วัสดุ อุปกรณ์ทางเทคโนโลยี

วชิ า การออกแบบและเทคโนโลยี (เทคโนโลยี) วัสดุ และเคร่ืองมือพน้ื ฐาน

จดุ ประสงค์บทเรียน  วิเคราะห์สมบตั ิของวสั ดุ เพื่อนาไปใช้ในการสร้างหรือพฒั นาชิน้ งาน ได้อยา่ งถกู ต้องและเหมาะสม  วเิ คราะห์และเลือกเครื่องมือพืน้ ฐาน เพื่อนาไปใช้ในการสร้างหรือ พฒั นาชิน้ งานได้อยา่ งถกู ต้อง เหมาะสม และปลอดภยั

บทนา  การมีความรู้เก่ียวกับวัสดุ สมบัตขิ องวัสดุ อุปกรณ์ และเคร่ืองมือ  ช่วยลดเวลาในการสร้างชิน้ งาน  ทาให้ได้ชิน้ งานตรงกบั ความต้องการ  มีความปลอดภยั ในการใช้เคร่ืองมือ  การใช้ทรัพยากรอยา่ งมีคณุ คา่

ประเภทของวสั ดุ  จากธรรมชาติ  ดนิ หิน ทราย เขาสตั ว์ หนงั สตั ว์ ใบไม้ นามาสร้างสิง่ ของเคร่ืองใช้  มนุษย์สร้างขึน้  วสั ดสุ งั เคราะห์ เชน่ โลหะ ไม้ เซรามกิ คอมโพสติ วสั ดสุ มยั ใหม่  แปรรูป  ไมแ่ ปรรูป

สมบตั ขิ องวสั ดุ  สภาพยดื หย่นุ (elasticity)  เปลีย่ นแปลงรูปร่างได้เมื่อมีแรงกระทา และจะกลบั คนื สรู่ ูปร่างเดมิ เมื่อ หยดุ ออกแรงกระทา เช่น การสร้างสะพาน  ยาง สปริง สายเคเบลิ

ความแขง็ แรง (STRENGTH)  ความสามารถในการรับนา้ หนัก หรือ แรงกดทบั  วสั ดุคงสภาพไม่แตกหกั  วัสดุท่รี ับนา้ หนักได้มากจะมีความแขง็ แรงมากกว่าวสั ดุท่รี ับนา้ หนักได้น้อย

การนาความร้อน (HEAT CONDUCTION)  เป็ นการถ่ายเทความร้อนภายในวัตถุ หรือ ระหว่างวตั ถุท่สี ัมผัสกัน  พลังงานความร้อนเคล่ือนท่จี ากอุณหภมู สิ ูงไปยงั อุณหภมู ิต่า  สมบตั ติ ัวนาความร้อน (ความร้อนผ่านได้ดี)  เหลก็ อะลูมเิ นียม ทองเหลือง  สมบตั ติ วั นาความร้อน (ความร้อนผ่านได้ไม้ดี เป็ นฉนวนความร้อน)  ไม้ พลาสตกิ ผ้า

วสั ดนุ า่ รู้ วสั ดุ โลหะ ไม้ เซรามกิ วสั ดผุ สม วสั ดสุ มยั ใหม่

โลหะ (METAL)  ได้จากการถลุงสินแร่ เช่น เหลก็ ทองแดง อะลูมีเนียม นิกเกลิ ดีบกุ สังกะสี ทองคา ตะก่วั  โลหะเนือ้ ค่อนข้างบริสุทธ์ิ มีความแขง็ แรงไม่เพยี งพอ  ต้องผ่านกระบวนการปรับปรุงสมบัตกิ ่อน โลหะแบ่งเป็ น 2 ประเภท โลหะประเภทเหลก็ และโลหะประเภทท่ไี ม่ใช่เหล็ก

โลหะ (ประเภทเหลก็ ) (FERROUS METAL)  เป็ นโลหะท่มี ีธาตุเหลก็ เป็ นส่วนประกอบหลัก  เหลก็ หล่อ  เหลก็ เหนียว  เหล็กกล้า  ปรับเปล่ียนรูปร่าง คุณภาพและรูปทรงได้หลายวธิ ี  การหล่อ  การกลงึ  การอัดรีดขนึ้ รูป

ตวั อยา่ งประเภทเหลก็ ในงานชา่ ง  เหลก็ ฉาก (Angle bar) รูปทางตวั แอล เกิดจากการรีดร้อน

ตวั อยา่ งประเภทเหลก็ ในงานชา่ ง  เหล็กเส้นกลม (Round bar) เป็ นเส้นกลม ผิวเรียบ

ตวั อยา่ งประเภทเหลก็ ในงานชา่ ง  เหลก็ กล่อง (Steel tube) เป็ นกล่องส่ีเหล่ียม  รับแรงต้านทานการเสียรูปขณะใช้งานได้ดี  ใช้เป็ นโครงหลังคาเหลก็ คานเหลก็  ใช้แทนไม้ หรือ คอนกรีต

