Monday 10 November 2008

การขึ้นรูปแบบเย็น




กรรมวิธีการขึ้นรูปแบบเย็น
การขึ้นรูปแบบเย็น (Cold Working) หมายถึง ขบวนการรีดขึ้นรูปเพื่อให้วัสดุหรือโลหะเกิดการเปลี่ยน แปลง รูปร่างชนิดถาวรในที่ ๆ อุณหภูมิต่ำ ๆ ทั้งนี้โดยไม่ทำให้เกิดผลึกใหม่ขึ้น ขบวนการขึ้นรูปแบบเย็น จะประกอบไปด้วย

1.การรีดเย็น (Cold Rolling)
คือ การรีดในลักษณะเช่นเดียวกับ Hot Rolling แต่จะทำในขั้นสุดท้ายเท่านั้น (เฉพาะใน Flat Products) เพื่อให้ได้โลหะมีขนาดแน่นอนและผิวเรียบ เช่นการรีดเหล็ก ทองเหลืองและอะลูมิเนียม ที่มีขายอยู่ในท้องตลาดทั่ว ๆ ไป จะสังเกตได้จากโลหะพวกนี้จะมีผิวเรียบเป็นมัน

2.การดึงโลหะ (Drawing)
ใช้วิธีดึงโลหะผ่านแบบ (Die) ซึ่งจะออกแบบให้มีรูปร่างตามต้องการ โดยทั่วไปมักใช้ในการผลิตเส้นลวดโลหะ เรียกว่าการทำ Wire Drawing ดังในรูปที่ 6.6 การดึงโลหะนี้จะเกิดการเสียดสีอย่างรุนแรงระหว่างโลหะกับ Die ดังนั้น โลหะที่ทำเป็น Die จะต้องมีความแข็งสูงมาก จะใช้พวกทังสเตนคาร์ไบด์

3.การทำ Deep Drawing
เป็นการขึ้นรูปเย็นสำหรับโลหะแผ่น (อาจเรียกรวมว่า การทำ Sheet Metal Forming) ที่ใช้สำหรับทำภาชนะ ทำพวกลูกถ้วยหรือพวกหลอดต่าง ๆ โดยใช้แรงดันผ่าน Die ทำให้โลหะเปลี่ยนรูปจากลักษณะหนึ่งไปเป็นอีกลักษณะหนึ่ง ดังตัวอย่างในรูปที่ 6.7 การทำหลอดหรือท่อจากโลหะแผ่น

ขั้นที่ 1 จะตัดโลหะแผ่นเป็นวงกลมขนาดพอเหมาะ เรียกว่า Shearing
ขั้นที่ 2 เอาโลหะแผ่นมาอัดใน Die ให้เป็นลูกถ้วย เรียกว่า Cupping
ขั้นที่ 3 เอา Cup มาอัดใน Die อีกครั้งให้ยาวออกไปจากเดิม (ความหนาจะลดลง) เรียกว่า การทำ Drawing หรือ Deep Drawing

4.กรรมวิธีโลหะผง (Powder Metallurgy)
เป็นการขึ้นรูปโลหะประเภทหนึ่งจากโลหะที่เป็นผงละเอียด (Fine Metal Powder) โดยใส่โลหะผงในแบบที่เตรียมไว้ (Die) แล้วอัดโลหะผงด้วยความดันสูง จนทำให้โลหะผงอัดตัวแน่นกันเป็นรูปร่างตามที่ต้องการ ในขั้นนี้โลหะผงที่เป็นรูปร่างจะยังไม่มีความแข็งแรงมากนัก จะต้องนำไปเผาที่อุณหภูมิสูง แต่ต่ำกว่าจุดหลอมตัวของโลหะเล็กน้อย จะทำให้อะตอมของโลหะมีการเคลื่อนไหวเชื่อมโยงกันระหว่างจุดสัมผัสของเม็ดเล็ก ๆ ของโลหะอันเป็นผลมาจากการแพร่ของอะตอมในสภาพของแข็ง (Diffusion in Solid State) ทำให้โลหะเมื่อผ่านการเผามีความแข็งแรงมากขึ้น และสามารถนำไปใช้งานได้ตามลักษณะของโลหะนั้น ๆ เราอาจจะแยกขั้นการทำงานตามกรรมวิธีโลหะผงออกเป็น 4 ขั้น คือ



1) ขั้นผลิตโลหะผง
2) ขั้นผสมผงโลหะให้เข้ากัน
3) อัดโลหะผงในแบบตามรูปร่างที่ต้องการ
4) เผาโลหะผงที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมตัว (Sintering)

