4บทที่ 4 วัสดุและเครื่องมือช่างพื้นฐาน

การออกแบบและเทคโนโลยี ม.1 บทท่ี 4วัสดแุ ละเครอ่ื งมือชา่ งพ้ืนฐาน • วัสดใุ นชีวติ ประจาวัน • เครอ่ื งมือช่างพ้ืนฐาน คลกิ เพื่อเข้าสู่บทเรยี น

เมนหู ลัก คาช้แี จง วัสดุในชีวิตประจาวัน แบบทดสอบ เครอื่ งมือชา่ งพื้นฐาน ผู้จัดทา

คาช้แี จง 1. ให้นักเรยี นศึ กษาบทเรยี น 2. ให้นั กเรยี นทาแบบทดสอบ หลังเรียนทั้งหมด 15 ข้อ 15 คะแนน

1 วสั ดใุ นชวี ติ ประจาวนั

บทท่ี 4 วัสดุและเครอื่ งมือชา่ งพื้นฐาน การนาไปใช้ ประตูที่เราใช้กันทั่วไปสร้างจากวัสดุหลายประเภท เช่น ไม้ พลาสติก แต่ละส่ วนของประตูก็สร้างจากวัสดุที่แตกต่างกัน เ ช่ น บ า น ป ร ะ ตู ท า จ า ก ไ ม้ ลู ก บิ ด แ ล ะ ส ลั ก เ ป็ น โ ล ห ะ ทั้ง น้ี เนื่ องจากสมบัติของวัสดุที่แตกต่างกันจึงทาให้มีความเหมาะสม ในการใช้งานที่แตกต่างกันด้วย การเลือกอุปกรณ์หรือเคร่ืองมือ ท่ีใช้สร้างหรือประกอบช้ืนส่ วนของประตูก็ต้องเลือกให้เหมาะสม กบั ประเภทของวัสดุและการทางานอย่างปลอดภยั

ทบทวนความรูก้ อ่ นเรยี น นั กเรียนทราบแล้วว่า วัสดุมีหลายประเภท แต่ละ ประเภทมีสมบัติบางประการท่ีเหมือนและแตกต่างกัน เช่น ความเหนี ยว สภาพยืดหยุ่น การนาความร้อน การนาไฟฟ้า การ เลื อก วัส ดุมา ใช้ งา น ห รือส ร้า งส่ิ งข องเ ครื่อง ใช้ ต้อ ง พิ จ า ร ณ า ข อ ง วั ส ดุ ใ ห้ เ ห ม า ะ ส ม กั บ ก า ร ใ ช้ ง า น แ ล ะ เ ลื อ ก ใ ช้ เครื่องมือช่างให้เหมาะสมกับประเภทของวัสดุ การใช้งานถึง ความปลอดภยั

วัสดุในชีวิตประจาวันส่ิ งของเคร่ืองใช้ต่างๆ สร้างข้ึนจากวัสดุหลากหลาย ประเภท วัสดุแต่ละประเภทมีสมบัติและลักษณะที่แตกต่างกัน การเลือกใช้วัสดุให้ ถูกตอ้ งและเหมาะสมจึงมีความสาคัญตอ่ การออกแบบและสรา้ งส่ิงของเครอื่ งใช้

ตวั อยา่ งเชน่ เก้าอ้ีท่ีเราใช้มีทัง้ ที่ผลติ จากไม้ พลาสติก โลหะ และวัสดุอ่ืนๆ ซ่งึ มี สมบัติและลักษณะการใช้งานรวมทั้งการเก็บรักษาท่ีแตกต่างกันออกไป ดัง ตารางเปรยี บเทยี บสมบตั ิและการใช้งานเก้าอที้ ่ผี ลติ มาจากวัสดทุ แี่ ตกต่างกนั

