©ครสู ธุ ิดา เท่ยี งทศิ | กลุ่มสาระการเรยี นรู้วิทยาศาสตร์ | www.wny.ac.th
จุดประสงค์บทเรยี น • วิเคราะห์สมบัติของวสั ดุ เพอื่ นาไปใชใ้ นการสรา้ งหรอื พฒั นาชิน้ งานได้ อยา่ งถกู ตอ้ งและเหมาะสม • วิเคราะห์และเลอื กเครื่องมอื พื้นฐาน เพือ่ นาไปใชใ้ นการสรา้ งหรอื พัฒนาชิ้นงานไดอ้ ย่างถูกตอ้ ง เหมาะสม และปลอดภยั
บทนา • การมีความรเู้ กยี่ วกับวสั ดุ สมบัตขิ องวสั ดุ อุปกรณ์ และเคร่อื งมอื • ชว่ ยลดเวลาในการสร้างชนิ้ งาน • ทาให้ได้ชน้ิ งานตรงกบั ความต้องการ • มคี วามปลอดภัยในการใช้เครื่องมือ • การใชท้ รพั ยากรอย่างมีคณุ คา่
ประเภทของวัสดุ • จากธรรมชาติ • ดนิ หิน ทราย เขาสตั ว์ หนงั สตั ว์ ใบไม้ นามาสร้างสง่ิ ของเครือ่ งใช้ • มนุษย์สร้างขน้ึ • วัสดสุ งั เคราะห์ เชน่ โลหะ ไม้ เซรามกิ คอมโพสติ วสั ดุสมัยใหม่ • แปรรูป • ไม้แปรรปู
สมบตั ิของวสั ดุ • สภาพยดื หยุ่น (elasticity) • เปลีย่ นแปลงรูปร่างไดเ้ ม่อื มีแรงกระทา และจะกลับคนื สู่รูปรา่ งเดิมเมื่อ หยุดออกแรงกระทา เช่น การสร้างสะพาน • ยาง สปริง สายเคเบิล
สมบัตขิ องวัสดุ • ความแขง็ แรง (STRENGTH) • ความสามารถในการรับน้าหนกั หรือ แรงกดทบั • วสั ดคุ งสภาพไม่แตกหกั • วสั ดทุ ่รี ับน้าหนักไดม้ ากจะมคี วามแข็งแรงมากกว่าวสั ดุ ท่ีรบั นา้ หนกั ไดน้ อ้ ย
สมบัติของวัสดุ • การนาความร้อน (HEAT CONDUCTION) • เปน็ การถ่ายเทความรอ้ นภายในวตั ถุ หรือ ระหวา่ งวตั ถุทส่ี ัมผสั กนั • พลงั งานความรอ้ นเคลอ่ื นทีจ่ ากอุณหภมู สิ ูงไปยังอุณหภมู ิตา่ • สมบัตติ วั นาความรอ้ น (ความรอ้ นผ่านได้ดี) - เหลก็ อะลมู ิเนยี ม ทองเหลอื ง • สมบัตติ ัวนาความร้อน (ความรอ้ นผา่ นได้ไม่ดี เปน็ ฉนวนความรอ้ น) - ไม้ พลาสติก ผา้
วสั ดนุ ่ารู้ วัสดุ โลหะ ไม้ เซรามิก วสั ดผุ สม วสั ดสุ มยั ใหม่
โลหะ (METAL) • ได้จากการถลุงสนิ แร่ เชน่ เหล็ก ทองแดง อะลมู เิ นยี ม นกิ เกิล ดบี กุ สังกะสี ทองคา ตะกว่ั • โลหะเนอ้ื คอ่ นขา้ งบรสิ ุทธิ์ มีความแข็งแรงไม่เพยี งพอ • ต้องผา่ นกระบวนการปรบั ปรงุ สมบตั ิกอ่ น โลหะแบง่ เปน็ 2 ประเภท โลหะประเภทเหลก็ และโลหะประเภทที่ไมใ่ ชเ่ หล็ก
