กระบวนการในการขึ้นรูปโลหะ

เครื่องมือสำคัญในกระบวนการผลิตคือแม่พิมพ์
หรือเครื่องมือเฉพาะที่เรียกว่า ดาย (Die) ในการขึ้นรูปโลหะ

        กระบวนการ “ขึ้นรูปโลหะ” (Metal Forming Process) หมายถึง กระบวนการผลิตรูปแบบหนึ่งที่เปลี่ยนรูปร่างของวัตถุดิบที่เป็นโลหะชนิดต่างๆ เช่น เหล็กกล้า, อะลูมิเนียม, สแตนเลส, นิเกิล, ทองเหลืองหรือทองแดง ฯลฯ ให้กลายเป็นชิ้นส่วนหรือผลิตภัณฑ์ในรูปร่างและรูปแบบตามที่ต้องการ โดยมีเครื่องมือสำคัญในกระบวนการผลิตคือแม่พิมพ์หรือเครื่องมือเฉพาะที่เรียกว่า ดาย (Die) ในการขึ้นรูป ของดีของการ “ขึ้นรูปโลหะ” ก็คือไม่มีการเสียเศษ และไม่มีการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบภายในของวัสดุนั้นๆ ซึ่งแตกต่างจากกระบวนการหล่อโลหะ (Casting Process) ที่มีการเปลี่ยนแปลงสถานะของวัตถุดิบจากของแข็งเป็นของเหลวก่อน ด้วยอุณหภูมิที่สูง แล้วนำมาเทเข้าสู่แม่พิมพ์ เมื่อโลหะแข็งตัวแล้วก็จะได้ชิ้นงานตามที่ต้องการ หรือการกลึง-ปาดหนา (Machining Process) ที่เป็นกระบวนการผลิตชิ้นงานที่สูญเสียเศษของวัตถุดิบ นั่นเอง

องค์ประกอบในการ “ขึ้นรูปโลหะ” ที่ช่วยให้ชิ้นงานสมบูรณ์มีอะไรบ้าง?

การผลิตชิ้นงานด้วยกระบวนการปั๊มขึ้นรูปโลหะ เพื่อให้ได้ชิ้นงานที่สมบูรณ์ถูกต้องเที่ยงตรงตามความต้องการ และควบคุมต้นทุนการผลิตที่ไม่สูงเกินไป จำเป็นต้องมีองค์ประกอบสำคัญตามที่ W.H. Backofen, E. Gebhardt, O. Kienzle, J.H. Schey and K. Lange กล่าวไว้ มีอยู่ 5 ส่วน ดังนี้คือ

• กลไกการเปลี่ยนรูปถาวรของวัสดุและการไหลตัว : ซึ่งก็คือสภาวะความเค้นที่เกิดขึ้นในบริเวณต่างๆ เพื่อวางแผนการออกแบบแม่พิมพ์ให้มีประสิทธิภาพ ลดความคลาดเคลื่อนเสียหายในตำแหน่งที่อาจจะเกิดขึ้น เพื่อให้ได้ชิ้นงานที่สมบูรณ์มากที่สุด
  
  
• คุณสมบัติของวัสดุเริ่มต้นหรือองค์ประกอบทางเคมี : ที่เป็นตัวแปรความแข็งแรงของวัสดุ รวมถึงการปรับปรุงโครงสร้างโดยใช้ความร้อนก่อน ขึ้นรูปโลหะ ด้วย
  
  
• คุณสมบัติของวัสดุหลังขึ้นรูป : คือคุณสมบัติของลักษณะผิวโลหะที่เกิดครียดแข็ง (Strain Hardening) ของเนื้อวัสดุ ซึ่งอาจจะส่งผลต่อการนำไปใช้งาน จึงต้องคำนึงถึงการปรับปรุงคุณสมบัติด้วยความร้อน ก่อนนำมาใช้นั่นเอง
  
  
• บริเวณผิวสัมผัสระหว่างชิ้นงานและแม่พิมพ์ : เป็นบริเวณที่เกิดการเสียดทานที่ต้านการไหลตัวของวัสดุ จึงควรมีความเข้าใจในเรื่องของการปรับสภาวะผิวของแม่พิมพ์และชิ้นงาน ไปจนถึงการสึกหรอที่ผิวของแม่พิมพ์ในระหว่างการปั๊มขึ้นรูปโลหะด้วย
  
  
• ความเข้าใจในกระบวนการทำงานของแม่พิมพ์ : สิ่งนี้เป็นสิ่งที่มีผลต่อความสำเร็จของกระบวนการขึ้นรูป เพราะเมื่อเข้าใจในกระบวนการการทำงานของแม่พิมพ์แล้ว ก็จะทำให้เกิดตามรูปแบบที่ต้องการ ง่ายต่อการใช้งานและการซ่อมบำรุง รวมถึงไม่ทำสิ่งใดเพื่อให้เกิดความเสียหายแก่แม่พิมพ์ได้อีกด้วย
  