ตวั อยา่ งประเภทเหลก็ ในงานชา่ ง  เหลก็ ตวั ซี (C light lip channel)  เป็ นรูปตวั ซี  ใช้ทาโครงสร้างหลังคา และเสาคา้ ยนั รับนา้ หนักไม่มาก

ตวั อยา่ งประเภทเหลก็ ในงานชา่ ง  เหล็กแผ่น (plate)  เป็ นแผ่นส่เี หล่ยี ม ผวิ เรียบ  ใช้ในโครงสร้างท่วั ไป  ใช้ปพู นื้ เช่อื มต่อโครงสร้างยานยนต์  ต่อเรือ สร้างสะพานเหล็ก

ตวั อย่างประเภทเหลก็ ในงานชา่ ง  เหลก็ ท่อดา (Carbon steel pipe)  เป็ นท่อกลม  ใช้กับงานก่อสร้างท่รี ับนา้ หนักไม่มาก  ใช้ในงานประกอบท่วั ไป  ใช้ทาท่อลม และท่อนา้ มัน  ช่ือเรียก ท่อกลม เหล็กหลอด กลมดา ท่อดา

โลหะ (ประเภทไมใ่ ชเ่ หลก็ ) (NON -FERROUS METAL)  เป็ นโลหะท่ไี ม่มีธาตุเหลก็ เป็ นองค์ประกอบ  ไม่เป็ นสนิม เช่น  ดบี ุก  อะลูมเิ นียม สังกะสี ตะก่ัว ทองแดง  ทอง คา เงนิ ทองคาขาว แมกนีเซียม

ตวั อยา่ งประเภทไมใ่ ชเ่ หลก็ ในงานชา่ ง  สังกะสี  ขนึ้ รูปได้ง่าย มีความแขง็ แรง ทนต่อการเกดิ สนิม  ใช้ในงานเคลือบโลหะ เพ่ือป้องกนั สนิมและการกัดกร่อน

ตวั อย่างประเภทไมใ่ ชเ่ หลก็ ในงานชา่ ง  ทอง  มีความอ่อนตัว ยดื และตเี ป็ นแผ่นได้  นาไฟฟ้าได้ดี  ทนต่อการกัดกร่อน  ใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์

ตวั อย่างประเภทไมใ่ ชเ่ หลก็ ในงานชา่ ง  อะลูมีเนียม  นา้ หนักเบา ง่ายต่อการเปล่ียนแปลงรูปร่าง  นาไฟฟ้าและความร้อนได้ดี

ตวั อยา่ งประเภทไมใ่ ชเ่ หลก็ ในงานชา่ ง  สเตนเลส  ทนทานต่อการกรัดกร่อนและสนิม  ขนึ้ รูปง่าย แขง็ แรง ทนทาน  ทนต่อความร้อน  ทาความสะอาดง่าย

ไม้ (WOOD)  มีความสวยงามแขง็ แรง  การเส่ือมสภาพตามอายุ  ดดู ความชืน้ ผุพงั ง่าย  ปัญหา ปลวก มอด แมลง และตดิ ไฟง่าย

ไม้สงั เคราะห์พลาสติก (WOOD PLASTIC COMPOSITE)  วสั ดุทดแทนไม้ธรรมชาติ  การนาผงไม้ ขีเ้ ล่ือย มาผสมกับพลาสตกิ

ไม้สงั เคราะห์พลาสตกิ (WOOD PLASTIC COMPOSITE)  ไฟเบอร์บอร์ดความหนาแน่นปานกลาง (Medium density fiber board)  การบดท่อนไม้เนือ้ อ่อนให้เป็ นเส้นใย  ผ่านการอดั ประสานชนิ้ ไม้ด้วยกาว  สามารถผลติ เป็ นแผ่นบาง ๆ  ขนึ้ รูป เจาะหรือทาชนิ้ งานได้ง่าย พ่นสีได้ และมีราคาถกู กว่าไม้อัด

ไม้สงั เคราะห์พลาสติก (WOOD PLASTIC COMPOSITE)  พาร์ตเิ คิลบอร์ด (Particle board)  ผลติ จากเศษไม้ หรือ ขีเ้ ล่ือย  ประสานกนั ด้วยสารเคมี โดยการบดอดั  ราคาถูก สวยงาม มีความแขง็ แรงน้อย  อายุการใช้งานสัน้ ไม่ทนต่อความชืน้

