44
โโโโโโโโโโโโโโโโโโโโ โโโ ออออออออ ออออออออออออออ

โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

โลหะและกระบวนการขึ้ �นร�ป อนุ�รั�กษ์� ปรัะสาทเขตรั�การั

Page 2: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

ชน�ดขึ้องโลหะผสมโลหะกล��มเหล�ก

◦ ม�เหล�กเป�นุธาต�ผสมหล�ก ได้�แก�เหล�กกล�าและเหล�กหล�อ

โลหะนุอกกล��มเหล�ก

Page 3: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

สาเหตุ�ที่��ม�การใช งานโลหะกล�!มเหล"ก ม� 3 ประการสารัปรัะกอบท� ม�เหล�กม�อยู่"�เป�นุจำ$านุวนุ

มากในุเปล'อกโลก เหล�กและเหล�กกล�า ม�กรัรัมว(ธ�การัผล(ต

ท� ม�รัาคาไม�แพง สามารัถนุ$ามาใช้�ปรัะโยู่ช้นุ�ได้�หลากหลายู่

เนุ' องจำากสามารัถด้�ด้แปลงให�ม�สมบ�ต(ทางกลและทางกายู่ภาพได้�หลากหลายู่

Page 4: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

เหล"กกล า (Steels)เหล�กกล�า ค'อ โลหะผสมเหล�กก�บ

คารั�บอนุ ซึ่1 งอาจำม�ส�วนุผสมของธาต�อ' นุพอปรัะมาณ

สมบ�ต(ทางกลข13นุอยู่"�ก�บปรั(มาณคารั�บอนุ ซึ่1 งปกต(ม�ปรั(มาณนุ�อยู่กว�า 1.0% โด้ยู่นุ$3าหนุ�ก

เรัาสามารัถแบ�งเหล�กกล�า ตามปรั(มาณคารั�บอนุ ด้�งนุ�3◦เหล�กกล�าคารั�บอนุต$ า◦เหล�กกล�าคารั�บอนุปานุกลาง◦เหล�กกล�าคารั�บอนุส"ง

Page 5: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

เหล"กกล าคาร%บอนตุ&�า (low carbon steel)ม�ปรั(มาณคารั�บอนุนุ�อยู่กว�า 0.25 % โด้ยู่นุ$3าหนุ�กไม�ผ�านุกรัรัมว(ธ�ทางความรั�อนุการัเพ( มความแข�งแรัง ท$าได้�โด้ยู่การัรั�ด้เยู่�นุม�ล�กษ์ณะค�อนุข�างอ�อนุและไม�ค�อยู่แข�งแรัง แต�ม�

ความเหนุ�ยู่วและความแกรั�งด้�มากสามารัถกล1งไสได้� เช้' อมได้� และผล(ตได้�ในุรัาคาต$ าใช้�ท$าต�วรัถยู่นุต� เหล�กโครังสรั�าง และเหล�กแผ�นุ

บาง ท$าสะพานุ ต1ก และกรัะป4องบรัรัจำ�อาหารัเม' อผสมธาต�อ' นุ เช้�นุ ทองแด้ง วาเนุเด้�ยู่ม นุ(กเก(ล

และโมล(บด้�นุ�ม (< 10%) สามารัถเพ( มความแข�งแรังของเหล�กกล�าคารั�บอนุต$ าได้�

Page 6: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

เหล"กกล าคาร%บอนปานกลางม�ส�วนุผสมคารั�บอนุรัะหว�าง 0.25 – 0.60 % โด้ยู่นุ$3า

หนุ�กกรัรัมว(ธ�ทางความรั�อนุสามารัถปรั�บปรั�งสมบ�ต(ทางกลได้�

เช้�นุ การัท$าให�เป�นุออสเนุไนุต� (austenitizing) การัท$าให�เยู่�นุต�วอยู่�างรัวด้เรั�ว (quenching) และการัอบค'นุต�ว (tempering)

การัผสม โครัเม�ยู่ม นุ(กเก(ล และโมล(บด้�นุ�ม ช้�วยู่เพ( มความสามารัถในุการัช้�บต�วได้�

ม�ความแข�งแรังมากกว�าเหล�กกล�าคารั�บอนุต$ า แต�ความเหนุ�ยู่วและความแกรั�งลด้ลง

ใช้�ท$า รัางรัถไฟ เก�ยู่รั� เพลาส�งก$าล�งเครั' องยู่นุต� ส�วนุอ' นุของเครั' องจำ�กรั

Page 7: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

เหล"กกล าคาร%บอนส�งม�ส�วนุผสมคารั�บอนุรัะหว�าง 0.60 – 1.40 % โด้ยู่

นุ$3าหนุ�กม�ความแข�ง และความแข�งแรังส"งส�ด้ แต�ความเหนุ�ยู่ว

ต$ าส�ด้การัผสม โครัเม�ยู่ม วาเนุเด้�ยู่ม ท�งสเตนุ และ

โมล(บด้�นุ�ม ช้�วยู่เพ( มความแข�งและทนุต�อการัส1กกรั�อนุได้�

ใช้�งานุในุสภาวะท� ต�องการัความต�านุทานุการัส1กกรั�อนุและต�องการัความคมเพ' อการัต�ด้เฉื่' อนุ ช้$3าท$าเครั' องม'อและแม�พ(มพ� ม�ด้ เล' อยู่ สปรั(ง ลวด้เล�กความแข�งแรังส"ง