ประเภทของวัสดุ ไม้ พลาสตกิ โลหะ(สเตนเลส) ความแข็งแรง มาก ปานกลาง มาก นาห้ นั ก หนั ก เบา หนั ก อายกุ ารใชง้ าน, ไมท่ นต่อความช้นื ทนตอ่ สภาพอากาศ ทนตอ่ สภาพอากาศ ความคงทนตอ่ เกิดเช้ือราไดง้ า่ ย แตถ่ ้าโดนแสงแดด ทง้ั ความชน้ื และ สภาพอากาศ เป็นเวลานาน ทาให้ แสงแดด แตกเปราะได้ การทาความสะอาด ทาความสะอาดยาก ทาความสะอาดงา่ ย ทาความสะอาดงา่ ย การใช้งาน ใช้งานภายใน ใช้งานไดท้ ง้ั ภายใน ใชง้ านไดท้ ้งั ภายใน อาคาร และภายนอกอาคาร และภายนอกอาคาร สะดวกในการ เคลื่อนยา้ ย และจัดเก็บ

วัสดุทีน่ ามาทาส่ิงของเคร่ืองใชท้ ่ีเราพบเจอในชวี ิตประจาวนั เช่น ไม้ โลหะ พลาสตกิ ยาง มีสมบตั ิและการนาไปใช้งานท่ีแตกตา่ งกัน ดงั น้ี ไม้ (Wood) คือ วสั ดธุ รรมชาติทไ่ี ดม้ าจากลาต้นของต้นไม้ ซ่งึ ส่ วนใหญ่ เป็นไม้ยืนต้น ไม้สามารถนามาใช้ประโยชน์ ได้ หลากหลายเพราะ มีความแข็งแรง ทนทานไม่นาไฟฟ้า ไม่เป็นสนิ ม มีรูปรา่ งคงตัว มีผวิ เรยี บ มีกล่ินและลวดลาย ทเี่ ป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวแต่ถ้ารบั ความชื้นเป็นเวลานาน อาจบวมหรอื ผไุ ด้

ไม้ (Wood) ไมธ้ รรมชาติ หรอื ไม้จรงิ ไมป้ ระกอบ (natural wood or solid wood) (processed wood) • ไมเ้ นื้ อแข็ง (hardwood) • ไมอ้ ดั (plywood) • ไมเ้ น้ื อออ่ น (softwood) • ไมอ้ ัด OSB (Oreinted Strand Board) • ไม้ปารต์ ิเคิลบอรด์ (particleboard) • ฯลฯ

ไม้ธรรมชาติ หรอื ไม้จรงิ (natural wood or solid wood) คือ ไมท้ ่ไี ด้มาจากลาตน้ ของต้นไม้โดยตรง แบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ ไมเ้ นื้ อแข็ง (hardwood) และไมเ้ นื้ อออ่ น (softwood)

ผลติ ภณั ฑจ์ ากไมเ้ นื้ อแข็ง

ผลติ ภณั ฑจ์ ากไมเ้ นื้ อออ่ น

ไม้ประกอบ (processed wood) คือ ไม้ทไ่ี ดจ้ ากการนาช้นิ ส่วนไมม้ าต่อรวมกนั ดว้ ยกระบวนการต่างๆ ไมป้ ระกอบมีหลายประเภท เช่นไมอ้ ดั ไมป้ ารต์ เิ คิลบอรด์

ผลติ ภณั ฑ์จากไมอ้ ัด • • • •

ผลติ ภณั ฑจ์ ากไมอ้ ัด OSB

ผลติ ภณั ฑจ์ ากไม้ปารต์ เิ คิลบอรด์

สมบตั แิ ละการใชง้ านของไม้แต่ละประเภท ประเภทของไม้ สมบัติ การใช้งาน ไม้ธรรมชาติ ไมเ้ นื้ อแข็ง แข็งแรงทนทาน มีนา้หนัก คานโครงหลังคาบา้ น พื้น ฝา (natural wood) (hardwood) มากเนื้ อแน่ นและมนั ลายเนื้ อ บา้ น ประตู หน้ าต่าง ไมล้ ะเอียด มีสีเข้ม(แดงถึงดา) ไมเ้ น้ื ออ่อน เฟอรน์ ิ เจอร์ ของใช้ใน (softwood) ครวั เรอื น เครอื่ งดนตรไี ทย เน้ื อไม้ค่อนข้างเหนียว ประตู หน้ าตา่ ง เฟอรน์ ิ เจอร์ นา้หนั กเบา ใช้งานงา่ ย แตไ่ ม่ ของใช้ต่างๆ กล่องใส่วสั ดุ แข็งแรงมากจึงรบั นาห้ นักได้ งานตกแตง่ เครอื่ งดนตรไี ทย ไม่ดี มตี ัง้ แต่สีจางออ่ นไปถึง สี เข้ม

