เนื้อหาวันที่ : 2007-08-30 10:12:59 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 8065 views

การประยุกต์ใช้งานใบเลื่อยตัดหินแกรนิต (Gang Saws)

เครื่องมือตัดที่ใช้ในการแปรรูปหินแกรนิตคือ ใบเลื่อยตัดหินแกรนิต มีคุณสมบัติพิเศษเฉพาะสำหรับใช้ในการตัดหินโดยส่วนมากแล้วจะมีการนำเข้าใบตัดจากต่างประเทศ ราคาค่อนข้างสูง และเมื่อใบเลื่อยตัดหินที่หมดอายุการใช้งานจะถูกทิ้งกลายเป็นเศษวัสดุที่ไร้ประโยชน์เพราะไม่สามารถนำกลับมาใช้งานได้อีก

สำหรับออกแบบและพัฒนาเป็นเครื่องมือตัดทางอุตสาหกรรม

เศษวัสดุเหลือใช้จากใบเลื่อยตัดหินแกรนิต สามาถนำมาประยุกต์ใช้เป็นวัสดุเครื่องมือตัดทางอุตสาหกรรมได้ โดยเฉพาะการตัดเฉือนวัสดุจำพวกอะลูมินียม ทองเหลือง และควรจะใช้การหล่อเย็นช่วยระบายความร้อนในขณะทำการตัดเฉือน            

 .

ปัจจุบันอุตสาหกรรมการผลิตภายในจังหวัดตาก ยังคงมีอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการแปรรูปหินแกรนิต   สำหรับใช้เป็นผลิตภัณฑ์ประเภทเครื่องประดับภายในบ้าน เช่น โต๊ะ เก้าอี้ หินปูผนัง หินปูพื้น   เป็นต้น  เครื่องมือตัดที่ใช้ในการแปรรูปหินแกรนิตคือ ใบเลื่อยตัดหินแกรนิต  มีคุณสมบัติพิเศษเฉพาะสำหรับใช้ในการตัดหินโดยส่วนมากแล้วจะมีการนำเข้าใบตัดจากต่างประเทศ ราคาค่อนข้างสูง   และเมื่อใบเลื่อยตัดหินที่หมดอายุการใช้งานจะถูกทิ้งกลายเป็นเศษวัสดุที่ไร้ประโยชน์เพราะไม่สามารถนำกลับมาใช้งานได้อีก       แต่ในปัจจุบันมีกลุ่มผู้ผลิตมีดกลุ่มหนึ่งที่มีชื่อเสียงทางด้านการตีขึ้นรูปมีด  ได้นำเอาใบเลื่อยตัดหินแกรนิตที่ใช้งานแล้วไปผลิตเป็นมีด  และเครื่องมือทางการเกษตรชนิดอื่นๆ  สามารถช่วยเสริมสร้างรายได้ให้กับธุรกิจภายในชุมชนได้เป็นอย่างดี  ในปัจจุบันเป็นที่รู้จักกันดีในกลุ่มผู้ผลิตมีด  คือ มีดอรัญญิก  จังหวัดพระนครศรีอยุธยา เป็นต้น

 .

กระบวนการผลิตมีดของกลุ่มผู้ผลิตมีดอรัญญิกมีอยู่ด้วยกันหลายวิธีที่มีจำหน่ายอยู่ในท้องตลาด การที่ทางกลุ่มผู้ผลิตมีดมีกระบวนการผลิตที่แตกต่างกันนั้นแสดงว่ามีดที่ผลิตจะต้องมีสมบัติทางกลและโลหะที่แตกต่างกัน  การนำไปใช้งานก็ย่อมจะแตกต่างกัน แต่อย่างไรก็ตามจะเห็นได้ว่ามีดที่ผลิตนี้ยังไม่จัดว่าเป็นเครื่องมือตัดในระบบอุตสาหกรรมการผลิต   เนื่องจากมีดจัดว่าเป็นเครื่องมือตัดพื้นฐานที่ใช้ในชีวิตประจำวัน   แต่ด้วยสมบัติของเครื่องมือตัดอย่างใบเลื่อยตัดหินแกรนิตนั้น น่าจะสามารถนำมาออกแบบและพัฒนาใช้เป็นวัสดุเครื่องมือตัดในอุตสาหกรรมได้  

 .

โดยอาศัยหลักการวิศวกรรมย้อนรอยเพื่อศึกษาสมบัติทางโลหะวิทยาและสมบัติทางกล ใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานในการศึกษาและออกแบบเครื่องมือตัด ที่ใช้สำหรับตัดเฉือนวัสดุจำพวกเหล็กกล้าและวัสดุนอกกลุ่มเหล็ก ตลอดจนการทดสอบหาประสิทธิภาพในการตัดเฉือนชิ้นงาน  เพื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเครื่องมือตัดในอุตสาหกรรมการผลิตที่ใช้มีดกลึงที่ทำมาจากเหล็กกล้าเครื่องมือรอบสูง (High  speed  steel : HSS) อีกทั้งยังเป็นการเพิ่มมูลค่าของใบเลื่อยตัดหินแกรนิตที่ใช้งานแล้วให้เกิดประโยชน์สูงสุดในวงการอุตสาหกรรม

 .