Page 8: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

เหล"กกล าไร สน�มม�ความทนุทานุการัก�ด้กรั�อนุ (หรั'อการัเก(ด้

สนุ(ม) ในุสภาวะแวด้ล�อมต�างๆ ส"งธาต�ผสมหล�กท� ท$าให�เหล�กทนุการัก�ด้กรั�อนุ

ค'อ โครัเม�ยู่ม > 11% โด้ยู่นุ$3าหนุ�กใช้�ในุเครั' องก8าซึ่เทอรั�ไบนุ� เครั' องต�มไอนุ$3า

อ�ณหภ"ม(ส"ง เตาเผาอบช้�บ จำรัวด้ เครั' องบ(นุ และอ�ปกรัณ�ไฟฟ9านุ(วเคล�ยู่รั�

Page 9: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

เหล"กหล!อค'อเหล�กท� ม�ปรั(มาณคารั�บอนุมากว�า 2.14%

โด้ยู่นุ$3าหนุ�ก ในุทางปฏิ(บ�ต(ม�คารั�บอนุรัะหว�าง 3.0 – 4.5% โด้ยู่นุ$3าหนุ�ก

ม�อ�ณหภ"ม(หลอมเหลวต$ ากว�าเหล�กกล�า ด้�งนุ�3นุ จำ1งนุ$ามาหล�อเป�นุช้(3นุงานุรั"ปรั�างต�างๆ ได้�

สามารัถแบ�งเหล�กหล�อ ออกเป�นุ◦เหล�กหล�อเทา◦เหล�กหล�อแกรัไฟต�กลม◦เหล�กหล�อขาว◦เหล�กหล�ออบเหนุ�ยู่ว

Page 10: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

เหล"กหล!อเที่าม�ปรั(มาณคารั�บอนุอยู่"�รัะหว�าง 2.5 – 4.0 %

โด้ยู่นุ$3าหนุ�ก และซึ่(ล(กอนุ ปรัะมาณ 1.0 – 3.0 % โด้ยู่นุ$3าหนุ�ก

ไม�แข�งแรังและเปรัาะเม' อได้�รั�บแรังด้1งจำะม�ความแข�งแรังและเหนุ�ยู่วเม' อได้�รั�บแรัง

กด้ใช้�ท$าโครังสรั�างพ'3นุรัองรั�บเครั' องจำ�กรัหรั'อ

อ�ปกรัณ�หนุ�กท� ต�องรั�บการัส� นุสะเท'อนุม�รัาคาถ"กท� ส�ด้

Page 11: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

เหล"กหล!อเหน�ยว (หร)อแกรไฟตุ%กลม) ม�การัเก(ด้แกรัไฟต�ท� ม�รั"ปรั�างกลม ไม�เป�นุแถบม�ค�ณสมบ�ต(ทางกลใกล�เค�ยู่งเหล�กกล�า ใช้�ท$าวาล�ว เส'3อป;3 ม เพลาส�งก$าล�ง เก�ยู่รั� ช้(3นุ

ส�วนุรัถยู่นุต�และเครั' องจำ�กรั

Page 12: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

เหล"กหล!อขึ้าวปรั(มาณซึ่(ล(กอนุต$ า < 1.0 % โด้ยู่นุ$3าหนุ�กอ�ตรัาการัเยู่�นุต�วอยู่�างรัวด้เรั�วม�ความแข�งมาก แต�เปรัาะ ไม�สามารัถกล1งไส

ได้�ถ"กจำ$าก�ด้ให�ใช้�งานุในุสภาวะท� ต�องการัความ

แข�งมากใช้�เป�นุว�ตถ�ด้(บในุการัผล(ตเหล�กหล�ออบ

เหนุ�ยู่ว

Page 13: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

เหล"กหล!ออบเหน�ยวเก(ด้จำากการัใช้�ความรั�อนุเหล�กหล�อขาวเป�นุ

เวลานุานุท� อ�ณหภ"ม( 800 – 900 องศาเซึ่ลเซึ่�ยู่ส

โครังสรั�างจำ�ลภาคคล�ายู่เหล�กหล�อแกรัไฟต�กลม

ม�ความแข�งแรังส"ง และม�ความเหนุ�ยู่วหรั'อยู่'ด้ต�วได้�ด้�

ใช้�ท$าแท�งเพลาต�อเก�ยู่รั�ส�งก$าล�ง ส�วนุต�อท�อและวาล�ว อ�ตสาหกรัรัมรัถยู่นุต� และอ�ตสาหกรัรัมหนุ�กอ' นุๆ

Page 14: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

โลหะผสมนอกกล�!มเหล"กโลหะผสมของทองแด้งโลหะผสมของอะล"ม(เนุ�ยู่มโลหะผสมของแมกนุ�เซึ่�ยู่มโลหะผสมของไทเทเนุ�ยู่มโลหะทนุความรั�อนุโลหะผสมพ(เศษ์ โลหะเสถ�ยู่รั หรั'อ โลหะม�ค�าโลหะผสมอ' นุๆ