สมบตั ิและการใช้งานของไม้แตล่ ะประเภท ประเภทของไม้ สมบัติ การใช้งาน ไมอ้ ัด (plywood) แข็งแรง ไม่ยดึ หรอื หดตวั ผนั งบา้ น เฟอรน์ ิ เจอรป์ ระเภท เมอ่ื ความชน้ื เปลี่ยนไป โต๊ะ เกา้ อี้ ตูเ้ กบ็ ของ ไม้ธรรมชาติ ไมอ้ ดั OSB แข็งแรง เหนี ยว ทน ตกแตง่ ภายใน ฝ้า พ้ืน ผนั ง (natural wood) (Oriented ความช้นื และเชื้อรา ใชง้ าน เฟอรน์ ิ เจอร์ Strand Board) งา่ ย การขยายและหดตวั ตา่ เหนี ยว นาห้ นั กเบา แต่ ไมป้ ารต์ เิ คิล ความแข็งแรง และความ บอรด์ (particleboard) ต้านทานแมลง ปลวกและ ตกแต่งภายใน เฟอรน์ ิ เจอร์ ความช้นื ตา่ อายกุ ารใชง้ าน สั้นกวา่ ไมอ้ ดั

เกรด็ น่ารู้ กระดาษ (paper) วัสดุท่ีทามาจากเย่ือไม้ มีนา้หนั กเบา ใชป้ ระโยชน์ ได้หลากหลายท้ัง สาหรบั จดบันทึก งานพิมพ์ ประดิษฐ์ส่ิ งของเครือ่ งใช้ ของเล่น บรรจุภัณฑ์ วัสดุก่อสร้าง งานศิ ลปะ งานตกแต่ง สามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ แต่หากโดนนา้ จะเป่ ือยยุ่ย และขาดง่าย ปัจจุบันกระดาษมีหลากหลาย ประเภท เชน่ กระดาษปรูฟ๊ กระดาษปอนด์ กระดาษแข็ง กระดาษลูกฟูก

กระดาษปอนด์ กระดาษลกู ฟกู กระดาษแข็ง กระดาษปรู ฟ๊

โลหะ (Metals) คือ วัสดุที่ได้จากการถลุงสิ นแร่ต่างๆโลหะที่ นามาใช้งานส่วนใหญ่ จะผา่ นการปรับปรุงสมบัติให้ดี ข้ึ น ก่ อ น น า ม า ใ ช้ ง า น โ ล ห ะ เ ป็ น วั ส ดุ ที่ น า ม า ใ ช้ ประโยชน์ อย่างกว้างขวาง เนื่ องจากมีสมบัติที่ดี เช่น เป็นตัวนาความร้อนและนาไฟฟ้าได้ดี มีความแข็งแรง สู ง มี ค ว า ม ค ง ท น ถ า ว ร ไ ม่ เ สื่ อ ม ส ล า ย ห รื อ เปลี่ยนแปลงสภาพง่าย เป็นวัสดุทึบแสง สามารถ ป้องกันไม่ให้แสงผ่าน ทนทานต่อการกัดกร่อน มี ความสวยงาม ผิวของโลหะสามารถขั ดให้ เงาวาว สามารถตเี ป็นแผน่ บางหรอื ดงุ ให้เป็นเส้นลวดได้

โลหะ (Metals) โลหะกล่มุ เหล็ก โลหะนอกกลุ่มเหล็ก (ferrous metal) (non-ferrous metal) • เหล็กกลา้ (steel) • อะลูมเิ นี ยม (Aluminium) • เหลก็ หล่อ (cast Iron) • ทองแดง (Copper) • สังกะสี (Zinc) • ทองเหลอื ง (brass) • ฯลฯ