ไม้สงั เคราะห์ไฟเบอร์ซีเมนต์ (WOOD FIBER COMPOSITE)  ท่มี ีส่วนผสม ของ ปนู ทราย และ ผงไม้  ผ่านกระบวนการอัดขึน้ รูป  มีความแข็งแรงเทยี บเท่าคอนกรีต  ใช้เป็ นไม้เชงิ ชาย ไม้ระแนง ไม้บัวพนื้ ไม้ผนังบันได

เซรามกิ (CERAMIC)  เซรามกิ เป็ นผลิตภณั ฑ์ท่ที าวัตถดุ บิ ในธรรมชาติ เช่น ดนิ หิน ทราย และ แร่ธาตุต่าง ๆ นามาผสม  นาไปเผาเพ่ือเปล่ียนเนือ้ วตั ถุให้แข็งแรงและคงรูป

กระจกแผ่น  มีความแข็งแรงต่า  ผิวกระจกเป็ นรอยขีดได้ง่าย  ใช้ทาเป็ นกรอบรูป กระจกเงา และกระจกท่ใี ช้สาหรับเคร่ืองเรือน

กระจกเงา (MIRROR GLASS)  เกดิ จากการฉาบโลหะเงนิ ลงไปท่ดี ้านหน่ึงของกระจก  สามารถสะท้อนภาพของวัตถไุ ด้เท่ากันหมด  ใช้เป็ นกระจกส่อง ในห้องนา้ หรือ ห้องแต่งตัว

กระจกสะท้อนแสง (REFLECTIVE GLASS)  เคลือบสารสะท้อนแสง  สะท้อนแสงได้ 20-30 %  ช่วยลดความร้อนท่เี ข้ามาภายในอาคาร  แสงไม่สามารถผ่านเข้ามาในอาคารได้  ใช้ในอาคารพาณิชย์ หรือ กระจกประตูบ้าน

กระจกนริ ภยั (TEMPERED GLASS)  แขง็ แรงกว่ากระจกธรรมดา 5 – 10 เท่า  เม่ือกระจกแตกจะกระจายเป็ นเม็ดเล็ก ๆ  มีความคมน้อย  ใช้เป็ นกระจกตู้โชว์ กระจกหน้ารถยนต์ หน้าต่าง  รับความร้อนท่สี ูงกว่าปกติ

กระจกกึง่ นิรภยั (HEAT STRENGTHENED GLASS)  แข็งแรงกว่ากระจกธรรมดา 2 – 3 เท่า  เม่ือกระจกแตกจะมีลักษณะเป็ นปากฉลามยดึ ตดิ อยู่กับกรอบไม่หล่น  นิยมใช้ทาผนังอาคารท่มี แี รงปะทะของลมสูง

กระจกฉนวนความร้อน (INSULATING GLASS)  การนากระจกสองแผ่นมาประกบกัน  บรรจุฉนวนไว้ภายใน เพ่อื มีสมบตั กิ ารเกบ็ รักษาอุณหภมู ภิ ายใน  แสงผ่านเข้ามาในอาคารได้  แต่ไม่ให้ความร้อนผ่านเข้ามา  ใช้สาหรับอาคารท่ตี ้องการรักษาอุณหภมู ิ  เช่น พพิ ธิ ภัณฑ์ ห้องเก็บไวน์

วสั ดผุ สม (COMPOSITE)  การผสมวสั ดุตัง้ แต่ 2 วสั ดุขนึ้ ไป  วสั ดุท่ผี สมจะต้องไม่ละลายซ่งึ กันและกัน  วสั ดุท่มี ีปริมาณมาก เรียกวัสดุหลัก (Matrix)  วัสดุอ่ืนท่แี ทรกหรือกระจายอยู่ในเนือ้ วสั ดุหลัก เรียกว่า วัสดุเสริมแรง (Reinforcement)

วสั ดเุ ชงิ ประกอบพอลิเมอร์ (POLYMER MATRIX COMPOSITE : PMC)  เป็ นการเสริมแรงให้พอลเิ มอร์ (เป็ นวสั ดุหลัก) โดยเตมิ เส้นใยเสริมแรง  เส้นใยแก้ว ไฟเบอร์กลาส เส้นใยคาร์บอน เส้นลวด โลหะ  ทาให้มีความแขง็ แรง ทนแรงดงึ หรือ แรงกดทบั

วสั ดเุ ชงิ ประกอบโลหะ (METAL MATRIX COMPOSITE : MMC)  มีโลหะเป็ นวัสดุหลัก เช่นอะลูมเิ นียม  วัสดุเสริมแรงเป็ นพวกเซรามกิ  หรือ สารเสริมแรงโลหะ เช่น ซลิ ิคอนคาร์ไบด์ เส้นใยโบรอน  ทาให้โลหะหลกั มีความทนทาน อายุการใช้งานนาน  ทนทานต่อการกรัดกร่อน มีนา้ หนักเบา

