เนื้อหาวันที่ : 2009-09-18 17:17:50 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 8242 views

การผลิตและการออกแบบงานโลหะทางวิศวะกรรม (ตอนที่ 2)

การขึ้นรูปงานโลหะทางวิศวกรรมสามารถแบ่งลักษณะงานออกได้ 2 รูปแบบ คือ การขึ้นรูปร้อนและการขึ้นรูปเย็น และมีกระบวนการขึ้นรูปหลายรูปแบบ ได้แก่ การรีด, การกดอัด, การดึง, การตัดเฉือนและการขึ้นรูปลึก, การหมุนขึ้นรูป, การดัด และการตี ซึ่งแต่ละวิธีจะได้ชิ้นงานที่มีรูปทรงและคุณสมบัติแตกต่างกันตามความต้องการในการผลิต

3. การเปลี่ยนรูปวัสดุโดยการดึง

3.1 การขึ้นรูปเส้นลวด

นิยามคำว่า เส้นลวด (Wire) มีลักษณะรูปทรงหน้าตัดเป็นวงกลม เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก และสามารถดัดงอได้ ปกติการดึงขึ้นรูปเส้นลวด (Wire Drawing) นี้ สามารถทำการผลิตด้วยการขึ้นรูปเย็นได้ โดยการดึงเส้นลวดที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่กว่าผ่านแบบแผ่นได 

.

รูปที่ 17 แบบแผ่นไดและลักษณะการดึงขึ้นรูปเส้นลวดผ่านแผ่นไดใช้งาน

.

รูปที่ 18 เครื่องจักรกลใช้งานสำหรับการดึงขึ้นรูปเส้นลวด

.

จากรูปที่ 17 และ 18 แบบแผ่นไดจะมีลักษณะเป็นช่องเปิดรูปกรวย ขั้นตอนการดึงเริ่มจากส่วนปลายของเส้นลวดตามทิศทางการดึงจะถูกลดขนาดโดยกำหนดให้เส้นลวดนี้แทรกตัวผ่านแบบแผ่นไดเปิด จากนั้นที่ส่วนปลายนี้จะถูกยึดคงที่ไว้และดึงผ่านแบบแผ่นไดต่อไป สำหรับเส้นลวดที่ผ่านการดึงแล้วจะม้วนจัดเก็บล้อมรอบไว้กับล้อทรงกระบอกของเครื่องจักรกล

.

การเตรียมเส้นลวดก่อนการดึง วัตถุดิบหรือวัสดุควรจะมีความเหนียวอย่างเพียงพอ เนื่องจากต้องถูกดึงด้วยภาระแรงดึงสูงสุด ด้วยเหตุนี้เส้นลวดอาจจำเป็นต้องผ่านการอบอ่อนอย่างเหมาะสม เพื่อให้เส้นลวดนั้นสามารถยืดและอ่อนตัวได้ ขณะรับภาระแล้วเส้นลวดจะถูกดึงผ่านแผ่นไดช่องเปิดรูปกรวยและเคลื่อนที่ออกไป 

.

ในที่นี้ไม่จำเป็นต้องให้ภาระเพื่อผลักเส้นลวดเข้าสู่แผ่นไดทางด้านขาเข้า และเพื่อให้ง่ายต่อการเข้าไปยังแผ่นไดที่ส่วนปลายของเส้นลวดต้องทำให้มีขนาดเล็กเพื่อสะดวกต่อการเข้าไปยังแผ่นได ดังนั้นบริเวณส่วนปลายนี้อาจทำด้วยเครื่องมืออย่างง่ายดังเช่น การตีส่วนปลายด้วยค้อน เป็นต้น   

.

ลักษณะอื่นๆ ของการเตรียมเส้นลวด ก็คือ ควรต้องทำความสะอาดและหล่อลื่นเส้นลวดขณะที่ถูกดึงผ่านแผ่นได โดยการทำความสะอาดจะช่วยกำจัดคราบสกปรกและสนิมที่เกาะอยู่กับผิวของเส้นลวดที่อาจมีผลกระทบต่อแผ่นไดขณะทำงาน และผลจากการสัมผัสระหว่างแผ่นไดกับโลหะที่ผ่านการดึง การหล่อลื่นสามารถช่วยลดปัญหาจากภาระที่กระทำขณะทำงานได้

.

