ความรู้พื้นฐานทางวิศวกรรม

คุณสมบัติของธาตุต่าง ๆ เมื่อผสมลงไปในเหล็ก

2011-10-16T06:23:00.000-07:00

ในปัจจุบันมีการพัฒนาโลหะ เพื่อให้มีคุณสมบัติทางกล คุณสมบัติทางฟิสิกส์ และคุณสมบัติทางเคมี ให้ได้ตามความเหมาะสม เพื่อนำไปใช้งาน ในการพัฒนานี้จะนิยมเติมธาตุต่าง ๆ ไปในโลหะแม่ในอัตราส่วนที่เหมาะสม ฉะนั้นเราจะต้องมีการศึกษาผลต่าง ๆ ที่มีผลต่อโลหะ

ตารางธาตุ

คาร์บอน (Carbon) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ C
เป็นธาตุที่สำคัญที่สุด จะต้องมีผสมอยู่ในเนื้อเหล็ก มีคุณสมบัติทำให้เหล็กแข็งเพิ่มขึ้น หลังจากนำไปอบชุบ (Heat Treatment) โดยรวมตัวกับเนื้อเหล็ก เป็นสารที่เรียกว่า มาร์เทนไซต์ (Martensite) และซีเมนไตด์ (Cementite) นอกจากนั้น คาร์บอนยังสามารถรวมตัวกับเหล็ก และธาตุอื่น ๆ กลายเป็นคาร์ไบด์ (Carbide) ซึ่งจะช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการสึกหรอของเหล็ก อย่างไรก็ตาม คาร์บอนจะลดความยืดหยุ่น (Elasticity) ความสามารถในการตีขึ้นรูป (Forging) และความสามารถในการเชื่อม (Welding) และไม่มีผลต่อความต้านทานการกัดกร่อน

อลูมิเนียม (Aluminium) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Al
เป็นธาตุที่นิยมใช้เป็นตัวไล่แก็สออกซิเจน และไนโตรเจน (Deoxidizer และ Denitrizer) มากที่สุด ซึ่งผสมอยู่เล็กน้อยในเหล็ก จะมีผลทำให้เนื้อละเอียดขึ้น เมื่อใช้ผสมลงในเหล็กที่จะนำไปผ่านกระบวนการอบชุบแข็ง โดยวิธีไนไตรดิ้ง (Nitriding) ทั้งนี้เนื่องจากอลูมิเนียมสามารถรวมตัวกับไนโตรเจน เป็นสารที่แข็งมาก ใช้ผสมลงในเหล็กทนความร้อนบางชนิด เพื่อให้ต้านทานต่อการตกสะเก็ด (Scale) ได้ดีขึ้น

โบรอน (Boron) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ B
ช่วยเพิ่มความสามารถชุบแข็งแก่เหล็ก ที่ใช้ทำชิ้นส่วนเครื่องจักรทั่วไป จึงทำให้ใจกลางของงานที่ทำด้วยเหล็กชุบผิวแข็ง มีความแข็งสูงขึ้น โบรอนสามารถดูดกลืนนิวตรอนได้สูง จึงนิยมเติมในเหล็กที่ใช้ทำฉากกั้นอุปกรณ์นิวเคลียร์

เบริลเลียม (Beryllium) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Be
สปริงนาฬิกาซึ่งต้องต่อต้านอำนาจแม่เหล็ก และรับแรงแปรอยู่ตลอดเวลานั้น ทำจากทองแดงผสมเบริลเลียม (Beryllium-Coppers Alloys) โลหะผสมนิกเกิล-เบริลเลียม (Ni-Be Alloys) แข็งมาก ทนการกัดกร่อนได้ดี ใช้ทำเครื่องมือผ่าตัด

แคลเซียม (Calcium) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Ca
แคลเซียมจะใช้ในลักษณะแคลเซียมซิลิไซด์ (CaSi) เพื่อลดออกซิเดชั่น (Deoxidation) นอกจากนั้น แคลเซียม ยังช่วยเพิ่มความต้านทานการเกิดสเกลของวัสดุที่ใช้เป็นตัวนำความร้อน

ซีเรียม (Cerium) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Ce
เป็นตัวลดออกซิเจนและกำมะถันได้ดี ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติด้าน Hot Working ของเหล็กกล้า และปรับปรุงความต้านทานการเกิดสเกลของเหล็กทนความร้อน

โคบอลต์ (Cobalt) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Co
ไม่ทำให้เกิดคาร์ไบด์ แต่สามารถป้องกันไม่ไห้เหล็กเกิดเนื้อหยาบที่อุณหภูมิสูง ดังนั้น จึงช่วยปรับปรุงให้เหล็กมีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ด้วยเหตุนี้ จึงใช้ผสมในเหล็กขึ้นรูปงานร้อน เหล็กทนความร้อน และเหล็กไฮสปีด ธาตุโคบอลต์เมื่อได้รับรังสีนิวตรอนจะเกิดเป็น โคบอลต์ 60 ซึ่งเป็นสารกัมมันตภาพรังสีอย่างรุนแรง ดังนั้น จึงไม่ควรเติมโคบอลต์ลงในเหล็กที่ใช้ทำเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู

โครเมียม (Chromium) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Cr
ทำให้เหล็กอบชุบได้ง่ายขึ้น เพราะลดอัตราการเย็นตัววิกฤตลงอย่างมาก สามารถชุบในน้ำมันหรืออากาศได้ (Oil or Air Quenching) เพิ่มความแข็งให้เหล็ก แต่ลดความทนทานต่อแรงกระแทก (Impact) ลง โครเมียมที่ผสมในเหล็กจะรวมตัวกับคาร์บอน เป็นสารประกอบพวกคาร์ไบด์ ซึ่งแข็งมาก ดังนั้น จึงทำให้เหล็กทนทานต่อแรงเสียดสี และบริเวณที่เป็นรอยคมหรือความคมไม่ลบง่าย ทำให้เหล็กเป็นสนิมได้ยาก เพิ่มความแข็งแรงของเหล็กที่ใช้งานที่อุณหภูมิสูง เพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อนของสารต่าง ๆ ได้ดีขึ้น

ทองแดง (Copper) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Cu
เพิ่มความแข็งแรง ถ้ามีทองแดงผสมอยู่ในเหล็กแม้เพียงเล็กน้อย เหล็กจะไม่เกิดสนิมเมื่อใช้งานในบรรยากาศ ทองแดงจะไม่มีผลเสียต่อความสามารถในการเชื่อมของเหล็กแต่อย่างไร

แมงกานีส (Manganese) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Mn
ใช้เป็นตัวไล่กำมะถัน (S) ซึ่งเป็นตัวที่ไม่ต้องการในเนื้อเหล็ก จะถูกกำจัดออกในขณะหลอม ทำให้เหล็กอบชุบแข็งง่ายขึ้น เนื่องจากเป็นตัวลดอัตราการเย็นตัววิกฤต (Critical Cooling Rate) ทำให้เหล็กทนทานต่อแรงดึงได้มากขึ้น เพิ่มสัมประสิทธิ์การขยายตัวของเหล็กเมื่อถูกความร้อน แต่จะลดคุณสมบัติในการเป็นตัวนำไฟฟ้า และความร้อน นอกจากนั้น แมงกานีสยังมีอิทธิพลต่อการขึ้นรูปหรือเชื่อม เหล็กกล้าคาร์บอนที่มีปริมาณแมงกานีสเพิ่มขึ้น จะทนต่อการเสียดสีได้ดีขึ้นมาก

คุณสมบัติของโลหะ (Properties of Metals)

2011-10-08T09:00:00.000-07:00

ความแข็ง (Hardness) เป็นคุณสมบัติที่มีสำคัญของโลหะ เป็นการยากที่จะให้คำอธิบายได้อย่างชัดเจน แต่ความหมายที่สามารถบอกได้ดีที่สุดก็คือ ความแข็ง คือ การต้านทานต่อการเสียรูปของวัสดุ หรือ ความต้านทานต่อการกระทำต่อวัสดุ เมื่อวัสดุสูญเสียความต้านทาน ก็จะก่อให้เกิด ความเสียหาย (Damaged), รอยบุ๋ม (Dent), ความเสื่อม หรือความทรุดโทรมอื่น ๆ ซึ่งเป็นผลที่ได้จากแรง หรือความกดดันที่กระทำต่อวัสดุนั้น ในความต้องการที่จะรู้ค่าความแข็งของวัสดุ จำเป็นต้องหาเครื่องมือมาวัด เครื่องมือนี้จะสร้างรอยกดบุ๋มเป็นจุด บนพื้นผิว ด้วยแรงกดที่กระทำบนพื้นผิววัสดุที่ต้องการทราบความแข็ง

ความสัมพันธ์กันของความแข็งกับคุณสมบัติด้านอื่น ๆ
ความแข็ง คือคุณสมบัติของโลหะ ที่มีความสำคัญต่อวัสดุ ซึ่งมีการเกี่ยวพันกับคุณสมบัติอื่น ๆ ของโลหะด้วย เช่น ความแข็งแกร่ง (Strength), ความเปราะ (Brittleness) และความสามารถในการยืดตัว (Ductility) ในการวัดความแข็งของโลหะนั้น จะเป็นการวัดความแข็งแกร่ง, ความเปราะ และยืดเป็นแผ่นของโลหะ โดยทางอ้อมโดยทราบจากการทดลอง แล้วนำมาคำนวณหาคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกันได้

ประโยชน์ที่ได้จากการทราบค่าความแข็งของโลหะมีมากมาย เช่น

- เลือกวัสดุให้เหมาะสมกับงานที่ทำ ดูว่าวัสดุนั้นมีความแข็งพอที่จะนำมาสร้างได้หรือไม่

- รู้ค่าความแข็งเพื่อสร้างชิ้นงานที่ต้องการออกแบบให้พังก่อนอีกชิ้นหนึ่ง

- รู้ถึงความทนทานของวัสดุที่นำมาทำ ซึ่งสามารถคำนวณอายุการใช้งานได้

การวัดความแข็ง
มีวิธีการมากมายที่นำมาใช้วัดความแข็งของโลหะ แต่ในหนังสือเล่มนี้จะกล่าวถึงวิธีการวัดความแข็งสองวิธีที่ได้รับความนิยม ได้แก่ วัดความแข็งโดยการกดเป็นรอย (Penetration hardness) และวัดความแข็งโดยการสร้างรอยขีดข่วน (Scratch hardness)

การทดสอบประเมินค่าความแข็งของผิวเหล็กเสริม(Hardness Test)

วัดความแข็งโดยการกดเป็นรอย
เป็นเทคนิคการวัดที่มีความแม่นยำมากที่สุด ในการใช้เครื่องทดสอบเป็นตัววัด ตัวเครื่องกดนี้ใช้แรงในการกดชิ้นโลหะให้เกิดรอยบุ๋มลงไปในเนื้อโลหะ และทำการวัดขนาดรอยกด และแรงที่ใช้กด แล้วนำมาคำนวณเพื่อหาค่าความความแข็งของโลหะ

เครื่องมือวัดความแข็งโดยการกดเป็นรอย

วัดความแข็งโดยการสร้างรอยขีดข่วน
เป็นการวัดแบบรวดเร็ว และหยาบ ชิ้นงานโลหะที่ใช้วิธีนี้หาค่าความแข็ง โดยใช้ของมีคมที่มีความแข็งกว่าชิ้นงานตัวอย่าง มาขีดบนชิ้นงานให้เกิดรอยขีดข่วน การวัดแบบนี้จะไม่มีค่าออกมาเป็นตัวเลข แต่จะใช้ความรู้ และประสบการณ์ เพื่อตัดสินว่าชิ้นงานนั้นเป็นชิ้นงานที่ “แข็ง” หรือ “อ่อน” ซึ่งขึ้นอยู่กับผลของรอยขีดข่วน

การขัดผิวสเตนเลสด้วยกระบวนการทางไฟฟ้า

2011-10-03T01:32:00.000-07:00

การขัดผิวสเตนเลสด้วยกระบวนการทางไฟฟ้า (Electropolishing Stainless Steels)
การขัดผิวด้วยกระบวนการทางไฟ้ฟ้า เป็นเทคนิคการแต่งผิวทางเคมี โดยอาศัยคุณสมบัติที่โลหะนำไฟฟ้าได้เป็นหลักในการกำจัดละอองวัตถุ ที่เกาะอยู่บนผิวของโลหะนั้น นอกจากนี้ กระบวน การขัดผิวด้วยไฟฟ้า ยังใช้ในอีกหลายวัตถุประสงค์ เช่น การลดเสี้ยนจากงานตัด (deburring) การเพิ่มความมันวาว (brightening) และทำการสร้างฟิล์มใหม่เพื่อป้องกันการผุกร่อน (passivating)

กรรมวิธีทางเคมี

electropolishing_diagram

การกัดกรด (Pickling)
การกัดกรด เพื่อการกำจัดออกไซด์ ใช้เฉพาะกับรอยไหม้จากการเชื่อม สีเพี้ยน หรือผลิตภัณฑ์ขึ้นสนิม มันจะสร้างผิวที่สะอาดและช่วยเสริมให้เข้าเงื่อนไขในการสร้างฟิล์มต้านการกัดกร่อนด้วยตัวเองตามธรรมชาติ (natural self-passivation) ในผลิตภัณฑ์สเตนเลส

การสร้างฟิล์มใหม่ (Passivating)
การเสริมสร้างฟิล์มป้องกันการกัดกร่อนด้วยตัวเองของสเตนเลส โดยปกติจะเกิดขึ้นตามธรรมชาติโดยทันทีที่ได้สัมผัสกับออกซิเจนในอากาศหรือในน้ำ อย่างไรก็ตาม มันก็ต้องใช้เวลาหลายวันกว่าชั้นฟิล์มจะมีปริมาณที่หนาอย่างเต็มที่ กรรมวิธีทางเคมีจึง เพื่อช่วยเพิ่มความเร็วของการสร้างชั้นฟิล์มต้านทานการกัดกร่อน เพื่อให้เกิดความมั่นใจว่ามันสร้างฟิล์มได้รวดเร็วภายใต้สภาวะที่ควบคุม การทำพาสซิเวชั่นจะใช้กรดไนตริกอย่างอ่อน และใช้เวลาประมาณ 15 นาที ถึง 1 ชั่วโมง