  
• ความเข้าใจในการทำงานของเครื่องปั๊ม : เครื่องปั๊มคือตัวส่งผ่านแรงในการประกบชุดแม่พิมพ์ เพื่อขึ้นรูปโลหะตามชิ้นงานที่ต้องการ ซึ่งการเข้าใจในการทำงานของเครื่องปั๊ม การปรับตั้งเงื่อนไขต่างๆ หรือการเลือกเครื่องปั๊มให้เหมาะกับชิ้นงานจะช่วยให้คุณผลิตชิ้นงานที่ได้คุณภาพและตรงตามความต้องการ นั่นเอง

ประเภทของการ “ขึ้นรูปโลหะ”

ความจริงแล้วเราสามารถจำแนกประเภทของการขึ้นรูปได้ 2 แบบ คือ 1. จำแนกตามลักษณะของวัตถุดิบเริ่มต้น เช่น แผ่นโลหะ หรือ ก้อนโลหะ 2. จำแนกตามกระบวนการการทำงาน ได้แก่ การขึ้นรูปแบบร้อน (Hot Working) และการขึ้นรูปแบบเย็น (Cold Working) ซึ่งมีรายละเอียด ดังนี้


1. การจำแนกตามลักษณะของการ “ขึ้นรูปโลหะ” ตามวัตถุดิบเริ่มต้น : ได้แก่

1.1 การขึ้นรูปโลหะแผ่น (Sheet Metal Forming Process) : การผลิตชิ้นงานจากแผ่นโลหะชนิดต่างๆ จะมีความหนาไม่เกิน 6 มม. โดยมีกระบวนการดังนี้

• • กระบวนการตัดเฉือน (Blanking Process) เป็นวิธีการตัดแผ่นโลหะด้วยพั้นซ์ (punch)หรือใบมีด และดาย (die) ให้ได้รูปร่างตามที่ต้องการเพื่อนำไปใช้งาน
  • กระบวนการพับขึ้นรูป (Bending Process) เป็นการรพับโลหะขึ้นจากแกนเส้นตรงจนโลหะมีลักษณะโค้งงอ
  • กระบวนการลากขึ้นรูปลึก (Deep Drawing Process) เป็นการเปลี่ยนแปลงแผ่นโลหะด้วยเครื่องมือสำคัญสามอย่างได้แก่ พั้นช์ (punch) ดาย (die) และแผ่นจับชิ้นงาน (Blank Holder) ทำให้แผ่นโลหะมีความลึกมากกว่าหรือเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของชิ้นงาน

1.2 การขึ้นรูปโลหะก้อน (Bulk Metal Forming Process) : มีกระบวนการดังนี้

• • กระบวนการทุบขึ้นรูป (Forging Process) ซึ่งกระบวนการนี้สามารถแยกได้เป็น การตีด้วยค้อน (แบบโบราณ), การตีกระแทก (drop forging) การตีขึ้นรูปด้วยวิธีการนี้จะจะใช้แบบดายที่มีลักษณะเป็นแบบดายปิด ซึ่งมักจะใช้ในการผลิตชิ้นส่วนโลหะ ที่เป็นบ่าหรือขอบ โดยการเตรียมชิ้นงานให้มีขนาดใกล้เคียงกับแบบดายที่จะใช้ในการขึ้นรูปโลหะ
    
    
  • กระบวนการอัดรีดขึ้นรูป (Extrusion Process) กระบวนการนี้ชิ้นงานจะถูกบีบอัดหรือดันเข้าไปในช่องเปิดของแม่พิมพ์แบบdie และถูกผลักออกโดยใช้เครื่องอัดแบบไฮดรอลิก ซึ่งพื้นผิวหน้าตัดของชิ้นงานจะขึ้นอยู่กับดายที่ใช้
    
    
  • กระบวนการรีดขึ้น รูป (Rolling Process) จะเป็นกระบวนการลดความหนาของวัสดุ โดยอาศัยแรงกดจากลูกรีด ทำให้เกิดการบีบอัดลงบนวัสดุ การรีดขึ้นรูปมีสองแบบคือการรีดขึ้นรูปแบบแบนและการรีดขึ้นรูปแบบเป็นรูปทรง เพื่อให้ได้วัสดุเป็นรูปต่างๆตามต้องการ
    
    
  • กระบวนการดึงขึ้นรูป (Wire and Bar Drawing) กระบวนการนี้คล้ายกับการอัดขึ้นรูป คือชิ้นงานจะถูกดึงให้เคลื่อนตัวผ่านแม่พิมพ์(die) ในแนวตัดขวาง เพื่อให้ได้ชิ้นงานตามที่ต้องการ ชิ้นงานที่ผลิตด้วยวิธีการนี้ ได้แก่เส้นลวด (wires) เหล็กเส้น (bars) เป็นต้น