โลหะกลุ่มเหลก็ (ferrous metals) คือ โลหะทีม่ เี หล็กเป็นส่วนประกอบหลกั แบง่ ออกเป็นเหล็กกลา้ (steel) และเหล็กหลอ่ (cast Iron)ซ่งึ มีธาตุคารบ์ อนผสมอยใู่ นปรมิ าณที่ ตา่ งกนั ตงั้ แต่ 0.1% ไปจนถึง 4% คารบ์ อนท่ีผสมลงในเหลก็ มผี ตอ่ ความ แข็งและความเปราะของเหลก็ โดยทัว่ ไปโลหะกล่มุ เหลก็ จะเกิดสนิ มและมี สมบตั ดิ ูดติดกับแมเ่ หล็กได้ มีความแข็งแรงสูง สามารถปรบั ปรุงคุณภาพ และเปล่ยี นแปลงรูปทรงโดยการกลงึ เจาะ ไส รดี เป็นแผน่ บางไดต้ ามท่ี ต้องการ

ผลติ ภณั ฑจ์ ากเหล็กกล้า

ผลติ ภณั ฑจ์ ากเหล็กหลอ่

เกรด็ น่ารู้ เหลก็ กลา้ ไรส้ นิมหรอื สเตนเลส(stainless steel) เป็นเหล็กกล้าท่ีมีการเตมิ ธาตุโครเมียม(Chromium:Cr)ลงไปผสม เพ่ือให้มีสมบัตดิ า้ นทานการกัดกรอ่ นหรอื การเกดิ สนิม

โลหะนอกกลุ่มเหล็ก(non-ferrous metals) คือ โลหะไมม่ ีเหล็กเป็นส่วนประกอบ ดงั นั้นโลหะประเภทน้ีจะไมเ่ กดิ สนิ มและไม่ดดู ติดกบั แม่เหล็ก เช่น อะลมู เิ นี ยม ทองแดง สังกะสี ทองเหลอื ง

ผลติ ภัณฑจ์ ากอะลมู ิเนี ยม

ผลติ ภณั ฑ์จากทองแดง

ผลติ ภณั ฑ์จากสังกะสี

สมบตั ิและการใช้งานของโลหะแต่ละประเภท ประเภทของโลหะ สมบัติ การใชง้ าน โลหะกลุ่มเหล็ก โลหะกลุ่ม มีความแข็งแรงสงู ของใชใ้ นครวั เรอื น กระป๋อง (ferrous metals) เหลก็ เปลี่ยนแปลงรูปรา่ งไดง้ า่ ย บรรจภุ ณั ฑ์ ช้นิ ส่วนอะไหล่ เกดิ สนิ มไดง้ า่ ย อปุ กรณ์ เครอ่ื งมือต่างๆ ลวด (ferrous กรรไกร ใบมีดโกน metals) เหลก็ หลอ่ มคี วามแข็งมากแตเ่ ปราะ มี ของใช้ในครวั ช้นิ ส่วน (cast Iron) ความเหนียวน้ อย เกดิ สนิ มได้ เครอื่ งจกั ร ฝาทอ่ ระบายนา้ รวั้ งา่ ย ช้นิ ส่วนรถยนต์

ประเภทของโลหะ สมบตั ิ การใชง้ าน อะลูมิเนี ยม นา้หนักเบา เปล่ยี นรูปรา่ งไดง้ า่ ย กรอบประตหู รอื หน้าตา่ ง ฟอยล์ (Aluminium) มีสีเทาเงนิ สะท้อนแสงไดด้ ี นา ห่ออาหาร ส่วนประกอบของ ไฟฟ้าและความรอ้ นได้ดี เครอื่ งบิน กระป๋องนา้อัดล โลหะนอกกลุ่มเหล็ก ทองแดง นาความรอ้ นและไฟฟ้าได้ดี มีสี สายไฟ เคเบิล อุปกรณ์ในเครอื่ ง (non-ferrous metals) (Copper) นาต้ าลแดง ทนทานต่อการกัด กาเนิ ดไฟฟ้า อุปกรณ์สาหรบั ส่ง กรอ่ น นา้ เครอื่ งประดับตกแต่ง เหรยี ญ กษาปณ์ สั งกะสี มีความแข็งแตเ่ ปราะ มีสีเงนิ มัน เคลือบโลหะเพื่อป้องกันสนิมและ (Zinc) วาว ทนตอ่ การกักกรอ่ น การกัดกรอ่ น ทองเหลอื ง มคี วามแข็งแกรง่ มสี ีเหลืองทอง พาน แจกัน ก๊อกนา้ ลูกปิดประตู (brass) นาไฟฟ้าและความรอ้ นได้ดี ข้อต่อเครอื่ งจักร เครอื่ งดนตรี

