วัสดุงานช่างอุตสาหกรรม
วิชาวัสดุช่างอุตสาหกรรม
วัสดุประเภทโลหะ (Metals) คือวัสดุที่ได้จากการถลุงสินแร่ต่าง ๆ อันได้แก่ เหล็ก ทองแดง
อลูมิเนียม นิเกิล ดีบุก สังกะสี ทองคำ ตะกั่ว เป็นต้น โลหะเมื่อถลุงได้จากสินแร่ในตอนแรกนั้น ส่วนใหญ่จะเป็นโลหะเนื้อค่อนข้างบริสุทธิ์ โลหะเหล่านี้มักจะมีเนื้ออ่อนไม่แข็งแรงเพียงพอที่จะนำมาใช้ในงานอุตสาหกรรมโดยตรง ส่วนมากจะนำไปปรับปรุงคุณสมบัติก่อนการใช้งาน
คุณสมบัติของวัสดุประเภทโลหะที่ต้องการในงานอุตสาหกรรม
1.เป็นตัวนำความร้อนได้ดี
2.เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี
3.มีความคงทนถาวรตามสภาพ
4.ไม่เสื่อมสลายหรือเปลี่ยนแปลงสถานะภาพง่าย
5.เป็นของแข็งที่อุณหภูมิปกติ ยกเว้นโลหะปรอท
6.มีความแข็งและความเหนียวสูง ยกเว้นโลหะปรอท
7.ผิวมันขาว
8.มีการขยายตัวที่อุณหภูมิสู
2.1 ประเภทวัสดุโลหะ วัสดุโลหะแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ
2.1 วัสดุโลหะประเภทเหล็ก (Ferous Metals) หมายถึง โลหะที่มีพื้นฐานเป็นเหล็กประกอบอยู่ ได้แก่ เหล็กเหนียว เหล็กหล่อ เหล็กกล้า ฯลฯ เป็นวัสดุโลหะที่ใช้กันมากที่สุดในวงการอุตสาหกรรม เนื่องจากเป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงสูง สามารถปรับปรุงคุณภาพและเปลี่ยนแปลงรูปทรงได้หลายวิธี เช่น การหล่อ การกลึง การอัดรีดขึ้นรูป เป็นต้น
2.2 วัสดุโลหะประเภทไม่ใช่เหล็ก (Non-Ferous Metals) หมายถึง โลหะที่ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับเหล็กเลยในขณะที่เป็นโลหะบริสุทธิ์ ได้แก่ ดีบุก อลูมิเนียม สังกะสี ตะกั่ว ทองแดง ทองคำ เงิน ทองคำขาว แมกนีเซียม พลวง เป็นต้น วัสดุโลหะประเภทที่ไม่ใช่เหล็กนี้ บางชนิดราคาสูงกว่าเหล็กมาก จึงต้องกำหนดใช้กับงานทางอุตสาหกรรมบางประเภทที่เหมาะสมเท่านั้น เช่น ทองแดงใช้กับงานไฟฟ้า ดีบุกใช้กับงานที่ต้องการทนต่อการกัดกร่อนเป็นสนิม อลูมิเนียมใช้กับงานที่ต้องการน้ำหนักเบา เป็นต้น
ความสำคัญของเหล็ก
แร่โลหะเป็นสิ่งที่เกิดในธรรมชาตินับล้านปี แต่มนุษย์ที่เพิ่งรู้จักแยกโลหะจากแร่เพื่อนำมาใช้
ประโยชน์เมื่อไม่นานมานี้เอง เพราะจากการสำรวจของนักโบราณคดี ได้พบสิ่งของเครื่องใช้ภายในพีระมิดทำด้วยทองคำ เงิน ทองแดง และบรอนซ์ มนุษย์ในสมัยนั้นยังไม่รู้จักเหล็ก เพราะเตาถลุงแรสมัยนั้นใช้สำหรับหลอมทองแดง และทองคำ ซึ่งไม่ร้อนพอที่จะใช้หลอมเหล็กให้ละลายได้ มนุษย์เพิ่งค้นพบวิธีการหลอมละลายเหล็กได้ราย 2,000 B.C.2 ปัจจุบันมนุษย์ได้นำเอาเหล็กมาใช้ประโยชน์ในกิจการต่าง ๆ อย่างมากมาย และรู้จักวิธีการผลิตเหล็กชนิดต่าง ๆ เพื่อให้เหมาะสมแก่การนำไปใช้งานเหล็กที่ผลิตนั้นถลุงจากสินแร่ทั้งสิ้น และนำไปผ่านกระบวนการผลิต (Manufacturing Process) จนจำไปผลิตเป็นเครื่องมือ อุปกรณ์และสิ่งอำนวยความสะดวกอื่น ๆ ที่เกิดประโยชน์ต่อไป