Page 15: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

โลหะผสมขึ้องที่องแดง โลหะผสมของทองแด้งท� รั" �จำ�กก�นุด้� ได้�แก� ทองเหล'อง ซึ่1 งผสมด้�วยู่

ธาต�ส�งกะส� การัใช้�งานุ เช้�นุ เครั' องปรัะด้�บ ปลอกกรัะส�นุ แผงรัะบายู่ความรั�อนุ

ในุรัถยู่นุต� เครั' องด้นุตรั� อ�ปกรัณ�อ(เล�กทรัอนุ(กส� เหรั�ยู่ญตรัา บรัอนุซึ่� ค'อ โลหะผสมของทองแด้งก�บธาต�อ' นุ เช้�นุ ด้�บ�ก

อะล"ม(เนุ�ยู่ม ซึ่(ล(กอนุ และนุ(กเก(ล บรัอนุซึ่� ม�ความแข�งแรังมากกว�าทองเหล'องและทนุทานุการั

ก�ด้กรั�อนุได้�ด้� โลหะผสมของทองแด้งท� สามารัถอบช้�บได้�ค'อ โลหะผสมทองแด้ง-

เบรั(ลเล�ยู่ม ( ความแข�งแรังส"ง ทนุทานุต�อการัก�ด้กรั�อนุ และนุ$าไฟฟ9าได้�ด้�)

ใช้�ท$าล"กป>นุ ต�วรัองรั�บเก�ยู่รั�ของเครั' องบ(นุเจำ�ต สปรั(ง เครั' องม'อ ผ�าต�ด้ และเครั' องม'อท�นุตแพทยู่�

Page 16: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

โลหะผสมขึ้องอะล�ม�เน�ยมม�ความหนุาแนุ�นุต$ า (2.7 g/cm3)นุ$าไฟฟ9าและความรั�อนุด้� ทนุทานุต�อการัก�ด้กรั�อนุง�ายู่ต�อการัข13นุรั"ปเนุ' องจำากม�ความเหนุ�ยู่วส"งจำ�ด้อ�อนุ ค'อ ม�จำ�ด้หลอมเหลวต$ า (600 0C) ท$าให�ไม�สามารัถ

ใช้�งานุได้�ท� อ�ณหภ"ม(ส"งกว�านุ�3สมบ�ต(ทางกลอาจำเพ( มข13นุได้� โด้ยู่การัข13นุรั"ปเยู่�นุ และการัเต(ม

ธาต�ผสม เช้�นุ ทองแด้ง แมกนุ�เซึ่�ยู่ม ซึ่(ล(กอนุ แมงกานุ�ส ส�งกะส�

ใช้�ท$าช้(3นุส�วนุรัถยู่นุต� กรัะป4อง ส�วนุนุ$าเช้'3อเพล(งโลหะผสมอะล"ม(เนุ�ยู่ม-ล(เท�ยู่ม ใช้�ในุอ�ตสาหกรัรัมเครั' องบ(นุ

ยู่านุอวกาศ เนุ' องจำาก ม�ความหนุาแนุ�นุต$ า ม�ค�ามอด้"ล�สจำ$าเพาะส"ง ทนุทานุความล�าด้�มาก และม�ความแกรั�งส"ง

Page 17: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

โลหะผสมของแมกนุ�เซึ่�ยู่มม�ความหนุาแนุ�นุต$ าท� ส�ด้ (1.7 g/cm3)ม�ค�ามอด้"ล�สความยู่'ด้หยู่��นุต$ า 45 Gpaการัข13นุรั"ปท$าได้�ยู่ากม�จำ�ด้หลอมเหลวค�อนุข�างต$ า (650 0C) ไม�ทนุทานุต�อการัก�ด้กรั�อนุในุสภาพแวด้ล�อมท� เป�นุ

นุ$3าทะเลแต�ทนุต�อการัก�ด้กรั�อนุหรั'อการัเก(ด้ออกซึ่(เด้ช้�นุในุ

บรัรัยู่ากาศปกต(ใช้�ท$าอ�ปกรัณ�ไฟฟ9าก$าล�ง อ�ปกรัณ�การัส' อสารั

คอมพ(วเตอรั�

Page 18: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

โลหะผสมของไทเทเนุ�ยู่ม ม�ความหนุาแนุ�นุค�อนุข�างต$ า (4.5 g/cm3) ม�จำ�ด้หลอมเหลวส"ง (1668 0C) ม�ค�ามอด้"ล�สความยู่'ด้หยู่��นุต$ า 107 Gpaม�ค�ณสมบ�ต(ค�อนุข�างแข�งแรังเหนุ�ยู่ว ง�ายู่ต�อการัท�บข13นุรั"ป และกล1งไสได้�ม�ความต�านุทานุการัก�ด้กรั�อนุท� อ�ณหถ"ม(ห�อง

ส"งมากใช้�งานุ โครังสรั�างเครั' องบ(นุ ยู่านุอวกาศ

เครั' องม'อผ�าต�ด้ อ�ตสาหกรัรัมป?โตเล�ยู่มและเคม�

Page 19: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

โลหะทนุความรั�อนุ โลหะกล��มนุ�3ได้�แก� ไนุโอเบ�ยู่ม โมล(บด้�นุ�ม ท�งสเตนุ

และแทนุทาล�ม ม�จำ�ด้หลอมเหลวส"ง อยู่"�รัะหว�าง (2468-3410 0C) โลหะผสมโมล(บด้�นุ�ม ใช้�ท$าแม�พ(มพ�แบบกด้อ�ด้และ