การใช้งานใบเลื่อยตัดหินแกรนิตและการประยุกต์ใช้งาน

ปัจจุบันการใช้งานใบเลื่อยตัดหินแกรนิต จะใช้สำหรับตัดบล็อกหิน (ดังรูปที่ 1) เพื่อให้ได้แผ่นหินแกรนิตที่มีขนาดใหญ่ แล้วจึงค่อยนำมาทำการตัดขอบเพื่อให้ได้ขนาดตามความต้องการของลูกค้า  ในการตัดบล็อกหินแต่ละครั้งจะทำให้ได้แผ่นหินแกรนิตหลายแผ่นขึ้นอยู่กับขนาดของบล็อกหิน   และในขณะเดียวกันก็จำเป็นที่จะต้องใช้ใบเลื่อยตัดหินแกรนิตในจำนวนมาก ในกระบวนการตัดหินแกรนิตด้วยเครื่อง Gang Saws นั้นโดยหลักการแล้วจะเป็นการขัดสีกันระหว่างผงเหล็กผสมกับน้ำปูนขาว และอาศัยแรงกดจากใบเลื่อยในขณะทำการตัดซึ่งจะใช้เวลาในการทำงานหลายชั่วโมง (ดังรูปที่ 2)

.

 

                 รูปที่ 1 บล็อกหินแกรนิตก่อนการตัด           รูปที่ 3 การตัดหินแกรนิตด้วย Gang Saws

 .
 .

ในการใช้งานใบเลื่อยตัดหินแกรนิต มีอายุการใช้งานอยู่ในช่วงระยะเวลาหนึ่ง และเมื่อไม่สามารถใช้งานได้แล้ว จะถูกเปลี่ยนใบใหม่เข้าไปทดแทน ส่วนใบเลื่อยที่ผ่านการใช้งานมาแล้วก็จะถูกขายเป็นเศษเหล็ก ในปัจจุบันจะมีผู้นิยมนำมาทำการผลิตเป็นมีดเพื่อใช้งานในครัวเรือนและเป็นเครื่องมือทางการเกษตร  โดยจะนำไปผ่านกรรมวิธีทางความร้อนเพื่อให้มีดมีคุณสมบัติที่เหมาะสมต่อการใช้งาน  (ดังรูปที่ 3-4)

.

 

         รูปที่ 3 กระบวนการผลิตมีด                         รูปที่ 4 ลักษณะมีดที่มีจำหน่ายในท้องตลาด

 .
ผลการทดสอบสมบัติทางโลหะวิทยาและสมบัติทางกลของใบเลื่อยตัดหินแกรนิต

ในการศึกษาสมบัติทางโลหะวิทยาและสมบัติทางกลของใบเลื่อยตัดหินแกรนิต จะอาศัยหลักการวิศวกรรมย้อยรอยในการหาข้อมูลชนิดและสมบัติของวัสดุ จะทำการศึกษาจากกลุ่มตัวอย่างของใบเลื่อยจำนวน 3 ชนิด ที่นำเข้าจากต่างประเทศและมีการใช้ในงานอยู่ในปัจจุบัน  ผลจากการศึกษาพบว่า วัสดุใบเลื่อยตัดหินแกรนิตจะมีส่วนผสมของแมงกานีสค่อนข้างสูง

 .

โดยวัสดุรหัส LH จะมีปริมาณแมงกานีสมากที่สุด  ถือได้ว่าเป็นจุดเด่นของวัสดุที่จะนำมาใช้งานเป็นใบเลื่อยตัดหิน เพราะมีทั้งความแข็งและความเหนียวเนื่องจากปริมาณคาร์บอน  ที่จัดได้ว่าอยู่ในกลุ่มของเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง ที่มีส่วนผสมของธาตุอื่นๆ ตามความเหมาะสม (ดังรูปที่ 5-6)  นอกจากนี้แล้วเมื่อนำใบเลื่อยตัดหินแกรนิตไปทำการผ่านกระบวนการทางความร้อน จะทำให้วัสดุดังกล่าวมีความแข็งที่เพิ่มมากขึ้น โดยวัสดุรหัส FC จะมีค่าความแข็งมากที่สุด  (ดังรูปที่ 7)

 .

ตารางที่ 1  การวิเคราะห์ส่วนผสมทางเคมี

.