เหล็กเป็นวัสดุอีกอย่างที่สำคัญที่สุดเพราะถือว่าเป็นวัสดุพื้นฐานของอุตสาหกรรมทั้งหลาย
เพราะเรานำเหล็กนำมาใช้งานทั้งทางตรง เช่น ยานพาหนะ หรือเครื่องใช้ต่าง ๆ ที่สร้างขึ้นจากเหล็กและนำมาใช้งานทางอ้อม เช่น อาหาร สิ่งทอ หรือสิ่งพิมพ์ ซึ่งผลิตซึ่งจากเครี่องจักรที่สร้างขึ้นจากเหล็กแร่เหล็กที่พบในธรรมชาติเกิดเป็นสารประกอบของเหล็กกับธาตุอื่นๆ ผสมปนกันอยู่ในดินและหินแร่เหล็กที่ได้จากการทำเหมืองแร่นั้น จะต้องนำมาผ่านกระบวนการในการถลุงเพื่อทำให้บริสุทธิ์ขึ้นเพื่อนำไปใช้งานต่อไป
สินแร่เหล็กที่พบ แบ่งได้ 5 ชนิด คือ
1. สินแร่แมกนิไตท์ (Magnetite) มีปริมาณเหล็ก 45-70%
2. สินแร่เรดเฮมาไตท์ (Red Haematite) มีปริมาณเหล็ก 40-65%
3. สินแร่บราวด์เฮมาไตท์ (Brown Haematite) มีปริมาณเหล็ก 40-60%
4. สินแร่ซิเดอร์ไรต์ (Siderite) มีปริมาณเหล็ก 25-40%
5. สินแร่ไพไรต์ (Iron Pyrite) มีปริมาณเหล็ก 60-65%
วัสดุประเภทโลหะ (Metals) คือวัสดุที่ได้จากการถลุงสินแร่ต่าง ๆ อันได้แก่ เหล็ก ทองแดง
อลูมิเนียม นิเกิล ดีบุก สังกะสี ทองคำ ตะกั่ว เป็นต้น โลหะเมื่อถลุงได้จากสินแร่ในตอนแรกนั้น ส่วนใหญ่จะเป็นโลหะเนื้อค่อนข้างบริสุทธิ์ โลหะเหล่านี้มักจะมีเนื้ออ่อนไม่แข็งแรงเพียงพอที่จะนำมาใช้ในงานอุตสาหกรรมโดยตรง ส่วนมากจะนำไปปรับปรุงคุณสมบัติก่อนการใช้งาน
คุณสมบัติของวัสดุประเภทโลหะที่ต้องการในงานอุตสาหกรรม
1.เป็นตัวนำความร้อนได้ดี
2.เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี
3.มีความคงทนถาวรตามสภาพ
4.ไม่เสื่อมสลายหรือเปลี่ยนแปลงสถานะภาพง่าย
5.เป็นของแข็งที่อุณหภูมิปกติ ยกเว้นโลหะปรอท
6.มีความแข็งและความเหนียวสูง ยกเว้นโลหะปรอท
7.ผิวมันขาว
8.มีการขยายตัวที่อุณหภูมิสู
2.1 ประเภทวัสดุโลหะ วัสดุโลหะแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ
2.1 วัสดุโลหะประเภทเหล็ก (Ferous Metals) หมายถึง โลหะที่มีพื้นฐานเป็นเหล็กประกอบอยู่ ได้แก่ เหล็กเหนียว เหล็กหล่อ เหล็กกล้า ฯลฯ เป็นวัสดุโลหะที่ใช้กันมากที่สุดในวงการอุตสาหกรรม เนื่องจากเป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงสูง สามารถปรับปรุงคุณภาพและเปลี่ยนแปลงรูปทรงได้หลายวิธี เช่น การหล่อ การกลึง การอัดรีดขึ้นรูป เป็นต้น