ส�วนุโครังสรั�างยู่านุอวกาศโลหะผสมท�งสเตนุ ใช้�ท$าไส�หลอด้ไฟฟ9า หลอด้

เอ�กซึ่เรัยู่� ข� 3วเช้' อมโลหะผสมแทนุทาล�ม ใช้�ท$าว�สด้�ทนุทานุการัก�ด้กรั�อนุใช้�แทนุทาล�มและโมล(บด้�นุ�ม ผสมในุเหล�กกล�าไรั�

สนุ(มเพ' อเพ( มความต�านุทานุการัก�ด้กรั�อนุ

Page 20: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

โลหะผสมพ(เศษ์ม�ค�ณสมบ�ต(เด้�นุหลายู่อยู่�างผสมก�นุม�กใช้�ท$าส�วนุปรัะกอบของเครั' องเทอรั�ไบนุ�

ของเครั' องบ(นุ ซึ่1 งต�องทนุทานุการัเก(ด้ออกซึ่(เด้ช้�นุท� อ�ณหภ"ม(ส"งเป�นุเวลานุานุๆ

Page 21: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

โลหะผสมเสถ�ยู่รั หรั'อ โลหะม�ค�า ได้�แก� เง(นุ ทอง แพลท(นุ�ม โรัเด้�ยู่ม รั"ท(เนุ�ยู่ม

และออสเม�ยู่ม ม�ค�ณสมบ�ต(ท� พ(เศษ์มากหรั'อเสถ�ยู่รั นุ� นุค'อ

อ�อนุ เหนุ�ยู่ว ทนุทานุการัเก(ด้ออกซึ่(เด้ช้�นุ ใช้ท$าเครั' องปรัะด้�บ ว�สด้�ท$าฟ;นุ หนุ�าส�มผ�ส

ทางไฟฟ9า ต�วเรั�งปฏิ(ก(รั(ยู่าเคม� เทอรั�โมค�ปเป?ลว�ด้อ�ณหภ"ม(ส"ง

Page 22: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

การัข13นุรั"ปโลหะกรรมว�ธี�การขึ้ �นร�ปโลหะแบ!งออกได เป,น

1. การขึ้ �นร�ปแบบร อน ( Hot Working) 2. การขึ้ �นร�ปแบบเย"น ( Cold Working )

การขึ้ �นร�ปแบบร อน (Hot Working) หมายู่ถ1ง ขบวนุการัท� ท$าให�โลหะหรั'อว�สด้�ได้�รั�บแรังในุทางกล (Mechanical Working) ท� อ�ณหภ"ม(ส"งกว�าอ�ณหภ"ม(ในุการัเก(ด้ผล1กใหม� (Recrystallization) แต�จำะต$ าหรั'อนุ�อยู่กว�าอ�ณหภ"ม(ในุการัท$าให�เก(ด้การัหลอม (Melting Point) ของโลหะหรั'อว�สด้�นุ�3นุ ๆ ด้�งต�วอยู่�างเช้�นุ การัต�เหล�ก (Forging) การัรั�ด้แบบรั�อนุ (Hot Rolling) เป�นุต�นุ

Page 23: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

ขึ้บวนการขึ้ �นร�ปแบบร อนประกอบไปด วยการัต�ข13นุรั"ป (Forging)การัรั�ด้รั�อนุ (Hot Rolling)การัด้1งและกด้ข13นุรั"ป (Drawing &

Cupping)การัเช้' อมต�อท�อ (Pipe Welding)การัแทงข13นุรั"ป (Piercing)การัเคล' อนุไหลข13นุรั"ป (Extruding)การัหม�นุข13นุรั"ป (Spinning)

Page 24: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

ขึ้ อเส�ยขึ้องขึ้บวนการขึ้ �นร�ปแบบร อนเก(ด้ออกไซึ่ด้�ท� บรั(เวณผ(วช้(3นุงานุเก(ด้สะเก�ด้ก�บผ(วช้(3นุงานุจำนุท$าให�ได้�ผ(วออกมา

ไม�สวยู่ ไม�สามารัถควบค�มขนุาด้ของช้(3นุงานุได้�

สาเหต�อ�นุเนุ' องมาจำากการัขยู่ายู่ต�วและการัหด้ต�วของโลหะเม' อได้�รั�บความรั�อนุ

Page 25: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

การขึ้ �นร�ปแบบเย"น การขึ้ �นร�ปแบบเย"น (Cold Working) หมายู่ถ1ง ขบวนุการัรั�ด้ข13นุรั"ปเพ' อให�ว�สด้�หรั'อโลหะเก(ด้การัเปล� ยู่นุ แปลง รั"ปรั�างช้นุ(ด้ถาวรัในุท� ๆ อ�ณหภ"ม(ต$ า ๆ ท�3งนุ�3โด้ยู่ไม�ท$าให�เก(ด้ผล1กใหม�ข13นุ

