วสด และเครองมอพนฐาน

วชา การออกแบบและเทคโนโลย (เทคโนโลย)

จดประสงคบทเรยน

วเคราะหสมบตของวสด เพอน าไปใชในการสรางหรอพฒนาชนงานไดอยางถกตองและเหมาะสม

วเคราะหและเลอกเครองมอพนฐาน เพอน าไปใชในการสรางหรอพฒนาชนงานไดอยางถกตอง เหมาะสม และปลอดภย

บทน า

การมความรเกยวกบวสด สมบตของวสด อปกรณ และเครองมอ ชวยลดเวลาในการสรางชนงาน ท าใหไดชนงานตรงกบความตองการ มความปลอดภยในการใชเครองมอ การใชทรพยากรอยางมคณคา

ประเภทของวสด

จากธรรมชาต ดน หน ทราย เขาสตว หนงสตว ใบไม น ามาสรางสงของเครองใช

มนษยสรางขน วสดสงเคราะห เชน โลหะ ไม เซรามก คอมโพสต วสดสมยใหม แปรรป ไมแปรรป

สมบตของวสด

สภาพยดหยน (elasticity) เปลยนแปลงรปรางไดเมอมแรงกระท า และจะกลบคนสรปรางเดมเมอหยดออกแรงกระท า เชน การสรางสะพาน ยาง สปรง สายเคเบล

ความแขงแรง (STRENGTH)

ความสามารถในการรบน าหนก หรอ แรงกดทบ

วสดคงสภาพไมแตกหก

วสดทรบน าหนกไดมากจะมความแขงแรงมากกวาวสดทรบน าหนกไดนอย

การน าความรอน (HEAT CONDUCTION)

เปนการถายเทความรอนภายในวตถ หรอ ระหวางวตถทสมผสกน

พลงงานความรอนเคลอนทจากอณหภมสงไปยงอณหภมต า

สมบตตวน าความรอน (ความรอนผานไดด) เหลก อะลมเนยม ทองเหลอง

สมบตตวน าความรอน (ความรอนผานไดไมด เปนฉนวนความรอน) ไม พลาสตก ผา

วสดนาร

วสด

โลหะ ไม เซรามก วสดผสม วสดสมยใหม

โลหะ (METAL)

ไดจากการถลงสนแร เชน เหลก ทองแดง อะลมเนยม นกเกล ดบก สงกะส ทองค า ตะกว

โลหะเนอคอนขางบรสทธ มความแขงแรงไมเพยงพอ

ตองผานกระบวนการปรบปรงสมบตกอน

โลหะแบงเปน 2 ประเภท

โลหะประเภทเหลกและโลหะประเภททไมใชเหลก

โลหะ (ประเภทเหลก) (FERROUS METAL)

เปนโลหะทมธาตเหลกเปนสวนประกอบหลก เหลกหลอ เหลกเหนยว เหลกกลา

ปรบเปลยนรปราง คณภาพและรปทรงไดหลายวธ การหลอ การกลง การอดรดขนรป

ตวอยางประเภทเหลกในงานชาง

เหลกฉาก (Angle bar) รปทางตวแอล เกดจากการรดรอน

ตวอยางประเภทเหลกในงานชาง

เหลกเสนกลม (Round bar) เปนเสนกลม ผวเรยบ

ตวอยางประเภทเหลกในงานชาง

เหลกกลอง (Steel tube) เปนกลองสเหลยม รบแรงตานทานการเสยรปขณะใชงานไดด ใชเปนโครงหลงคาเหลก คานเหลก ใชแทนไม หรอ คอนกรต

ตวอยางประเภทเหลกในงานชาง

เหลกตวซ (C light lip channel) เปนรปตวซ ใชท าโครงสรางหลงคา และเสาค ายน รบน าหนกไมมาก

ตวอยางประเภทเหลกในงานชาง

เหลกแผน (plate) เปนแผนสเหลยม ผวเรยบ ใชในโครงสรางทวไป ใชปพน เชอมตอโครงสรางยานยนต ตอเรอ สรางสะพานเหลก

ตวอยางประเภทเหลกในงานชาง

เหลกทอด า (Carbon steel pipe) เปนทอกลม ใชกบงานกอสรางทรบน าหนกไมมาก ใชในงานประกอบทวไป ใชท าทอลม และทอน ามน ชอเรยก ทอกลม เหลกหลอด กลมด า ทอด า

โลหะ (ประเภทไมใชเหลก) (NON -FERROUS METAL)

เปนโลหะทไมมธาตเหลกเปนองคประกอบ

ไมเปนสนม เชน ดบก อะลมเนยม สงกะส ตะกว ทองแดง ทอง ค า เงน ทองค าขาว แมกนเซยม

ตวอยางประเภทไมใชเหลกในงานชาง

สงกะส ขนรปไดงาย มความแขงแรง ทนตอการเกดสนม ใชในงานเคลอบโลหะ เพอปองกนสนมและการกดกรอน