วสั ดเุ ชิงประกอบเซรามกิ (CERAMIC MATRIX COMPOSITE : CMC)  วัสดุหลักเซรามิก  ทนทานต่ออุณหภมู สิ ูง ๆ  ไม่นาความร้อน ทนทานต่อการกรัดกร่อน  เปราะ แตกหกั ง่าย  สารเสริมแรง เพ่อื ทาให้ทนทานและมีความเหนียว  อะลูมินา ซลิ ิกา ซลิ คิ อนคาร์ไบด์  คอนกรีตเป็ นวัสดุเชงิ ประกอบ  ปนู กรวด ทราย มาผสมกนั

วสั ดสุ มยั ใหม่ (MODERN MATERIAL)  วสั ดุท่ผี ลิต หรือสังเคราะห์ด้วยเทคโนโลยชี ัน้ สูง  วัสดุนาโน  วัสดุชีวภาพ

วสั ดนุ าโน  มีขนาด 1 – 100 นาโนเมตร โดยแบ่งได้เป็ น 2 กลุ่ม  วัสดนุ าโนจากธรรมชาติ เช่น เส้นขนในตนี ต๊กุ แก ใบบวั  วสั ดนุ าโนจากการผลติ  พฒั นาปรับปรุงให้วัสดุมีสมบัตทิ ่ดี ขี นึ้  วัสดุถกู ทาให้เลก็ ในระดับนาโนเมตร  ทาให้มพี นื้ ผวิ มากขนึ้ ส่งผลต่อสัดส่วนของพนื้ ท่ผี ิวต่อปริมาตรเพ่มิ มากขนึ้

วชิ า การออกแบบและเทคโนโลยี (เทคโนโลยี) เครือ่ งมือพื้นฐาน

เครื่องมือสาหรับการวดั ขนาด  ไมโครมิเตอร์ (Micrometer)  ใช้วัดขนาดชนิ้ งานท่มี ีขนาดเลก็ และแม่นยาสูง  สามารถแบ่งขนาดขนาด 1 CM ได้ละเอียด 1000 เท่า  สามารถแบ่งขนาดขนาด 1 MM ได้ละเอียด 100 เท่า  เช่น กระดาษ เส้นผ่านศูนย์กลางเส้นลวด  วัดนอก วัดใน และ วัดลกึ

เคร่ืองมอื สาหรับการวดั ขนาด  เวอร์เนียร์คาลเิ ปอร์ (Virnier Caliper)  เคร่ืองมือวดั ขนาดอย่างละเอียด ใช้หลักเวอร์เนียร์สเกลและปากวดั  ปากวัดใน และปากวัดนอก

เครื่องมือสาหรับการวดั ขนาด  ไม้บรรทดั วดั องศาหรือใบวัดมุม (Protractor)  วัดขนาดมุมของชนิ้ งาน เป็ นองศาท่ีมีความละเอียด  วัดมุมได้ 0 – 180 องศา

เคร่ืองมอื สาหรับการตดั  คีมปากแหลม  เป็ นคมี ขนาดเลก็ ท่มี ีปากเลก็ ยาว ใช้บบี ตัด วสั ดขุ นาดเลก็

เคร่ืองมอื สาหรับการตดั  คีมตัดปากเฉียง  ใช้ตดั วสั ดชุ นิ้ เลก็ เช่น สายไฟ ลวด

เคร่ืองมอื สาหรับการตดั  เล่ือยรอและปากกาตัด  ใช้ตัดแต่งไม้ มีฟันละเอียด  ใช้ตัดแต่งผิวหน้าไม้ ให้ผวิ หน้าไม้เรียบ

เคร่ืองมอื สาหรับการตดั  เล่ือยจกิ๊ ซอ  เล่ือยไฟฟ้าใช้สาหรับตดั ไม้ ทางานโดยใช้ใบเล่ือย  ตดั ได้ทัง้ แนวตรง และ แนวโค้ง

เคร่ืองมือสาหรับการตดั  เล่ือยตัดเหล็ก  ตดั โลหะ หรือ เหลก็ ต้องใช้แรงมาก และไม่เร็วเกนิ ไป

เครื่องมอื สาหรับการตดั  เล่ือยวงเดอื น  ตดั ตรง ตดั เอียง ตัดเซาะร่อง  ตัดไม้ พลาสตกิ เหลก็ อะลูมเิ นียม สแตนเลส

เครื่องมอื สาหรับการตดั  เล่ือยไฟเบอร์  มีความเร็วสูง แผ่นใบเล่ือนทาจากหนิ เจยี  ตัดโลหะ เช่น เหลก็ ทองเหลือ ทองแดง