การกำจัดคราบสกปรกหรือการทำความสะอาด (Cleaning)
วิธีนี้ เพื่อกำจัดอนุภาคเหล็ก ซึ่งเป็นเหตุให้เกิดสนิมหากปล่อยทิ้งไว้บนผิวสเตนเลส ยกตัวอย่างเช่นหากส่วนใดส่วนหนึ่งของสเตนเลสถูกปนเปื้อนด้วยฝุ่นผงจากเหล็ก (ฝุ่นจากงานขัดสนิมเหล็ก) ฝุ่นจากโรงงานผลิตเหล็กกล้าคาร์บอน วัตถุขัดจากเครื่องมือขัด เป็นต้น)

การขัดผิวโลหะด้วยไฟฟ้า

การขัดผิวด้วยไฟฟ้า (Electopolishing)
การขัดผิวด้วยไฟฟ้าถูกประยุตย์ใช้ในการทำความสะอาดผิวของโลหะ เพื่อลดความหยาบของผิว และส่งผลดีต่อความต้องการอีกหลายประการ ซึ่งได้มีการกล่าวถึงในเอกสารนี้ กรรมวิธีจะขึ้นกับหลักการของการแยกวัตถุโดยกระแสไฟฟ้า (Electrolysis) สัมพันธ์กับการไหลของกระแสไฟฟ้า และสารละลายซึ่งส่วนใหญ่จะใช้กรดซัลฟูริก(sulphuric) และกรดออร์ทรอฟอสฟอริก (orthophosphoric) เป็นสารละลายทางไฟฟ้า เวลาที่ใช้โดยปกติอยู่ระหว่าง 2 ถึง 20 นาที

กรรมวิธีการขัดผิวด้วยไฟฟ้า จะกำจัดเศษโลหะที่ติดบนชิ้นงาน โดยการปล่อยกระแสไฟฟ้าขณะที่ชิ้นงานจุ่มอยู่ในสารละลายทางไฟฟ้า ที่มีส่วนผสมเฉพาะ สาระสำคัญของกระบวนการนี้คือ เป็นกระบวนการย้อนกลับ ของกระบวนการเคลือบโลหะด้วยไฟฟ้า ในระบบการเคลือบผิวโลหะ อนุภาคเหล็กจะวิ่งผ่านสารละลายทางไฟฟ้าไปยึดเกาะกับแผ่นชิ้นงาน ใน ขณะที่ระบบการขัดผิวด้วยไฟฟ้า ตัวชิ้นงานจะถูกกัดเซาะ ทำให้สารละลายมีอนุภาคเพิ่มขึ้น

ประโยชน์ของโลหะวิทยาในภาคอุตสาหกรรม

2011-09-28T11:00:00.000-07:00

ความรู้ที่ได้จากการศึกษาโลหะวิทยา สามารถนำมาแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นในชิ้นงาน ในภาคอุตสาหกรรมได้

เฟือง (Gear)

ปัญหา : เฟือง (Gear)
ทำหน้าที่ส่งกำลังในเครื่องจักรกล เครื่องจักรบางเครื่องต้องทำงานอย่างต่อเนื่อง เดินเครื่องเป็นเวลายาวนาน ทำให้การหมุนของเฟืองจะถูกแรงกระทำอย่างต่อเนื่องตลอดเวลา และหมุนขบกันอย่างรวดเร็วนานวันไปก็จะเกิดการสึกหรอ
เมื่อมีการใช้งานที่หนัก วัสดุที่นำมาใช้ทำฟันเฟืองต้องมีความสามารถทนทานต่อการสึกหรอ (Wear) ถ้าสามารถหาวัสดุแข็งที่ทนการสึกหรอมาทำเฟืองได้แต่ก็เกิดปัญหาที่ว่าวัสดุแข็งจะเกิด การเปราะ (Brittle) ขึ้น และเมื่อใช้งานไปนาน ๆ และมีแรงกระทำซ้ำ ๆ กันเกิดขึ้น ก็จะเกิด รอยร้าว (Crack) ขึ้นเล็ก ๆ ที่เฟือง

วิธีการแก้ปัญหา
ปัญหาให้นำกระบวนการทางโลหะวิทยามาใช้ที่เราเรียกกันว่า การทำให้แข็ง (Hardening) เมื่อโลหะที่ทำเฟืองผ่านกระบวนการนี้แล้ว เฟืองจะมีความแข็งที่ผิวโลหะในส่วนที่มีการขบกัน การทำด้วยกระบวนการนี้ตัวเฟืองจะยังคงความเหนียวเอาไว้ ส่วนบริเวณฟันเฟืองจะเกิดความแข็งแกร่งขึ้น (สามารถใช้งานได้โดยไม่เกิดการเปราะของโลหะ)

ชิ้นงานปั๊ม

ปัญหา : งานปั๊ม (Punching)
เจาะรู ชิ้นงานเล็ก ๆ ที่เรียงติดกันจะเกิดปัญหาขึ้น ระยะช่องว่างระหว่างรูควรจะมีไม่น้อยกว่า ± 0.025 มิลลิเมตร เมื่อนำแผ่นโลหะมาเจาะรูอาจเกิดปัญหาของการบิดตัวของแผ่นโลหะมันอาจเกิดขึ้นทันที หรือเกิดขึ้นมาในภายหลังการใช้งาน ขึ้นอยู่กับสภาพของการนำไปใช้งาน การบิดเบี้ยวตัวของแผ่นโลหะสาเหตุหลักอาจเนื่องมาจากความเสียดทานระหว่างตัวเจาะ และแม่พิมพ์ (Die) ด้านล่าง

วิธีการแก้ปัญหา
การแก้ปัญหาโดยใช้กระบวนการทางโลหะวิทยาที่เรียกกันว่า กระบวนการอบอ่อน (Process Annealing) กระบวนการอบอ่อนนี้เป็นวิธีการรักษาความร้อนในตัวโลหะแล้วให้ค่อย ๆ เย็นตัวลงอย่างช้า ๆ ในเตาอบ หรือเตาหลอม เพื่อให้โลหะค่อย ๆ ผ่อนคลายความเครียดภายในตัวของมันเอง วัตถุประสงค์เพื่อให้เกิดความเค้นภายในลดลง ในกรณีศึกษานี้แผ่นโลหะที่จะใช้ในงานปั๊มเจาะรู จะถูกนำไปเข้าสู่กระบวนการอบอ่อนเมื่อผ่านกระบวนการนี้แล้ว การบิดตัวของโลหะแผ่นจะมีน้อยลง หรือไม่เกิดขึ้นเลย จากนั้นแล้วถึงจะส่งชิ้นงานไปสู่กระบวนการต่อไป

มีดกลึงตัดโลหะ

ปัญหา: วัสดุมีดกลึงตัดโลหะ
ไปใช้ในงานหนัก ขณะที่มันยังมีความคม มันจะสามารถตัดโลหะได้ผิวโลหะที่สะอาด และมีความละเอียดที่พื้นผิว เมื่อใช้งานไประยะเวลาหนึ่ง มีดกลึงจะหมดความคม และจะเกิดการสึกหรอไปอย่างรวดเร็ว ทำให้การตัดกลึงโลหะจะไม่ดีผิวงานไม่สวย งานเสียได้ง่าย

วิธีการแก้ปัญหา
นำความรู้ทางโลหะวิทยามาใช้แก้ปัญหาอีกครั้งหนึ่ง โดยการทำให้มีดกลึงผ่านกระบวนการที่เรียกกว่า การอบคืนตัว (Tempering) จะทำให้มีดกลึงสามารถทำงานได้ดียิ่งขึ้น ทนทานยิ่งขึ้น สึกหรอได้ยากขึ้น
การอบคืนตัว คือ การนำชิ้นงานโลหะมาให้ความร้อนอีกครั้งหนึ่งเพื่อทำให้โลหะเกิดการอ่อนตัวลงเล็กน้อย กระบวนการนี้จะทำให้โลหะมีความผ่อนคลายทางด้านความเค้น, มีความผ่อนคลายทางด้านการเสียรูป และมีความผ่อนคลายเพื่อลดรอยแตกร้าว

ใบมีดตัดกระดาษ

ปัญหา: ใบมีดตัดกระดาษ
ที่มีความคมเหมือนมีดโกน ในการติดตั้งต้องแน่นหนา และให้แข็งแรงเพื่อใช้ในงานตัดกระดาษ ปัญหาเกิดขึ้นก็คือเมื่อใบมีดไม่คอยคม มีรอยบิ่น การตัดกระดาษจะไม่เรียบเป็นขุย

วิธีการแก้ปัญหา
กระบวนการทางโลหะวิทยาที่เรียกว่า การชุบแข็ง (Quenching) ก็คือการนำเอาวัสดุมีดที่ร้อนที่อยู่ในเตาอบเมื่อถึงอุณหภูมิหนึ่งนำไปจุ่มกับของไหล เช่น น้ำ, น้ำมัน, อากาศ หรืออื่น ๆ จะให้โครงสร้างมีดมีการเปลี่ยนแปลง เพื่อทำให้ใบมีดสามารถใช้งานหนักได้ และมีความแข็งแกร่งขึ้นมาก ถึงอย่างไรก็ตามการชุบแข็งในน้ำ ถ้าเป็นมีดตัดกระดาษที่มีความบางเกินไป เมื่อชุบแข็งแล้วจะเกิดการบิดตัวของมีด ถ้าเป็นเช่นนี้ก็จะทำ การชุบแข็งด้วยอากาศ (Air quenching) จะนำมาแทนการชุบแข็งด้วยน้ำ วัสดุที่ใช้ทำมีดจะเป็นเหล็กกล้าผสมเครื่องมือที่สูงกว่า แล้วทำการชุบแข็ง จะทำให้มีดที่ได้จะทำให้มีความคมนานขึ้น และบิ่นได้ยากมากขึ้น

การเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์

2011-09-26T00:51:00.000-07:00

การเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์โดยหลักแล้วจะพิจารณาออกแบบตามวัตถุประสงค์การใช้ และสภาพการทำงานของหุ่นยนต์เป็นสำคัญ หากหุ่นยนต์นั้นถูกใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งงานส่วนใหญ่จะเป็นงานที่ทำในขอบเขตจำกัด การเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์จึงไม่มีความจำเป็น ดังนั้นหุ่นยนต์จึงถูกออกแบบให้มีลักษณะเป็นแขนกลชนิดติดตั้งอยู่กับที่ แต่หากการทำงานเป็นไปในเชิงสำรวจ ตรวจการณ์ หรืองานที่มีขอบเขตการทำงานที่กว้าง จำเป็นที่หุ่นยนต์ต้องสามารถเคลื่อนที่ไปอยู่ในจุดต่างๆได้ หุ่นยนต์จะถูกออกแบบให้สามารถเคลื่อนที่ได้

การเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์สามารถแบ่งเป็นประเภทใหญ่ ได้ดังนี้

การเคลื่อนที่โดยใช้ล้อ (wheel-drive locomotion)

- การเคลื่อนที่โดยใช้ล้อ (wheel-drive locomotion) คือหุ่นยนต์ที่ใช้ล้อในการเคลื่อนที่ เหมาะสำหรับหุ่นยนต์ทั่วไปที่ใช้งานบนพื้นราบ โดยมีข้อดีคือ หุ่นยนต์จะสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างรวดเร็ว การควบคุมง่าย ดังนั้นหุ่นยนต์ส่วนใหญ่จึงถูกสร้างให้เป็นหุ่นยนต์ที่เคลื่อนที่โดยใช้ล้อ สำหรับข้อจำกัดของการเคลื่อนที่ลักษณะนี้คือ หุ่นยนต์ไม่สามารถจะไปในพื้นที่ต่างระดับได้ การเดินทางในพื้นที่ขรุขระไปได้อย่างยากลำบาก

การเคลื่อนที่โดยใช้ล้อสายพาน (track-drive locomotion)

- การเคลื่อนที่โดยใช้ล้อสายพาน (track-drive locomotion) คือหุ่นยนต์ที่ใช้ล้อสายพานในการเคลื่อนที่ เหมาะสำหรับหุ่นยนต์ที่ใช้งานในพื้นที่ขรุขระ หรือพื้นที่ที่มีความต่างระดับ การควบคุมสามารถทำได้ง่ายเหมือนหุ่นยนต์ล้อทั่วไป ส่วนข้อจำกัดคือหุ่นยนต์ไม่สามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงได้ และอาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อพื้นผิวบริเวณที่หุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปเนื่องจากการตะกรุยของล้อสายพาน

การเคลื่อนที่โดยใช้ขา (legged locomotion)

- การเคลื่อนที่โดยใช้ขา (legged locomotion) คือหุ่นยนต์ที่ใช้ขาในการเคลื่อนที่ โดยเลียนแบบมาจากสิ่งมีชีวิต เช่น หุ่นยนต์เดินสี่ขา หรือหุ่นยนต์เดินสองขา ข้อดีของหุ่นยนต์ที่ใช้ขา คือหุ่นยนต์สามารถไปได้ในทุกที่ ทุกสภาพพื้นผิว สามารถที่จะก้าวข้ามผ่านสิ่งกีดขวางต่างๆได้ มีความสามารถในการเคลื่อนที่ดีกว่าล้อ ส่วนข้อจำกัดคือ การเคลื่อนที่ช้า การควบคุมทำได้ยากลำบากกว่าการเคลื่อนที่แบบใช้ล้อมาก และการรักษาสมดุลเป็นสิ่งที่จำเป็นมากสำหรับหุ่นยนต์ประเภทนี้ โดยเฉพาะหุ่นยนต์ที่ใช้สองขาในการเคลื่อนที่

การเคลื่อนที่โดยการบิน (flight locomotion)

- การเคลื่อนที่โดยการบิน (flight locomotion) คือหุ่นยนต์ที่ใช้ปีก หรือใบพัดในการเคลื่อนที่ ข้อดีของหุ่นยนต์บินคือ เคลื่อนที่รวดเร็ว สามารถเข้าไปในพื้นที่เสี่ยงภัยหรือเข้าถึงลำบากได้ ซึ่งงานส่วนใหญ่ของหุ่นยนต์ประเภทนี้ก็คือการสำรวจ หรือการตรวจการณ์ ข้อควรระวังของหุ่นยนต์บิน เนื่องจากหุ่นยนต์บินมีระยะในการปฏิบัติงานได้ค่อนข้างไกล การควบคุมจากระยะไกลจึงเข้ามามีบทบาทอย่างมาก ระบบควบคุมที่ไม่ดีพออาจทำให้เกิดความเสียหายต่อหุ่นยนต์ได้

การเคลื่อนที่ในน้ำ (swimming locomotion)