ตวอยางประเภทไมใชเหลกในงานชาง

ทอง มความออนตว ยดและตเปนแผนไดน าไฟฟาไดดทนตอการกดกรอน ใชในอตสาหกรรมอเลกทรอนกส

ตวอยางประเภทไมใชเหลกในงานชาง

อะลมเนยม น าหนกเบา งายตอการเปลยนแปลงรปราง น าไฟฟาและความรอนไดด

ตวอยางประเภทไมใชเหลกในงานชาง

สเตนเลส ทนทานตอการกรดกรอนและสนม ขนรปงาย แขงแรง ทนทาน ทนตอความรอน ท าความสะอาดงาย

ไม (WOOD)

มความสวยงามแขงแรง

การเสอมสภาพตามอาย

ดดความชน ผพงงาย

ปญหา ปลวก มอด แมลง และตดไฟงาย

ไมสงเคราะหพลาสตก (WOOD PLASTIC COMPOSITE)

วสดทดแทนไมธรรมชาต การน าผงไม ขเลอย มาผสมกบพลาสตก

ไมสงเคราะหพลาสตก (WOOD PLASTIC COMPOSITE)

ไฟเบอรบอรดความหนาแนนปานกลาง (Medium density fiber board) การบดทอนไมเนอออนใหเปนเสนใย ผานการอดประสานชนไมดวยกาว สามารถผลตเปนแผนบาง ๆ ขนรป เจาะหรอท าชนงานไดงาย พนสได และมราคาถกกวาไมอด

ไมสงเคราะหพลาสตก (WOOD PLASTIC COMPOSITE)

พารตเคลบอรด (Particle board) ผลตจากเศษไม หรอ ขเลอย ประสานกนดวยสารเคม โดยการบดอด ราคาถก สวยงาม มความแขงแรงนอย อายการใชงานสน ไมทนตอความชน

ไมสงเคราะหไฟเบอรซเมนต (WOOD FIBER COMPOSITE)

ทมสวนผสม ของ ปน ทราย และ ผงไม

ผานกระบวนการอดขนรป

มความแขงแรงเทยบเทาคอนกรต

ใชเปนไมเชงชาย ไมระแนง ไมบวพน ไมผนงบนได

เซรามก (CERAMIC)

เซรามก เปนผลตภณฑทท าวตถดบในธรรมชาต เชน ดน หน ทราย และแรธาตตาง ๆ น ามาผสม

น าไปเผาเพอเปลยนเนอวตถใหแขงแรงและคงรป

กระจกแผน

มความแขงแรงต า

ผวกระจกเปนรอยขดไดงาย

ใชท าเปนกรอบรป กระจกเงา และกระจกทใชส าหรบเครองเรอน

กระจกเงา (MIRROR GLASS)

เกดจากการฉาบโลหะเงนลงไปทดานหนงของกระจก

สามารถสะทอนภาพของวตถไดเทากนหมด

ใชเปนกระจกสอง ในหองน า หรอ หองแตงตว

กระจกสะทอนแสง (REFLECTIVE GLASS)

เคลอบสารสะทอนแสง

สะทอนแสงได 20-30 %

ชวยลดความรอนทเขามาภายในอาคาร

แสงไมสามารถผานเขามาในอาคารได

ใชในอาคารพาณชย หรอ กระจกประตบาน

กระจกนรภย (TEMPERED GLASS)

แขงแรงกวากระจกธรรมดา 5 – 10 เทา

เมอกระจกแตกจะกระจายเปนเมดเลก ๆ

มความคมนอย

ใชเปนกระจกตโชว กระจกหนารถยนต หนาตาง

รบความรอนทสงกวาปกต

กระจกกงนรภย (HEAT STRENGTHENED GLASS)

แขงแรงกวากระจกธรรมดา 2 – 3 เทา

เมอกระจกแตกจะมลกษณะเปนปากฉลามยดตดอยกบกรอบไมหลน

นยมใชท าผนงอาคารทมแรงปะทะของลมสง

กระจกฉนวนความรอน (INSULATING GLASS)

การน ากระจกสองแผนมาประกบกน

บรรจฉนวนไวภายใน เพอมสมบตการเกบรกษาอณหภมภายใน

แสงผานเขามาในอาคารได

แตไมใหความรอนผานเขามา

ใชส าหรบอาคารทตองการรกษาอณหภม

เชน พพธภณฑ หองเกบไวน

วสดผสม (COMPOSITE)

การผสมวสดตงแต 2 วสดขนไป

วสดทผสมจะตองไมละลายซงกนและกน

วสดทมปรมาณมาก เรยกวสดหลก (Matrix)

วสดอนทแทรกหรอกระจายอยในเนอวสดหลก เรยกวา วสดเสรมแรง (Reinforcement)