Page 26: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

ขึ้บวนการขึ้ �นร�ปแบบเย"น จะประกอบไปด วยการัด้�ด้งอ (Bending)การัรั�ด้เยู่�นุ (Cold Rolling)การัอ�ด้รั�ด้ (Extruding)การับ(ด้งอ (Squeezing)การัรั�ด้ข13นุรั"ป (Shear Spinning)การัต�ด้ยู่1ด้ (Stretching)การังอตรัง (Straight Bending)การัต�ข13นุรั"ป (Shot Peening)การัข13นุรั"ปพ(มพ�ล1ก (Deep Drawing)การักรัะแทกข13นุรั"ป (Forging)การัแทงข13นุรั"ป (Hobbing)

Page 27: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

ขึ้ อเส�ยขึ้องขึ้บวนการขึ้ �นร�ปแบบเย"นเก(ด้ความเค�นุ (Stress) มากเก(ด้ความเครั�ยู่ด้ (Strain) มากเกรันุของโลหะเก(ด้การัแตกห�กได้�ง�ายู่ต�องลงท�นุมากในุการัต(ด้ต�3งเครั' องจำ�กรัท� ม�

ก$าล�งมาก ๆ และขนุาด้ใหญ� ๆ

Page 28: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

การหล!อโลหะ (Casting) หมายู่ถ1ง การัข13นุรั"ปโลหะโด้ยู่นุ$าโลหะมาหลอมเหลว แล�วเทหรั'อฉื่�ด้เข�า

ส"�แบบหล�อ (Mould) หรั'อแม�พ(มพ� (Die) เม' อโลหะแข�งต�วก�จำะได้�ช้(3นุงานุท� ม�รั"ปรั�างตามต�องการั ปรัะกอบด้�วยู่การัเทนุ$3าโลหะลงในุแบบท� ท$าไว�เป�นุรั"ปรั�างต�างๆแล�วปล�อยู่ให�นุ$3าโลหะแข�งต�ว จำากนุ�3นุจำ1งเอาช้(3นุงานุมาตกแต�งหรั'อนุ$าไปผ�านุขบวนุการัทางความรั�อนุจำ1งจำะได้�ช้(3นุงานุส$าเรั�จำท� จำะนุ$าไปใช้�งานุต�อไป

ขนุาด้ของช้(3นุงานุจำะม�ขนุาด้ต�3งแต�นุ$3าหนุ�กนุ�อยู่ๆไปจำนุถ1งขนุาด้ใหญ�ท� ม�นุ$3าหนุ�กเป�นุหลายู่ต�นุ ค�ณสมบ�ต(ของช้(3นุงานุหล�อจำะเก� ยู่วพ�นุก�บธรัรัมช้าต(ของโลหะท� จำะนุ$ามาหล�อ ช้นุ(ด้แบบหล�อ ขนุาด้ และรั"ปรั�างของช้(3นุงานุหล�อ และอ�ตรัาการัเยู่�นุต�วเป�นุอยู่�างมาก กรัะบวนุการัของการัหล�อโลหะจำะม�ข� 3นุตอนุการัท$างานุมากไปกว�าการัเพ( มความรั�อนุจำนุโลหะหลอมละลายู่แล�วนุ$าโลหะไปเทลงแบบ โด้ยู่ท� วไปจำะม�การัเต(มโลหะช้นุ(ด้อ' นุลงไปผสมและยู่�งม�ว(ธ�การัขจำ�ด้สารัมลท(นุแปลกปลอมเข�ามาเก� ยู่วข�องอ�กด้�วยู่

Page 29: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

การัหล�อโลหะท$าได้�หลายู่ว(ธ�หล�อในุแบบหล�อทรัายู่หล�อในุแบบหล�อเซึ่รัาม(กส�หล�อแบบฉื่�ด้หรั'อได้คาสท�หล�อเหว� ยู่งหล�อต�อเนุ' อง

Page 30: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

ข�อพ(จำารัณาในุการัเล'อกว(ธ�หล�อโลหะม�หลายู่อยู่�างขนุาด้หรั'อความหนุารั"ปรั�างและความซึ่�บซึ่�อนุของงานุรัาคาจำ$านุวนุท� ต�องการัผล(ต ความเรั�ยู่บผ(ว และช้นุ(ด้ของโลหะกรัะบวนุการั

ท� เก� ยู่วข�องก�บกรัรัมว(ธ�การัหล�อโลหะ

Page 31: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

การเช)�อมโลหะการเช)�อมโลหะ ( welding ) หมายู่ถ1ง

การัต�อโลหะ 2 ช้(3นุให�ต(ด้ก�นุโด้ยู่การัให�ความรั�อนุแก�โลหะจำนุหลอมละลายู่ ต(ด้เป�นุเนุ'3อเด้�ยู่วห�นุ หรั'อโด้ยู่การัเต(มลวด้เช้' อมเป�นุต�วให�ปรัะสานุก�นุก�ได้�

Page 32: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

กรัรัมว(ธ�ในุการัเช้' อมโลหะท� เป�นุท� นุ(ยู่มใช้�ก�นุอยู่�างแพรั�หลายู่ม�ด้�งต�อไปนุ�3ค'อ1 .การเช)�อมแก.ส ( Gas Welding ) เป�นุการัเช้' อมซึ่1 ง