เกรด็ น่ารู้ รูห้ รอื ไม่ กงั หันนา้ชยั พัฒนา สรา้ งมาจากวสั ดปุ ระเภทใด? จากหลกั การทางานของกงั หันชยั พัฒนา ท่ีตอ้ งลอยอยบู่ นผิวนา้ และอาศัยการหมนุ ของกงั หันซองตักวิดนา้เพื่อเติมออกซเิ จน หรอื อากกาศในนา้กังหันนาช้ ยั พัฒนาจึงสรา้ งมาจากวสั ดปุ ระเภท โลหะสแตนเลส ซ่งึ มีความแข็งแรง ทนทานตอ่ การใช้งาน และดา้ นทานการกัดกรอ่ นหรอื การเกิดสนิ ม

พลาสตกิ (plastic) คือ วัสดุสั งเคราะห์ท่ีมนุษย์สร้างข้ึน ส่ วน ใ ห ญ่ เ ป็ น ผ ล ผ ลิ ต ที่ ไ ด้ จ า ก ก า ร ก ลั่ น น า้ มั น ดิ บ ปัจจุบันพลาสติกนามาใช้สร้างส่ิ งของเคร่ืองใช้ มา ก ม าย แล ะมี บท บา ทอ ย่า งย่ิงต่ อก าร ด า เนิ น ชี วิ ต ป ร ะ จ า วั น ข อ ง ทุ ก ค น พลาสติกแบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ เทอร์ โมพลาสติก (thermoplastics)และเทอร์โมเซตต้ิง พลาสตกิ (thermosetting plastics)

พลาสตกิ (plastic) เทอรโ์ มพลาสติก เทอรโ์ มเซตต้งิ พลาสติก (thermoplastics) (thermosetting plastics)

เทอรโ์ มพลาสตกิ (thermoplastics) พลาสตกิ ประเภทนี้ เมือ่ ไดร้ บั ความรอ้ นจะออ่ นตัวและเปลย่ี นรูปรา่ งได้ เมือ่ เยน็ ลงจะแข็งตวั ถ้าให้ความรอ้ นอกี จะอ่อน ดงั นั้นจึงสามารถทาให้กลับเป็นรูปเดมิ หรอื เปลยี่ นรูปไดซ้ า้ไปมาหลายครงั้ โดยไม่ทาลายโครงสรา้ งเดมิ ทนตอ่ แรงดงึ ไดส้ งู ดว้ ย เชน่ อะครลิ กิ ไนลอน พอลิไวนี ลคลอไรด์ พลอลิสไตรนี พอลเิ อทลิ ีน

ผลติ ภณั ฑ์จากอครลิ กิ

ผลติ ภณั ฑ์จากพอลิไวนีลคลอไรด์ (PVC)

ผลติ ภัณฑจ์ ากพลอลิสไตรนี

ผลติ ภัณฑจ์ ากพอลเิ อทลิ ีน

เกรด็ น่ารู้ โฟม (Foam) โฟมท่เี ราใช้กนั ท่ัวไป เชน่ ถาดหรอื กลอ่ งโฟมบรรจุอาหาร กลอ่ งโฟมบรรจุภณั ฑ์ตา่ งๆ โฟมแผ่น ผลติ จากเทอรโ์ มพลาสตกิ ประเภท พอลิสไตรนี ท่ีผ่านกระบวนการใชส้ ารท่ที าให้พลาสตกิ ขยายตวั และนาไป ข้ึนรูป ทาให้โฟมสามารรบั แรงกระแทกได้ดี จึงเหมาะสาหรบั ใช้บรรจุ สินค้าและยังเป็นฉนวนรกั ษาความรอ้ นและเย็นไดด้ ดี ้วย

