วัสดุอุปกรณ์เครื่องมือและความรู้ในการแก้ปัญหาหรือพัฒนางาน

หน่วยการเรียนรู้ที่ 3 วัสดุ อุปกรณ์ เครื่องมือ และความรู้ ในการแก้ปัญหาหรือพัฒนางาน จัดทำ โดย นภัสสร รัตนเจริญ สุชานาถ น้อยเทพ

1.ความรู้เกี่ยวกับวัสดุสำ หรับการ พัฒนาชิ้น ชิ้ งาน เทคโนโลยีในการสร้างวิ่งของเครื่องใช้ต่างๆ ที่มีอยู่ในชีวิต ประจำ วันเกิดจากการนำ วัสดุหลายประเภทที่มีสมบัติแตกต่างกันมา ประกอบหรือผสมเข้าด้วยกัน การคัดเลือกวัสดุจากสมบัติจึงมีความ สำ คัญต่อคุณภาพผลิตภัณฑ์และวัตถุประสงค์ในการใช้งานโดยตรง เช่น แก้วน้ำ ที่ทำ จากระดาษสำ หรับใช้ครั้ง รั้ เดียว แก้วน้ำ ที่ทำ จาก พลาสติกปลอดภัยกับเด็กมากกว่าที่ทำ จากแก้ว 1.1 วัสดุและประเภทของวัสดุ วัสดุ (Materials) คือ สิ่งของหรือวัตถุที่นำ มาใช้ประกอบกันเป็น ชิ้น ชิ้ งานตามการออกแบบ เป็นวัตถุที่สามารถสัมผัสได้ และมีสมบัติ เฉพาะตัวทางฟิสิกส์ ทางเคมี ทางไฟฟ้า หรือสมบัติเชิงกลแตกต่างกัน ไป จึงต้องมีการวิเคราะห์สมบัติของวัสดุเพื่อเลือกใช้ให้เหมาะสมกับ ลักษณะของงาน วัสดุแบ่งเป็น 2 ประเภท ดังนี้ 1.โลหะ (Metals) เป็นวัสดุที่มีสมบัติของความแข็ง (ยกเว้น ปรอทซึ่งเป็นของเหลว) ผิวมันวาว เป็นตัวนำ ไฟฟ้า ตัวนำ ความร้อน มี ความเหนียว โดยสามารถดึงและยืดเป็นเส้น หรือตีเป็นแผ่นบางได้ โลหะแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้

วัสดุ สมบัติเด่น ลักษณะงาน 1.) โลหะกลุ่มเหล็ก (Ferrous Metals) เช่น เหล็กกล้า เหล็กเหนียว เหล็กหล่อ โลหะพื้นฐานที่มีเหล็กผสม อยู่ มีความแข็งแรง ทนทาน สามารถปรับ เปลี่ยนรูปทรงตามความ ต้องการในการใช้งานด้วย กรรมวิธีการหล่อการอัดรีด ขึ้นรูป และการกลึง เมื่อ เหล็กรวมตัวกับอากาศจะ ทำ ให้เกิดเป็นสนิม ใช้ในงานด้านโครงสร้าง และงานอุตสาหกรรม เช่น ชิ้น ชิ้ ส่วนของเครื่องจักร เครื่องทุ่นแรง 2.) โลหะนอกกลุ่มเหล็ก (Non- Ferrous Metals) เช่น ดีบุก อะลูมิเนียม สังกะสี ตะกั่ว กั่ ทองแดง เงิน ทองเหลือง โลหะบริสุทธิ์ที่ ธิ์ ที่ไม่มีเหล็ก ผสมอยู่ มีทั้ง ทั้ โลหะหนักและ โลหะเบา ทนทานต่อการ กัดกร่อน น้ำ หนักเบา ยืดตัว ได้ง่าย มีความเหนียว ใช้ในงานอุตสาหกรรมบาง ประเภท เนื่องจากบางชนิด มีราคาสูง เช่น ใช้ทองแดง ในงานไฟฟ้า ใช้อะลูมิเนียม กับงานที่ต้องการน้ำ หนัก เบา เหล็กข้ออ้อยที่ใช้ในงานโครงสร้างอาคาร ใช้ในการเพิ่มแรงยึดเหนี่ยว จึงใช้สำ หรับงาน คอนกรีตเสริมเหล็กที่ต้องการความแข็งแรงและทนทางสูง เช่น เขื่อน สะพาน ตึกที่มี ความสูงมาก 2.อโลหะ (Non-Metals) คือ วัสดุที่มีคุณสมบัติต่างจากโลหะและ วัสดุกึ่งโลหะ ในด้านการแตกตัวของไอออน (Ionization) และการ ดึงดูดระหว่างอะตอม (Bonding Properties) อโลหะแตกตัวใน สารละลายได้ ให้ประจุลบ จึงใช้เป็นฉนวนไฟฟ้าหรือกึ่งตัวนำ ไฟฟ้า (ขณะที่โลหะเป็นตัวนำ ไฟฟ้า) ยกเว้นคาร์บอนในรูปแกร์ไฟต์และฉนวน ความร้อน อโลหะที่เป็นของแข็งจะมีความเปราะ ไม่สามารถดึงยืดออก เป็นเส้นลวด หรือตีเป็นแผ่นบางๆ ได้ อโลหะแบ่งได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้