- การเคลื่อนที่ในน้ำ (swimming locomotion) คือหุ่นยนต์ที่ใช้ใบพัดหรือครีบในการเคลื่อนที่ และมีถังอับเฉาในการควบคุมการลอยตัวของหุ่นยนต์ ซึ่งได้แก่หุ่นยนต์ปลา และหุ่นยนต์เรือดำน้ำ ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้ในงานสำรวจ ข้อควรระวังของหุ่นยนต์เคลื่อนที่ในน้ำ เนื่องจากการเคลื่อนที่ใต้น้ำการควบคุมนั้นไม่สามารถใช้ภาพมาใช้ในการนำทางได้ การควบคุมจึงต้องใช้อุปกรณ์ตรวจรู้อย่างอื่นมานำทางแทน เช่น ระบบการสะท้อนกลับของคลื่นเสียง การควบคุมจึงต้องมีความระมัดระวังเป็นอย่างมาก

- การเคลื่อนที่ในรูปแบบอื่น (other locomotion) คือหุ่นยนต์ที่ไม่ใช้ขาและล้อในการเคลื่อนที่เช่น หุ่นยนต์งูจะใช้การรวมแรงลัพธ์ที่เกิดจาการบิดเคลื่อนที่ไปมาในแต่ละข้อ ขับดันให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้า ข้อดีของหุ่นยนต์ประเภทนี้คือ สามารถไปได้ในทุกสภาพพื้นผิว ขึ้นที่สูงได้ และยังมีความสามารถในการเข้าที่แคบ จึงสามารถปฏิบัติงานได้อย่างหลากหลาย และข้อดีอีกอย่างของหุ่นยนต์ประเภทนี้คือในแต่ละข้อต่อของหุ่นยนต์ที่ประกอบกันจะเหมือนกัน ดังนั้นถ้ามีบางข้อต่อที่เกิดความเสียหายขึ้น จะสามารถแทนด้วยข้อต่ออื่นได้ทันที

การเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ ต้องคำนึงถึงวิธีการหรือรูปแบบของการเคลื่อนที่ด้วยเหตุผลหลายประการ เช่น เพื่อให้เกิดการใช้พลังงานในการเคลื่อนที่ต่ำสุด เพื่อให้หุ่นยนต์มีความสามารถในการหลบหลีกสิ่งกีดขวางได้ หรือเพื่อให้เกิดเสถียรภาพในขณะเคลื่อนที่เป็นต้น

ประเภทของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

2011-09-21T08:16:00.000-07:00

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมสามารถจำแนกได้เป็นกลุ่มต่าง ๆ ได้ 6 กลุ่ม โดยเรียงลำดับตามความเหมาะสมและประเภทของหุ่นยนต์ในการทำงานดังนี้

ประเภทของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

1. มือกลบังคับด้วยมือ (manual manupulator) เป็นมือกลที่สามารถทำงานได้โดยการบังคับด้วยมือของผู้ควบคุม โดยที่ผู้ควบคุมต้องทำหน้าที่บังคับทำงานอยู่ตลอดเวลา สัญญาณที่สั่งจากคันบังคับอาจส่งผ่านอุปกรณ์อย่างใดอย่างหนึ่ง หรืออาจเป็นสัญญาณวิทยุก็ได้

2. หุ่นยนต์ทำงานตามลำดับขั้นตอนที่เปลี่ยนลำดับไม่ได้ (fixed sequence robot) เป็นหุ่นยนต์ที่ออกแบบให้ทำงานโดยมีเครื่องควบคุมแบบซีเควนเซอร์ (sequencer) ซึ่งมีหน้าที่สั่งงานเรียงตามลำดับ ตัวอย่างเช่น ถ้ามีซีเควนเซอร์ ๑๐ ตัว ตัวแรกสั่งทำงาน เมื่อทำงานเสร็จตามคำสั่งแล้ว ตัวที่ ๒ จะเริ่มทำงาน โดยทำงานเรียงตามลำดับไปเครื่องควบคุมแบบซีเควนเซอร์ อาจเป็นวงจรไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์นิวแมทิก หรือไฮดรอลิกก็ได้ เมื่อทำงานที่เปลี่ยนลำดับขั้นการทำงานใหม่จะต้องเปลี่ยนวงจรควบคุมใหม่

หุ่นยนต์อุตสาหกรรม

3. หุ่นยนต์ทำงานตามลำดับขั้นตอนที่เปลี่ยนลำดับได้ (variable sequence robot) เป็นหุ่นยนต์ที่คล้ายกับกลุ่มที่ ๒ ต่างกันที่สามารถปรับเปลี่ยนวงจรที่มีอยู่ได้โดยง่าย ทำให้สะดวกต่อการเปลี่ยนแปลงชุดคำสั่งการทำงานมากกว่าแบบที่ ๒

4. หุ่นยนต์ทำงานตามชุดคำสั่งที่บันทึกไว้ (play back robot) ชุดคำสั่งการทำงานจะถูกบันทึกไว้ในเครื่องบันทึกความจำ ตัวอย่างเช่น ชุดคำสั่งเกี่ยวกับลำดับขั้นตอนการทำงาน และการปรับตำแหน่ง เป็นต้น ชุดคำสั่งดังกล่าวจะถูกเรียกออกมาสั่งให้หุ่นยนต์ทำงานตามที่ได้บันทึกไว้ การบันทึกความจำนั้นนิยมใช้วิธีสอนให้หุ่นยนต์ทำงานโดยผู้สอนจับมือหุ่นยนต์ให้ทำงานตามที่ผู้สอนต้องการ สมองหุ่นยนต์จะบันทึกข้อมูลได้ เมื่อสอนเสร็จหุ่นยนต์จะทำงานเลียนแบบที่เรียนมานั้นได้

หุ่นยนต์อุตสาหกรรม

5. หุ่นยนต์ควบคุมด้วยตัวเลข (numerical control robot) ในหุ่นยนต์แบบนี้คำสั่งบังคับการทำงานของหุ่นยนต์มีลักษณะเป็นตัวเลข (numercial data) ชุดคำสั่งที่ใช้บังคับหุ่นยนต์อาจอยู่ในแถบหรือจานแม่เหล็กหรืออื่น ๆ

6. หุ่นยนต์คิดเองได้ (intelligent robot) เป็นหุ่นยนต์ที่มีประสาทรับความรู้สึก เช่น สามารถมองเห็นได้สามารถตัดสินใจเกี่ยวกับขั้นตอนการทำงานได้ เป็นต้น
หุ่นยนต์ที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรมปัจจุบัน คือ หุ่นยนต์ทำงานตามลำดับขั้นตอนที่เปลี่ยนลำดับไม่ได้ ซึ่งวิศวกรจำนวนมากไม่ถือว่าเป็นหุ่นยนต์ โดยถือว่าหุ่นบนต์ที่แท้จริงคือหุ่นยนต์ที่สามารถทำงานตั้งแต่ระดับหุ่นยนต์ทำงานตามชุดคำสั่งที่บันทึกไว้ขึ้นไป

แขนกลอุตสาหกรรม (Industrial Robot Arms)

2011-09-19T18:17:00.000-07:00

แขนกลอุตสาหกรรมที่เราพบเห็นได้โดยทั่วไปเช่น ในโรงงานผลิต ประกอบรถยนต์, งานเชื่อมอุตสาหกรรม, งานประกอบเครื่องจักร, งานในโรงงานผลิตเหล็ก, งานเกี่ยวกับคลังสินค้าขนาดใหญ่ และอื่น ๆ อีกมากมาย

แขนกลอุตสาหกรรม (Industrial Robot Arms)

แขนกลเป็นหุ่นยนต์ชนิดหนึ่งที่นำมาใช้งานในวงการอุตสาหกรรมการผลิต ได้ถูกนำมาใช้แทนแรงงานมนุษย์ในงานที่ต้องทำอย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง, งานที่ต้องทำซ้ำ ๆ กันตลอดเวลา,งานที่เป็นอันตราย, งานที่หนักและยากเกินที่มนุษย์จะทำไหว ปกติมนุษย์ก็สามารถทำงานได้ทุกอย่างแต่ข้อจำกัดของมนุษย์นั้นไม่สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องยาวนานจะเกิดความเหน็ดเหนื่อยเมื่อยล้าจึงต้องมีการพักผ่อน เมื่อคนทำงานในที่อันตรายเช่นงานที่เกี่ยวกับสารเคมีที่มีพิษ ถ้าป้องกันไม่ดีก็จะมีผลต่อสุขภาพได้ เมื่อเป็นข้อจำกัดอย่างนี้หุ่นยนต์ก็จะเข้ามามีบทบาทในการทำงานดังกล่าว และข้อดีของการที่มีหุ่นยนต์ทำงานแทนคนนั้นนอกจากที่กล่าวไว้ข้างต้นแล้ว ประสิทธิภาพการทำงานก็จะดีขึ้น, มีความแน่นอน แม่นยำ, สามารถทำงานผลิตได้โดยไม่ต้องพัก, จำนวนชิ้นงานที่ทำก็มากขึ้น, ทำงานได้โดยไม่มีวันหยุด ส่วนข้อเสียก็มี เช่นมีราคาสูง ต้องมีผู้ชำนาญการในการควบคุมหุ่นยนต์ ไม่เหมาะในโรงงานที่กำลังผลิตน้อย

ส่วนประกอบแขนกลอุตสาหกรรม

แขนกลอุตสาหกรรมนั้นมีส่วนประกอบอยู่หลายส่วนได้แก่ ฐาน (Base) ของหุ่นยนต์, ท่อนชิ้นส่วนที่เป็นแขนกล, ข้อต่อจุดหมุน (Joints) ตามชิ้นส่วนที่ต่อกัน, ปลายของแขนกลที่ใช้ทำงานยกตัวอย่างเช่นมือคีบจับ, หัวเชื่อม, อุปกรณ์ประกอบชิ้นส่วน, ปืนพ่นสี, หัวเจาะ ฯลฯ คอมพิวเตอร์ที่มาควบคุมแขนกลนั้นจะทำหน้าที่ควบคุมในส่วนที่เป็นมอเตอร์แบบสเต็บ (Step motors: เป็นมอเตอร์ที่จากมอเตอร์โดยทั่วไป กล่าวคือมอเตอร์แบบสเต็บนั้นมีความสามารถหมุน และหยุดได้ตามความต้องการ ตามระยะที่ได้ตั้งโปรแกรมไว้ และสามารถทำซ้ำ ๆ กันได้ในการเคลื่อนที่ ส่วนมอเตอร์โดยทั่วไปเมื่อป้องพลังงานก็จะหมุนตลอด และเวลาหยุดจะหมุนฟรีไปหลายรอบซึ่งเป็นผลมาจากแรงเฉื่อย) มอเตอร์แบบสเต็บจึงทำให้หุ่นยนต์ได้เคลื่อนไหวได้ตามโปรแกรมที่ได้ตั้งไว้ นอกจากมอเตอร์แบบสเต็บแล้ว แขนกลที่มีขนาดใหญ่ที่นำมาใช้ในงานหนักอาจจะใช้มอเตอร์ไฮดรอลิกส์ หรือมอเตอร์ลมนิวแมติกส์ แทนก็ได้ แขนกลจะมีระบบเซ็นเซอร์ไว้คอยตรวจจับการทำงานเพื่อให้หุ่นยนต์นั้นได้มีการเคลื่อนที่ได้อย่างถูกต้อง เกิดความแน่นอนในการเคลื่อนที่ของแขนกล

แขนกลอุตสาหกรรม (Industrial Robot Arms)

แขนกลอุตสาหกรรมโดยทั่วไปจะมีข้อต่อ 6 ข้อต่อ โดยคล้ายกับแขนของมนุษย์ที่เริ่มนับจากหัวไหล่ ข้อศอก และมือ ในหุ่นยนต์จะมีฐานหุ่นคล้ายบ่าเพื่อรองรับโครงสร้างที่มีกรเคลื่อนที่ เราเรียกข้อต่อจุดหมุนว่าเป็นองศาอิสระ (Degrees Of Freedom: DOF) หมายถึงมันสามารถที่จะเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระภายใต้ระยะจุดหมุนที่หมุนได้ ถ้าเปรียบเทียบกับแขนมนุษย์ที่สามารถยกแขนให้เคลื่อนที่จากตำแหน่งไปสู่ตำแหน่งหนึ่ง แขนกลก็เหมือนกันแขนกลก็สามารถทำการเคลื่อนที่ได้จากจุดหนึ่งไปสู่จุดหนึ่งในระยะขอบเขตรัศมีการเคลื่อนที่ ในการรับน้ำหนักของแขนกลก็จะมีเซ็นเซอร์วัดความดันบอกสถานะน้ำหนักที่รับได้ว่าเกินกำลังลังของหุ่นหรือไม่เมื่อน้ำหนักที่ทำงานเกินเครื่องก็จะเตือน และแขนกลก็จะไม่ทำงาน

ในโรงงานอุตสาหกรรมหุ่นยนต์จะทำงานในระบบอัตโนมัติ ในสายการประกอบรถยนต์ หุ่นยนต์สามารถทำงานได้มากกว่ามนุษย์ และมีความแม่นยำมาก มันสามารถทำงานในจุดเดิม ๆ โดยไม่ผิดพลาด พวกมันสามารถใส่สลักเกลียว และสามารถขันได้ตามแรงที่กำหนด หุ่นยนต์ในโรงงานที่ผลิตอุปกรณ์จะพวกไมโครชิป จะมีความสำคัญมากในการทำงานที่มีอุปกรณ์ขนาดเล็ก มันสามารถทำงานได้อย่างแม่นยำ

ส่วนประกอบของหุ่นยนต์ (Robot)

2011-09-17T07:10:00.000-07:00

ในหุ่นยนต์หนึ่งตัวจะประกอบด้วยอุปกรณ์และชิ้นส่วนต่างๆมากมาย ซึ่งอุปกรณ์แต่ละชนิดนั้นจะมีหน้าที่แตกต่างกันไป ตามลักษณะและวัตถุประสงค์ของการใช้งาน การเลือกใช้จึงจำเป็นต้องอาศัยความรู้ความเข้าใจรวมถึงความเหมาะสม เพื่อให้หุ่นยนต์สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวดเร็ว คงทน และประหยัดพลังงาน

หุ่นยนต์จะแบ่งส่วนประกอบใหญ่ๆ เป็น 4 ส่วน

ตัวอย่างส่วนประกอบของหุ่นยนต์

1. อุปกรณ์ทางกล แมคคานิค (mechanic) คือ ชิ้นส่วนกลไกต่างๆของหุ่นยนต์ เช่น โครงสร้าง เพลา เฟือง สกรูส่งกำลัง สายพาน โซ่ สปริง ข้อต่อสวมเพลา คลัตช์ เบรก ข้อต่อ ก้านต่อโยง ตลับลูกปืนและปลอกสวม