2. การจำแนกตามลักษณะของการ “ขึ้นรูปโลหะ” ตามกระบวนการการทำงาน : ได้แก่

2.1 การขึ้นรูปโลหะด้วยกระบวนการความร้อน (Hot Working) : คือการใช้ความร้อนทำให้รูปร่างของโลหะเป็นไปตามรูปทรงที่ต้องการ ซึ่งมีด้วยกันหลายวิธี เช่น การตีขึ้นรูป (Forging), การรีดร้อน (Hot Rolling), การแทงขึ้นรูป (Piercing), การเชื่อม (Welding), การดึงและกดขึ้นรูป (Drawing & Cupping) และการหมุนขึ้นรูป (Spinning) เป็นต้น โดยข้อดีของการขึ้นรูปโลหะแบบร้อน จะช่วยให้เนื้อโลหะมีความหนาแน่นเพิ่มขึ้น ช่วยลดความพรุ่นของเนื้อโลหะซึ่งเป็นผลทำให้โลหะมีคุณสมบัติดีขึ้นนั่นเอง

2.2 การขึ้นรูปโลหะด้วยกระบวนการความเย็น (Cold Working) : ป็นการเปลี่ยนแปลงรูปร่างหรือรูปทรงของโลหะด้วยอุณหภูมิที่ต่ำ ประมาณ 20-25 องศาเซลเซียส โดยไม่ได้ทำให้โลหะเกิดผลึกใหม่ ซึ่งมีด้วยกันหลายวิธี เช่น การดัดงอ (Bending) การรีดเย็น (Cold Rolling) การอัดรีด (Extruding) การบิดงอ (Squeezing) การรีดขึ้นรูป (Shear Spinning) การตัดยึด (Stretching) การงอตรง (Straight Bending) การตีขึ้นรูป (Shot Peening) การขึ้นรูปพิมพ์ลึก (Deep Drawing) การกระแทกขึ้นรูป (Forging) การแทงขึ้นรูป (Hobbing) เป็นต้น ส่วนข้อดีของการขึ้นรูปโลหะแบบเย็น ก็คือช่วยประหยัดวัตถุดิบ เพราะชิ้นงานโลหะไม่ได้ถูกเฉือนออกไป แต่เนื่องจากวิธีการนี้จะต้องใช้เครื่องจักรขนาดใหญ่ที่ต้องมีความเสถียรสูง ทำให้ต้นทุนในการผลิตสูงตามไปด้วย หากไม่ได้ผลิตจำนวนที่เยอะ

กระบวนการขึ้นรูปโลหะ หากเปรียบเทียบกระบวนการผลิตชิ้นงานรูปแบบอื่น ไม่ว่าจะเป็นการพับ การกลึง การปาด หรือการหล่อ ซึ่งการปั๊มขึ้นรูปเป็นกระบวนการที่มีความเค้นในเนื้อวัสดุสูง ดังนั้นแม่พิมพ์ที่ใช้จึงต้องมีความแข็งแรง มีขนาดใหญ่และคุณภาพสูง รวมถึงเครื่องปั๊มที่ใช้ก็จะต้องมีความสามารถในการส่งผ่านแรงได้มากเพียงพอ จึงเป็นกระบวนการผลิตที่มีต้นทุนสูง ฉะนั้น นอกจากการควบคุมคุณภาพของชิ้นงานในการสั่งผลิตแล้ว ที่สำคัญไม่แพ้กันก็คือ การควบคุมต้นทุนการผลิตในแต่ละครั้งจึงเป็นเรื่องท้าทายสำหรับผู้ประกอบการอุตสาหกรรมทุกธุรกิจ นั่นเอง

หากคุณกำลังมองหาบริษัทที่สามารถผลิตชิ้นส่วนโลหะที่มีคุณภาพให้คุณได้ บริษัท P&S Stainless Steel Center ของเรามีช่างเทคนิคที่มีความชำนาญงานการ ขึ้นรูปโลหะ ไม่ว่าจะเป็น งานตัดพับเชื่อมประกอบและทำสี ที่รับรองว่าคุณจะได้งานที่ตรงตามความต้องการในราคาที่สมเหตุสมผลแน่นอน

ติดต่อสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติม หรือสั่งซื้อสินค้าได้ที่
บริษัท พี แอนด์ เอส สเตนเลสสตีลเซ็นเตอร์ จำกัด
Tel : 081-618-0778, 081-615-4296, 082-782-8654, 02-753-7753
Fax : 02-753-7770
Email : pands_stainless@yahoo.com
LINE : @psmetal
Facebook : @psstainlesssteel