2.2 วัสดุโลหะประเภทไม่ใช่เหล็ก (Non-Ferous Metals) หมายถึง โลหะที่ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับเหล็กเลยในขณะที่เป็นโลหะบริสุทธิ์ ได้แก่ ดีบุก อลูมิเนียม สังกะสี ตะกั่ว ทองแดง ทองคำ เงิน ทองคำขาว แมกนีเซียม พลวง เป็นต้น วัสดุโลหะประเภทที่ไม่ใช่เหล็กนี้ บางชนิดราคาสูงกว่าเหล็กมาก จึงต้องกำหนดใช้กับงานทางอุตสาหกรรมบางประเภทที่เหมาะสมเท่านั้น เช่น ทองแดงใช้กับงานไฟฟ้า ดีบุกใช้กับงานที่ต้องการทนต่อการกัดกร่อนเป็นสนิม อลูมิเนียมใช้กับงานที่ต้องการน้ำหนักเบา เป็นต้น
ความสำคัญของเหล็ก
แร่โลหะเป็นสิ่งที่เกิดในธรรมชาตินับล้านปี แต่มนุษย์ที่เพิ่งรู้จักแยกโลหะจากแร่เพื่อนำมาใช้
ประโยชน์เมื่อไม่นานมานี้เอง เพราะจากการสำรวจของนักโบราณคดี ได้พบสิ่งของเครื่องใช้ภายในพีระมิดทำด้วยทองคำ เงิน ทองแดง และบรอนซ์ มนุษย์ในสมัยนั้นยังไม่รู้จักเหล็ก เพราะเตาถลุงแรสมัยนั้นใช้สำหรับหลอมทองแดง และทองคำ ซึ่งไม่ร้อนพอที่จะใช้หลอมเหล็กให้ละลายได้ มนุษย์เพิ่งค้นพบวิธีการหลอมละลายเหล็กได้ราย 2,000 B.C.2 ปัจจุบันมนุษย์ได้นำเอาเหล็กมาใช้ประโยชน์ในกิจการต่าง ๆ อย่างมากมาย และรู้จักวิธีการผลิตเหล็กชนิดต่าง ๆ เพื่อให้เหมาะสมแก่การนำไปใช้งานเหล็กที่ผลิตนั้นถลุงจากสินแร่ทั้งสิ้น และนำไปผ่านกระบวนการผลิต (Manufacturing Process) จนจำไปผลิตเป็นเครื่องมือ อุปกรณ์และสิ่งอำนวยความสะดวกอื่น ๆ ที่เกิดประโยชน์ต่อไป
เหล็กเป็นวัสดุอีกอย่างที่สำคัญที่สุดเพราะถือว่าเป็นวัสดุพื้นฐานของอุตสาหกรรมทั้งหลาย
เพราะเรานำเหล็กนำมาใช้งานทั้งทางตรง เช่น ยานพาหนะ หรือเครื่องใช้ต่าง ๆ ที่สร้างขึ้นจากเหล็กและนำมาใช้งานทางอ้อม เช่น อาหาร สิ่งทอ หรือสิ่งพิมพ์ ซึ่งผลิตซึ่งจากเครี่องจักรที่สร้างขึ้นจากเหล็กแร่เหล็กที่พบในธรรมชาติเกิดเป็นสารประกอบของเหล็กกับธาตุอื่นๆ ผสมปนกันอยู่ในดินและหินแร่เหล็กที่ได้จากการทำเหมืองแร่นั้น จะต้องนำมาผ่านกระบวนการในการถลุงเพื่อทำให้บริสุทธิ์ขึ้นเพื่อนำไปใช้งานต่อไป
สินแร่เหล็กที่พบ แบ่งได้ 5 ชนิด คือ
1. สินแร่แมกนิไตท์ (Magnetite) มีปริมาณเหล็ก 45-70%
2. สินแร่เรดเฮมาไตท์ (Red Haematite) มีปริมาณเหล็ก 40-65%
3. สินแร่บราวด์เฮมาไตท์ (Brown Haematite) มีปริมาณเหล็ก 40-60%
4. สินแร่ซิเดอร์ไรต์ (Siderite) มีปริมาณเหล็ก 25-40%
5. สินแร่ไพไรต์ (Iron Pyrite) มีปริมาณเหล็ก 60-65%