โลหะ (เหลก็ ประเภท)(FERROUS METAL) • เปน็ โลหะท่ีมธี าตเุ หลก็ เปน็ ส่วนประกอบหลัก • เหลก็ หล่อ • เหลก็ เหนยี ว • เหล็กกล้า • ปรบั เปลย่ี นรปู รา่ ง คณุ ภาพและรปู ทรงไดห้ ลายวธิ ี • การหลอ่ • การกลึง • การอัดรดี ขนึ้ รูป
ตัวอยา่ งประเภทเหลก็ ในงานชา่ ง • เหลก็ ฉาก (Angle bar) รูปทางตัวแอล เกดิ จากการรดี รอ้ น
ตัวอยา่ งประเภทเหลก็ ในงานช่าง • เหล็กเสน้ กลม (Round bar) เป็นเสน้ กลม ผวิ เรยี บ
ตวั อย่างประเภทเหลก็ ในงานช่าง • เหล็กกล่อง (Steel tube) เปน็ กล่องสี่เหลย่ี ม • รับแรงตา้ นทานการเสียรูปขณะใช้งานได้ดี • ใชเ้ ป็นโครงหลงั คาเหลก็ คานเหล็ก • ใชแ้ ทนไม้ หรือ คอนกรีต
ตัวอย่างประเภทเหล็กในงานช่าง • เหล็กตวั ซี (C light lip channel) • เปน็ รปู ตัวซี • ใชท้ าโครงสร้างหลงั คา และเสาคา้ ยนั รบั นา้ หนกั ไมม่ าก
ตวั อย่างประเภทเหลก็ ในงานชา่ ง • เหลก็ แผน่ (plate) • เปน็ แผ่นสเี่ หลี่ยม ผิวเรยี บ • ใช้ในโครงสร้างท่ัวไป • ใชป้ ูพ้นื เชื่อมตอ่ โครงสร้างยานยนต์ • ตอ่ เรือ สร้างสะพานเหลก็
ตัวอยา่ งประเภทเหลก็ ในงานชา่ ง • เหล็กทอ่ ดา (Carbon steel pipe) • เปน็ ทอ่ กลม • ใชก้ ับงานกอ่ สร้างท่ีรับน้าหนักไมม่ าก • ใชใ้ นงานประกอบทว่ั ไป • ใชท้ าท่อลม และทอ่ นา้ มนั • ชอ่ื เรียก ทอ่ กลม เหลก็ หลอด กลมดา ทอ่ ดา
โลหะ (ประเภทไมใ่ ชเ่ หล็ก)(NON-FERROUS METAL) • เปน็ โลหะที่ไม่มธี าตุเหล็กเป็นองคป์ ระกอบ • ไมเ่ ปน็ สนมิ เช่น • ดีบุก • อะลูมเิ นยี ม สงั กะสี ตะกั่ว ทองแดง • ทองคา เงนิ ทองคาขาว แมกนีเซียม
ตัวอย่างประเภทไม่ใชเ่ หลก็ ในงานช่าง • สังกะสี • ขึ้นรูปไดง้ ่าย มีความแขง็ แรง ทนต่อการเกดิ สนิม • ใชใ้ นงานเคลือบโลหะ เพ่ือปอ้ งกนั สนมิ และการกัดกรอ่ น
ตัวอยา่ งประเภทไมใ่ ชเ่ หลก็ ในงานชา่ ง • ทอง • มคี วามออ่ นตวั ยดื และตเี ป็นแผ่นได้ • นาไฟฟ้าไดด้ ี • ทนตอ่ การกัดกร่อน • ใชใ้ นอตุ สาหกรรมอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์
ตวั อย่างประเภทไมใ่ ช่เหล็กในงานชา่ ง • อลมู เิ นียม • น้าหนักเบา งา่ ยต่อการเปลีย่ นแปลงรูปรา่ ง • นาไฟฟา้ และความร้อนไดด้ ี
ตวั อยา่ งประเภทไม่ใชเ่ หล็กในงานช่าง • สแตนเลส • ทนทานตอ่ การกรดั กร่อนและสนิม • ขนึ้ รปู งา่ ย แข็งแรง ทนทาน • ทนตอ่ ความรอ้ น • ทาความสะอาดงา่ ย