1.) วัสดุธรรมชาติ หมายถึง วัสดุที่ได้จากผลผลิตจากธรรมชาติ ซึ่งวัสดุธรรมชาติที่พบในแต่ละภูมิภาคในประเทศไทยมีหลายชนิดและ อาจจะแตกต่างกันในแต่ละชุมชนหรือท้องถิ่น สามารถนำ มาทำ เป็น ผลิตภัณฑ์ต่างๆ เพื่อใช้ประโยชน์ รวมทั้ง ทั้ วางขายเพื่อเสริมรายได้ให้แก่ คนในชุมชนหรือท้องถิ่นได้ วัสดุธรรมชาติที่นิยมใช้ มีดังนี้ วัสดุธรรมชาติ 1.1 ไม้ สมบัติเด่น •เป็นวัสดุแข็งที่ทำ จากแก่นลำ ต้นของ ต้นไม้ ดูดซับเสียงได้ดี นำ ความร้อนต่ำ เป็นฉนวนป้องกันไฟฟ้าได้ดี มีการหด และขยายตัวเมื่อมีความชื้น ลักษณะงาน •ก่อสร้างอาคาร บ้านเรือน เครื่องเรือน และเครื่องมือเครื่องใช้ต่างๆ 1.2 ไม้ไผ่ สมบัติเด่น •เป็นไม้เนื้อแข็ง ลำ ต้นแข็งแรง มี ความเหนียว มีน้ำ หนักเบายืดหยุ่น และดัดโค้งงอได้ ลักษณะงาน •นำ หน่อไปเป็นอาหาร นำ ลำ ต้นไปเป็น เครื่องจักสานและเครื่องเรือน เช่น โต๊ะ เก้าอี้

1.3 หวาย สมบัติเด่น •หวายเป็นพันธุ์ไม้เลื้อย มีความ เหนียว แข็งแรง ทนทาน และยืดหยุ่น ได้ดี ลักษณะงาน •จักสานเป็นเครื่องใช้และเครื่องเรือน ต่างๆ เช่น ถาด ตะกร้า หมวก 1.4 มะพร้าว สมบัติเด่น •พืชยืนต้นที่สามารถใช้ประโยชน์ ได้ทุกส่วน เช่น เนื้อมะพร้าว เปลือกมะพร้าว ขุยมะพร้าว กะลา ลักษณะงาน •เนื้อมะพร้าวสกัดเป็นน้ำ มัน เส้นใยในเปลือกมะพร้าวใช้ทำ เชือก วัสดุทำ เบาะและที่นอน ขุยมะพร้าว ใช้ทำ วัสดุเพาะชำ ต้นไม้ กะลา มะพร้าวใช้ทำ ภาชนะ เครื่องดนตรี (ซออู้) ใช้ทำ เชื้อเพลิงและ ถ่านกัมมันต์ 1.5 ย่านลิเภา สมบัติเด่น •เป็นเฟินทอดเลื้อยยาวได้หลายเมตร ลำ ต้นเหนียว มักพบในภาคใต้ ลักษณะงาน •ใช้ทำ เป็นเครื่องจักสานย่านลิเภา เช่น กระเป๋า โคมไฟ พัด