จำ�ด้อยู่"�ในุปรัะเภทการัเช้' อมหลอมเหลวว(ธ�หนุ1 ง แหล�งความรั�อนุท� ใช้�เก(ด้มาจำากการัเผาไหม�รัะหว�างแก8สอะเซึ่ท�ล�นุ ซึ่1 งเป�นุแก8สเช้'3อเพล(งและแก8สออกซึ่(เจำนุ อ�ณหภ"ม(ของการัเผาไหม�ท� สมบ"รัณ� ให�ความรั�อนุส"ง 3200 องศาเซึ่ลเซึ่�ยู่ส และจำะไม�ม�เขม�าหรั'อคว�นุ

2. การเช)�อมไฟฟ/า ( Arc Welding ) การัเช้' อมไฟฟ9าหรั'อเรั�ยู่กอ�กอยู่�างหนุ1 งว�า การัเช้' อมโลหะโด้ยู่ว(ธ�การัเช้' อม "อารั�ค" ความรั�อนุท� ใช้�ในุการัเช้' อมเก(ด้จำากปรัะกายู่อารั�ค รัะหว�างช้(3นุงานุและลวด้เช้' อมซึ่1 งหลอมละลายู่ ลวด้เช้' อมจำะท$าหนุ�าท� ป9อนุเนุ'3อโลหะให�แก�แนุวเช้' อม

Page 33: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

3. การเช)�อมอ0ด ( Press Welding ) หมายู่ถ1ง การัปรัะสานุโลหะ 2 ช้(3นุให�ต(ด้ก�นุ โด้ยู่ใช้�ความรั�อนุก�บช้(3นุงานุในุบรั(เวณท� จำะท$าการัเช้' อม จำากนุ�3นุใช้�แรังอ�ด้ส�วนุท� หลอมละลายู่จำนุกรัะท� งช้(3นุงานุต(ด้ก�นุเป�นุจำ�ด้หรั'อเก(ด้แนุวความรั�อนุท� ใช้�ได้�จำากความต�านุทานุไฟฟ9า เช้�นุ การัเช้' อมจำ�ด้ ( Spot Welding )

4. การเช)�อม TIG ( Tungsten Inert Gas Welding ) เป�นุว(ธ�การัเช้' อมโลหะโด้ยู่ใช้�ความรั�อนุท� เก(ด้จำากการัอารั�ครัะหว�างลวด้ท�งสเตนุก�บช้(3นุงานุ โด้ยู่ม�แก8สเฉื่' อยู่ปกคล�มบรั(เวณเช้' อมและบ�อหลอมละลายู่เพ' อไม�ไห�บรัรัยู่ากาศภายู่นุอกเข�ามาท$าปฏิ(กรั(ยู่าตรังบรั(เวณท� เช้' อม

Page 34: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

5. การเช)�อม MIG ( Metal Inert Gas Welding ) เป�นุกรัะบวนุการัเช้' อมท� ได้�รั�บความรั�อนุจำากการัอารั�ครัะหว�างลวด้เช้' อมก�บช้(3นุงานุ ลวด้เช้' อมท� ใช้�จำะเป�นุลวด้เช้' อมเปล'อยู่ท� ส�งป9อนุอยู่�างต�อเนุ' อง ไปยู่�งบรั(เวณอารั�คและท$าหนุ�าท� เป�นุโลหะเต(มลงยู่�งบ�อหลอมละลายู่ บรั(เวณบ�อหลอมละลายู่จำะถ"กปกคล�มไปด้�วยู่แก8สเฉื่' อยู่ เพ' อไม�ให�เก(ด้การัรัวมต�วก�บอากาศ

6. การเช)�อมใตุ ฟล0กซ์% ( Submerged Arc Welding ) เป�นุกรัะบวนุการัเช้' อมไฟฟ9าท� ได้�รั�บความรั�อนุจำากการัอารั�ครัะหว�างลวด้เช้' อมเปล'อยู่ก�บช้(3นุงานุเช้' อม โด้ยู่จำะม�ฟล�กซึ่�ช้นุ(ด้เม�ด้ ( Granular Flux ) ปกคล�มบรั(เวณอารั�ค และฟล�กซึ่�ส�วนุท� อยู่"�ใกล�ก�บเนุ'3อเช้' อมจำะหลอมละลายู่ปกคล�มเนุ'3อเช้' อมเพ' อป9องก�นุอากาศภายู่นุอกท$าปฏิ(กรั(ยู่าก�บแนุวเช้' อม ส�วนุฟล�กซึ่'ท� อยู่"�ห�างจำากเนุ'3อเช้' อมจำะไม�หลอมละลายู่ และไม�สามารัถนุ$ากล�บมาใช้�ใหม�ได้�อ�ก

Page 35: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

การกล งเครั' องกล1งเป�นุเครั' องม'อกลข�3นุพ'3นุฐานุท� ม�

ความส$าค�ญอยู่�างมากใช้�ส$าหรั�บกล1งช้(3นุงานุเครั' องม'อกลเบ'3องต�นุ

ชน�ดขึ้องเคร)�องกล ง- เครั' องกล1งต�3ง- เครั' องกล1งหนุ�าจำานุ- เครั' องกล1งป9อนุ- เครั' องกล1งช้นุ(ด้ยู่�นุศ"นุยู่�

Page 36: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

การช�บผ�วแขึ้"ง (Hardening) การช�บผ�วแขึ้"ง (Hardening) ค'อ การั

เพ( มความแข�งให�ก�บผ(วช้(3นุงานุ เพ' อความทนุทานุต�อการัส1กหรัอ และทนุทานุต�อ Dynamic Stresses โด้ยู่นุ$าเหล�กกล�าท� ม�ค�ณสมบ�ต(ทนุทานุต�อการัใช้�งานุหนุ�ก มาท$าให�ผ(วของเหล�กม�ความแข�งเพ( มข13นุ

Page 37: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

การช�บผ�วแขึ้"งแบ!งได เป,น 4 ว�ธี�1. Case Hardening ค'อการันุ$าเหล�ก Low carbon ไปอบก�บสารัท� ม�ปรั(มาณคารั�บอนุส"ง ซึ่1 งอาจำเป�นุของแข�ง ของเหลว หรั'อ ก8าซึ่ จำนุม�อ�ณหภ"ม(เหนุ'อจำ�ด้ว(กฤตบนุผ(วของช้(3นุงานุเพ' อเพ( มปรั(มาณคารั�บอนุข13นุถ1ง 0.85% ต�อมาจำ1งท$า Heat Treatment ซึ่1 งจำะได้�ช้(3นุงานุม�ผ(วแข�งทนุทานุต�อการัส1กหรัอ

Page 38: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

2. Nitriding (Surface Hardening) ค'อ การัท$าให�ผ(วช้(3นุงานุเก(ด้เป�นุโลหะไนุไตรันุ� ด้�วยู่การัอบช้(3นุงานุท� ผ�านุการัท$า Heat Treatment มาแล�ว ในุภาช้นุะป?ด้ท� ม�ก8าซึ่แอมโมเนุ�ยู่หม�นุเว�ยู่นุอยู่"�ตลอด้เวลา อบจำนุม�อ�ณหภ"ม( 500?C เป�นุเวลา 2 - 4 ว�นุ แอมโมเนุ�ยู่จำะสลายู่ต�วให�ก8าซึ่ไฮโด้รัเจำนุ และไนุโตรัเจำนุ จำะซึ่1มเข�าไปในุผ(วช้(3นุงานุเก(ด้เป�นุโลหะไนุไตรันุ� โลหะพวก Plain Carbon Steels ไม�ควรันุ$ามาท$า Nitriding เนุ' องจำากจำะเก(ด้คารั�บอนุไนุไตรันุ� ท� ผ(วช้(3นุงานุจำะท$าให�ช้(3นุงานุเปรัาะเก(นุไป

Page 39: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

ขึ้ อด�ขึ้องการที่&า Nitriding เนุ' องจำากช้(3นุงานุได้�ผ�านุการัท$า Heat treatment มาก�อนุท$า

Nitriding การับ(ด้งอหรั'อแตกรั�าวของช้(3นุงานุซึ่1 งเก(ด้จำากการัท$าให�เยู่�นุต�วโด้ยู่เรั�วจำ1งไม�ม� และหล�งจำากผ�านุการัท$า Nitriding แล�วจำะปรัาศจำากความเครั�ยู่ด้ภายู่ในุเนุ'3อโลหะ

ผ(วช้(3นุงานุจำะแข�งปรัะมาณ 1050 - 1100 HV ท� ความล1กปรัะมาณ 0.03 - 0.08 มม.

ความแข�งของผ(วช้(3นุงานุจำะคงสภาพท� อ�ณหภ"ม( 500 0C ในุขณะท� ช้(3นุงานุท� ผ�านุการัท$า Carburising จำะม�ความแข�งของผ(วเพ�ยู่งปรัะมาณ 200 0C เม' ออ�ณหภ"ม(เก(นุกว�า 200 0C ผ(วช้(3นุงานุจำะอ�อนุต�วลง

ทนุทานุต�อการัก�ด้กรั�อนุต�างๆ ได้�ด้�มากม�ความทนุทานุต�อการัล�าต�ว (Fatigue) ของเนุ'3อโลหะการัท$า Nitriding จำะเส�ยู่ค�าใช้�จำ�ายู่ในุข�3นุต�นุ เช้�นุ ค�าก�อสรั�างโรังงานุ

มากกว�าการัช้�บแข�งแบบอ' นุๆ และยู่�งต�องใช้�โลหะผสมช้นุ(ด้พ(เศษ์อ�กด้�วยู่ แต�ถ�าต�องช้�บแข�งช้(3นุงานุจำ$านุวนุมากๆ ว(ธ�นุ�3จำะถ"กกว�าว(ธ�อ' นุๆ