ไม้ (WOOD) • มคี วามสวยงามแขง็ แรง • การเส่ือมสภาพตามอายุ • ดดู ความชืน้ ผพุ งั งา่ ย • ปญั หา ปลวก มอด แมลง และติดไฟงา่ ย
ไมส้ งั เคราะห์พลาสติก (WOOD PLASTIC COMPOSITE) • วัสดุทดแทนไม้ธรรมชาติ • การนาผงไม้ ขี้เล่อื ย มาผสมกบั พลาสตกิ
ไมส้ ังเคราะหพ์ ลาสติก (WOOD PLASTIC COMPOSITE) • ไฟเบอร์บอร์ดความหนาแนน่ ปานกลาง (Medium density fiber board) • การบดทอ่ นไมเ้ นอื้ อ่อนให้เปน็ เสน้ ใย • ผา่ นการอัดประสานช้นิ ไมด้ ว้ ยกาว • สามารถผลิตเปน็ แผน่ บาง ๆ • ขึ้นรูป เจาะหรอื ทาชิ้นงานได้ง่าย พน่ สไี ด้ และมรี าคาถูกกวา่ ไม้อดั
ไมส้ ังเคราะห์พลาสตกิ (WOOD PLASTIC COMPOSITE) • พาร์ติเคลิ บอร์ด (Particle board) • ผลติ จากเศษไม้ หรือ ข้ีเลอ่ื ย • ประสานกันด้วยสารเคมี โดยการบดอัด • ราคาถูก สวยงาม มคี วามแขง็ แรงน้อย • อายุการใชง้ านสนั้ ไม่ทนต่อความชน้ื
ไมส้ ังเคราะห์ไฟเบอร์ซเี มนต์ (WOOD FIBER COMPOSITE) • ท่ีมสี ่วนผสม ของ ปนู ทราย และ ผงไม้ • ผา่ นกระบวนการอดั ขึ้นรปู • มคี วามแขง็ แรงเทียบเท่าคอนกรีต • ใชเ้ ป็นไม้เชิงชาย ไม้ระแนง ไม้บวั พ้นื ไมผ้ นังบันได
เซรามกิ (CERAMIC) • เซรามิก เป็นผลิตภัณฑ์ท่ที าวัตถุดิบในธรรมชาติ เชน่ ดนิ หนิ ทราย และแร่ธาตตุ า่ ง ๆ นามาผสม • นาไปเผาเพอ่ื เปล่ียนเนอ้ื วตั ถใุ ห้แขง็ แรงและคงรปู
กระจกแผ่น (SHEET GLASS) • มคี วามแขง็ แรงต่า • ผวิ กระจกเป็นรอยขีดได้ง่าย • ใช้ทาเป็นกรอบรูป กระจกเงา และกระจกท่ีใช้สาหรบั เคร่อื งเรอื น
กระจกเงา (MIRROR GLASS) • เกดิ จากการฉาบโลหะเงนิ ลงไปที่ดา้ นหน่ึงของกระจก • สามารถสะท้อนภาพของวตั ถไุ ด้เทา่ กนั หมด • ใช้เปน็ กระจกสอ่ ง ในห้องน้า หรือ ห้องแต่งตัว
กระจกสะท้อนแสง (REFLECTIVE GLASS) • เคลือบสารสะทอ้ นแสง • สะทอ้ นแสงได้ 20-30 % • ช่วยลดความรอ้ นท่เี ข้ามาภายในอาคาร • แสงไมส่ ามารถผา่ นเขา้ มาในอาคารได้ • ใช้ในอาคารพาณิชย์ หรือ กระจกประตูบ้าน
กระจกนิรภัย (TEMPERED GLASS) • แข็งแรงกว่ากระจกธรรมดา 5 –10 เทา่ • เมอ่ื กระจกแตกจะกระจายเป็นเมด็ เล็ก ๆ • มคี วามคมน้อย • ใชเ้ ป็นกระจกต้โู ชว์ กระจกหนา้ รถยนต์ หน้าต่าง • รับความรอ้ นทีส่ ูงกวา่ ปกติ