- โครงสร้าง (frame) โครงสร้างเป็นส่วนประกอบหลักสำคัญของหุ่นยนต์
- เพลา (shaft) เพลาเป็นชิ้นส่วนที่มีลักษณะเป็นก้านทรงกระบอกที่หมุนได้ ใช้ในการส่งถ่ายกำลังจากอุปกรณ์ขับเร้า
- เฟือง (gear) เฟืองทำหน้าที่ส่งกำลังจากเพลาหนึ่งไปยังอีกเพลาหนึ่ง
- สกรูส่งกำลัง (power screw) สกรูส่งกำลังมีหน้าที่ส่งกำลังโดยเปลี่ยนจากการหมุนเป็นการเลื่อ
- สายพาน (belt) สายพานมีหน้าที่ส่งกำลังจากเพลาหนึ่งไปยังอีกเพลาหนึ่ง
- โซ่ (chain) โซ่มีหน้าที่ส่งกำลังจากเพลาหนึ่งไปยังอีกเพลาหนึ่ง
- ข้อต่อ (joint) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เชื่อมต่อชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่สัมพัทธ์กันของหุ่นยนต์
- สปริง (spring) สปริงเป็นชิ้นส่วนที่มีความยืดหยุ่น ทำหน้าที่ได้หลายประเภท
- ข้อต่อสวมเพลา (coupling) ข้อต่อสวมเพลาเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ส่งถ่ายแรงบิดระหว่างเพลาสองเพลา
- คลัตช์ (clutch) คลัตช์เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ส่งถ่ายแรงบิดระหว่างเพลาสองเพลา
- เบรก (break) เบรกเป็นอุปกรณ์ควบคุมการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วน โดยการทำให้การเคลื่อนที่ช้าลง
- ตลับลูกปืนและปลอกสวม (bearing and bush) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้รองรับจุดหมุน หรือจุดต่างๆที่เคลื่อนที่ของหุ่นยนต์
- ก้านต่อโยง (link) วัตถุที่นำมาเชื่อมต่อเพื่อสร้างการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์

2. อุปกรณ์ขับเร้า แอคชูเอเตอร์ (actuator) คือ อุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนแปลงพลังงานไฟฟ้าที่ป้อนเข้าให้กลายเป็นการกระจัด การเคลื่อนที่ หรือแรง เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า ระบบนิวแมติกส์ และระบบไฮโดรลิกส์

- มอเตอร์ไฟฟ้า (electric motor) เป็นอุปกรณ์เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล ทำหน้าที่เป็นตัวขับให้กลไกต่างๆของหุ่นยนต์เคลื่อนไหว
- สเตปเปอร์มอเตอร์ (stepper motor) ใช้งานควบคุมทิศทางการหมุนตามตำแหน่งที่ต้องการได้
- เซอร์โวมอเตอร์ (Servo motor) ควบคุมให้ทำงานเฉพาะตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งได้
- ระบบนิวแมติกส์ (pneumatic) โดยใช้แรงดันของอากาศ เป็นตัวขับเคลื่อนอุปกรณ์ต่างๆ ให้เป็นพลังงานกล
- ระบบไฮโดรลิกส์ (hydraulic) โดยใช้แรงดันของเหลว เป็นตัวขับเคลื่อนอุปกรณ์ต่างๆ ให้เป็นพลังงานกล

3. อุปกรณ์ไฟฟ้า อิเลคทรอนิกส์ (electronic) คือ อุปกรณ์ที่ใช้สัญญาณทางระบบไฟฟ้า เช่น อุปกรณ์ตรวจรู้ วงจรขับต่างๆ และอุปกรณ์แสดงผล

- อุปกรณ์ตรวจรู้ เซ็นเซอร์ (Sensor) ใช้สำหรับตรวจวัดปริมาณของตัวแปรต่างๆ ใช้ในการรับค่า (input) ปริมาณทางฟิสิกส์ (physic)
- เอนโคดเดอร์ (Encoder) มีความสำคัญมากใช้ในการวัดมุมเพลาของมอเตอร์
- อุปกรณ์แสดงผล (output device ) อุปกรณ์ที่ใช้แสดงค่า (output) สถานะต่างๆ ของหุ่นยนต์ให้มนุษย์ทราบ
- ชุดขับมอเตอร์ (motor driver) เป็นส่วนสำคัญที่จะทำให้มอเตอร์เกิดการหมุน

4. อุปกรณ์ควบคุม คอนโทรลเลอร์ (controller) คือสมองกลที่ควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์ เช่น สมองกลที่ประดิษฐ์จากอุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์ เครื่องควบคุมขนาดเล็ก คอมพิวเตอร์ชนิดแผงวงจรสำเร็จรูป เครื่องควบคุมเชิงตรรกะที่สามารถโปรแกรมได้ และคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล

- สมองกลที่ประดิษฐ์จากอุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์
- ไมโครคอนโทรลเลอร์ (microcontroller)
- คอมพิวเตอร์ชนิดแผงวงจรสำเร็จรูป (SBC : Single Board Computer)
- พีแอลซี (PLC : Programmable Logic Controller)
- คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (PC : Personal Computer)

หลักการทำงานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

2011-09-15T01:13:00.000-07:00

ระบบทางกลของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่สำคัญมี ๓ ประการ คือ
1. ลักษณะโครงสร้างของหุ่นยนต์
2. อุปกรณ์ให้กำลังขับเคลื่อนหุ่นยนต์
3. มือหุ่นยนต์

การทำงานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเปรียบเทียบกับแขนมนุษย์

ลักษณะโครงสร้างของหุ่นยนต์
เนื่องจากหุ่นยนต์อุตสาหกรรมได้รับการออกแบบสร้างขึ้นมาเพื่อทำหน้าที่แทนคน ดังนั้น ลักษณะการออกแบบจึงมักจะเป็นส่วนบนของลำตัวมนุษย์ ประกอบด้วยหัวไหล่ แขน และมือ โดย

ปกติแล้วมักออกแบบเป็นแขนเดียว ในบางแบบได้ออกแบบให้แขนเคลื่อนที่อยู่บนทางเลื่อนได้ อาจจำแนกโครงสร้างของหุ่นยนต์ได้ ๔ แบบ คือ
1. โครงสร้างคาร์ทีเซียน หรือฉาก (cartesian orrectangular) เป็นโครงสร้างที่ประกอบด้วยส่วนต่างๆ ที่วางไว้ตั้งฉากซึ่งกันและกัน ๓ ส่วน ซึ่งทำให้สามารถเคลื่อนที่ไปยังจุดที่ต้องการได้

2. โครงสร้างทรงกระบอก (cylindrical) มีแขนเกาะกับแกนกลางซึ่งเป็นหลัก แขนนั้นสามารถเคลื่อนที่ขึ้นลงหมุนรอบแกน และสามารถบิดและหดได้

3. โครงสร้างเชิงขั้ว (polar) มีลำตัวที่บิดได้ มีแขนที่หมุนและยืดหดได้

4. โครงสร้างมนุษย์ (antropomorphic) เป็นโครงสร้างที่เลียนแบบโครงสร้างของมนุษย์ ในหุ่นยนต์อุตสาหกรรม มีลักษณะเป็นส่วนบนของลำตัวมนุษย์ ประกอบด้วยหัวไหล่ แขนท่อนบน แขนท่อนล่าง ข้อมือและมือ

หุ่นยนต์อุตสาหกรรม (Robot)

อุปกรณ์ให้กำลังขับเคลื่อนของหุ่นยนต์
ในปัจจุบันมีอุปกรณ์ให้กำลังขับเคลื่อนหุ่นยนต์อยู่ 3 ชนิด คือ มอเตอร์กระแสไฟตรง นิวแมติก และไฮดรอลิก
1. มอเตอร์กระแสไฟตรง คือ อุปกรณ์ขับเคลื่อนหมุนรอบตัวเองได้ด้วยพลังงานจากกระแสไฟตรงเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ได้สะดวก ง่ายต่อการควบคุมและตำแหน่งแม่นยำ ปัญหาสำคัญคือมีกำลังจำกัด และมีปัญหาในการนำหุ่นยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าไปใช้ในบริเวณที่มีวัตถุไวไฟเช่น งานพ่นสี เป็นต้น

2. นิวแมติก เป็นระบบที่ขับเคลื่อนทางตรงทางโค้งหรือหมุนได้ด้วยแรงอัดของลม เป็นอุปกรณ์ที่ราคาถูก และยุ่งยากน้อยที่สุด ปัญหาที่สำคัญอยู่ที่การควบคุมความเร็ว และตำแหน่ง

3. ไฮดรอลิก เป็นระบบที่ขับเคลื่อนด้วยแรงอัดของน้ำมัน เป็นอุปกรณ์ที่ราคาแพง ให้กำลังสูง มีอุปกรณ์อยู่หลายแบบสามารถเลือกใช้ให้เหมาะสมกับงานได้เช่น การเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง หรือแบบหมุน เป็นต้นระบบการควบคุมมักใช้ไฟฟ้า แต่เนื่องจากใช้อุปกรณ์ไฟฟ้า

ใน พ.ศ. ๒๕๒๘ มีแนวโน้มที่จะนำมอเตอร์กระแสไฟตรง มาใช้เป็นอุปกรณ์ขับเคลื่อนหุ่นยนต์อุตสาหกรรมมากขึ้น เนื่องจากได้มีการพัฒนามอเตอร์กระแสไฟตรงให้ใช้กับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมได้ดีขึ้นในด้านความเร็ว ความแม่นยำของการหยุด และการยกน้ำหนัก

หุ่นยนต์อุตสาหกรรม งานเชื่่อม

มือหุ่นยนต์
มือหุ่นยนต์จะยึดติดกับส่วนของหุ่นยนต์ที่เป็นข้อมือ (wrist) ซึ่งสามารถหมุนได้อย่างอิสระ 3 แนวแกน คือ แกนบิดในระนาบที่ตั้งฉากกับปลายแขนแกนเงยขึ้นลงจะหมุนในระนาบที่ตั้งฉากกับพื้น และแกนส่ายจะหมุนในระนาบที่ขนานกับแกน อย่างไรก็ตามลักษณะการใช้งาน ส่วนใหญ่จะทำงานเพียง 2 ทิศทางเท่านั้น เช่นหุ่นยนต์ที่ใช้ในงานเชื่อม ในลักษณะที่สมมาตร จะให้ความอิสระของข้อมือเพียง ๒ แกนเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ในกรณีงานที่ค่อนข้างยุ่งยาก อาจใช้ถึง 3 แกนข้อสำคัญของข้อมือ โดยจะต้องสร้างให้มีความมั่นคงและมีน้ำหนักน้อยที่สุด

หุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรม

2011-09-12T21:15:00.000-07:00

หุ่นยนต์ หรือ โรบอต (robot) คือเครื่องจักรกลชนิดหนึ่ง มีลักษณะโครงสร้างและรูปร่างแตกต่างกัน หุ่นยนต์ในแต่ละประเภทจะมีหน้าที่การทำงานในด้านต่าง ๆ ตามการควบคุมโดยตรงของมนุษย์

หุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรม

การควบคุมระบบต่าง ๆ ในการสั่งงานระหว่างหุ่นยนต์และมนุษย์ สามารถทำได้โดยทางอ้อมและอัตโนมัติ โดยทั่วไปหุ่นยนต์ถูกสร้างขึ้นเพื่อสำหรับงานที่มีความยากลำบาก เช่น งานสำรวจในพื้นที่บริเวณแคบหรืองานสำรวจดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ที่ไม่มีสิ่งมีชีวิต ในปัจจุบันเทคโนโลยีของหุ่นยนต์เจริญก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว และเริ่มเข้ามามีบทบาทกับชีวิตของมนุษย์ในด้านต่าง ๆ เช่น ด้านอุตสาหกรรมการผลิตแตกต่างจากเมื่อก่อนที่หุ่นยนต์มักถูกนำไปใช้ ในงานอุตสาหกรรมเป็นส่วนใหญ่ ปัจจุบันมีการนำหุ่นยนต์มาใช้งานมากขึ้น เช่น หุ่นยนต์ที่ใช้ในทางการแพทย์ หุ่นยนต์สำหรับงานสำรวจ หุ่นยนต์ที่ใช้งานในอวกาศ หรือแม้แต่หุ่นยนต์ที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อเป็นเครื่องเล่นของมนุษย์ จนกระทั่งในปัจจุบันนี้ได้มีการพัฒนาให้หุ่นยนต์นั้นมีลักษณะที่คล้ายมนุษย์ เพื่อให้อาศัยอยู่ร่วมกันกับมนุษย์ ให้ได้ในชีวิตประจำวัน

หุ่นยนต์อาจถูกแบ่งออกเป็น 2 ประเภทตามลักษณะการใช้งาน คือ

หุ่นยนต์ชนิดที่ติดตั้งอยู่กับที่ (fixed robot)

1. หุ่นยนต์ชนิดที่ติดตั้งอยู่กับที่ (fixed robot) เป็นหุ่นยนต์ที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ไปไหนได้ด้วยตัวเอง มีลักษณะเป็นแขนกล สามารถขยับและเคลื่อนไหวได้เฉพาะแต่ละข้อต่อ ภายในตัวเองเท่านั้น มักนำไปใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม เช่นโรงงานประกอบรถยนต์

หุ่นยนต์ชนิดที่เคลื่อนที่ได้ (mobile robot)

2. หุ่นยนต์ชนิดที่เคลื่อนที่ได้ (mobile robot) หุ่นยนต์ประเภทนี้จะแตกต่างจากหุ่นยนต์ที่ติดตั้งอยู่กับที่ เพราะสามารถเคลื่อนที่ไปไหนมาไหนได้ด้วยตัวเอง โดยการใช้ล้อหรือการใช้ขา ซึ่งหุ่นยนต์ประเภทนี้ปัจจุบันยังเป็นงานวิจัยที่ทำการศึกษาอยู่ภายในห้องทดลอง เพื่อพัฒนาหุ่นยนต์ออกมาใช้งานในรูปแบบต่าง ๆ เช่น หุ่นยนต์สำรวจดาวอังคาร ขององค์การนาซ่า เป็นต้น

ชนิดของเฟือง

2011-09-09T07:44:00.000-07:00

เฟืองเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการส่งกำลังในระยะสั้น เป็นอุปกรณ์ที่มีความแข็งแรงสูงและมีความปลอดภัย ชนิดของเฟืองมีดังนี้