1.6 กล้วย สมบัติเด่น •ไม้ล้มลุกที่สามารถใช้ประโยชน์ ได้จากทุกส่วน เช่น ราก ลำ ต้น ใบ ลักษณะงาน •รากและลำ ต้นแท้ใช้เป็นสมุนไพร รักษาโรคตามแผนโบราณ หรือใช้ รักษาผิวหนังที่แดงปวด เนื่องจาก ไหม้แดด ลำ ต้นเทียมหรือกาบใช้ ทำ เส้นใยหรือทำ เชือกทอผ้า เป็น อาหารสัตว์ ใบใช้เป็นภาชนะแทน จานข้าว นำ มาใช้ท่ออาหารและ สิ่งของ 1.7 ปอสา สมบัติเด่น •พืชเส้นใยชนิดหนึ่ง มักพบในภาค เหนือ เส้นใยจากปอ ได้จากเปลือก ของลำ ต้น เป็นวัตถุดิบคุณภาพดี ในการทำ กระดาษที่เหนียว ทนทาน เก็บรักษาได้นาน ลักษณะงาน •ใช้ทำ กระดาษ ร่ม ดอกไม้ ประดิษฐ์ โคมไฟ พัด และบัตร อวยพรต่างๆ นอกจากนี้ ยังใช้สกัด เป็นสารที่ใช้ในเครื่องสำ อางเพื่อ ช่วยปรับสภาพผิวให้ดูขาว

1.8 ไหม สมบัติเด่น •เส้นใยที่ได้มาจากใยที่ห่อหุ้ม ดักแด้ที่เรียกว่า รังไหม นิยมเลี้ย ลี้ ง กันมากทางภาคตะวันออกเฉียง เหนือ เส้นใยจะมีลักษณะเหนียว และมันวาว ลักษณะงาน •ใช้ทอเป็นผ้าเพื่อสวมใส่ สามารถ ปรับให้เหมาะกับสภาพอากาศได้ดี คือ จะรู้สึกเย็นเมื่ออากาศร้อนและ จะรู้สึกอุ่นเมื่ออากาศหนาว 1.9 กระจูด สมบัติเด่น •พืชเฉพาะทางภาคใต้ เป็นพันธุ์ไม้ จำ พวกกก (Sedge) ลักษณะลำ ต้น กลมสีเขียวอ่อน ดูดความชื้นได้ เหนียวและทน ลักษณะงาน •ใช้ทอเป็นเสื่อ กระเป๋า ตะกร้า และของใช้ในบ้าน รวมถึงน้ำ หอม ระเหยที่ป้องกันเชื้อรา 1.10 ยางพารา สมบัติเด่น • ไม้ยืนต้นที่ให้ผลผลิตสำ คัญ คือ น้ำ ยาง ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความยืดหยุ่น กันน้ำ ไม่รำ ความร้อน และไม่นำ ไฟฟ้า ลักษณะงาน •ใช้แปรรูปเป็นยางแผ่นรมควัน ยางแท่ง

ตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์ที่ทำ จากไม้ นำ มาทำ เป็นเครื่องใช้ต่างๆ ตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์ที่ทำ จากไม้ไผ่ จักสานเป็นเครื่องเรือน มีความแข็งแรงและน้ำ หนัก เบา ตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์ที่ทำ จากหวาย มีความเหนียวและแข็งแรง จักสานเป็นภาชนะ ใส่ของ ตัวอย่างผลิตภัณฑ์จากวัสดุธรรมชาติ

ตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์ที่ทำ จากมะพร้าว กาละมะพร้าวใช้ทำ เป็นภาชนะ ตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์ที่ทำ จากย่านลิเภา กระเป่ามีความสวยงามและทนทาน ตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์ที่ทำ จากกล้วย ใบกล้วยนำ มาห่ออาหารหรือสิ่งของ

ตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์ที่ทำ จากปอสา ทำ มาทำ เป็นพัดหรือกระดาษ ตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์ที่ทำ จากไหม นำ มาทำ เป็นผ้าเพื่อสวมใส่ ตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์ที่ทำ จากกระจูด นำ มาจักสานเป็นกระเป๋าหรือเสื่อ

ตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์ที่ทำ จากยางพารา นำ มาแปรรูปเป็นหมอนยางพารา 2.) วัสดุสังเคราะห์ หมายถึง วัสดุที่ถูกปรุงแต่งขึ้นใหม่จากวัสดุ ธรรมชาติและสารเคมี ด้วยกระบวนการหรือกรรมวิธีต่างๆ วัสดุที่ได้ จากการสังเคราะห์จะมีสมบัติเฉพาะตัว เช่น น้ำ หนักเบา มีความแข็ง แรงสูง คงทนต่อการกัดกร่อน คงทนต่ออุณหภูมิ คงทนต่อสารเคมี เป็นที่นิยมในการนำ มาใช้ในงานอุตสาหกรรมทุกแขนง วัสดุสังเคราะห์ ที่นิยมใช้ มีดังนี้ วัสดุสังเคราะห์ 2.1 ไม้สังเคราะห์ สมบัติเด่น - วัสดุทนแทนที่ทำ จากไม้จริง ผสมกับวัสดุประเภทอื่นๆ ซึ่งทำ ให้มี สมบัติที่แตกต่างไป ลักษณะงาน - ชิ้น ชิ้ ไม้ขนาดเล็กผสมกับปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ เรียกว่า ไม้อัด ซีเมนต์ มีสมบัติคล้ายไฟเบอร์ซีเม้น แต่ไม่สามารถดัดโค้งได้ - ผงไม้ผสมกับพลาสติก เรียกว่า Wood Plastic Composite หรือ WPC หรือไม้พลาสติก ทนทานต่อความชื้นได้ดีและทนทานต่อเชื้อรา - ผงไม้และเส้นใยผสมกับกาวสังเคราะห์ เรียกว่า แผ่นใยไม้อัด มี ความหนาแน่นปานกลาง มีผิวเนื้อในละเอียด และเป็นเนื้อเดียวกัน ตลอดทั่ว ทั่ ทั้ง ทั้ แผ่น มีความหนา แน่น และเรียบสม่ำ เสมอตลอดทั้ง ทั้ แผ่น

2.2 พลาสติก สมบัติเด่น - สารประกอบอินทรีย์ที่สังเคราะห์ขึ้น มีสมบัติ คือ คงตัว สลายตัว ยาก มีมวลน้อย เบา เป็นฉนวนความร้อนและไฟฟ้าที่ดี ลักษณะงาน - เทอร์มอพลาสติก เป็นพลาสติกที่ได้รับความร้อนแล้วจะอ่อนตัว และ เมื่อเย็นลงจะแข็งตัว หลอมเหลว และนำ กลับมาใช้ใหม่ได้ เช่น ขวด น้ำ ถุงพลาสติก - พลาสติกเทอร์มอเซต เป็นพลาสติกที่คงรูปหลังการผ่านความร้อน หรือแรงดันเพียงครั้ง รั้ เดียว เมื่อเย็นลงจะแข็งมาก ทนความร้อยและ ความดัน ไม่อ่อนตัว และเปลี่ยนรูปร่างไม่ได้ เช่น ภาชนะบรรจุอาหาร จากเมลามีน ท่อความดัน - พลาสติกชีวภาพ พลาสติกที่ผลิตจากวัตถุดิบทางการเกษตร หรือ จากธรรมชาติและสามารถย่อยสลายได้ 2.3 แก้ว สมบัติเด่น - แก้วเป็นสารประกอบของซิลิกากับสารโลหะออกไซด์ มีลักษณะ โปร่งใสและมีความเปราะ ลักษณะงาน - นิยมใช้ทำ ขวด กระจกหน้าต่าง กระจกแผ่น ถ้วยแก้ว แก้วกัน กระสุน แก้วกระจกรถยนต์ หลอดฟลูออเรสเซนต์ เลนส์แว่นตา แว่นขยาย กล้องถ่ายรูป กล้องจุลทรรศน์ กล้องส่องทางไกล 2.4 ยางสังเคราะห์ สมบัติเด่น - เป็นพอลิเมอร์ที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้น มีความทนทานต่อการขูดขีด และป้องกันการผุกร่อนได้ดี ลักษณะงาน - ใช้ในการผลิตยางรถยนต์ เครื่องมือแพทย์ ชิ้น ชิ้ ส่วนแม่พิมพ์ และ สายพานในเครื่องจักร