การทำโลหะผงนั้นมีกรรมวิธีที่ใช้หลายประการ วิธีที่ทำกันทั่ว ๆ ไป สำหรับโลหะที่มีความแข็งสูง ใช้การบด (Mill Grinding) เป็นงานที่ต้องใช้เทคนิคสูง เพราะของแข็งจะถูกบดได้ก็ต้องมีของแข็งกว่าเป็นตัวบด ดังนั้นจึงมักใช้ตัวของมันบดกันเองจนละเอียด
ถ้าโลหะที่มีเนื้ออ่อนการบดในลักษณะนี้ทำได้ยาก เพราะมันจะไม่แตกออกจากกันได้ง่าย เนื่องจากมีความเหนียว ดังนั้นจึงใช้วิธีหลอมให้ละลายแล้วพ่นเป็นฝอย (Atomizing) อีกวิธีหนึ่งใช้วิธีเผาโลหะจนร้อนกลายเป็นไอ แล้วทำให้กลั่นตัวจากไอมาเป็นโลหะผงทีเดียว แต่เป็นวิธีที่ค่าใช้จ่ายสูง เพราะต้องใช้พลังงานมาก
การผสมโลหะผงให้เข้ากันก่อนที่จะนำไปอัดเป็นรูปร่าง นับว่ามีความสำคัญมาก เพราะโลหะผงส่วนมากมักจะผสมกันหลายชนิด คือมีโลหะหลักและโลหะที่เป็นตัวประสาน (Binder) ดังตัวอย่างเช่น การทำโลหะทังสเตนคาร์ไบด์สำหรับทำมีดกลึง จะใช้โลหะโคบอลต์เป็นโลหะประสาน ดังนั้นการผสมจึงต้องกระทำเป็นพิเศษเพื่อให้โลหะและตัวประสานผสมกันอย่างทั่วถึง การผสมกระทำทั้งในสภาพแห้ง (Dry) และสภาพเปียก (Wet)
การอัดโลหะผงลงแบบ Die ขั้นแรกต้องทราบจำนวนของโลหะผงที่จะใช้ให้พอเหมาะ โดยต้องทราบปริมาณของแบบ แล้วจึงเทโลหะผงลงไปในแบบ โดยให้มีปริมาณเกินกว่าปริมาตรที่ต้องใช้จริง ๆ เล็กน้อย การอัดใช้เครื่องไฮดรอลิค มีความดันสำหรับอัดประมาณ 5-50 ตันต่อตารางนิ้ว

การเผาที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมตัวของโลหะ เรียกว่า Sintering และมักจะเรียกโลหะที่ผ่านกรรมวิธีนี้ว่าโลหะซินเตอร์ อุณหภูมิที่ใช้จะสูงราว ๆ 70-80% ของอุณหภูมิหลอมเหลว (คิดหน่วยเคลวิน) ในบางกรณี เช่น พวกวัสดุทนความร้อน อาจจะต้องใช้อุณหภูมิสูงถึงประมาณ 90% ของอุณหภูมิหลอมเหลว สำหรับโลหะผสมที่มีโลหะประสานอยู่ด้วยจะต้องทำซินเตอร์ที่อุณหภูมิใกล้จุดหลอมเหลวตัวของโลหะประสาน การทำซินเตอร์จะต้องใช้เวลานานหลายชั่วโมง โดยจะต้องควบคุมบรรยากาศภายในเตาด้วย เพราะในขณะที่เผาออกซิเจนในอากาศอาจจะทำให้โลหะกลายเป็นออกไซด์ได้ง่าย ส่วนใหญ่จึงทำซินเตอร์ภายในบรรยากาศของก๊าซเฉื่อย เช่น ไนโตรเจนหรืออาร์กอน

ข้อดีของขบวนการขึ้นรูปแบบเย็น
1.ใช้อุณหภูมิน้อยในการขึ้นรูป (ประมาณ 20o - 25o C)
2.มีความสวยที่ผิว เรียบ สะอาด และเงางามของชิ้นงาน
3.ชิ้นงานที่ได้มีขนาดที่เที่ยงตรง และแน่นอนดีมาก
4.ได้ความแข็งแรง และแข็งมากขึ้นกว่าเดิม

ข้อเสียของขบวนการขึ้นรูปแบบเย็น
1.เกิดความเค้น (Stress) มาก
2.เกิดความเครียด (Strain) มาก
3.เกรนของโลหะเกิดการแตกหักได้ง่าย
4.ต้องลงทุนมากในการติดตั้งเครื่องจักรที่มีกำลังมาก ๆ และขนาดใหญ่ ๆ

Tags: , , , , ,

No comments:

Post a Comment

แลกลิงค์

Create your own banner at mybannermaker.com!
Copy this code to your website to display this banner!
ต้องการแลกลิงค์ติดต่อ plasmamax@gmail.com