เฟืองตรง (Spur Gears)

1. เฟืองตรง (Spur Gears)
เป็นเฟืองที่มีฟันขนานกับแกนหมุนและใช้ในการส่งกำลังการหมุนจากเพลาหนึ่งไปยังอีกเพลาหนึ่ง

เฟืองสะพาน (Rack Gears)

2. เฟืองสะพาน (Rack Gears)
เป็นเฟืองตรงชนิดหนึ่ง มีลักษณ่ะรูปร่างยาวเป็นเส้นตรงเหมือนสะพาน ฟันเฟืองทำมุมกับลำตัว 90 องศา โดยประมาณ และต้องใช้คู่กับเฟืองตรง

เฟืองวงแหวน (Internal Gears)

3. เฟืองวงแหวน (Internal Gears)
เป็นเฟืองตรงชนิดหนึ่ง มีรูปร่างลักษณะกลมเช่นเดียวกับเฟืองตรง แต่ฟันเฟืองจะอยู่ด้านบนของวงกลม และต้องใช้คู่กับเฟืองตรงที่มีขนาดเล็กกว่าขบอยู่ภายในเฟืองวงแหวน

เฟืองเฉียง (Helical Gears)

4. เฟืองเฉียง (Helical Gears)
เป็นเฟืองส่งกำลังที่มีฟันเฉียงทำมุมกับแกนหมุน มีลักษณะคล้ายเฟืองฟันตรง แต่มีเสียงที่เกิดจากการทำงานเบากว่าเฟืองฟันตรง นอกจากนั้นเฟืองเฉียงยังใช้ในการส่งกำลังให้กับเพลาที่ไม่ขนานกันได้อีกด้วย

เฟืองเฉียงก้างปลา (Herringbone Gears)

5. เฟืองเฉียงก้างปลา (Herringbone Gears)
เป็นเฟืองที่มีลักษณะคล้ายกับเฟืองตรงแต่ฟันของเฟืองจะเอียงสลับกันเป็นฟันปลา

เฟืองดอกจอก (Bevel Gears)

6. เฟืองดอกจอก (Bevel Gears)
เป็นเฟืองที่มีการตัดฟันเฟือง ใช้สำหรับส่งกำลังจากเพลาหนึ่งไปยังอีกเพลาหนึ่งที่ตัดกัน มุมระหว่างเพลาทั้งสองเป็นมุมระหว่างเส้นศูนย์กลางร่วมที่ตัดกัน ของฟันเฟือง มุมระหว่างเพลาประมาณ 90° แต่ในหลาย ๆ การใช้งานของเฟืองชนิดนี้ อาจจะต้องการมุมระหว่างเพลาที่มีค่ามากกว่าหรือน้อยกว่ามุม 90° ก็ได้

เฟืองตัวหนอน (Worm Gears)

7. เฟืองตัวหนอน (Worm Gears)
ประกอบด้วยเกลียวตัวหนอน (Worm) และเฟืองตัวหนอน (Worm gear) ประกอบกันเป็นชุด ใช้ส่งกำลังที่แกนเพลาที่ฉากกัน

เฟืองเกลียวสกรู (Spiral Gears)

8. เฟืองเกลียวสกรู (Spiral Gears)
เป็นเฟืองเกลียวที่ใช้ส่งกำลังระหว่างเพลาที่ทำมุม 90 องศา

หน้าที่ใช้งานของเฟืองแต่ละชนิด

2011-09-07T07:06:00.000-07:00

เฟืองแต่ละชนิดมีหน้าที่หลักที่เหมือนกัน คือ ใช้ในการส่งกำลังจากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่งแล้วแต่ลักษณะการใช้งาน แต่การใช้งานของเฟืองแต่ละชนิดจะมีหน้าที่รองต่างกันดังรายละเอียดต่อไปนี้

เฟืองตรง

หน้าที่การใช้งานของเฟืองตรง เป็นเฟืองที่ใช้ส่งกำลังกับเพลาที่ขนานกัน เฟืองตรงเหมาะสำหรับการส่งกำลังที่มีความเร็วรอบต่ำ หรือความเร็วรอบปานกลางไม่เกิน 20 เมตร ต่อนาที เช่น ชุดเฟืองทดลองของเครื่องกลึงเพื่อเดินกลึงอัตตราโนมัติ หรือชุดเฟื่องทดลองของเครื่องจักรกลการเกษตรที่ความเร็วรอบต่ำๆ ข้อดีของเฟื่องตรงขณะใช้งานจะไม่เกินแรงในแนวแกน ประสิทธิภาพในการทำงานสูง หน้ากว้างของเฟืองตรงสามารถเพิ่มได้เพื่อให้เกิดผิวสัมผัสที่มากขึ้น เพื่อลดการสึกหรอให้น้อยลง

เฟืองสะพาน

หน้าที่การใช้งานของเฟืองสะพาน ในการใช้งานของเฟืองสะพาน(RACK) จะต้องใช้คู่กับเฟืองตรงที่เรียกว่าพิน เนียน(PINNION) เสมอก็จะสามารถทำการส่งกำลังได้ ลักษณะการใช้งานของเฟืองสะพาน ตัวอย่างเช่น เฟื่องสะพานของเครื่องกลึงยันศูนย์ ที่ช่วยให้แท่นเลื่อนเคลื่อนที่ ซ้าย-ขวา หรือเฟื่องสะพานของเครื่องเจาะที่ทำหน้าที่เคลื่อนเพลาเครื่องเจาะให้ขึ้นลง

เฟืองวงแหวน

หน้าที่การใช้งานของเฟืองวงแหวน เฟืองชนิดนี้เป็นเฟืองเฉพาะอย่าง ที่ใช้งานกับเครื่องจักรกล เช่นเป็นเฟืองสำหรับปั๊มน้ำมันเครื่องของเครื่องยนต์ โดยที่เฟืองตัวเล็กที่อยู่ภายในเป็นตัวขับส่วนตัวใหญ่จะหมุนในลักษณะการ เยื้องศูนย์ เพื่อดูดน้ำมันเครื่องส่งไปใช้งาน

เฟืองเฉียง

หน้าที่การใช้งานเฟืองเฉียง เฟืองเฉียงมีหน้าที่การใช้งานเหมือนกับเฟืองตรงทุกอย่าง แต่มีข้อดีกว่าเฟืองตรงที่เมื่อส่งกำลังด้วยความเร็วรอบสูงๆแล้วจะไม่เกิดเสียงดัง

เฟืองก้างปลา

หน้าที่การใช้งานของเฟืองก้างปลา เฟืองก้างปลาเป็นเฟืองที่ออกแบบมาเพื่อลบล้างแรงดันที่ปลายฟันเฟือง เนื่องจากเฟืองก้างปลาเป็นเฟืองเฉียงที่สร้างมาให้คู่ติดกัน เฟืองก้างปลาใช้ส่งกำลังกับเพลาที่ขนานกันเท่านั้น ข้อดีของเฟื่องชนิดนี้คือ เฟืองจะเลื่อนออกจากกันไม่ได้

เหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน (Hot-Rolled Structural Steel)

2011-09-05T01:46:00.000-07:00

เหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน (Hot-Rolled Structural Steel) มีการใช้งานในต่างประเทศอย่างกว้างขวางมานาน และกำลังมีบทบาทมากขึ้นในงานก่อสร้างในประเทศไทย เนื่องจากมีข้อดีหลายประการที่ทำให้การก่อสร้างด้วยเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน มีความรวดเร็วและคุ้มค่าต่อการใช้งาน

การใช้งานเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน (Hot-Rolled Structural Steel)
เหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อนมีคุณสมบัติในการรับแรงในแนวต่างๆอย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยน้ำหนักที่เบากว่าโครงสร้างคอนกรีต เหมาะสำหรับใช้งานโครงสร้างชนิดต่างๆ เช่น โรงงาน อาคารสูง สนามกีฬา เป็นต้น

เหล็ก H-beam

เหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน มีหน้าตัดเป็นรูปตัวเอช เรียกกันว่า H-beam มีปีกกว้าง(wide flange) เหมาะกับงานโครงสร้างคาน เสาและโครงหลังคา

เหล็ก I-beam

ส่วนหน้าตัดรูปตัวไอ หรือ I-beam ปีกเหล็กจะหนาขึ้นที่โคนปีก จึงรับแรงสั่นสะเทือนได้ดี เหมาะกับงานเครื่องจักร รางเครน

เหล็กฉาก Angle

สำหรับเหล็กฉากหรือ angle มีหน้าตัดรูปตัว L ใช้งานโครงสร้างหลังคา เสาส่งไฟฟ้าแรงสูง เสาวิทยุ เสาโทรศัพท์ อีกหน้าตัดหนึ่ง คือ รางน้ำ หรือ Channel มีหน้าตัดรูปตัว C นิยมใช้ทำคานรองรับส่วนประกอบต่างๆ เช่น บันได คานขอบนอก

ข้อดีของการใช้เหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน
- ลดระยะเวลาการก่อสร้าง ทำให้ลดภาระดอกเบี้ยของโครงการ เปิดใช้งานได้เร็ว

- ออกแบบโครงสร้างให้มีช่วงเสากว้างกว่าโครงสร้างระบบอื่น ไม่เปลืองพื้นที่ใช้งาน

- ออกแบบงานสถาปัตยกรรมได้หลากหลาย เช่น ดัดโค้ง ทำโครงสร้างโปร่ง หรือทำส่วนยื่นได้มาก

- โครงสร้างมีน้ำหนักเบา ทำให้ประหยัดฐานราก ลดการขนส่ง และพื้นที่กองเก็บวัสดุ

- ตรวจสอบ ควบคุมคุณภาพ และบำรุงรักษาได้สะดวกกว่าโครงสร้างอื่น

- มีความแข็งแรง สามารถรับแรงสั่นสะเทือนและแผ่นดินไหวได้ดีกว่าโครงสร้างระบบอื่น

- ก่อสร้างในที่จำกัดได้สะดวก ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะผุ่น

- ดัดแปลง ต่อเติม หรือรื้อไปสร้างใหม่ได้ ไม่ต้องทุบทิ้ง

- สามารถนำวัสดุมาหมุนเวียนได้ 100%

เหล็กรูปพรรณ

2011-09-01T11:05:00.000-07:00

เหล็กรูปพรรณชนิดต่างๆ

เหล็กเอชบีม (H-Beam)

เหล็กเอชบีม (H-Beam) เป็นเหล็กโครงสร้างรูปพรรณขึ้นรูปร้อน เกรด SS400 ความยาวมาตรฐาน 6 M. เหมาะสำหรับงานโครงสร้างเสา คาน และโครงตึกขนาดใหญ่

เหล็กไอบีม (I-Beam)

เหล็กไอบีม (I-Beam) เป็นเหล็กโครงสร้างรูปพรรณขึ้นรูปร้อน เกรด SS400 ความยาวมาตรฐาน 6 M.เหมาะสำหรับงานทำเสา คาน และรางเครน ที่ต้องการรับน้ำหนักมาก

เหล็กตัวซี (Light Lip Channel)

เหล็กตัวซี (Light Lip Channel) เป็นเหล็กรูปพรรณขึ้นรูปเย็น ความยาวมาตรฐาน 6 M. มีหน้าตัดเป็นรูปตัวซี เหมาะสำหรับงานโครงสร้างทั่วไป งานบันได การทำโครงหลังคา แปต่างๆ

เหล็กฉาก (Equal Angle)

เหล็กฉาก (Equal Angle) เป็นเหล็กโครงสร้างรูปพรรณขึ้นรูปร้อน ความยาวมาตรฐาน 6 M. เหมาะสำหรับงาน โครงสร้างบ้าน, หลังคาโรงงาน งานโครงสร้างขนาดเล็กโดยทั่วไป เสาส่งไฟฟ้าและ วิทยุ

เหล็ก (Cut-Beam)

เหล็ก (Cut-Beam) เป็นการนำเหล็ก H-Beam มาตัดกลางที่เอว (Web) ซึ่งจะทำให้ได้เหล็ก Cut-Beam 2 ตัวที่เท่ากัน ซึ่งนิยมนำไปใช้ในงานโครงหลังคาประเภทโครงถัก (Truss) เพื่อเป็นการลดงานของ ผู้ออกแบบ และผู้รับเหมาก่อสร้าง ที่จากเดิมจะใช้เป็นเหล็กฉาก 2 ตัวมาเชื่อม หรือ ขันน็อตร่วมกับ Gusset plate เพื่อยึดติดกัน

เหล็กพืด (Sheet Pile)

เหล็กพืด (Sheet Pile) เป็นแผ่นเหล็กลอนรูปต่างๆ มีความยาวตามกำหนดใช้ตอกในแนวดิ่ง สำหรับป้องกันแรงดันน้ำ และแรงดันดิน ที่กระทำตามความลึกของการขุด เพื่อป้องกันการเคลื่อนตัวของดิน

เหล็กไวด์แฟรงค์ (Wide Flange)

เหล็กไวด์แฟรงค์ (Wide Flange) เป็นเหล็กโครงสร้างรูปพรรณขึ้นรูปร้อน เกรด SS400 ความยาวมาตรฐาน 6 M.เหมาะสำหรับงานโครงสร้างทั่วไป และงานเชื่อม มีรูปทรงลักษณะเดียวกับ ไอบีม แต่มีขนาดบางกว่า

เหล็กแผ่นลาย (Checkerd Plate)

เหล็กแผ่นลาย (Checkerd Plate) มีลักษณะเป็นแผ่นสี่เหลี่ยมผืนผ้า ผิวเป็นลวดลายนูน เพื่อป้องกันการลื่นและน้ำขังเหมาะสำหรับการใช้ปูพื้นทางเดินและบันได พื้นรถบรรทุก ฯลฯ มีหลายขนาดและความหนา

เหล็กแผ่นดำ (Plate)

เหล็กแผ่นดำ (Plate) มีลักษณะเป็นแผ่นสี่เหลี่ยมผืนผ้า ผิวเรียบ นิยมใช้สำหรับงานโครงสร้างทั่วไป การปูพื้น การเชื่อมต่อโครงสร้างยานยนต์ งานต่อเรือ สะพานเหล็ก ฯลฯ มีหลายขนาดและความหนา

