสพลาสมา

สารหมุนเวียนน้ําหลอเย็น

201

http://www.acme-inter.com/framespray_th.html

ที่มา:ประเวศ,กรรมวิธีการผลิต,หนา 192

11.5 การผลิตงานจากผงโลหะ (Sintering) การผลิตช้ินงานจากผงโลหะซ่ึงไดจากการ บด กัด กลึง อัด หรือพน จากโลหะชนิดตางๆ เชน ทองเหลือง ทองแดง เหล็ก บรอนช เงิน นิกเกิล ทังสเตน หรืออะลูมิเนียม เปนตน กรรมวิธีการผลิตช้ินงานจากผงโลหะ กระทําโดยนําผงโลหะมาอัดขึน้รูปในแมพิมพดวยแรงดันสูง จะทําใหไดช้ินงานท่ีมีคุณสมบัติพิเศษเหมาะสมกับการนําไปใชงานตางๆ ช้ินงานท่ีผลิตจากกรรมวิธีอัดผงโลหะ เชน แบริ่งท่ีหลอล่ืนในตัวเอง ลูกเบ้ียว ฟลเตอร เฟอง มีดกลึงเล็บ หรือช้ินงานท่ีตองการทนตอความรอนสูง เปนตน ขั้นตอนการผลิตช้ินงานจากผงโลหะโดยวิธีทางกล 1) เตรียมผงโลหะท่ีตองการอัดอาจจะเปนชนิดเดียวหรือหลายชนิดก็ได แลวผสมกับสารหลอล่ืน เชน Stearie acid เพ่ือใหสามารถถอดช้ินงานจากแมพิมพไดงาย 2) นําผงโลหะใสลงในแมพิมพ (A) 3) กดอัดแมพิมพดวยแรงดันสูงประมาณ 15-50 ตันตอตารางนิ้ว (B) 4) ถอดช้ินงานออกจากแมพิมพ (C) 5) นําช้ินงานไปอบท่ีอุณหภูมิ 1,500-2,300 องศาเซลเซียสประมาณ 30 นาทีถึง2 ช่ัวโมง (D) 6) นําช้ินงานมาอัดหรือตกแตงใหไดขนาดตามท่ีตองการ (E)

รูปท่ี 11.5 ขั้นตอนการอัดขึ้นรูปผงโลหะ

อัดเพื่อตกแตง อบ ดันงานออก อัดข้ึนรูป ใสผงโลหะ

202

รูปท่ี 11.6 ตัวอยางช้ินงานท่ีผลิตจากผงโลหะ

11.6 การกัดดวยเคมี (Chemical milling) การกัดผิวช้ินงานใหบางลงหรือเรียวลงเพ่ือลดน้ําหนัก เชน การผลิตช้ินสวนเครื่องบินซ่ึงมีความซับซอน จะใชน้ํายาเคมีกัดผิวช้ินงานออก การใชน้ํายาเคมีกัดผิวช้ินงาน มีขอดี คือ จะทําใหไมเกิดความเคนภายในเนื้อวัสดุ แตถาใชน้ํายาหรือจุมไมถูกตองอาจจะทําใหช้ินงานโคงงอได ความเรียบของผิวงานท่ีไดจะอยูระหวาง 0.013 – 0.015 มิลลิเมตร ขั้นตอนการใชน้ํายาเคมีกัดผิวช้ินงาน มีดังนี ้ 1. ทําความสะอาดช้ินงาน 2. ปดหนาผิวช้ินงานสวนท่ีไมตองการกัด โดยการมัดดวยแผนเทป (abrasive tape) หรือเคลือบผิวดวยไฟฟา (electroplating) หรือพนดวยสารอินทรีย 3. นําช้ินงานจุมลงในน้ํายาอาคาริน ซ่ึงจะทําใหช้ินงานรอนและกัดผิวงาน 4. ทําความสะอาดช้ินงานและแกะเทปออก

รูปท่ี 11.7 งานจากการกัดดวยเคมี

1. งานที่ไดจากการกัด

2. ภาพหนาตัดช้ินงานที่กัด

3. ความลึกของผิวงานที่กัด

ผิวท่ีปองกันไว

โลหะ

203

ที่มา:ประเวศ,กรรมวิธีการผลิต,หนา 189

11.7 การผลิตงานบางดวยวิธีเคมี (Chemical blanking) เปนการทําลวดลาย เจาะรูหรือทํารองลงบนโลหะแผนบาง โดยการใชสารเคมีกัดช้ินงาน ในสวนท่ีไมไดใชสารอินทรียปกปดไว ขั้นตอนในการทํา ทําความสะอาดช้ินงานใหปราศจากไขมัน สนิม จากนั้นก็นําช้ินงานไปแขวนไวในถังโลหะท่ีใสน้ํายาตานการเกิดภาพ แลวนําขึ้นมาทําใหแหงนําแผนฟลมท่ีเปนภาพถายลวดลายหรือรูปรางของงานท่ีตองการวางลงบนผิวช้ินงานแลวเปดไฟแสงสีมวง ผิวช้ินงานท่ีถูก ไฟแสงสีมวงจะแข็งตัวน้ํายากัดไมได จากนั้นก็นําช้ินงานไปเคลือบดวยน้ํายาเพ่ือปองกันการถูกกัดอีกครั้งหนึ่ง ขั้นตอนสุดทายก็นําน้ํายากดัมาพนลงบนช้ินงาน ในสวนช้ินงานท่ีไมไดถูกเคลือบก็จะถูกน้ํายากัดจนทะลุช้ินงาน เสร็จแลวทําความสะอาดช้ินงานและอบใหแหง วิธีนี้เหมาะกับโลหะท่ีมีความหนานอยกวา 1.6 มม. ทําไดท้ังโลหะแข็ง เปราะ และมีตนทุนในการผลิตต่ํา แตตองมีความสามารถในการทําภาพดวย