กระจกกึ่งนริ ภยั (HEAT STRENGTHENED GLASS) • แข็งแรงกว่ากระจกธรรมดา 2 –3 เทา่ • เม่อื กระจกแตกจะมลี กั ษณะเป็นปากฉลามยดึ ติดอยู่กับกรอบไมห่ ลน่ • นิยมใชท้ าผนังอาคารที่มีแรงปะทะของลมสงู
กระจกฉนวนความร้อน (INSULATING GLASS) • การนากระจกสองแผ่นมาประกบกัน • บรรจุฉนวนไว้ภายใน เพ่อื มีสมบัติการเก็บรักษาอุณหภมู ิภายใน • แสงผา่ นเข้ามาในอาคารได้ • แต่ไมใ่ หค้ วามร้อนผ่านเขา้ มา • ใช้สาหรับอาคารทต่ี ้องการรักษาอณุ หภมู ิ • เช่น พิพธิ ภณั ฑ์ ห้องเก็บไวน์
วสั ดุผสม (COMPOSITE) • การผสมวัสดุต้งั แต่ 2 วัสดุข้ึนไป • วสั ดุที่ผสมจะต้องไมล่ ะลายซ่ึงกันและกัน • วสั ดุท่มี ปี รมิ าณมาก เรียกวัสดุหลัก (Matrix) • วสั ดุอื่นท่ีแทรกหรือกระจายอยู่ในเนือ้ วัสดหุ ลัก เรียกวา่ วสั ดเุ สริมแรง (Reinforcement)
วัสดเุ ชงิ ประกอบพอลเิ มอร์ (POLYMER MATRIX COMPOSITE : PMC) • เป็นการเสรมิ แรงใหพ้ อลิเมอร์ (เป็นวัสดุหลกั ) โดยเตมิ เสน้ ใยเสรมิ แรง • เสน้ ใยแก้ว ไฟเบอร์กลาส เสน้ ใยคารบ์ อน เส้นลวด โลหะ • ทาให้มคี วามแขง็ แรง ทนแรงดึง หรอื แรงกดทบั
วสั ดุเชิงประกอบโลหะ (METAL MATRIX COMPOSITE : PMC) • มโี ลหะเปน็ วสั ดหุ ลกั เชน่ อะลูมเิ นียม • วัสดุเสริมแรงเปน็ พวกเซรามิก • หรือ สารเสรมิ แรงโลหะ เช่น ซิลิคอนคาร์ไบด์ เสน้ ใยโบรอน • ทาให้โลหะหลกั มีความทนทาน อายกุ ารใช้งานนาน • ทนทานตอ่ การกรัดกร่อน มีนา้ หนักเบา
วัสดเุ ชิงประกอบเซรามิก (CERAMIC MATRIX COMPOSITE : PMC) • วสั ดุหลักเซรามกิ • ทนทานต่ออุณหภูมิสงู ๆ • ไม่นาความร้อน ทนทานตอ่ การกรัดกรอ่ น • เปราะ แตกหกั ง่าย • สารเสริมแรง เพ่อื ทาให้ทนทานและมีความเหนียว • อะลูมนิ า ซลิ กิ า ซลิ ิคอนคาร์ไบด์ • คอนกรตี เป็นวสั ดุเชงิ ประกอบ • ปนู กรวด ทราย มาผสมกนั
วัสดสุ มยั ใหม(่ MODERN MATERIAL) • วัสดุทผ่ี ลติ หรอื สังเคราะห์ด้วยเทคโนโลยีชนั้ สูง • วัสดุนาโน • วัสดุชวี ภาพ
วัสดนุ าโน • มขี นาด 1 –100 นาโนเมตร โดยแบง่ ได้เปน็ 2 กลุ่ม • วัสดุนาโนจากธรรมชาติ เชน่ เสน้ ขนในตีนตุ๊กแก ใบบวั • วัสดุนาโนจากการผลติ • พัฒนาปรบั ปรุงให้วสั ดุมสี มบัตทิ ่ีดขี น้ึ • วสั ดถุ กู ทาให้เลก็ ในระดบั นาโนเมตร • ทาให้มีพืน้ ผิวมากข้นึ ส่งผลต่อสดั ส่วนของพืน้ ท่ผี ิวตอ่ ปรมิ าตรเพิ่มมากข้นึ