สูตรการคำนวณน้ำหนักเหล็ก

2011-08-30T08:54:00.000-07:00

ความรู้เรื่องเหล็ก - สูตรการคำนวณน้ำหนักเหล็ก
ในการคำนวณน้ำหนักเหล็กโดยประมาณนั้น เหล็กเป็นวัสดุที่มีหลายรูปร่าง และหลายขนาด ดังนั้นการคำนวณหาน้ำหนักเหล็กโดยประมาณจึงมีสูตรที่แตกต่างกันไปตามลักษณะของเหล็ก ดังนี้

เหล็กกลม

1. เหล็กกลม

น้ำหนัก (กก.) = เส้นผ่าศูนย์กลาง (ซม.) x เส้นผ่าศูนย์กลาง (ซม.) x ความยาว (ซม.) x 0.0062

เหล็กสี่เหลี่ยม

2. เหล็กสี่เหลี่ยม

น้ำหนัก (กก.) = ขนาด (ซม.) x ขนาด (ซม.) x ความยาว (ซม.) x 0.0079

เหล็กหกเหลี่ยม

3. เหล็กหกเหลี่ยม

น้ำหนัก (กก.) = ขนาด (ซม.) x ขนาด (ซม.) x ความยาว (ซม.) x 0.0068

4. เหล็กแปดเหลี่ยม

น้ำหนัก (กก.) = ขนาด (ซม.) x ขนาด (ซม.) x ความยาว (ซม.) x 0.0065

เหล็กแบน

5. เหล็กแบน

น้ำหนัก (กก.) = ความหนา (ซม.) x ความกว้าง (ซม.) x ความยาว (ซม.) x 0.0079

เหล็กแผ่น

6. เหล็กแผ่น

น้ำหนัก (กก.) = ความหนา (มม.) x ความกว้าง (ฟุต) x ความยาว (ฟุต) x 0.7293

คำศัพท์เกี่ยวกับงานโลหะที่น่ารู้

2011-08-28T02:18:00.000-07:00

ศัพท์ที่ควรรู้ในงานวิศวกรรมที่เกี่ยวกับงานโลหะ

Cold Drawn Steel - Round Bar

Alloy Steel - เหล็กพิเศษที่มีส่วนผสมของอัลลอยด์

Annealing - การอบเหล็กให้อ่อน เพื่อลดความแข็งและความเปราะลง ง่ายต่อการกลึง

Carburizing - การชุบผิวแข็งโดยการเติมคาร์บอนลงไปที่ผิวเหล็ก ทำให้เหล็กมีความแข็งเพิ่มขึ้นเฉพาะส่วนผิวเท่านั้น ส่วนความแข็งของเนื้อเหล็กภายในยังเหมือนเดิม

Cold Drawn Steel- เหล็กที่ได้จากการรีดเย็น ทำให้ผิวของเหล็กมีสีขาว (เช่น เหล็ก S50C ผิวขาว)

Elongation - การใช้แรงดึงโลหะให้ยืดตัว

Hardness - ความแข็ง

Heat Treatment

Heat Treatment - การอบชุบ (เป็นความหมายรวมถึง การชุบแข็ง การอบอ่อน หรือกระบวนการอื่น ๆ ที่มีการให้ความร้อนกับเหล็ก)

Hot Rolled Steel - เหล็กที่ได้จากการรีดร้อนโดยตรง ดังนั้นในการการกลึงจะแข็งกว่าเหล็กที่ผ่านการ Normalizing หรือเหล็กที่ผ่านการ Annealing

Induction - การชุบแข็งโดยใช้คลื่นความถี่สูงผ่านขดลวดที่อุณหภูมิ 900 องศาเซลเซียส เพื่อชุบแข็งที่ผิว โดยความลึกจะขึ้นอยู่กับความร้อนที่ผ่านขดลวด

Nitriding - การชุบผิวแข็งโดยการเติมไนโตรเจนลงไปที่ผิวเหล็ก ทำให้เหล็กมีความแข็งเพิ่มขึ้นเฉพาะส่วนผิวเท่านั้น ส่วนความแข็งของเนื้อเหล็กภายในยังเหมือนเดิม

Normalizing - การอบให้เหล็กมีเนื้อเหล็ก (grain) และความแข็งสม่ำเสมอทั่วทั้งเส้น ง่ายต่อการกลึง

Pre-hardened Steel - เหล็กที่ชุบแข็งเรียบร้อยแล้วจากโรงงานที่ผลิต

Rough Turned Steel - เหล็กที่มีการกลึงผิวแล้ว

Strength - ความแข็งแรง

Stress Relieve - การอบให้คลายความเค้น

Vacuum Heat Treatment - การชุบโดยใช้เตาสุญญากาศ แบ่งเป็น การชุบน้ำมัน (Oil quenching) และการชุบแก็ส (Gas quenching)

การกัดกร่อนของโลหะ

2011-08-24T08:53:00.000-07:00

ปัจจุบัน เรามีการใช้เหล็กเป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับงานต่างๆ มากมาย ซึ่งข้อพิจารณาในการเลือก ใช้ผลิตภัณฑ์เหล็ก นอกจากจะดูที่ความแข็งแรง ความเหนียว (Toughness) ความสามารถใน การขึ้นรูปและความสามารถในการเชื่อมประกอบแล้ว เรายังต้อง พิจารณาถึงความต้านทาน การกัดกร่อนด้วย เพื่อให้ใช้งานเหล็กได้อย่าง คุ้มค่า ลดความจำเป็นในการซ่อมบำรุง และมั่นใจ ในความปลอดภัย

การกัดกร่อนของโลหะ

1. การกัดกร่อนแบบสม่ำเสมอ (Uniform Corrosion)
เป็นการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นเนื่องจากโลหะสัมผัสกับสิ่งแวดล้อม โดยอัตราการสูญเสียของเนื้อโลหะที่บริเวณต่างๆ จะใกล้เคียงกัน ทำให้สามารถวัดอัตราการกัดกร่อน และออกแบบการบำรุงรักษาได้

2. การกัดกร่อนเนื่องจากความต่างศักย์ (Galvanic Corrosion)
เมื่อโลหะ 2 ชนิดที่ต่างกันมาเชื่อมต่อกันจะเกิดความต่างศักย์ขึ้นทำให้เกิดการไหลของ อิเล็กตรอนระหว่างโลหะทั้งสองโลหะที่ต้านทานการกัดกร่อนได้น้อยกว่าจะเป็น อาโนด โลหะที่ ต้านทานการกัดกร่อนได้มากกว่าทำหน้าที่เป็นคาโธด โดยระดับการกัดกร่อน ขึ้นกับสภาพสิ่งแวดล้อมที่โลหะทั้งสองสัมผัส ระยะห่างจากรอยต่อ

3. การกัดกร่อนแบบช่องแคบ (Crevice Corrosion)
เป็นการกัดกร่อนเฉพาะบริเวณ (Localized Corrosion) แบบหนึ่ง มักเกิดขึ้นบริเวณ ช่องแคบหรือ รอยแยกของโลหะที่สัมผัสกับสารละลายที่สามารถแตกตัวเป็นประจุไฟฟ้า (Electrolyte) ได้ การกัดกร่อนแบบนี้สามารถเกิดขึ้นได้แม้โลหะ สัมผัสกับ อโลหะ นอกจากนี้การกัดกร่อนแบบช่องแคบ มักเกิดกับโลหะที่โลหะผสมที่ ผิวเป็นpassive เช่น เหล็กกล้าไร้สนิม

การกัดกร่อนของโลหะ

4. การกัดกร่อนแบบเป็นหลุม (Pitting)
เป็นการกัดกร่อนเฉพาะที่ (Localized Attack) อีกแบบหนึ่ง การกัดกร่อนแบบนี้ ทำให้เกิดความ เสียหายได้แม้สูญเสียน้ำหนักโลหะเพียงเล็กน้อย แต่เป็นอันตรายเพราะมักเป็นการเสียหายแบบ ฉับพลัน โดยจะทะลุเป็นรูและยากที่จะตรวจหา เพราะขนาดเล็ก และอาจถูกปกคลุม

5. การกัดกร่อนตามขอบเกรน (Intergranular Corrosion)
โดยปกติการกัดกร่อนบริเวณขอบเกรน (Grain Boundary) จะเกิดได้ดีกว่าที่โลหะพื้น (Matrix) เล็กน้อย แต่ในบางสภาวะการกัดกร่อนบริเวณขอบเกรนจะไวมาก เช่น ปัญหาที่พบบ่อยของการ กัดกร่อนแบบนี้ในเหล็กกล้าไร้สนิม คือ บริเวณรอยเชื่อมของ เหล็กกล้าไร้สนิมที่เกิดการสูญเสีย โครเมี่ยมในรูปของคาร์ไบด์ (Cr23C6) ทำให้เกิดการกัดกร่อนแบบนี้ในบริเวณใกล้แนวเชื่อม เนื่องจากขาดโครเมี่ยมสำหรับการสร้างฟิล์ม โครเมี่ยมออกไซด์ที่แน่นและป้องกันเนื้อเหล็ก

การกัดกร่อนเนื่องจากความต่างศักย์ (Galvanic Corrosion)

6. การผุกร่อนแบบเลือก (Selective Leaching or Dealloying)
การผุกร่อนแบบเลือกจะเกิดกับโลหะผสมที่ธาตุหนึ่งเสถียรกว่าอีกธาตุหนึ่งเมื่อสัมผัสกับบรรยากาศ เช่น

- การผุกร่อนแบบ Dezincification ของทองเหลือง (ทองแดงผสมสังกะสี) ที่สังกะสีจะถูก ละลายออกไป เหลือไว้เหลือแต่ทองแดงที่เป็นรูพรุน

- Graphitization ของเหล็กหล่อเทา คือ การผุกร่อนที่เกิดขึ้นเนื่องจากเหล็ก (อาโนด) ผุกร่อนไป เหลือตาข่ายกราไฟต์ลักษณะแผ่น (Graphite Flake) ที่เป็นคาโธดไว้ ทำให้โครงสร้างเหล็กหล่อเทาสูญเสียความแข็ง

7. การกัดเซาะ (Erosion Corrosion)
เป็นการกัดกร่อนที่เกิดจากทั้งทางเคมีและทางกล เช่น ในท่อส่งสารละลายที่กัดกร่อน ซึ่งอาจมี สารแขวนลอยของแข็งผสม การกัดกร่อนแบบนี้จะถูกเร่งด้วยการชนของอนุภาค ซึ่งอาจทำให้ เนื้อโลหะหลุดออก หรือแค่ทำให้ออกไซด์แน่นที่ปกป้องผิวหลุดออก เปิดให้เนื้อโลหะถูกกัด กร่อนง่ายขึ้น

8. Stress corrosion
เป็นการกัดกร่อนที่เกิดโดยความเค้นและสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน โดยสภาพความเค้นของ โลหะอาจเกิดจากความเค้นภายในเหลือค้าง (Residual internal stress) เช่น จากการขึ้นรูปเย็น (Cold forming) ซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยทำการอบอ่อน (Annealing) หลังการขึ้นรูป, การเย็นตัวอย่างไม่สม่ำเสมอจากอุณหภูมิสูง เป็นต้น

ความแตกต่างระหว่าง เหล็กดิบและเหล็กกล้า

2011-08-22T01:43:00.000-07:00

ทุกวันนี้ คนเรามีความเกี่ยวข้องกับเหล็กอยู่ตลอดเวลา แต่หลายท่านก็ยังคงไม่ทราบ ความแตกต่างระหว่างเหล็กดิบและเหล็กกล้า ดังนั้น เราจึงได้หาคำจำกัดความที่จะ ทำให้ทุกท่านรู้จักเหล็กกันมากขึ้น

เหล็กดิบ (Pig Iron)

เหล็กดิบ (Pig iron)
เหล็กดิบเป็นผลผลิต ที่ได้มาจากเตาสูง หรือเรียกว่า เตาบลาสต์เฟอร์เนซ (Blast Furnace) โดยการถลุงสินแร่เหล็ก ซึ่งความร้อนที่ใช้ในการถลุงนั้นได้มาจากการ เผาไหม้ของถ่านโค้ก (Coke) โดยมีลมร้อนเป็นสิ่งที่ช่วยในการเผาไหม้ เพื่อให้ได้ อุณหภูมิที่สูงยิ่งขึ้น โดยให้ความร้อนได้สูงถึง 3000 °F หรือประมาณ 1649 °C ซึ่งในระดับอุณหภูมิดังกล่าวนี้ สามารถหลอมละลายสินแร่ต่าง ๆ ได้

สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งก็คือ ในกระบวนการหลอมละลายสินแร่เหล็กด้วยเตาสูงนั้น จะมีสิ่งสกปรกเกิดขึ้น หรือเรียกกันว่า สแลก (Slag) ซึ่งเราต้องกำจัดออกจากน้ำโลหะ ก่อนนำโลหะนั้นไปเทลงแบบหล่อเหล็ก เพื่อให้ได้เป็นเหล็กดิบออกมา สำหรับวัตถุดิบ ที่ใช้ถลุงเหล็กดิบนั้น ได้แก่ สินแร่เหล็ก หินปูน ถ่านโค้ก และเหล็กใช้ซ้ำ

เหล็กกล้า (Steel)

เหล็กกล้า (Steel)
เหล็กดิบที่ได้จากเตาถลุงนั้นจะมีปริมาณของธาตุมลทินอยู่เป็นจำนวนมาก ซึ่งจะมี ความเปราะ และไม่สามารถจะนำไปใช้ประโยชน์อะไรได้ โดยจะต้องนำมาผ่านกระบวนการที่สำคัญอีกครั้งหนึ่ง เพื่อที่จะลดปริมาณของธาตุมลทินลง และเพื่อให้ได้ ส่วนผสมตามต้องการ ซึ่งกระบวนการเหล่านี้เราเรียกว่า การรีไฟน์ (Refining) ซึ่งการรีไฟน์เหล็กก็คือ การผลิตเหล็กกล้านั่นเอง

ดังนั้น เหล็กกล้า ก็คือ เหล็กเจือคาร์บอนสูงสุดไม่เกินร้อยละ 1.7 สามารถทุบขึ้นรูปได้ ที่อุณหภูมิระหว่าง800 - 1000 องศาเซลเซียส โดยไม่ต้องผ่านกรรมวิธีอื่นใดอีก

เทคนิคการเลือกซื้อเหล็กแผ่นรีดร้อน

2011-08-19T19:52:00.000-07:00

ปัจจุบัน เหล็กแผ่นรีดร้อน ถือว่าเป็นสินค้าพื้นฐานที่เป็นเหมือนกลไกสำคัญในการตอบสนองการ เติบโตทางสังคมและเศรษฐกิจของประเทศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน อุตสาหกรรมก่อสร้าง อุตสาหกรรมต่อเรือ อุตสาหกรรมปิโตรเลียม ฯลฯ โดยในการ เลือกซื้อเหล็กแผ่นรีดร้อนเพื่อ นำมาใช้งาน ในแต่ละครั้งนั้น ผู้ซื้อควรพิจารณาถึงปัจจัย ที่เกี่ยวข้องต่างๆ ดังนี้

