8 การขี้นรูปด้วยกรรมวิธีทางไฟฟ้าและทางเคมี

การข้นึ รูปดว้ ยกรรมวธิ ที างไฟฟา้ และเคมี 20102-2007 <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

หนว่ ยการเรยี นรู้ที่ 8 การขน้ึ รูปด้วยกรรมวธิ ีทางไฟฟา้ และทางเคมี สาระสาคญั กรรมวิธีการขึ้นรูปดว้ ยวิธีทางไฟฟ้าและทางเคมีเป็นกรรมวิธีการผลิตแบบไม่เสีย เศษหรือแบบไม่คายเศษวิธีหนึ่งที่นิยมใช้กันมากในการผลิตงานที่ต้องการความถูกต้อง แม่นยาสูง สามารถผลิตงานที่มีรูปร่างซับซ้อนได้ดี การขึ้นรูปด้วยกรรมวิธีทางไฟฟ้านี้จะ ใช้กระแสไฟฟ้าเป็นตัวทาให้เกิดการกัดเซาะจนทาให้วัสดุส่วนน้ันหลอมละลายไปและ เหลือเป็นช้ินงานที่ต้องการ ส่วนการขึ้นรูปด้วยกรรมวิธีทางเคมีจะเป็นการข้ึนรูปด้วย กรรมวิธีท่ใี ชส้ ารเคมีทส่ี ามารถกดั กรอ่ นช้นิ งานน้ันๆ ได้ <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

หน่วยการเรยี นรู้ท่ี 8 การขึ้นรปู ด้วยกรรมวิธีทางไฟฟ้าและทางเคมี บทนา การขึ้นรูปด้วยกรรมวิธีทางไฟฟ้าและทางเคมีเป็นกรรมวิธีการผลิตแบบพิเศษ หรือเรียกอย่างหน่ึงว่ากรรมวธิ ีการผลิตแบบไม่คายเศษ (Non-Traditional Machining : NTM) ท่ีนามาเพ่ือกาจัดเน้ือวัสดุออกด้วยการใช้กระแสไฟฟ้าช่วยในการกัดกร่อน หรือ การใช้การกัดกร่อนของสารเคมีเข้ามาช่วยในการปฏิบัติการซึ่งจะไม่เหมือนกับเครื่องมือ กลท่ัวไปท่จี ะต้องใชค้ มมดี หรือคมตดั เข้ามากาจัดเนื้อวสั ดุโดยตรง ช้ินงานท่ีได้จากการข้ึน รูปด้วยวิธีทางไฟฟ้าและทางเคมีจะมีความเรียบสูงหรือขนาดมีความถูกต้อง เหมาะกับ ชิ้นงานบอบบางที่ไม่สามารถทนแรงจับยึดและแรงตัดของเคร่ืองกาจัดเศษวัสดุโดยทั่วไป ได้สามารถสร้างชน้ิ งานท่ีไม่มคี วามเค้นคงคา้ งหรือเกิดครบี หรอื ตาหนบิ นชิ้นงาน 8.1 การข้ึนรปู ดว้ ยกรรมวิธที างไฟฟ้า การข้ึนรูปด้วยกรรมวิธีทางไฟฟ้าหรือกรรมวิธีการกัดเซาะขึ้นรูปโลหะด้วยตัวนา ไฟฟ้าเป็นกรรมวิธีการผลิตท่ีนามาเพ่ือกาจัดเนื้อวัสดุออกด้วยเทคนิคพิเศษต่างๆ อีกวิธี หนึ่งซ่ึงอยู่ในกลุ่มของกรรมวิธีการผลิตแบบไม่คายเศษโดยการขึ้นรูปด้วยกรรมวิธีทาง ไฟฟา้ เปน็ การกัดเซาะขึน้ รูปดว้ ยตวั นาไฟฟ้าที่กระทากบั ส่วนหน่ึงสว่ นใดของชิ้นงานจนทา ให้วัสดุน้ันหลอมละลายไปและเหลือเป็นชิ้นงานที่ต้องการ โดยกระบวนการกัดเซาะข้ึน รูปโลหะด้วยตัวนาไฟฟ้าแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือการกัดเซาะขึ้นรูปด้วยอิเล็กโทรด (Electric Discharge Machining : EDM) และการกัดเซาะข้ึนรูปด้วยลวดไฟฟ้า (Wire Electric Discharge Machining : Wire EDM) 8.1.1 การกัดเซาะข้ึนรปู โลหะด้วยแท่งอเิ ล็กโทรด การกัดเซาะขึ้นรูปโลหะด้วยแท่งอิเล็กโทรด (Electric Discharge Machining : EDM) ใช้หลักการสปาร์คของไฟฟ้ากระแสตรง ผ่านช่องว่างท่ีเรียกว่า Interelectrode Gap เพื่อทาให้โลหะเกิดการหลอมละลายและหลุดออกไปจากผิวช้ินงาน และเพ่ือให้ การสปาร์คเกดิ ข้นึ ไดจ้ ะต้องมีสารละลายท่ีไม่เป็นส่ือไฟฟ้าหรือสารละลาย Dielectric มา <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

หล่อเล้ียงบริเวณที่เกิดการสปาร์คข้ึน ในการสปาร์คของกระแสไฟฟ้าน้ีจะทาให้เกิดหลุม ขนาดเล็กขน้ึ เปน็ จดุ ๆ และเมื่อการสปาร์คเกดิ ขน้ึ เป็นจานวนมาก หลมุ กจ็ ะกลายเป็นช่อง ที่ถูกสปาร์คให้หลอมละลายไป กลไกการกาจัดเศษวัสดุประเภทนี้จัดเป็นประเภทที่ เรยี กวา่ Spark Erosion ดงั รปู ท่ี 8.1 และรูปท่ี 8.2 รูปที่ 8.1 หลกั การกดั เซาะขน้ึ รูปโลหะดว้ ยอเิ ลก็ โทรด รปู ที่ 8.2 เคร่ืองกดั เซาะขึ้นรูปโลหะดว้ ยอเิ ลก็ โทรด การประยุกต์ใช้งานด้วยกรรมวิธีน้ีใช้ในการทาเคร่ืองมือในขั้นตอนการผลิตอื่นๆ เช่น แบบหล่อ สาหรับทาแม่พิมพ์ฉีดพลาสตกิ แบบหล่องานอัดรีด ดึงขึ้นรูปหรือแม่พิมพ์ ตีอัด ในการทาแผ่นโลหะเป็นต้อน นอกจากนั้นก็อาจนามาผลิตผลิตภัณฑ์ เช่น การทา <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

ชิ้นงานบอบบางท่ีใช้ในการผลิตโดยวิธที ั่วไปไม่ได้ การเจาะรูหรือช่องในช้ินงานท่ีซับซ้อน หรือแม่แต่การปฏิบัติงานสาหรับวัสดุที่มีความแข็งหรือมีคุณสมบัติเฉพาะตัวอ่ืนๆ ท่ีใช้ กรรมวิธีทั่วไปไมส่ ามารถทาได้ 8.1.2 การกัดเซาะขึ้นรปู โลหะดว้ ยลวดไฟฟา้ การกดั เซาะขึ้นรูปโลหะด้วยลวดไฟฟ้า (Wire Electric Discharge Machining : Wire EDM) เป็นระบบในอีกรูปแบบหน่ึงท่ีใช้หลักการเช่นเดียวกับ EDM เป็นการนาเอา เส้นลวดไฟฟ้ามาใช้เป็นอิเลก็ โทรดเพื่อทาหน้าที่ในการสปาร์คชนิ้ งาน ลวดท่ีนามาใชส้ ว่ น ใหญ่จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.002-0.01 น้ิวและมีความคลาดเคลื่อนไม่เกิน 0.0002 นิ้วกรรมวิธีนี้มักจะถูกนาไปใช้ในการทาแบบหล่อหรืออุปกรณ์งานขึ้นรูปรวมไป ถึงการทาชน้ิ งานที่ต้องการของงานที่ซับซ้อนมีรัศมีของมุมขนาดเล็กหรือการทาโครงสร้าง ทม่ี ลี กั ษณะคลา้ ยกบั งานฉลุ ดังรูปท่ี 8.3 และรูปที่ 8.4 รูปท่ี 8.3 หลกั การกัดเซาะขน้ึ รูปโลหะดว้ ยลวดไฟฟ้า รปู ท่ี 8.4 เครื่องกดั เซาะข้ึนรูปโลหะดว้ ยลวดไฟฟ้า <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

การประยุกต์ใชก้ รรมวิธกี ารผลิตนี้เหมาะสาหรับการทาชดุ เคร่ืองมือในงานอัดข้ึน รูป (Stamping Die) เพราะต้องอาศัยความละเอียดอ่อนในการทาการตัดขอบและ รูปทรงเฉพาะของส่วน Punch และ Die อาจนาไปใช้ในการทาเครื่องมืออื่นๆ ท่ีต้องการ ทาขอบท่ีซับซ้อนและต้องการความเท่ียงตรงสูง เช่นเครื่องมือท่ีนาไปใช้ในงานกลึง แบบ แมพ่ มิ พง์ านอัดฉีดขึน้ รปู หรอื แบบพิมพ์แผน่ เป็นต้น 8.2 การขนึ้ รปู ด้วยกรรมวิธที างเคมี การขึ้นรูปด้วยกรรมวิธีทางเคมีเป็นกรรมวิธีการผลิตท่ีนามาเพ่ือกาจัดเน้ือวัสดุ ออกด้วยเทคนิคพิเศษต่างๆ อีกวิธีหน่ึงซึ่งอยู่ในกลุ่มของกรรมวธิ ีการผลิตแบบไม่คายเศษ โดยการขึ้นรูปด้วยกรรมวิธีท่ีใช้สารเคมีที่มีความสามารถในการกัดกร่อนวัสดุชิ้นงานโดย เป็นการควบคุมการกัดเฉพาะจุด กระบวนการกัดกร่อนด้วยสารเคมีประกอบด้วย กระบวนการตา่ งๆ ดงั น้ี 8.2.1 กระบวนการกดั กรอ่ นดว้ ยสารเคมี กระบวนการกัดกร่อนด้วยสารเคมี (Chemical Machining : CHM) เป็นระบบ การกัดกร่อนที่ใช้วัสดุประเภทกรดกาจัดเศษวัสดุออกจากชิ้นงานโดยเป็นการกัดเฉพาะ จุด กลไกการกาจดเศษก็คือปฏิกิริยาเคมีระหว่างกรดกับวัสดุของชิ้นงานน้ันซ่ึงจะเป็นผล ให้เนื้อวัสดุเกิดการกัดกร่อนและละลายไปกับสารเคมีนั้น ขั้นตอนการปฏิบัติงาน โดยท่ัวไปของการกาจัดเศษวิธีนี้คือ การป้องกันบริเวณที่ไม่ต้องการให้ถูกกร่อนด้วยวัสดุ ปกป้อง (Maskant) และนาชนิ้ งานนีไ้ ปทาการกดั ด้วยกรดดงั รปู ที่ 8.5 และรูปท่ี 8.6 รปู ท่ี 8.5 หลกั การกดั กร่อนด้วยสารเคมี <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

รูปที่ 8.6 การกัดกร่อนด้วยสารเคมี ขั้นตอนที่นิยมนามาใช้ในการคลุมพ้ืนท่ีที่ไม่ต้องการให้เกิดการกัดกร่อนน้ัน คือ การใช้ประโยชน์ของระบบรังสียูวี ซึ่งในระบบนี้จาเป็นต้องใช้สารกันแสงหรือ Photoresists เข้ามาใช้เสมือนเป็นหน้ากากให้กับบริเวณผิวชิน้ งานนน้ั โดยการก้ันแสงนี้ จะนาไปคลุมให้ทั่วชิ้นงานและเมื่อส่วนท่ีใช้เป็นบริเวณกัดกรดก็จะถูกฉายด้วยรังสียูวี ซึ่ง ด้วยคณุ สมบัตเิ ฉพาะตวั ของสารนีเ้ มื่อโดนรังสียูวีจะทาปฏิกิรยิ าเปลี่ยนแปลงจากของไหล การเปน็ ของแข็งทส่ี ามารถป้องกนั การกดั กร่อนจากกรดทีใ่ ช้ในการกัดกร่อนด้วยปฏิกิริยา เคมีได้ กระบวนการที่ใช้สารก้ันแสงและรังสียูวีนี้จะถูกเรียกว่าเป็นการกาจัดเศษแบบ Photochemical Machining (PCM) ดงั รปู ที่ 8.7 รูปที่ 8.7 การกาจดั เศษแบบ Photochemical Machining (PCM) <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

8.2.2 กระบวนการกดั กร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี กระบวนการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี (Electrochemical NTM Processes : ECM) เป็นกรรมวิธีท่ีใช้ทั้งปฏิกิริยาไฟฟ้าและเคมีควบคู่กันไอกาจัดเศษวัสดุ ซึ่งต้องมี สารละลาย (Electrolyte) เป็นส่ือส่ือกลางท่ีทาให้เกิดการกัดกร่อนได้ และจาเป็นต้องมี การต่อข้ัววงจรไฟฟ้ากับชิ้นงานและเครื่องมือพิเศษที่จะนามาประกอบในการกาจัดเศษ วัสดุโดยจะต่อขั้วบอกกับตัวชิ้นงาน และขั้วลบต่อที่เคร่ืองมือทั้งนี้ช้ินงานและชุดอุปกรณ์ ต้องสามารถนาไฟฟา้ ไดด้ ังรปู ที่ 8.8 รูปท่ี 8.8 กระบวนการกัดกร่อนดว้ ยไฟฟ้าเคมี นอกจากจะช่วยในการเกดิ ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีแลว้ สารละลายยงั ชว่ ยพาเศษวัสดุ ท่ถี กู กัดกรอ่ นนน้ั ออกไปจากผวิ ชน้ิ งานด้วยกันและกันไมใ่ ห้เศษวัสดเุ กาะติดทเี่ คร่ืองมือซ่ึง เป็นขั้วลบได้ ร่องท่ีเกิดจากการกัดกร่อนด้วยปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีน้ีจะมีรูปร่างเป็นช่องลง ไปตามลักษณะของชุดเคร่ืองมือและความเร็วในการกัดกร่อนน้ีขึ้นอยู่กับการป้อนช้ินงาน กับชุดเคร่ืองมือและค่าตัวแปรของกระแสไฟฟ้าและสารละลาย สาหรับกระบวนการ ทางานของ ECM มดี งั น้ี <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

8.2.3 กระบวนการเจาะรขู นาดเลก็ ด้วยไฟฟ้าเคมี กระบวนการเจาะรูขนาดเล็กด้วยไฟฟ้าเคมีเป็นกรรมวิธีที่พัฒนาเพ่ือการเจาะรู หรือช่องขนาดเล็กท่ีต้องการความแม่นยาสูง เช่น ในการเจาะรูระบายความร้อนสาหรับ กงั หนั ในเครื่องยนต์ต่างๆ ดังรูปที่ 8.9 รปู ที่ 8.9 การเจาะรูขนาดเล็กด้วยกระบวนการไฟฟา้ เคมี 8.2.4 กระบวนการเจยี ระไนด้วยไฟฟ้าเคมี กระบวนการเจยี ระไนดว้ ยไฟฟา้ เคมี (Electrochemical Grinding : ECG) เป็น การประยุกตห์ ลักทางไฟฟ้าเคมีเพ่ืองานเจียระไน โดยให้เกิดการกัดกรอ่ นขึ้นท่ชี ิ้นงานท่ี ถกู จบั ยึดไว้และชดุ เจยี ระไนท่ีอย่บู นแปน้ หมุนดังรูปท่ี 8.10 รูปที่ 8.10 หลักการเจยี ระไนด้วยกระบวนการไฟฟา้ เคมี 8.2.5 กระบวนการกาจัดเศษครีบดว้ ยไฟฟา้ เคมี กระบวนการกาจดั เศษครีบด้วยไฟฟา้ เคมี (Electrochemical Deburring : ECD)จะเปน็ การประยกุ ต์ใช้ระบบ ECM เพื่อการกาจัดเศษครีบหรือขอบชิ้นงานที่ไม่เรยี บ ตามรูเจาะต่างๆ ท่ีอาจเกิดจากงานเจาะจากกรรมวิธีการผลติ โดยท่ัวๆ ไป ดังรปู ที่ 8.11 <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

รูปท่ี 8.11 หลักการกาจดั เศษครบี ดว้ ยกระบวนการไฟฟ้าเคมี สรุปสาระสาคัญ การข้ึนรูปด้วยกรรมวิธีทางไฟฟ้าหรือกรรมวิธีการกัดเซาะข้ึนรูปโลหะด้วยตัวนา ไฟฟ้าเป็นกรรมวิธีการผลิตท่ีนามาเพื่อกาจัดเนื้อวัสดุออก โดยใช้กระแสไฟฟ้าผ่านตัวนา ไฟฟ้าเปน็ ตวั กัดเซาะจนทาใหว้ สั ดุส่วนนั้นหลอมละลายไปและเหลือเปน็ ชิ้นงานท่ีต้องการ เท่านั้นกระบวนการกัดเซาะข้ึนรูปโลหะด้วยตัวนาไฟฟ้าแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ การกดั เซาะข้นึ รปู โลหะด้วยอเิ ล็กโทรด และการกัดเซาะขนึ้ รูปโลหะดว้ ยลวดไฟฟา้ การขึ้นรูปด้วยกรรมวิธีทางเคมี เป็นกรรมวิธีการผลิตที่นามาเพื่อกาจัดเน้ือวัสดุ ออกโดยการใช้สารเคมีที่มีความสามารถในการกัดกร่อนโดยการควบคุมการกัดกร่อน เฉพาะจุด สาหรับการกัดกร่อนด้วยสารเคมีประกอบด้วย กระบวนการกัดกร่อนด้วย สารเคมี และกระบวนการกดั กรอ่ นด้วยไฟฟ้าเคมี <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

แสงสวา่ งจงบังเกดิ แด่ท่าน จริ ยทุ ธ์ โชติกุล ช่างกลโรงงาน วทิ ยาลัยเทคนคิ ศรีสะเกษ <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>