 
ผลการทดสอบความสามารถในการตัดเฉือน

ในการทดสอบความสามารถในการตัดเฉือนของวัสดุเครื่องมือตัด ที่ทำมาจากใบเลื่อยตัดหินแกรนิต จะมีรูปร่างลักษณะของมุมต่างๆ ดังรูปที่ 8  ส่วนค่ามุมต่างๆ ของเครื่องมือตัด แสดงดังรูปที่ 9 

 .

รูปที่ 8 ลักษณะของเครื่องมือตัดที่ออกแบบสำหรับใช้ในการทดสอบ

 .

รูปที่ 9 ค่ามุมต่าง ๆ ของเครื่องมือตัดที่ใช้ในการทดสอบ

 .

ในการทดสอบความสามารถในการตัดเฉือน จะนำมาวิเคราะห์ถึงผลของแรงที่เกิดขึ้นในการตัดเฉือนวัสดุเครื่องมือตัดแต่ละชนิดด้วยกระบวนการกลึงปอกผิว  โดยอาศัยเครื่องมือวัดแรงในการตัดเฉือน คือ ไดนาโมมิเตอร์วัดแรงแบบ 4 แนวแกน (Kistker Type 9272) และใช้งานร่วมกับเครื่องกลึงความเที่ยงตรงสูง (ดังรูปที่ 10)

 .

รูปที่ 10 ไดนาโมมิเตอร์ 4แนวแรง และการใช้งานสำหรับวัดแรงในการตัดเฉือน

 .

เงื่อนไขที่ใช้ในการตัดเฉือนวัสดุอะลูมิเนียม คือ ความเร็วตัด 100 เมตร/นาที,  ความเร็วรอบ 1,250 รอบ/นาที,  อัตราป้อน  0.25 มม./รอบ, ระยะป้อนลึก 1.0  มม., มุมตั้งมีด 78 องศา,  ระยะทางในการตัดเฉือน 300 มม. เครื่องมือตัดประกอบไปด้วยใบเลื่อยตัดหินแกรนิต รหัส FC, LH, TW และเหล็กกล้าเครื่องมือรอบสูง (HSS) และทำการตัดเฉือนโดยไม่ใช้สารหล่อเย็น  ผลของแรงที่วัดได้  ดังรูปที่ 11-14 

 .

รูปที่ 11 ผลของแรงที่ได้จากการตัดเฉือนอะลูมิเนียม ด้วยใบเลื่อยตัดหินแกรนิต รหัส FC

 รูปที่ 12 ผลของแรงที่ได้จากการตัดเฉือนอะลูมิเนียม ด้วยใบเลื่อยตัดหินแกรนิต รหัส  LH

รูปที่ 13 ผลของแรงที่ได้จากการตัดเฉือนอะลูมิเนียม ด้วยใบเลื่อยตัดหินแกรนิต รหัส  TW

 .

รูปที่ 14 ผลของแรงที่ได้จากการตัดเฉือนอะลูมิเนียม ด้วยเหล็กกล้าเครื่องมือรอบสูง (HSS)

 .

เงื่อนไขที่ใช้ในการตัดเฉือนวัสดุทองเหลือง คือ  ความเร็วตัด  90 เมตร/นาที,  ความเร็วรอบ 1,120 รอบ/นาที,  อัตราป้อน 0.25 มม./รอบ,  ระยะป้อนลึก 1.0  มม., มุมตั้งมีด 78 องศา,  ระยะทางในการตัดเฉือน 300 มม. เครื่องมือตัดประกอบไปด้วยใบเลื่อยตัดหินแกรนิต รหัส FC, LH, TW และเหล็กกล้าเครื่องมือรอบสูง (HSS) และทำการตัดเฉือนโดยไม่ใช้สารหล่อเย็น  ผลของแรงที่วัดได้  ดังรูปที่ 15-18

 .

รูปที่ 15 ผลของแรงที่ได้จากการตัดเฉือนทองเหลือง ด้วยใบเลื่อยตัดหินแกรนิต รหัส  FC

 .

รูปที่ 16 ผลของแรงที่ได้จากการตัดเฉือนทองเหลือง ด้วยใบเลื่อยตัดหินแกรนิต รหัส  LH

 .

รูปที่ 17 ผลของแรงที่ได้จากการตัดเฉือนทองเหลือง ด้วยใบเลื่อยตัดหินแกรนิต รหัส  TW

 .

รูปที่ 18 ผลของแรงที่ได้จากการตัดเฉือนทองเหลือง ด้วยเหล็กกล้าเครื่องมือรอบสูง (HSS)

 .