2.5 เส้นใยสังเคราะห์ สมบัติเด่น - เส้นใยที่เกิดจากการพัฒนาโดยเพิ่มสมบัติของเส้นใยที่มีมากยิ่งขึ้น จากเส้นใยปกติ ที่ได้จากพืชและขนสัตว์ ลักษณะงาน - เรยองหรือไหมเทียม มีความมันวาว ยืดหยุ่น เบาบาง - เส้นใยสังเคราะห์จากสารเคมีหรือพอลิเมอร์ เป็นเส้นใยที่ประดิษฐ์ขึ้น จากสารเคมีโดยวิธีการทางเคมีมีหลายชนิด เช่น ไนลอน พอลิเอสเทอร์ อะคริลิก โอลิฟิน มีความยืดหยุ่น คงทน ตัวอย่างผลิตภัณฑ์จากวัสดุสังเคราะห์ ตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์ที่ทำ จากไม้สังเคราะห์ มีลักษณะเหมือนไม้จริง แต่ถูกเพิ่มสมบัติ ให้ทนทานและไม่ผุกร่อน ตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์ที่ทำ จากพลาสติก เทอร์มอพลาสติกสามารถนำ ไปหลอมเหลว และนำ กลับมาใช้ใหม่ได้

ตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์ที่ทำ จากแก้ว นิยมใช้ทำ กระจกหรือถ้วยแก้ว ตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์จากเส้นใยสังเคราะห์ จะมีความมันวาว ยืดหยุ่น และเบาบาง ตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์จากยางสังเคราะห์ นิยมใช้ในการผลิตยางรถยนต์ หรือชิ้น ชิ้ ส่วน แม่พิมพ์ 1.2 สมบัติของวัสดุและหลักการเลือกวัสดุ การเลือกใช้วัสดุให้เหมาะสมกับงานนั้น นั้ จำ เป็นจะต้องศึกษาหรือ พิจารณาจากสมบัติของวัสดุนั้น นั้ ให้ตรงกับงานที่ออกแบบหรือตาม วัตถุประสงค์ที่ต้องการจากวัสดุต่างๆ เช่น การทนต่อความร้อน การนำ ไฟฟ้า จุดหลอมเหลว ความโปร่งแสง สมบัติของวัสดุที่นำ มา พิจารณาเลือกใช้ มีดังนี้

1.สมบัติทางเคมี (Chemical Properties) เป็นสมบัติที่สำ คัญ ของวัสดุซึ่งจะบอกลักษณะเฉพาะตัวที่เกี่ยวกับโครงสร้างและองค์ ประกอบของธาตุต่างๆ ของวัสดุ เช่น ค่าความเป็นกรด-เบส การ กัดกร่อน การลุกติดไฟ ซึ่งสามารถตรวจสอบได้จากการทดลองในห้อง ปฏิบัติการ 2.สมบัติทางกายภาพ (Physical Properties) เป็นสมบัติเฉพาะ ของวัสดุที่สามารถสังเกตได้ จากลักษณะภายนอก เช่น รูปร่าง รูปทรง สี กลิ่น รสชาติ ความหนาแน่น จุดหลอมเหลว ตรวจสอบได้ โดยการใช้ประสาทสัมผัส เช่น ใช้มือลูบสัมผัสพื้นผิวของวัสดุ หรือใช้ เครื่องมือเฉพาะทาง เช่น เครื่องหาจุดหลอมเหลว เครื่องวัดการนำ ไฟฟ้า เครื่องวัดความชื้น 3.สมบัติเชิงกล (Mechanical Properties) เป็นสมบัติเฉพาะตัวของวัสดุที่ เกิดจากการตอบสนองต่อแรงภายนอกที่มา กระทำ เช่น การยืด และหดตัวของวัสดุ ความเหนียว ความแข็ง ความแข็งแรง ความสามารถในการรับน้ำ หนัก ความ ทนทานต่อการขูดขีด ชุดตรวจสอบคุณภาพของน้ำ จากการวัดค่าความเป็นกรด-เบสและค่าคลอรีน เป็นสมบัติ ทางเคมีอย่างหนึ่งของสสาร