วเิ คราะหป์ ระเภทและอธิบายสมบัติของวสั ดใุ นสิง่ ของเครือ่ งใช้ คาชแ้ี จง : ยกตวั อย่างอปุ กรณแ์ ละเคร่ืองมือทางการแพทย์อยา่ งน้อย 3 ประเภท แล้ววิเคราะห์ประเภทของวัสดุ สมบตั ิของวัสดุ และเหตุผลทีใ่ ช้วสั ดุประเภทน้ัน
©ครสู ุธดิ า เที่ยงทศิ | กล่มุ สาระการเรยี นรู้วทิ ยาศาสตร์
เคร่อื งมอื สาหรบั การวดั ขนาด • ไมโครมเิ ตอร์ (Micrometer) • ใชว้ ัดขนาดชิ้นงานที่มขี นาดเลก็ และแม่นยาสูง • สามารถแบง่ ขนาด ขนาด 1 CM ไดล้ ะเอยี ด 1000 เทา่ • สามารถแบ่งขนาด ขนาด 1 MM ได้ละเอยี ด 100 เท่า • เชน่ กระดาษ เส้นผา่ นศูนยก์ ลางเส้นลวด • วัดนอก วดั ใน และ วดั ลกึ
เคร่ืองมอื สาหรับการวัดขนาด • เวอร์เนียร์คาลิเปอร์ (Virnier Caliper) • เคร่อื งมือวัดขนาดอย่างละเอยี ด ใชห้ ลักเวอรเ์ นยี ร์สเกลและปากวัด • ปากวดั ใน และปากวัดนอก
เคร่อื งมือสาหรับการวดั ขนาด • ไม้บรรทัดวดั องศาหรอื ใบวดั มมุ (Protractor) • วัดขนาดมมุ ของช้ินงาน เปน็ องศาที่มคี วามละเอียด • วัดมมุ ได้ 0 –180 องศา
เครอ่ื งมือสาหรบั การตดั • คีมปากแหลม • เปน็ คีมขนาดเล็กที่มปี ากเลก็ ยาว ใชบ้ บี ตดั วัสดุขนาดเล็กท่ีไม่แขง็ มาก เช่น ลวดเส้นเล็ก • คมี ตัดปากเฉยี ง • เปน็ เครอื่ งมอื สาหรบั การตัดวสั ดุชน้ิ เล็กที่ไมแ่ ขง็ เช่น สายไฟ เส้นลวด
เครอื่ งมอื สาหรบั การตดั • เลอื่ ยลอ • ใชต้ ดั แต่งไม้ มีฟนั ละเอียด • ใชต้ ัดแต่งผิวหนา้ ไม้ ให้ผวิ หนา้ ไมเ้ รยี บ
เคร่อื งมอื สาหรบั การตดั • เลื่อยจก๊ิ ซอ • เลอ่ื ยไฟฟา้ ใช้สาหรับตัดไม้ ทางานโดยใชใ้ บเล่อื ย • ตัดได้ทั้งแนวตรง และ แนวโค้ง
เคร่อื งมือสาหรบั การตดั • เลอ่ื ยตดั เหลก็ • ตัดโลหะ หรือ เหล็ก ต้องไมใ่ ช้แรงมาก และไมเ่ ร็วเกนิ ไป
เคร่ืองมอื สาหรับการตดั • เล่อื ยวงเดือน • ตัดตรง ตัดเอยี ง ตัดเซาะรอ่ ง • ตดั ไม้ พลาสติก เหล็ก อะลมู เิ นียม สแตนเลส
เคร่อื งมอื สาหรบั การตัด • เครื่องตดั ไฟเบอร์ • มคี วามเรว็ สงู แผน่ ใบเลือ่ นทาจากหนิ เจีย • ตัดโลหะ เชน่ เหล็ก ทองเหลือง ทองแดง
Search