เทอรโ์ มเซตต้ิง พลาสตกิ (thermosetting plastics) พลาสติกประเภทน้ี มคี วามแข็งแรง ทนทานตอ่ การเปลยี่ นแปลง อุณหภมู ิและปฏิกริ ยิ าเคมีไดด้ ี เมือ่ ไดร้ บั ความรอ้ นจะไมอ่ อ่ นตวั ไมส่ ามารถ หลอมและนากลับมาข้ึนรูปใหมไ่ ด้ ถ้าอยใู่ นอณุ หภมู สิ งู จะทาให้แตกและไหม้ เป็นข้ีเถ้าสีดา ตัวอยา่ งเชน่ เมลามีน พอลเิ อสเทอรเ์ รซนิ

ผลติ ภณั ฑ์จากเมลามนี

ผลติ ภณั ฑจ์ ากพอลเิ อสเทอรเ์ รซนิ

สมบตั ิและการใชง้ านของพลาสติกแตล่ ะประเภท ประเภทของพลาสตกิ สมบตั ิ การใช้งาน เทอรโ์ มพลาสติก ทนต่อแรงดึงไดส้ งู สามารถหลอม ถุงใส่ของ ขวดนา้ จาน (thermoplastics) ให้อ่อนตวั และแข็งตัวเม่ือเยน็ ลง ชอ้ นส้อม ขนแปรงสีฟัน สาย ได้หลายครง้ั จึงนากลับมาผา่ ยาง เชือก กระเป๋า รองเท้า ไม้ กระบวนการผลติ เพื่อใชง้ านใหม่ บรรทดั ถังขยะ ของเลน่ เด็ก ได้ บรรจุภณั ฑ์ พลาสติกลูกฟกู วัสดตุ กแตง่ บา้ น เทอรโ์ มเซตต้งิ พลาสตกิ มคี วามแข็งแรง ทนทานตอ่ การ จาน ชาม แกว้ นา้ ของใช้ใน (thermosetting plastics) เปล่ยี นแปลงอณุ หภูมแิ ละปฏิกิรยิ า ครวั เรอื น กระดมุ กระดานขาว เคมีไดด้ ี เมื่อไดร้ บั ความรอ้ นจะไม่ ลบได้ เครอื่ งเดก็ เลน่ อปุ กรณ์ อ่อนตัวไม่สามารถหลอมและนา ตกแตง่ สวน ถังขนาดใหญ่ ลา กลับมาข้ึนรูปใหม่ได้ เรอื

ยาง (rubber) คือ วัสดุท่ีมีความยืดหยุ่น เม่ือออกแรงดึงหรือกด ยางจะยืดหรือยุบและกลับส่ ูสภาพเดิมได้เม่ือปล่อยให้ ยางเป็นอิสระ ยางถูกนาไปแปรรูปเพื่อใช้ประโยชน์ ใน การสร้างส่ิ งของเคร่ืองใช้หลายชนิ ด สามารถแบ่งเป็น 2 ประเภท คือ ยางธรรมชาติ (natural rubber) และ ยางสังเคราะห์ (synthetic rubber)

ยาง (rubber) ยางธรรมชาติ ยางสั งเคราะห์ (natural rubber) (synthetic rubber)

ยางธรรมชาติ (natural rubber) คือ ผลผลติ ทไี่ ดจ้ ากตน้ ยาง เชน่ ต้นยางพารา เมอ่ื ยางอยใู่ นสภาวะ อุณหภมู ติ าจ่ ะแข็งกระดา้ ง เมอื่ อยใู่ นสภาวะอณุ หภมู สิ งู จะออ่ นน่ิม ทาให้ยางใช้งาน ไดใ้ นช่วงอุณหภมู ทิ จ่ี ากดั ยางมีความยดื หยนุ่ สงู ทนตอ่ การฉีดขาดและการสึก หรอ แต่ไมท่ นตอ่ ตวั ทาละลายพวกนาม้ นั ปิโตรเลียม และมักเสื่อมสภาพเรว็ ภายใต้ แสงแดด ความรอ้ น ออกซเิ จน