วิธีการบางอย่างที่นำมาใช้หล่อลื่น ก็คือ เส้นลวดที่เคลือบผิวบางๆ ด้วยสารประกอบที่มีเหล็กอยู่ (Ferrous Hydroxide) เมื่อทำปฏิกิริยากับปูน (Lime Act) จะช่วยเพิ่มการหล่อลื่นได้ วิธีการนี้เรียกว่า "Sulling" และถ้าเคลือบผิวเส้นลวดด้วยสังกะสีฟอสเฟสหรือแมงกานีส จะช่วยให้เกิดการหล่อลื่นเพื่อลดความเสียดทานและภาระการดึงขณะทำงานด้วย วิธีการนี้เรียกว่า "Phosphating"   

.

อีกวิธีการหนึ่งที่นำมาใช้ก็คือ การเคลือบด้วยปูน หรือที่เรียกว่า "Limting" ซึ่งภายหลังที่ปูนเกาะยึดแน่นบนผิวแล้วจะแห้งลง ปริมาณของปูนที่เคลือบผิวขณะนั้นจะอยู่ในสภาพเป็นกลางและเพิ่มการหล่อลื่นจากผิวของเส้นลวดไปยังแผ่นได สำหรับวิธีการทั่วไป ปกติการหล่อลื่นจะใช้สารละลายที่เป็นสบู่และเส้นลวดที่บางมากๆ เช่น ทองแดง ใช้การเคลือบด้วยไฟฟ้าเพื่อลดความเสียดทาน        

.

แผ่นไดที่ใช้งานสำหรับการดึงขึ้นรูปเส้นลวดจะได้รับผลกระทบอย่างมากเนื่องจากความเค้นและการเสียดสีที่สูง ดังนั้นวัสดุแผ่นไดที่นำมาใช้ต้องผ่านการชุบแข็ง ดังเช่น เหล็กกล้าเครื่องมือหรือเหล็กกล้าผสม เป็นต้น และบางครั้งอาจใช้แผ่นไดที่ทำจากเหล็กหล่อในช่วงเวลาสั้น สำหรับแผ่นไดที่เป็นทังสเตนคาร์ไบด์ส่วนมากใช้กับการผลิตปริมาณมากและเส้นลวดที่มีขนาดกลาง เนื่องจากอายุการใช้งานยาวนาน 2 ถึง 3 เท่า ของแผ่นไดที่ทำจากเหล็กกล้าผสม ส่วนแผ่นไดที่เป็นเพชรใช้กับการผลิตเส้นลวดที่มีขนาดเล็กมากๆ และสำหรับทางการค้าการผลิตวิธี

.

การนี้ใช้แผ่นไดทังสเตนคาร์ไบด์เพื่อการผลิต แสดงดังตารางที่ 5 ตามขนาดที่ปรากฏของตัวอักษร แสดงดังรูปที่ 19 บางครั้งวัสดุอาจสูญเสียความเหนียวไประหว่างการดึงขึ้นรูปเส้นลวด หรือช่วงทำการดึงขึ้นรูปซ้ำๆ กันหลายครั้งจนได้ขนาดสุดท้าย ด้วยเหตุนี้การอบอ่อนจึงจำเป็นอย่างมากเพื่อให้วัสดุยังคงมีความเหนียวอยู่ และความเร็วใช้งานในการดึงขึ้นรูปที่แนะนำสำหรับวัสดุโลหะและไม่ใช่โลหะอยู่ที่ 10 และ 30 m/s ตามลำดับ

.