รูปท่ี 11.8 เครื่องกัดแผนงานบางแนวนอน

รูปท่ี 11.9 ตัวอยางช้ินสวนบางท่ีกัดดวยสารเคมี

ถังลาง งานเขา งานออก

ชุดสั่นและฉีดช้ินงาน

204

ที่มา:ทวี,กรรมวิธีการผลิต,หนา 637

แบบทดสอบกอนเรียน-หลังเรียน ประจําหนวยที่ 11 เร่ือง กรรมวิธีการผลิตแบบพิเศษ

ตอนที่ 1 จงทําเคร่ืองหมาย √ ลงในคําตอบที่ถูกที่สุดเพียงคําตอบเดียว 1. กรรมวิธีการผลิตแบบพิเศษ ความหมายตรงกับขอใดมากท่ีสุด ก. การผลิตท่ีแตกตางจากวิธีการผลิตแบบเดิมๆ ข. การผลิตช้ินสวนบางอยางท่ีเครื่องมือพ้ืนฐานทําไมได ค. การใชเทคโนโลยีสมัยใหมชวยในการผลิต ง. การพัฒนาคิดคนเทคโนโลยีใหมๆ ขึ้นมาเฉพาะงาน 2. การขึ้นรปูไฟฟา แมพิมพแขวนอยูในถังน้ํายาอะไร ก. น้ําหลอเย็น ข. น้ํามันแร ค. น้ํามันสบู ง. น้ํายาอิเล็กโทรไลท 3. จุดประสงคของการพนโลหะเหลวคือขอใด ก. เพ่ิมความหนา ความแข็งแรง ข. เพ่ิมความแข็ง สวยงาม ค. เพ่ิมความเหนียว ยืดหยุน ง. เพ่ิมความหนา สวยงาม 4. กรรมวิธีในขอใดท่ีตองการเพ่ิมผิวช้ินงานเพ่ือใหมีความตานทานตอการกัดกรอน ก. การขึ้นรูปดวยไฟฟา ข. การพนโลหะเหลว ค. การพนโลหะผง ง. การพนดวยเปลวแกสรอน 5. กรรมวิธีในขอใดท่ีจะไมทําใหช้ินงานบิดงอ ไมเกิดความเคนภายใน ก. การขึ้นรูปดวยไฟฟา ข. การพนโลหะเหลว ค. การพนโลหะผง ง. การพนดวยเปลวแกสรอน 6. ขอใดไมใชช้ินงานท่ีผลิตจากกรรมวิธีการผลิตงานจากผงโลหะ (Sintering) ก. เกลียว ข. เฟอง ค. ฟลเตอร ง. มีดกลึงเล็บ 7. การกัดดวยเคมี เปนกรรมวธีิท่ีไดมีการพัฒนามาจากอุตสาหกรรมอะไร ก. อุตสาหกรรมยานยนต ข. อุตสาหกรรมเครื่องบิน ค. อุตสาหกรรมเครื่องมือกล ง. อุตสาหกรรมอิเล็กโทรนิกส

206

8. การกัดดวยเคมี ปริมาณของโลหะท่ีถูกกัดออกมากหรือนอยขึ้นอยูกับอะไร ก. ความหนาของช้ินงาน ข. ความเขมขนของเคมี ค. เวลา ง. อุณหภูมิ 9. การผลิตงานบางดวยวิธีเคมีเปนการทําลวดลายลงบนโลหะแผนบาง ในสวนท่ีไมตองการกัด ใชสารอะไรปกปดไว ก. สารละลาย ข. สารเชิงทราย ค. สารเคมี ง. สารอินทรีย 10. ขอใด คือ ขั้นตอนสุดทายของการผลิตงานบางดวยวิธีเคมี ก. ทําความสะอาด ข. เปดแสงไฟสอง ค. นําน้ํายากัดพนลงบนช้ินงาน ง. ใสช้ินงานลงในถังน้ํายาตานการเกิดภาพ ตอนที่ 2 จงตอบคําถามตอไปนี้โดยการอธิบายส้ันๆพอเขาใจ 1. กรรมวิธีการผลิตแบบพิเศษ มีขั้นตอนการทําขั้นตอนแรกท่ีเหมือนๆ กันคือ .............................. ............................................................................................................................................................ 2. จงบอกตัวอยางงานท่ีผานกรรมวิธีการขึ้นรูปดวยไฟฟามา 2 ตัวอยางงาน..................................... ............................................................................................................................................................ 3. การพนโลหะเหลว จะใชโลหะท่ีมีจุดหลอมเหลวต่ํา เชน .............................................................. 4. การพนโลหะผงซ่ึงในบางครั้งเรียกกรรมวิธีนี้วา ............................................................................ 5. การพนดวยเปลวแกสรอน กรรมวิธีนี้จะใชแกสอะไรในการหลอมละลายผงโลหะ ...................... ............................................................................................................................................................. 6. จงอธิบายขั้นตอนการผลิตงานจากผงโลหะมาโดยสังเขป .............................................................. ............................................................................................................................................................. 7. การกัดดวยเคมี สําหรับช้ินงานท่ีมีลวดลายท่ีซับซอนจะเคลือบผิวสวนท่ีไมตองการกัดดวยวิธีอะไร ................................................................................................................................................... 8. วัตถุประสงคของการกัดดวยเคมีคืออะไร........................................................................................ 9. กรรมวิธีการผลิตงานบางดวยวิธีเคมี จะใชไฟสีอะไรในขบวนการผลิต ......................................... 10. จงอธิบายหลักการของการผลิตงานบางดวยวิธีเคมี ...................................................................... .............................................................................................................................................................

207