เหล็กแผ่นรีดร้อน

1. การนำไปใช้งาน
ในการซื้อเหล็กแผ่นรีดร้อนนั้น ผู้ซื้อควรคำนึงถึงการนำไปใช้งาน เพราะเหล็กแผ่นรีดร้อนแต่ละชนิด จะมีความแตกต่างกันในเรื่องค่าเคมี และองค์ประกอบต่างๆ ซึ่งส่งผลต่อการนำไปใช้ใน สภาวะที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น หากผู้ซื้อต้องการนำ เหล็กแผ่นรีดร้อนมาใช้ต่อเรือในส่วนที่ ต้องรับแรงสูงและต้องทนต่อแรงกระแทก ผู้ซื้อควรเลือกเหล็กแผ่นรีดร้อนเกรดพิเศษที่ใช้ใน การต่อเรือโดยเฉพาะ ดังนั้น ผู้ซื้อควรเลือกซื้อเหล็กแผ่นรีดร้อนที่มีมาตรฐานเหล็กเป็น ABS Gr.AH หรือ ABS Gr.DH (ขึ้นอยู่กับสภาพที่นำไปใช้งานเช่นอุณหภูมิหรือการรับแรง) เป็นต้น

2. ขนาดของเหล็กแผ่นรีดร้อน
เพื่อให้การนำเหล็กแผ่นรีดร้อนไปใช้งานมีการสูญเสียน้อยที่สุด ผู้ซื้อควรพิจารณาถึงขนาด เหล็กรีดร้อนที่ต้องใช้ให้มีความเหมาะสมกับงานนั้นๆ เพราะถ้าผู้ซื้อเลือกซื้อเหล็กแผ่นรีดร้อน ขนาดใหญ่เกินความต้องการใช้จริงก็จะก่อให้เกิดความสูญเสียเป็น เศษเหล็กหรือหากเลือก เหล็กแผ่นรีดร้อนขนาดเล็กเกินไปก็จะเกิดความสูญเสียใน เรื่องของการเชื่อมต่อและเวลา ที่ต้องสูญเสียมากขึ้นได้

เหล็กม้วนชนิดแผ่นรีดร้อน

3. คุณภาพ
ผู้ซื้อควรพิจารณาถึงคุณภาพของเหล็กแผ่นรีดร้อนโดยเลือกซื้อผลิตภัณฑ์ที่มี มาตรฐานเหล็ก ระดับสากลรองรับ เช่น มาตรฐานเหล็ก ASTM, DIN, JIS, EN, Lloyd’s, ABS, AS หรือ API เพื่อเพิ่มความมั่นใจให้แก่ผู้ใช้งานว่า จะได้รับชิ้นงานที่มี คุณภาพสูง เป็นที่ยอมรับในระดับสากล นอกจากนี้เพื่อเพิ่มความมั่นใจให้กับผู้ซื้อว่า เหล็กแผ่นรีดร้อนทุกแผ่นมีคุณภาพเป็นไปตามที่ ผู้ซื้อต้องการ

ปัจจุบัน ในประเทศไทยก็ได้มีองค์กรอิสระต่างๆ ที่ก่อตั้งขึ้น เพื่อให้บริการทดสอบวิจัยโลหะ วิทยาเพื่อเพิ่มความเชื่อมั่นในเรื่องคุณภาพของเหล็กแผ่นรีดร้อนให้แก่ผู้ซื้อได้มากขึ้น

4. ความสะดวกในการสั่งซื้อและการส่งมอบ
นอกจากปัจจัย 3 ข้อ ดังข้างต้นแล้ว ผู้ซื้อควรพิจารณาเรื่องความสะดวกในการสั่งซื้อ โดยเลือก ซื้อเหล็กแผ่นรีดร้อนจากผู้ผลิตในประเทศ เพื่อประหยัดเวลาในการติดต่อ-สั่งซื้อสินค้า นอกจากนี้ยังทำให้การส่งมอบสะดวกรวดเร็วมากกว่าการนำเข้าจาก ต่างประเทศ

การผลิตเหล็กและเหล็กกล้า

2011-08-15T01:00:00.000-07:00

การผลิตเหล็กและเหล็กกล้าประกอบด้วยขั้นตอนดังนี้
1. การแต่งแร่และการถลุง
2. การหลอมและการปรุงส่วนผสม
3. การหล่อ
4. การแปรรูป เช่น การรีด การตีขึ้นรูป

การขึ้นรูปโหละ

ผลิตภัณฑ์ที่ผ่านขั้นตอนที่ 4 แล้ว สามารถนำไปผ่านขบวนต่างๆ ของอุตสาหกรรมต่อเนื่อง เพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายตามประเภทของการใช้งาน เช่น วัสดุก่อสร้าง ท่อ คอนเทนเนอร์ ถังความดัน ชิ้นส่วนยานยนต์ ไฟฟ้าและเครื่องจักรกล เป็นต้น

ในประเทศไทย การผลิตเหล็กและเหล็กกล้าจะเริ่มจากขั้นกลาง คือ การหลอมและการหล่อ

1. การแต่งแร่และการถลุง

การแต่งแร่ คือ การแปรสภาพสินแร่ให้ได้ขนาดและคุณสมบัติที่เหมาะสมต่อการถลุง เช่น การบดแร่ให้ละเอียดเพื่อแยกเหล็กจากมลทินแล้ว อาจแยกโดยอาศัยความถ่วงเฉพาะที่ต่างกัน (Float) หรือใช้การแยกด้วยแม่เหล็ก (Magnetic separation) ซึ่งแร่ที่ได้จะละเอียดเกินไป ต้องทำให้เป็นก้อน (Agglomeration) ก่อนป้อนเข้าเตาถลุง

การถลุงเหล็ก คือ การแปรสภาพแร่เหล็กให้มีความบริสุทธิ์เพิ่มขึ้น (%เหล็กเพิ่มขึ้น) โดยการขจัดสิ่งเจือปนต่างๆ ออกจากแร่เหล็ก

2. การหลอมและการปรุงส่วนผสม

การหลอมเหล็ก คือ การให้ความร้อนแก่ เหล็กถลุง (Pig iron) เหล็กพรุน หรือเศษเหล็ก ทำให้เหล็กหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูง (ประมาณ 1600 °C)

สำหรับการผลิตเหล็กกล้า ในขั้นตอนการหลอมนี้ จะมีการปรับปรุงส่วนผสมทางเคมีของเหล็กโดยการทำออกซิเดชั่นเพื่อลดปริมาณคาร์บอนและฟอสฟอรัส การเติมสารประกอบต่างๆ เพื่อลดปริมาณสารเจือปนและทำให้ผลิตภัณฑ์เหล็กมีคุณสมบัติตามที่ต้องการ .ในขั้นตอนนี้ สิ่งเจือปนซึ่งส่วนใหญ่เป็นสารประกอบออกไซด์ ซิลิเกตของธาตุต่างๆ จะแยกตัวจากน้ำโลหะ ซึ่งเราเรียกสิ่งเจือปนที่แยกออกมานี้ว่า Slag

คุณสมบัติของสแตนเลส

2011-08-10T10:08:00.000-07:00

คุณสมบัติของสแตนเลส (Stainless Steel) ประเภทต่างๆ

สแตนเลส สตีล

ตระกูลออสเทนนิติค (Austenitic)
• ต้านทานการกัดกร่อนดีเยี่ยม
• ใช้งานประกอบและขึ้นรูป ทีเกี่ยวข้องกับความสะอาดและสุขอนามัยได้ดีเลิศ
• สะดวกในงานสร้าง ประกอบหรือขึ้นรูปทั่วไปได้ดีมาก
• ความแข็งแรงสูงสุดและมความยืดตัวสูง
• แม่เหล็กดูดไม่ติด
• สามารถใช้งานเย็นจัดและร้อนจัดที่อุณหภูมิประมาณ 600 องศาเซลเซียส หรือสูงกว่านี้

ตระกูลเฟอร์ริติค (Ferritic)
• ต้านทานการกัดกร่อนปานกลางถึงดี
• ต้านทานการกัดกร่อนแบบเป็นจุดและแบบมุมอับในซอกแคบๆ ได้ดีและมีความต้านทานการกัดกร่อนใต้แรงเค้นดีกว่าเกรดออสเทนนิติก
• มีข้อจำกัดในการเชื่อมและ การขึ้นรูป เช่น ดัด ดึงขึ้นรูป มากกว่าเกรดออสเทนนิติค
• มีความต้านทานการเกิดออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูงถึง 850 องศาเซลเซียส
• แม่เห็กดูดติด
• ไม่สามารถชุบแข็งได้

Stainless Steel Coils

ตระกูลมาร์เทนซิติค
• ความต้านทานการกัดกร่อนปานกลาง
• แม่เหล็กดูดติด
• สามารถทำให้แข็งได้ด้วยกรรมวิธีทางความร้อน ดังนั้นจึงสามารถพัฒนาปรับปรุงให้มีความแข็งแรงสูงและปรับระดับควมแข็งแรงได้
• มีข้อจำกัดในการเชื่อม เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนสูงและมีความแข็งโดยธรรมชาติในตัวเอง
• ใช้งานในอุณหภูมิสูงได้ดีถึง 593 องศาเซลเซียส

ตระกูลดูเพล็กซ์ ( Duplex)
การที่โครงสร้างผสมระหว่างเฟอร์ริติค และออสเทนนิติค ทำให้สามารถต้านทานการแตกร้าว จากการกัดกร่อนด้วยแรงเค้นสูงและการกัดกร่อนเป็นรู

• ทนต่อสารคลอไรด์ทำให้ใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีความเป็นกรดหรือด่างสูงได้
• ต้านทานการกัดกร่อนได้ดี เนื่องจากมีส่วนผสมของโครเมียมสูงและเพิ่มส่วนผสมของธาตุโมลิบดิบนัม ไนโตรเจน
• ใช้ในงานเชื่อมและขึ้นรูปได้ดีเช่น งานปั๊มก้นลึก

เนื่องจากมีสมบัติเชิงกลดีเลิศในการใช้งานที่อุณหภูมิติดลบ ได้ถึง -225 องศาเซลเซียส หรือ ใช้งานที่อุณภูมิ (ถึง 1100 องศาเซลเซลเซียส)

ทำไมต้องใช้สเตนเลสสตีล (Stainless Steel)

2011-08-08T00:47:00.000-07:00

เพราะอะไร ทำไมคนส่วนใหญ่จึงนิยมใช้แสตนเลสสตีล (Stainless Steel)

สเตนเลสสตีล (Stainless Steel)

- ความต้านทานต่อการกัดกร่อน (Corrosion resistance)
สเตนเลสทุกเกรดมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนสูง เกรดผสมต่ำ (Low alloyed grade) สามารถต้านทานการกัดกร่อนในบรรยากาศปกติ เกรดผสมสูง (High alloyed grade) สามารถต้านทานการกัดกร่อนในกรด, ด่าง, สารละลาย, บรรยากาศคลอไรด์ ได้เกือบทั้งหมด แม้จะมีอุณหภูมิและความดันในการใช้งานสูงก็ตาม ความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำ(High and Low temperature resistance) บางเกรดต้านทานต่อการเกิดสะเก็ด (Scaling) และคงความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงมาก ขณะที่ยังคงความเหนียวแน่น (Toughness) ในการใช้งานที่อุณหภูมิติดลบ

- ง่ายต่องานสร้างหรือประกอบ (Ease of fabrication)
สเตนเลสส่วนใหญ่สามารถ ตัด, เชื่อม, ขึ้นรูป, ตบแต่งทางกล หรือการประกอบอื่น ๆ ได้ง่าย

Stainless Steel Kitchen

- ความแข็งแรง (Strength)
สเตนเลสสามารถเพื่อความแข็งได้จากการขึ้นรูปเย็น (Cold work hardening) ทำให้สามารถออกแบบงานเพื่อลดความหนา, น้ำหนักและราคา สเตนเลสบางเกรดอาจใช้ในงานที่ทนความร้อนขณะยังคงความแข็งแรงสูง

- การดึงดูดใจในความสวยงาม (Aesthetic appeal)
สเตนเลสทำให้ผิวสวยงามได้หลายวิธี และง่ายต่อการบำรุงรักษาให้ผิวงานมีคุณภาพสูงสามารถทำให้ สเตนเลสมีผิวสีทอง, บรอนซ์, เขียว, เงิน และสีดำ ด้วยกรรมวิธีชุบเคลือบผิวด้วยเคมี – ไฟฟ้า (Electro – chemical process)

- คุณสมบัติด้านสุขศาสตร์ (Hygienic properties)
ความสามารถในด้านความสะอาดเป็นเหตุข้อแรกที่เลือกใช้ สเตนเลสในงานโรงพยาบาล ห้อง – เครื่องครัว อาหารและงานด้านเภสัชกรรม วงจรชีวิตการใช้งานของสเตนเลส คือ ทนทาน การบำรุงรักษาต่ำ และค่าใช้จ่ายต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับระยะเวลาการใช้งาน สเตนเลสสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ (Recycles) ได้ง่ายและเศษของสเตนเลสมีคุณค่าสูง

เครื่องจักรที่ใช้ในการขึ้นรูปโลหะ (Forging Machines)

2011-08-06T04:53:00.000-07:00

Forging Machines แบ่งออกได้เป็นสองชนิดคือ 1. Forging Hammer 2. Forging Press

Forging Hammer

Forging Hammer เป็นเครื่องที่ใช้สำหรับการขึ้นรูปชิ้นงานโลหะประเภท steel โดยใช้แรงกระแทกของค้อน ซึ่งชิ้นงานจะถูกขึ้นรูปและมีคุณสมบัติตามที่ต้องการด้วยการปรับจำนวนและแรงกระแทก การใช้ Forging Hammer มีข้อดีคือ ใช้เวลาในกรขึ้นรูปน้อย ทำให้ผลิตชิ้นงานได้เร็ว และอุณหภูมิของชิ้นงานในระหว่างการ Forge ลดลงไม่มากอย่างไรก็ตามการใช้ Forging Hammer จะมีเสียงที่เกิดจากการสั่นสะเทือนและการกระแทกดังมาก