Page 40: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

3. Flame Hardening ค'อ การัใช้�เปลว Oxy Acetylene เผาช้(3นุงานุจำนุม(อ�ณหภ"ม(เหนุ'อจำ�ด้ว(กฤต( แล�วพ�นุละอองนุ$3าให�ช้(3นุงานุเยู่�นุต�ว เหล�กกล�าท� ท$า Flame Hardening ควรัจำะม�ปรั(มาณคารั�บอนุ 0.4 - 0.6 % เพ' อให�ช้(3นุงานุม�ผ(วแข�งและทนุทานุต�อการัใช้�งานุหนุ�ก เหล�กกล�าท� ม�ปรั(มาณคารั�บอนุ 0.45 % หล�งจำากท$า Flame Hardening จำะม�ผ(วแข�งปรัะมาณ 600 - 650 HV ท� ความล1กปรัะมาณ 3.0 - 3.8 มม. ต�วอยู่�างช้(3นุงานุ เช้�นุ เก�ยู่รั� ล"กเบ�3ยู่ว ซึ่� เฟ>องต�างๆ ก�อนุท� จำะนุ$าช้(3นุงานุมาช้�บแข�งควรัจำะลด้ความเครั�ยู่ด้ภายู่ในุออกเส�ยู่ก�อนุ หล�งจำากท$าการัช้�บผ(วแข�งแล�วจำ1งท$าการั Annealing ท� อ�ณหภ"ม(ต$ าๆ เพ' อลด้ความเครั�ยู่ด้อ�กท�หนุ1 ง

Page 41: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

4. Induction Hardening ค'อ การัให�ความรั�อนุผ(วช้(3นุงานุอยู่�างรัวด้เรั�ว ด้�วยู่กรัะแสความถ� ส"งท$าให�ช้(3นุงานุม�อ�ณหภ"ม(เหนุ'อจำ�ด้ว(กฤต(ภายู่ในุเวลา 3 - 5 ว(นุาท� แล�วท$าให�เยู่�นุต�ว โด้ยู่การัพ�นุละอองนุ$3า ความล1กของผ(วช้�บแข�งท� ได้�ม�ค�าปรัะมาณ 3.2 มม. เหล�กกล�าท� จำะนุ$ามาท$า Induction Hardening ควรัม�ปรั(มาณคารั�บอนุ 0.4 - 0.6 % ว(ธ�นุ�3ถ�าควบค�มเวลาท� ใช้�ในุการัช้�บแข�งได้�ตามก$าหนุด้ การัท� ผล1กจำะขยู่ายู่ขนุาด้ข13นุ การับ(ด้งอของช้(3นุงานุ หรั'อ De-Carburisation จำะไม�ม�โอกาสเก(ด้ข13นุ

Page 42: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

การัอบอ�อนุการอบอ!อน หมายู่ถ1ง การัอบเพ' อให�เหล�ก

อ�อนุลง (Softening) หรั'อเพ' อท$าให�เหล�กเหนุ�ยู่วข13นุ (Toughening)

ว0ตุถุ�ประสงค% ค'อ การัอบเพ' อให�ค'นุต�ว เนุ' องจำากเหล�กท� ผ�านุการัข13นุรั"ปเยู่�นุ (Cold Working) หรั'อการัหล�อมา ม�กจำะม�ความแข�งเพ( มข13นุ และไม�สม$ าเสมอ ท$าให�การักล1งหรั'อไสได้�ยู่าก ด้�งนุ�3นุจำ1งจำ$าเป�นุต�องท$าลายู่ความแข�งของเหล�ก เพ' อกล1งไสได้�สะด้วก ม�สอง 2 ว(ธ� ค'อ

Page 43: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

1. กรรมว�ธี�การที่&า Full Annealing (การอบอ!อนอย!างสมบ�รณ์%) เหล�ก Hypo-eutectoid ถ"กปล�อยู่ให�เยู่�นุช้�าๆ การัเปล� ยู่นุโครังสรั�างภายู่ในุ จำะกล�บส"�สภาพใกล�เค�ยู่งสมด้�ลยู่�ของโครังสรั�างท� เป�นุอยู่"�เด้(ม เช้�นุ มารั�เทนุไซึ่ต�หรั'อเบนุไนุท� จำะกล�บมาเป�นุเฟอรั�ไรัท� และซึ่�เมนุไทต� ท$าให�ความแข�งลด้ลง กลายู่เป�นุเหล�กอ�อนุนุ( ม

Page 44: โลหะและกระบวนการขึ้นรูป

2. กรรมว�ธี�การที่&า Incomplete Annealing หร)อ Process Annealing (การอบอ!อนไม!สมบ�รณ์%) โด้ยู่แบ�งการัเผาให�ความรั�อนุออกเป�นุ

2.1 Stress-relief Anneals เพ' อการัขจำ�ด้ความเค�นุตกค�าง (Stress-relief) เพ' อท$าลายู่ความเครั�ยู่ด้ภายู่ในุให�หมด้ไป เช้�นุ เหล�กท� ถ"กรั�ด้หรั'อต�ข13นุรั"ปมา ต�องผ�านุการั Annealing เพ' อให�ความต�านุทานุแรังกรัะท$านุ�อยู่ลง

2.2 Spheroidising Anneals เพ' อต�องการัเปล� ยู่นุให�โครังสรั�างของ Cementite เปล� ยู่นุจำากเป�นุแผ�นุ (lamella) ให�กลายู่เป�นุล�กษ์ณะเม�ด้กลมๆ (Spheroid) เพ' อเพ( มความเหนุ�ยู่วและลด้ความเปรัาะของช้(3นุงานุ