วสดเชงประกอบพอลเมอร (POLYMER MATRIX COMPOSITE : PMC)

เปนการเสรมแรงใหพอลเมอร (เปนวสดหลก) โดยเตมเสนใยเสรมแรง

เสนใยแกว ไฟเบอรกลาส เสนใยคารบอน เสนลวด โลหะ

ท าใหมความแขงแรง ทนแรงดง หรอ แรงกดทบ

วสดเชงประกอบโลหะ (METAL MATRIX COMPOSITE : MMC)

มโลหะเปนวสดหลก เชนอะลมเนยม

วสดเสรมแรงเปนพวกเซรามก

หรอ สารเสรมแรงโลหะ เชน ซลคอนคารไบด เสนใยโบรอน

ท าใหโลหะหลกมความทนทาน อายการใชงานนาน

ทนทานตอการกรดกรอน มน าหนกเบา

วสดเชงประกอบเซรามก (CERAMIC MATRIX COMPOSITE : CMC)

วสดหลกเซรามก ทนทานตออณหภมสง ๆ ไมน าความรอน ทนทานตอการกรดกรอน เปราะ แตกหกงาย

สารเสรมแรง เพอท าใหทนทานและมความเหนยว อะลมนา ซลกา ซลคอนคารไบด

คอนกรตเปนวสดเชงประกอบ ปน กรวด ทราย มาผสมกน

วสดสมยใหม (MODERN MATERIAL)

วสดทผลต หรอสงเคราะหดวยเทคโนโลยชนสง วสดนาโน วสดชวภาพ

วสดนาโน

มขนาด 1 – 100 นาโนเมตร โดยแบงไดเปน 2 กลม วสดนาโนจากธรรมชาต เชน เสนขนในตนตกแก ใบบว วสดนาโนจากการผลต พฒนาปรบปรงใหวสดมสมบตทดขน วสดถกท าใหเลกในระดบนาโนเมตร

ท าใหมพนผวมากขน สงผลตอสดสวนของพนทผวตอปรมาตรเพมมากขน

เครองมอพนฐาน

วชา การออกแบบและเทคโนโลย (เทคโนโลย)

เครองมอส าหรบการวดขนาด

ไมโครมเตอร (Micrometer) ใชวดขนาดชนงานทมขนาดเลกและแมนย าสง สามารถแบงขนาดขนาด 1 CM ไดละเอยด 1000 เทา สามารถแบงขนาดขนาด 1 MM ไดละเอยด 100 เทา เชน กระดาษ เสนผานศนยกลางเสนลวด วดนอก วดใน และ วดลก

เครองมอส าหรบการวดขนาด

เวอรเนยรคาลเปอร (Virnier Caliper) เครองมอวดขนาดอยางละเอยด ใชหลกเวอรเนยรสเกลและปากวด ปากวดใน และปากวดนอก

เครองมอส าหรบการวดขนาด

ไมบรรทดวดองศาหรอใบวดมม (Protractor) วดขนาดมมของชนงาน เปนองศาทมความละเอยด วดมมได 0 – 180 องศา

เครองมอส าหรบการตด

คมปากแหลม เปนคมขนาดเลกทมปากเลกยาว ใชบบ ตด วสดขนาดเลก

เครองมอส าหรบการตด

คมตดปากเฉยง ใชตดวสดชนเลก เชน สายไฟ ลวด

เครองมอส าหรบการตด

เลอยรอและปากกาตด ใชตดแตงไม มฟนละเอยด ใชตดแตงผวหนาไม ใหผวหนาไมเรยบ

เครองมอส าหรบการตด

เลอยจกซอ เลอยไฟฟาใชส าหรบตดไม ท างานโดยใชใบเลอย ตดไดทงแนวตรง และ แนวโคง

เครองมอส าหรบการตด

เลอยตดเหลก ตดโลหะ หรอ เหลก ตองใชแรงมาก และไมเรวเกนไป

เครองมอส าหรบการตด

เลอยวงเดอน ตดตรง ตดเอยง ตดเซาะรอง ตดไม พลาสตก เหลก อะลมเนยม สแตนเลส

เครองมอส าหรบการตด

เลอยไฟเบอร มความเรวสง แผนใบเลอนท าจากหนเจย ตดโลหะ เชน เหลก ทองเหลอ ทองแดง

เครองมอส าหรบการตด

ปากกาตดกระจก หวท าดวยวสดทมองคประกอบของเพชร ใชตดโดยลากปากกาไปบนกระจก และใชมอแยกกระจกออก

เครองมอส าหรบการเจาะ

สวานมอ แบบธรรมดา เจาะวสดทวไป เชน ไม เหลก แบบโรตาร มกลไกชวยผอนแรง ใชเจาะปน ใชกบดอกสวานเฉพาะ