รูปที่ 19 แผ่นไดใช้งานทางการค้าทำจากทังสเตนคาร์ไบด์

.
ตารางที่ 5 ขนาดทางการค้าของแผ่นไดทังสเตนคาร์ไบด์             

.
ตารางที่ 5 ขนาดทางการค้าของแผ่นไดทังสเตนคาร์ไบด์ (ต่อ)

.
3.2 การขึ้นรูปเพลาและท่อ 

การดึงขึ้นรูปเพลา (Rod Drawing) เป็นการผลิตที่เหมือนกับการดึงขึ้นรูปเส้นลวด แต่มีส่วนแตกต่างกันก็คือ ขนาดเตรียมแบบแผ่นไดใหญ่กว่า เพราะว่าขนาดเพลาจะมากกว่าเส้นลวด นอกจากนี้การดึงขึ้นรูปเพลาด้วยเหตุที่ไม่สามารถม้วนเข้าด้วยกันได้ โดยต้องดึงให้เป็นแนวเส้นตรง และตัดให้ได้ความยาวที่เหมาะสม หรือเป็นไปตามมาตรฐานการผลิตของแต่ละสมาคมที่กำหนด

.

รูปที่ 20 การขึ้นรูปท่อโดยใช้ก้านกระทุ้ง

.

สำหรับการดึงขึ้นรูปท่อ (Tube Drawing) อาจเป็นการผลิตที่คล้ายกับการดึงขึ้นรูปเพลา ยกเว้นเฉพาะบางส่วนที่แตกต่างออกไป นั่นคือ การขึ้นรูปส่วนภายในของรูจำเป็นต้องใช้ก้านกระทุ้งที่เรียกว่า เพลาแมนเดรล (Mandrel Shaft) หรือเพลาขนาน (Parallel Shaft) แสดงดังรูปที่ 20 การดึงขึ้นรูปท่อเริ่มจากการเตรียมท่อที่มีขนาดมากกว่าขนาดสุดท้ายที่กำหนด

.

ต่อจากนั้นจะถูกป้อนเข้าไปยังด้านหน้าแบบแผ่นไดจนได้ขนาดที่สมบูรณ์ ในที่นี้การดึงขึ้นรูปท่ออาจต้องทำหลายครั้งซ้ำๆ กันจนได้ขนาดสุดท้ายที่แน่นอน และอาจจำเป็นต้องผ่านการอบอ่อนกับการปรับแนวเส้นตรง เช่นเดียวกันจากแนวทางปฏิบัติของการดึงขึ้นรูปท่อ

.

ถ้ากรณีที่ไม่มีเพลาแมนเดรลอยู่ภายใน เรียกว่า การลดขนาด (Sinking) ซึ่งวัตถุดิบจะมีขนาดมากโดยทั่วไปเรียกว่า ท่อนหรือแท่ง (Bar) เครื่องมือหรืออุปกรณ์จะมีน้ำหนักมากและใช้กับการผลิตวัตถุดิบที่เป็นท่อนแนวเส้นตรงเท่านั้น เครื่องมือสำหรับการดึงขึ้นรูปเพลานี้ ประกอบด้วย ลูกกลิ้งลำเลียงหลายชุด โดยวัตถุดิบจะถูกป้อนเข้าไปยังด้านหน้าแบบแผ่นได (Die Head) จากนั้นดึงผ่านแผ่นไดและลำเลียงวางบนล้อเลื่อนรองรับ (Carriage) และภายหลังการดึงขึ้นรูปเพลาสมบูรณ์แล้วจะส่งถ่ายไปยังตำแหน่งอื่นๆ ต่อไป 

.
เอกสารอ้างอิง

* อินเตอร์ทูล เทคโนโลยี, บริษัท. ชิ้นส่วนมาตรฐาน แม่พิมพ์ปั้มโลหะ. 1994 และ 1995.
* P N RAO. Manufacturing Technology. Tata McGraw-Hill Companies, Inc. New Delhi. 2002.  
* George E. Dieter. Mechanical Metallurgy. McGraw-Hill Companies, Singapore National Printers Ltd. 1987 and 1988.
* George E. Totten, Kiyoshi Funatani and Lin Xie. Handbook of Metallurgical Process Design. Marcel Dekker, Inc. U.S.A. 2004.

.

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