เงื่อนไขที่ใช้ในการตัดเฉือนวัสดุเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ คือ ความเร็วตัด  60 เมตร/นาที, ความเร็วรอบ 800 รอบ/นาที,  อัตราป้อน  0.25 มม./รอบ,  ระยะป้อนลึก 1.0 มม., มุมตั้งมีด 78 องศา, ระยะทางในการตัดเฉือน 300 มม., เครื่องมือตัดประกอบไปด้วยใบเลื่อยตัดหินแกรนิต รหัส FC, LH, TW และเหล็กกล้าเครื่องมือรอบสูง (HSS) และทำการตัดเฉือนโดยไม่ใช้สารหล่อเย็น  ผลของแรงที่วัดได้ดังรูปที่ 19-20

 .

รูปที่ 19 ผลของแรงที่ได้จากการตัดเฉือนเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ  ด้วยใบเลื่อยตัดหินแกรนิต รหัส  FC

 .

รูปที่ 20 ผลของแรงที่ได้จากการตัดเฉือนเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ ด้วยเหล็กกล้าเครื่องมือรอบสูง (HSS)

 .

สรุปผลการทดลอง

จากรูปที่ 11-14 เป็นการตัดเฉือนวัสดุอะลูมิเนียม  เมื่อสังเกตแรงที่เกิดขึ้นในแนวแกน FZ (Cutting Force) ของการตัดเฉือนด้วยใบเลื่อยตัดหินแกรนิตทั้ง 3 ชนิด จะเห็นได้ว่าลักษณะของแรงที่เกิดขึ้นนั้นไม่ค่อยสม่ำเสมอ เมื่อเทียบกับการตัดเฉือนด้วยเหล็กกล้าเครื่องมือรอบสูง  และค่าของแรงที่ใช้ในการตัดเฉือนก็จะมีค่าสูงกว่า  ซึ่งจะสังเกตได้จากค่าแรงที่ใช้ในการตัดเฉือนในแนวแกน FX (Feed Force)  จะมีค่าของแรงติดลบ  คือ รหัส FC และ LH  ลักษณะของแรงที่แสดงในรูปเป็นเส้นสูงๆ ของเครื่องตัดแต่ละชนิด จะเกิดจากการพอกติดของเศษตัดที่ปลายมีด และจะหลุดออกไปเอง  ซึ่งจะเกิดขึ้นอย่างนี้สลับกันตลอดการตัดเฉือน

 .

สำหรับการตัดเฉือนวัสดุทองเหลือง (ดังรูปที่ 15-18) ลักษณะแรงที่เกิดขึ้นในแนวแกน FZ (Cutting Force) ของการตัดเฉือนด้วยใบเลื่อยตัดหินแกรนิตทั้ง 3 ชนิด จะมีความสม่ำเสมอของแรงที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับการตัดเฉือนวัสดุอะลูมิเนียม แต่ลักษณะของแถบแรงจะมีความกว้างมากกว่าการตัดเฉือนด้วยเหล็กกล้าเครื่องมือรอบสูง  

 .

ในส่วนของการตัดเฉือนเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำจะมีเฉพาะวัสดุเครื่องมือตัด รหัส FC ที่สามารถทำการตัดเฉือนเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำได้ ส่วนอีก 2 ชนิด ไม่สามารถทำการตัดเฉือนได้เนื่องจากเกิดการเสียหายตั้งแต่เริ่มทำการตัดเฉือน  แต่ลักษณะของแรงที่เกิดขึ้นในแนวแกน FZ  จะไม่สม่ำเสมอและเริ่มเกิดความเสียหายที่เครื่องมือตัด

 .

สำหรับการประยุกต์ใช้งานใบเลื่อยตัดหินแกรนิต สำหรับออกแบบและพัฒนาเป็นเครื่องมือตัดทางอุตสาหกรรม มีความเป็นไปได้ค่อนข้างมาก แต่ต้องอยู่ภายใต้ข้อจำกัดบางประการ เช่น ใช้ตัดเฉือนได้เฉพาะวัสดุจำพวก อะลูมิเนียม ทองเหลือง ทองแดง เป็นต้น และในขณะทำการตัดเฉือนจำเป็นจะต้องมีการหล่อนเย็นเพื่อระบายความร้อนไม่ให้เกิดการพอกติดที่ปลายมีดของวัสดุเครื่องมือตัด  ซึ่งจากข้อมูลดังกล่าวข้างต้นสามารถใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานในการประยุกต์ใช้งานใบเลื่อยตัดหินแกรนิต  เพื่อเป็นเครื่องมือตัดทางอุตสาหกรรมได้ 

 .

เอกสารอ้างอิง

  1. Dipl. Ing.R Kail and Dipl.– Ing. W. Mahr ; Piezoelectric Measurement Instrument and their Application; Kistler Reprint 20.116e
  2. George Schneider, Jr. CmfgE. Cutting Tool Application. Lawrence Technology University (1999)
  3. Sandvik Coroment Company, Modern Metal Cutting – A Practicak Handbook, page 41 (1994)
  4. Zorev. N.N . International Research in Production Engineering. Pittsburgh , p 42 (1963)
  5. www.kistler.com

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด