5การขี้นรูปเย็น

การขน้ึ รูปเย็น 20102-2007 <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

หน่วยการเรยี นรทู้ ่ี 5 การขึ้นรปู เยน็ สาระสาคญั การข้ึนรูปเย็น (Cold working) เป็นกระบวนการข้นึ รปู หรอื แปรรูปโลหะให้เป็น ช้ินงาน โดยกระบวนการนี้จะท่าให้โลหะมีอุณหภูมิต่ากว่าอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ การ ขึน้ รูปเยน็ โลหะส่วนใหญ่นิยมทา่ ทีอณุ หภูมิบรรยากาศปกติ ถึงแม้วา่ ระหว่างกระบวนการ จะมีความร้อนเกิดข้ึนก็ตาม แต่ความร้อนทีเกิดข้ึนมีค่าไม่มากพอทีจะท่าให้อุณหภูมิของ โลหะสงู ถงึ อุณหภูมกิ ารตกผลึกใหม่ได้ <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

หนว่ ยการเรียนรทู้ ่ี 5 การขนึ้ รูปเยน็ บทนา การข้ึนรูปเย็น (Cold working) เป็นกระบวนการขึน้ รปู หรอื แปรรูปโลหะให้เป็น ชิ้นงาน โดยกระบวนการนี้จะท่าให้โลหะมีอุณหภูมิต่ากว่าอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ การ ขึ้นรูปเย็นโลหะส่วนใหญน่ ิยมท่าทีอณุ หภมู ิบรรยากาศปกติ ถงึ แม้ว่าระหว่างกระบวนการ จะมีความร้อนเกิดขึ้นก็ตาม แต่ความร้อนทีเกิดขึ้นมีค่าไม่มากพอทีจะท่าให้อุณหภูมิของ โลหะสงู ถึงอุณหภูมกิ ารตกผลกึ ใหม่ได้ 5.1 การขนึ้ รูปเยน็ การรีดขึ้นรูปเย็น (Cold Rolling) เป็นการรีดทีมีลักษณะเช่นเดียวกับการรีดข้ึน รูปร้อน แต่จะท่าในขั้นตอนสุดท้ายเฉพาะในการรีดเป็นแผ่นเท่าน้ัน เพือให้ได้โลหะมี ขนาดแน่นอนและผิวเรียบ เช่น การรีดเหล็ก ทองเหลืองและอลูมิเนียมทีมีขายใน ท้องตลาดทัวๆ ไป จะสงั เกตไดจ้ ากโลหะพวกน้ีจะมผี วิ เรียบเปน็ มันดงั รูปที 5.1 รปู ที 5.1 การรีดขนึ้ รูปเยน็ <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

นอกจากนี้ยังมีการรีดข้ึนรูป (Rolling Forming) ซึงเป็นการรีดขึ้นรูปโลหะแผ่น ดว้ ยชดุ ลกู กล้ิงหลายๆ คู่ โดยจะทา่ การรีดขนึ้ รปู เป็นขน้ั ๆ ต่อเนืองกันไปดังรูปที 5.2 รปู ที 5.2 การรีดข้นึ รูป (Rolling Forming) 5.2 การอัดข้ึนรูปเย็น การอัดข้นึ รปู เยน็ (Cold Extrusion) มีกระบวนการดังนี้ 5.2.1 การอัดกระแทก การอัดกระแทก (Impact Extrusion) เป็นการอัดโดยอาศัยแรงกระแทกจาก เครืองจักรกระทุ้งท่าให้โลหะเคลือนตัวผ่านแบบดายออกมาเป็นช้ินงาน ใช้ในการผลิต ชิ้นงานทีมีลักษณะเป็นหลอด หรือกระป๋องแบบไร้ตะเข็บ เช่น หลอดบรรจุยาสีฟัน กระปอ๋ งครมี โกนหนวด หรอื กระป๋องน้า่ อัดลม เป็นต้น ดังรปู ที 5.3 รปู ที 5.3 การอัดรดี โดยการกระแทก <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

5.2.2 การอัดข้นึ รูปแบบไฮโดรสแตติค การอัดขึ้นรูปแบบไฮโดรสแตติค (Hydrostatic Extrusion) จะเหมาะส่าหรับ วัสดุทีมีความเปราะสามารถดันข้ึนรูปได้ด้วยวิธีน้ี โดยขนาดของบิลเลท (Billet) ทีใช้ใน การขึ้นรูปจะมีขนาดเล็กกว่าเส้นผ่านศนู ย์กลางของภาชนะทีใส่ของเหลวซึงมขี องเหลวใส่ ไว้โดยของเหลวทใี ชใ้ นภาชนะจะใชน้ ่า้ มันพชื ดังรปู ที 5.4 รูปที 5.4 การดันขึน้ รูปแบบไฮโดรสแตตคิ 5.3 การดงึ ข้ึนรูปเยน็ การดึงขึ้นรูปเย็น (Cold Drawing) เป็นการข้ึนรูปด้วยการออกแรงดึงภายหลัง จากกระบวนการขึ้นรูปร้อนแล้วเสร็จ เพือให้ได้โลหะมีขนาดแน่นอนและผิวเรียบ กระบวนการดงึ ขึ้นรูปเย็นทนี า่ มาข้นึ รูปโลหะตอ่ จากกระบวนการขนึ้ รปู ร้อนประกอบดว้ ย 5.3.1 การดึงลวด การดึงลวด (Wire Drawing) เส้นลวดทีผ่านการรีดร้อนจะถูกน่ามาล้างท่าความ สะอาดเพือก่าจัดคราบสกปรกต่างๆ ทีเกาะติดอยู่ตามผิวออกไป จากนั้นน่ามาเคลือบผิว ด้วยสารบางชนิดป้องกันไม่ให้เกิดการออกซิเดชัน และสารทีใช้เคลือบน้ีจะท่าหน้าทีเป็น สารหล่อลืนไปในตวั จากนั้นน่าเสน้ ลวดไปดึงผา่ นดายหลายๆ อันทีมีรูเล็กลงไปตามลา่ ดับ ซึงแบบดายแต่ละอันจะมีลักษณะตามรูปที 5.5 จะได้เส้นลวดทีมีขนาดเทียงตงและมีผิว เรยี บตามทีต้องการ รปู ที 5.5 การดึงลวด <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

5.3.2 การดงึ ท่อ การดึงท่อ (Tube Drawing) เป็นกระบวนการดึงข้ึนรูปเย็นแบบหนึงโดยการน่า ท่อทีผลิตออกมาเรียบร้อยแล้วด้วยวิธีการขึ้นรูปร้อนจะต้องน่ามาขูดล้างท่าความสะอาด เพือก่าจัดคราบสกปรกต่างๆ ออกไปจากผิวจนสะอาด จากนั้นน่าไปทาผิวด้วยสารหล่อ ลืน เพือป้องกันไม่ให้เกิดรอยขีดข่วนและลดแรงเสียดทานในขณะทีดึงผ่านแบบดายเมือ ทาด้วยสารหล่อลืนเรียบร้อยแล้วจะน่าไปดึงผ่านแบบดายเพือปรับแต่งขนาดและความ หนาให้ไดข้ นาดและความหนาตามทีตอ้ งการโดยใชเ้ ครืองดงึ ท่อดังรปู ที 5.6 รปู ที 5.6 การแต่งทอ่ ดว้ ยวิธดี ึงเยน็ 5.4 การตีขึ้นรูปเย็น การตีข้ึนรูปเย็น (Cold Forging) เป็นกระบวนการข้ึนรูปโดยอาศัยแรงจาก เครืองจักรอัดกระแทกเข้าไปทีชิ้นงานเพือให้เกิดการเปลียนแปลงรปู ร่าง การตีขึ้นรปู เย็น ด้วยทวั ไปมี 2 ลักษณะคอื การตขี นึ้ รูปหัว และการตีข้ึนรปู ลดขนาด 5.4.1 การตีข้ึนรูปหัว การตีข้ึนรูปหัว (Heading) จัดอยู่ในประเภทของการตีขึ้นรูปแบบหนึง การบาน หัวใช้ท่าให้เกิดหัวบนชิ้นงานทีมีลักษณะเป็นแท่งตันหรือแท่งกลวงก็ได้ เช่น สลักเกลียว หมุด เกลียว ตะปู และชิ้นส่วนอืนๆ ทีมีลักษณะคล้ายคลึงกับช้ินส่วนทีกล่าวมา ลักษณะ การท่างานของกระบวนการนี้แสดงอยู่ในรูปที 5.7 และรูปที 5.8 แสดงลักษณะของ ชิน้ งานทสี ามารถผลติ ข้นึ ได้ดว้ ยวิธกี ารตขี ึ้นรูปหวั รปู ที 5.7 การตขี น้ึ รปู หวั <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

รูปที 5.8 ลักษณะของชิน้ งานทีสามารถผลติ ขน้ึ ดว้ ยวิธีการตีข้ึนรูปหวั 5.4.2 การตีขน้ึ รปู ลดขนาด การตีข้ึนรูปลดขนาด (Swaging) จัดอยู่ในประเภทของการตีขึ้นรูปแบบหนึงโย การใช้แรงอัดหรือแรงกระแทกเพือดันโลหะเข้าไปในแบบแม่พิมพ์ตามต้องการ นอกจากนี้การตีข้ึนรูปลดขนาดยังสามารถน่าไปปรับแต่งช้ินงานทีเนื้อโลหะไหลเข้าไม่ ทัวถึง หรอื งานทตี อ้ งน่ามาท่าการปรับแต่งให้ไดข้ นาดทีถกู ตอ้ งและมผี ิวเรยี บ ดงั รปู ที 5.9 รูปที 5.9 การตขี นึ้ รูปลดขนาด 5.5 การขึน้ รปู โลหะแผ่น การขึ้นรูปโลหะแผ่น (Sheet Metal Process) สามารถจ่าแนกลักษณะการข้ึน รูปออกไดเ้ ป็น 4 ลกั ษณะ คือ การตดั (Shearing) การพับและการข้ึนรูป (Bending And Forming) การกดข้ึนรูป (Drawing) และการข้ึนรูปโลหะแผ่นด้วยวิธีการอืนๆ อีกทีไม่ใช่ การกดอัด (Non-Press Process) 5.5.1 การตดั การตัด (Shearing) เป็นกระบวนการตัดโลหะโดยอาศัยความเค้นเฉือน (Shear Stress) ซึงในการท่างานนั้นจะน่าแผ่นโลหะมาวางไว้บนแบบดายแล้วใช้หัวเจาะ <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

(Punches) กดหรือกระแทกลงบนแผ่นโลหะให้ค่าความเค้นเฉือนทีเกิดขึ้นในเนื้อโลหะมี ค่ามากกว่าค่าความต้านแรงเฉือน (Shear Strength) ของโลหะก็จะท่าให้เน้ือโลหะขาด ออกจากกนั ดังรูปที 5.10 รปู ที 5.10 กระบวนการตัดโลหะแผ่น 5.5.2 การพบั การพับ (Bending) เป็นกระบวนการดัดหรือพับโลหะให้มีรูปร่างต่างๆ โดยใช้ หวั ตอกและแบบดายในกระบวนการนจ้ี ะไม่มีเนื้อโลหะสว่ นหนงึ ส่วนใดถูกตัดให้ขาดดังรูป ที 5.11 รปู ที 5.11 การพับข้นึ รปู <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

5.5.3 การกดข้ึนรูป การกดขนึ้ รูป (Drawing) หรือการข้ึนรูปลึก (Deep Drawing) ในงานโลหะ แผ่นมีลักษณะเป็นการกดอัดขึ้นรูปโลหะแผ่นให้มีรูปร่างตามต้องการด้วยแม่พิมพ์ขึ้นรูป โลหะ (Mold) ดงั รูปที 5.12 รูปที 5.12 แสดงลักษณะการกดขึ้นรปู และตวั อยา่ งชน้ิ งาน 5.5.4 การขนึ้ รูปโลหะแผ่นด้วยวธิ ีการอืนๆ อีกทไี มใ่ ช่การกดอัด การขน้ึ รูปโลหะแผ่นดว้ ยวิธกี ารอืนๆ ทีไมใ่ ช่การกดอัด ทีส่าคญั มีดังนี้ 1. การหมุนเย็นข้ึนรูป (Cold Spinning) เป็นวิธีการขึ้นรูปโลหะแผ่นบางให้เป็น ช้ินงานทีมีรูปร่างสมมาตร เครืองจักรทีใช้ในการหมุนขึ้นรูปโลหะจะมีลักษณะคล้าย เครืองกลึงในขณะท่างานจะมีเครืองมือมากดลงบนแผ่นโลหะเพือให้แผ่นโลห ะเกิดการ เปลียนแปลงรูปร่าง ดังน้ันแผ่นโลหะจะเกิดการเสียดสีกับเครืองมือน้ีตลอดเวลาและการ เสยี ดสีทีเกดิ ข้ึนจ่าเป็นต้องใชส้ ารหล่อลืนจา่ พวก สบู่ ขี้ผึ้ง หรือน้่ามัน ชโลมบนแผ่นโลหะ เพือลดการเสียดสแี ละแรงเสียดทาน ดงั รูปที 5.13 <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

รปู ที 5.13 การหมนุ ข้ึนรปู เย็น 2. การหมุนขึ้นรูปท่อ (Tube Spinning) วิธีน้ีจะท่าให้ผนังท่อมีความหนาลดลง แต่จะมคี วามยาวเพิมขนึ้ ดงั รปู ที 5.14 รปู ที 5.14 การหมุนข้นึ รูปท่อ 3. การดนั ขึ้นรปู (Stretch Forming) ในการขึน้ รูปโลหะแผ่นเหล็กขนาดใหญ่ๆ ให้เปน็ รูปรา่ งโค้งๆ เหมือนๆ กันจะใช้การขึ้นรปู ด้วยวิธกี ารดันขน้ึ รูปจะได้ผลดมี าก ส่วนมากจะใชด้ ันดว้ ยระบบไฮดรอลิกส์ ดงั รูปที 5.15 <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

รปู ที 5.15 การดันขน้ึ รปู 4. การข้ึนรปู ด้วยยาง (Rubber Forming) การข้ึนรูปด้วยกระบวนการนี้ชิ้นงาน ทีได้จะมีผิวเรียบเพราะยางเป็นวัสดุทีใช้รองกดขึ้นรูปเป็นวัสดุทีอ่อนตัวได้การขึ้นรูปด้วย วธิ นี ีม้ อี ยู่ 2 แบบคอื  กระบวนการ Guerin ใช้แผ่นยางหนาเป็นตัวรองกดขึ้นรูป แรงทีใช้ใน การกดประมาณ 10 Mpa จะเหมาะสมและไม่ก่อให้เกิดรอยย่นกับ ช้ินงาน ดังรูปที 5.16 กระบวนการน้ีมีค่าใช้จ่ายต่าแม่แบบสามารถท่า ได้จากพลาสติกหรือวัสดุทีขึ้นรูปได้ง่าย ผลผลิตทีได้จากอุตสาหกรรมน้ี ปริมาณไม่มากสว่ นใหญ่ใชใ้ นอตุ สาหกรรมทา่ เครอื งบนิ <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

รปู ที 5.16 กระบวนการ Guerin  กระบวนการ Hydroforming คล้ายกับกระบวนการ Guerin แต่แผ่น ยางรองกดบางกว่าและแรงกดน้ันได้มาจากของเหลวประมาณ 10 Mpa กดจากด้านล่างจนได้รปู รา่ งของชน้ิ งานดงั รปู ที 5.17 รปู ที 5.17 กระบวนการ Hydroforming <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

5. การข้ึนรูปด้วยระเบิด (Explosive Forming) เป็นการข้ึนรูปภายในน้่าทีเกิด จากแรงอัดของการระเบิด ดังร)ู ที 5.18 ท่าใหเ้ กิดแรงอดั ภายในน่้า ลักษณะคล้ายกับคลืน ฉับพลัน (Shock Wave) ดันให้ช้ินงานข้ึนรูปตามโพรงของแม่พิมพ์ทีภายในมีรูดูดอากาศ ออกจนเกดิ สภาวะสุญญากาศ รูปที 5.18 การข้ึนรปู ดว้ ยระเบิด 6. การขึ้นรูปแบบอิเล็กโทรไฮดรอลิกส์ (Electrohydraulic Forming) บางคร้ัง เรียกว่า กระบวนการ Herf ลักษณะการท่างานเหมือนกันกับการขึ้นรูปด้วยการระเบิด แตแ่ ตกตา่ งกันทีของเหลวตอ้ งเป็นตัวน่าไฟฟ้า พลงั งานไฟฟ้าทสี ะสมไว้ในตัวเก็บประจจุ ะ ถูกปล่อยออกมาผ่านแท่งอิเล็กโทรดทั้งสองท่าให้เกิดคลืนฉับพลันกระแทกชิ้นงานให้ขึ้น รปู ตามแมพ่ ิมพ์ ดงั รปู ที 5.19 รปู ที 5.19 การข้นึ รูปแบบอิเล็กโทรไฮดรอลกิ ส์ <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

7. การข้ึนรูปแบบอิเล็กโทรแมกเนติก (Electromagnetic Forming) เป็นการ ขึ้นรูปโดยอาศัยแรงทีเกิดจากการเหนียวน่าของสนามแม่เหล็กระหว่างขดลวดและ แม่พิมพ์ทีถูกปล่อยออกมาเป็นจังหวะจนชิ้นงานถูกกระแทกกับแม่พิมพ์จนข้นึ รูปได้ดงั รูป ที 5.20 รปู ที 5.20 การข้ึนรปู แบบอเิ ล็กโทรแมกเนตกิ (Electromagnetic Forming) สรปุ สาระสาคัญ การข้ึนรูปเยน็ (Cold Working) เปน็ กระบวนการขนึ้ รปู หรือแปรรูปโลหะให้เป็น ชนิ้ งานโดยจะกระท่าในขณะทีโลหะมีอุณหภูมิต่ากว่าอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ การขนึ้ รูป เย็นโลหะต้องใช้แรงมหาศาลในการบังคับให้เกิดการเปลียนแปลงรูปร่างจึงจะท่าให้เกิด แรงต้านภายในเนื้อโลหะ ซึงผลของแรงต้านน้ีจะท่าให้โลหะเกิดความเค้นตกค้างซึงเมือ เสร็จส้ินกระบวนการแล้วต้องก่าจัดออกโดยน่าช้ินงานไปผ่านการปรับปรุงคุณภาพด้วย ความร้อน <<<<<<<< Jirayut Chotikul @ Sisaket Technical College >>>>>>>>

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