Forging Press เป็นเครื่องที่ใช้แรงอัดในการแปรรูปชิ้นงานมีสองชนิดคือ Hydraulic press และ Mechanical Press แต่เนื่องจาก Hydraulic Press มีความเร็วในการทำงานช้า ซึ่งอาจเกิดปัญหาการเย็นตัวของชิ้นงานได้ โดยเฉพาะในขบวนการผลิตแบบ Hot Forging ส่วนใหญ่จึงนิยมใช้ Mechanical Press

Forging Press

เนื่องจากเครื่องจักรที่ใช้ในขบวนการ Forging โดยเฉพาะชนิด Forging Hammer จะ ต้องการอาศัยน้ำหนักกระแทกที่มาก เครื่องจักรจะมีลักษณะเป็นการสร้างเหล็กตันเพื่อให้มีน้ำหนักมาก ทำให้เครื่องพวกนี้มีโครงสร้างที่แข็งแรงและมีอายุการใช้งานนานมาก ดังนั้นผู้ผลิตชิ้นส่วนไทยจึงนิยมซื้อเครื่องจักรใช้แล้วจากต่างประเทศซึ่ง มีอายุมากแล้ว มาปรับปรุงสภาพและใช้ผลิตในประเทศ แต่การใช้งานเครื่องจักรเก่า ทำให้ลักษณะการผลิตทุบขึ้นรูปเป็นไปตามเทคโนโลยีของเครื่องจักรนั้นด้วย และเนื่องจากเครื่องจักรเก่าจึงทำให้ปัญหาการเสียของเครื่องจักรจึงมีสูงไป ด้วยและประสิทธิภาพในการผลิตของเครื่องจักรไม่ดีพอ

นอกเหนือจากเครื่องจักรดังกล่าวแล้ว ในโรงงาน Forging ยังจำเป็นต้องมีเครื่องจักรอื่นๆในงานตัด งาน Trim และการให้ความร้อนแก่ชิ้นงาน จึงจำเป็นต้องมีเครื่อง Shearing Machine, Trimming Press และ Heating furnace นอกจากนี้แล้ว ภายหลังงาน Forge ชิ้นงานจะต้องมีการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อให้ได้คุณสมบัติตามที่ต้องการ โรงงานอาจจะมี Heat-Treat shop เองหรืออาจนำชิ้นงานไปจ้างอุบชุบโรงงานอื่น
สำหรับการปรับปรุงคุณสมบัติโดยกระบวนการทางความร้อน (Heat Treatment) ซึ่งจะมีหลากหลายวิธีการแตกต่างกัน ขึ้นกับชนิดของผลิตภัณฑ์ ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นการอบอ่อน (Annealing) การอบปกติ (Normalizing) การอบชุบ (Quenching) การอบคืนไฟ (Tampering) การอบคลายความเครียด (Stress Relieve) เป็นต้น สำหรับขั้นตอนสุดท้ายจะเป็นการปรับปรุงคุณภาพผิวด้วยยิงด้วยลูกเหล็กขนาดเล็กหรือกระบวนการยิงทราย

นอกจากกระบวนการขึ้นรูปร้อน (Hot Forging) ยังมีการขึ้นรูปชนิด Warm Forming อีกด้วย โดยอุณหภูมิของชิ้นงานที่จะขึ้นรูปอยู่ที่ประมาณ 800 องศาเซลเซียส ต้องมีการควบคุมอุณหภูมิของแม่พิมพ์ และต้องใช้แรงในการขึ้นรูปที่สูงกว่าวิธีขึ้นรูปร้อนมาก ซึ่งจะให้คุณสมบัติเชิงกลที่แข็งแรงกว่าการขึ้นรูปร้อน ประเทศพึ่งได้เริ่มการผลิตชิ้นงานด้วยวิธีการนี้ไม่นานนัก ในปัจจุบันมีผู้ผลิตเพียงหนึ่งรายเท่านั้น

ไฮดรอลิก (Hydraulic)

2011-08-03T18:25:00.000-07:00

ไฮดรอลิก (Hydraulic) เป็นเรื่องที่ว่าด้วยคุณสมบัติทางกลของของไหล ในทางวิศวกรรมนั้นจะเกี่ยวข้องกับกำลังของของไหล(Fluid power) แต่ไฮดรอลิกที่เราจะกล่าวถึงในที่นี้ก็คือเรื่องที่ว่าด้วย “การส่งถ่ายกำลังในเชิงกลด้วยของไหลที่เป็นของเหลวหรือน้ำมันไฮดรอลิก” การส่งกำลังในระบบไฮดรอลิกส่วนใหญ่นั้นอุปกรณ์ทำงาน (Actuator) จะมีสองประเภทใหญ่ ๆ คือ

Hydraulic System

- กระบอกไฮดรอลิก (Hydraulic Cylinder) เป็นอุปกรณ์ทำงานที่เคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง (Linear)
- มอเตอร์ไฮดรอลิก (Hydraulic Motor) เป็นอุปกรณ์ทำงานที่เคลื่อนที่ในแนวรัศมี (Radius)
ในระบบไฮดรอลิกที่เราเห็นกันส่วนมากนั้นสิ่งที่เราจะนำไปใช้คืองาน (Work, W) หรือแรง (Force, F) ที่เกิดจากระบบไฮดรอลิก เช่น

การเอาแรงจากกระบอกไฮดรอลิก (Hydraulic Cylinder) ไปกด อัด หรือตัดชิ้นงาน และการขับ เช่นการหมุนจากมอเตอร์ไฮดรอลิกไปหมุนขับให้เกิดการหมุนของอุปกรณ์ต่าง ๆ ของเครื่องจักร

ข้อดีของระบบไฮดรอลิก
เครื่องจักรที่ใช้อุปกรณ์ไฮดรอลิกเป็นส่วนประกอบนั้นมีมากมายหลากหลายชนิด ทั้งนี้เป็นเพราะข้อดีของอุปกรณ์ไฮดรอลิกบางตัวที่มีดังต่อไปนี้คือ

1. อุปกรณ์ทำงาน (Actuator)
มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบากว่าอุปกรณ์ทางไฟฟ้าและกลไก อีกทั้งไม่มีความสลับซับซ้อนดังรูปที่ 3 และสามารถออกแบบให้ตัวเครื่องมีแรงมากได้เมื่อเปรียบเทียบกับขนาดของเครื่องจักร โดยออกแบบให้แรงดันของน้ำมันไฮดรอลิกสูง ในกรณีที่ต้องการแรงมาก ดังรูปที่ 4 เป็นตัวอย่างความคิดในการออกแบบระบบของแขนยกของเครนไฮดรอลิกที่ต้องการยกน้ำหนักด้วยลูกสูบไฮดรอลิก

2. มีความง่ายต่อการควบคุม (Easy to Control)
เพราะว่าระบบการควบคุมในทางกลไกนั้นจะต้องมีจุดหมุน จุดต่อต่าง ๆ มาก อาจต้องใช้ข้อต่อและโซ่มากมาย ทำให้ยากต่อการสร้างแก้ไขและดัดแปลง แต่สำหรับระบบไฮดรอลิกแล้วต้องการแค่แหล่งกำเนิดแรงดัน (Pump Unit), วาล์วเปลี่ยนทิศทาง (Directional Control Valve), อุปกรณ์ทำงาน (Actuator), และท่อทาง (Hose and Piping) ซึ่งทำให้การควบคุมระยะไกลทำได้ง่ายมาก

3. ง่ายต่อการควบคุมโหลด (Easy to Load Control)
ถ้าหากเราติดตั้งวาล์วปลดแรงดัน (Relief Valve) ลงไปในวงจรก็จะสามารถช่วยป้องกันแรงดันที่สูงผิดปกติในวงจรได้และยังทำให้การควบคุมแรงดันเป็นไปได้อย่างดี ป้องกันความเสียหายที่จะเกิดกับอุปกรณ์ไฮดรอลิกที่เกิดจากแรงดันสูงและควบคุมแรงดันให้คงที่อันจะเป็นผลให้แรงที่ได้จากอุปกรณ์ทำงาน (Actuator) มีความคงที่

4. ง่ายต่อการเพิ่มอุปกรณ์ทำงาน
สามารถที่จะเพิ่มอุปกรณ์ทำงานได้ง่ายเพียงแค่เพิ่มจุดต่อพ่วงแล้วก็ใส่อุปกรณ์ (Actuator) ทำงานพ่วงไปก็สามารถใช้งานได้ทันทีโดยไม่ต้องแก้ไขทั้งหมดของวงจรให้ยุ่งยาก

การทดสอบแรงดึงโลหะ

2011-07-31T07:41:00.000-07:00

เป็นการทดสอบคุณสมบัติทางกล เพื่อหาค่าความแข็งแรงของวัสดุ (Strength) โดยใช้การกัดชิ้นงานให้มีรูปร่างตามมาตรฐานการทดสอบต่างๆ และนำไปทดสอบโดยเครื่องทดสอบแรงดึง ซึ่งปกติแล้วจะดึงด้วยแรงดึงสม่ำเสมอตามข้อกำหนดในแต่ละมาตรฐาน ในหนึ่งทิศทาง (Uni-axial) จนชิ้นงานขาดออกจากกัน

เครื่องทดสอบแรงดึง (Tensile)

ระหว่างการทดสอบเครื่องจะวัดการยืดตัวของชิ้นงานอย่างต่อเนื่อง แล้วทำการสร้างกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรงกระทำและการยืดตัวในรูปของกราฟความเค้นและความเครียด และคำนวณค่าต่างๆ เชิงวิศวกรรม อันได้แก่ ความต้านทานแรงดึงที่จุดคราก, ความต้านทานแรงดึงสูงสุด และค่าเปอร์เซ็นต์ความยืดตัว

ค่าความเค้นเชิงวิศวกรรมคือค่าแรงกระทำหารด้วยค่าพื้นที่หน้าตัดชิ้นงานเริ่มต้น ซึ่งอาจจะมีหน่วยเป็น N/mm2, MPa, kgf/mm2, psi หรือ ksi ส่วนค่าเปอร์เซ็นต์ความเครียดเชิงวิศวกรรมคือค่าความยาวที่เพิ่มขึ้นของชิ้นงานหารด้วยความยาวเดิม

ในการพิจารณาค่าความเค้นจริงนั้น ใช้การคำนวณจากค่าพื้นที่หน้าตัดที่เปลี่ยนไป ณ ช่วงเวลาใด ช่วงเวลาหนึ่งที่ชิ้นงานมีหน้าตัดเล็กลง เนื่องจากกราฟที่เกิดจากการทดสอบนั้นใช้ค่าพื้นที่หน้าตัดของชิ้นงานเริ่มต้นในการคำนวณ และในความเป็นจริงเมื่อมีพื้นที่หน้าตัดเปลี่ยนขนาดไปในระหว่างการทดสอบ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวัสดุเหนียวจะมีพื้นที่หน้าตัดลดลงอย่างรวดเร็ว) จะส่งผลให้แรงกระทำที่ใช้ในการแปรรูปจริงลดลงอย่างรวดเร็ว ทำให้ค่าความเค้นเฉลี่ยในกราฟของความเค้น-ความเครียดหลังจากจุดที่รับแรงสูงสุดลดลง ในขณะที่ความเป็นจริงโลหะจะเกิด strain-hardening อย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้ค่าความเค้นที่ต้องการจริงในการแปรรูปวัสดุเพิ่มขึ้น ดังนั้นค่าความเค้นจริงที่คำนวณจากค่าพื้นที่หน้าตัดจริงของชิ้นงานจะทำให้กราฟความเค้น-ความเครียดเพิ่มขึ้นจนกระทั่งถึงจุดที่เกิดการแตกหัก

ความต้านทานแรงดึงที่จุดคราก (Yield stress) นั้นแสดงถึงจุดที่วัสดุจะมีการเปลี่ยนแปลงการแปรรูปจากการแปรรูปแบบยืดหยุ่น เป็นการแปรรูปแบบถาวร ซึ่งช่วงการแปรรูปแบบยืดหยุ่นนั้นค่าของแรงกระทำจะสัมพันธ์กับค่าการยืดตัว หรือค่าความชันคงที่ ทั้งนี้หากทำการปล่อยแรงที่กระทำต่อชิ้นงานในช่วงดังกล่าว วัสดุจะเกิดการหดตัวกลับไปยังความยาวแรกเริ่มของชิ้นทดสอบ แต่เมื่อพ้นจุดครากไปเมื่อปล่อยแรงวัสดุจะไม่กลับสู่ความยาวเดิม นั่นคือช่วงการแปรรูปแบบถาวร

การพิจารณาค่าความต้านทานแรงดึงที่จุดครากนั้นสามารถทำได้ 2 วิธีขึ้นกับลักษณะของกราฟที่เกิดขึ้น คือ กรณีแรกหากกราฟปรากฏจุดครากอย่างชัดเจน สามารถลากเส้นจากจุดดังกล่าวไปตัดกับแกนความเค้นได้ค่าความต้านทานแรงดึงที่จุดคราก หากกรณีของกราฟที่ไม่ปรากฏจุดคราก เช่น กราฟของเหล็กกล้าคาร์บอนที่ผ่านการอบอ่อนและผ่านการรีดปรับผิว จะต้องใช้วิธีการลากเส้นขนานกับเส้นกราฟความเค้น-ความเครียดในช่วงที่กราฟเป็นเส้นตรง ที่จุด 0.2 เปอร์เซ็นต์ของค่าความยาวที่เพิ่มขึ้นจากความยาวเดิม หรือ 0.2 เปอร์เซ็นต์ของค่าความเครียด จุดที่ตัดกับเส้นกราฟของวัสดุเรียกว่าค่าความเค้นพิสูจน์ที่ 0.2 เปอร์เซ็นต์

เมื่อดึงวัสดุไปเรื่อยๆ จะถึงจุดหนึ่งซึ่งปรากฏให้เห็นจุดสูงสุดของกราฟเป็นจุดที่วัสดุสามารถต้านทานแรงดึงสูงสุด ซึ่งหากดึงต่อไปจากจุดนี้ พื้นที่ของวัสดุบางส่วนจะเกิดการคอดตัว (Necking) ทำให้ค่าความเค้นที่เกิดขึ้นลดลงอย่างต่อเนื่องในขณะที่ความเครียดเพิ่มขึ้น หรือมีการยืดตัวเพิ่มขึ้น จนสุดท้ายชิ้นงานถูกดึงจนขาดจากกัน และการยืดตัวของวัสดุหลังแตกหักดังกล่าว สามารถนำมาคำนวณหาค่าเปอร์เซ็นต์ความยืดตัวได้ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น