กรรมวิธีการผลิต

การตอ โลหะ 195

เหนียว (Toughness) ความสามารถในการเปนเสน (Ductility) และมีสมบัติเปนเนื้อเดียวกัน
(Uniformity of properties)

โลหะท่ีเหมาะสําหรับใชในกระบวนการเชื่อมแบบ SAW ไดแก เหล็กกลา
คารบอนต่ํา เหล็กกลาผสมตํ่า เหล็กกลาสแตนเลส ไมเหมาะสําหรับเหล็กกลาคารบอนสูง
เหลก็ กลา เครอื่ งมอื และโลหะนอกจําพวกเหลก็ ลกั ษณะงานจะเปนการเชื่อมประกอบโครงสรางที่
มีแนวเช่ือมยาว ๆ เชน I - Beams งานเชื่อมตะเข็บท่ีมีเสนผานศูนยกลางขนาดใหญ มีความ
หนามาก ๆ เชน ทอ ถัง ลําตัวเรือ ถังเก็บความดัน และช้ินสวนของเครื่องจักรขนาดใหญ เปน
ตน

ข.8 การเช่ือมพลาสมา (Plasma Arc Welding: PAW) เปนกระบวนการ
เช่ือมที่ใชความรอนจากสภาวะพลาสมาที่เกิดจากการแตกตัวของแกสเฉ่ือยกลายเปนอิออนท่ีมี
ประจุไฟฟา กรรมวิธีการเชื่อมน้ีคลายกับการเชื่อมทิก (TIG) กระแสไฟฟาท่ีใชประมาณ 100-
400 แอมแปร แรงดันไฟฟา 65-80 โวลต หัวเช่ือมจะมีแทงอิเลคโทรดทําจากทังสเตนอยูตรง
กลาง โดยรอบจะมีแกสเฉอ่ื ยที่มีความเร็วสูงว่ิงผาน ดังแสดงในรูปที่ 7.12 กระแสไฟฟาจากอิเลค
โทรดจะทําปฏิกิริยากับแกสเฉื่อยเกิดสภาวะพลาสมา ใหความรอนสูงมากประมาณ 33,000 °C
โดยพลาสมาเหลาน้ีจะเกิดมากหรือนอยขึ้นอยูกับขนาดปฏิกิริยาการแยกตัวของอิออน
(Ionization) การเช่อื มดว ยพลาสมาเปน การเชือ่ มท่ีมีความนุมนวล การอารคไมรุนแรง สามารถ
เชื่อมชิ้นงานบางมาก ๆ ไดดี ความรอนรวมเปนจุด การกระจายตัวต่ํา ความเร็วในการเชื่อม
120-1,000 มิลลิเมตรตอนาที ใชเชื่อมงานที่มีความหนานอยกวา 6 มิลลิเมตร ยกเวนโลหะ
จาํ พวกอะลมู เิ นยี มอัลลอยและไททาเนียม สามารถเช่ือมไดหนาถึง 20 มิลลิเมตร แตหากช้ินงาน
มีสวนผสมของบรอนซ แมกนเี ซยี ม และตะกว่ั จะเชื่อมไดยากยงิ่ ขึ้น

รปู ที่ 7.11 การเชอ่ื มใตฟลกั ซ (SAW) (คัดมาจาก http://www.substech.com)

196 การตอโลหะ

รูปที่ 7.12 การเช่ือมพลาสมา (PAW) (คัดมาจาก http://www.substech.com)

รปู ที่ 7.13 การเช่ือมอเิ ลคตรอนบีม (EBW) (คัดมาจาก http://www.substech.com)
ค. การเชื่อมอิเลคตรอนบีม (Electron Beam Welding: EBW) เปนการเชื่อม

แบบหลอมละลาย โดยยิงลําแสงของอิเลคตรอนท่ีมีความหนาแนนสูงลงบนผิวของช้ินงานหรือ
รอยตอ ดังแสดงในรูปท่ี 7.13 เพื่อหลอมละลายชิ้นงานใหติดกันดวยตัวมันเอง เครื่องมือท่ีใช
เหมือนกับการตัดดวยอิเลคตรอน แรงเคล่ือนท่ีใชอยู ระหวาง 10-200 กิโลโวลต ความรอนท่ีได

การตอโลหะ 197

ประมาณ 2,500 °C การเช่ือมดวยอิเลคตรอนบีม เหมาะกับงานท่ีมีขนาดเล็ก แตตองการแนว
เช่ือมท่ีมีคุณภาพสูง จึงไมตองใชลวดเช่ือมและฟลักซหรือแกสเฉื่อยปกคลุมบอหลอมละลาย
เน่ืองจากกระบวนการเชื่อมตองอยูในสภาวะสุญญากาศ สามารถเช่ือมงานท่ีบาง ๆ เชน
อะลูมิเนียมฟอยล จนถึงโลหะแผน ได กระบวนการเชื่อมแบบ EBW มีขอดีของการเชื่อมคือ การ
แผความรอนนอย มีความเร็วในการเช่ือม 12 เมตรตอนาที การเชื่อมเปนแบบตอชนหรือตอเกย
สามารถเช่ือมงานท่ีมีหนาถึง 150 มิลลิเมตร รอยตอใหคุณภาพดี นิยมใชเชื่อมงานจําพวก
เคร่อื งบนิ จรวด นวิ เคลยี ร และชน้ิ สวนยานยนต เปน ตน

ง. การเชื่อมเลเซอรบีม (Laser Beam Welding: LBW) การทํางานตอง
ประสานกันอยางดีระหวางความเขมขนของพลังงานกับการรวมแสงใหเปนจุดเดียวกันของแสง
เลเซอร พลังงานที่ไดสูงถึง 100 กิโลวัตต และความเร็วของการเช่ือม คําวา Laser มาจาก
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation การเชื่อมไมตองใชลวดเชื่อม
เปนการใชความรอนจากเลเซอรหลอมชิ้นงานใหติดกัน แตตองใชแกสเฉ่ือยปกคลุม เชน แกส
ฮีเลียม แกสอารกอน แกสไนโตรเจน และแกสคารบอนไดออกไซด แนวเช่ือมที่ไดสะอาด
เรียบรอย และบริเวณ รอยเช่อื มท่ไี ดร ับความรอนแคบมาก กระบวนการเช่ือมแบบ LBW จะให
คุณภาพการเช่ือมสูง การหดตัวและการบิดตัวนอย มีความแข็งแรงสูง ความเหนียวสูง และ
ปราศจากการกัดกรอน สามารถทําการเช่ือมแบบตอเนื่องได เชื่อมงานไดหนาถึง 25 มิลลิเมตร
เหมาะสําหรบั ใชเ ช่ือมช้ินงานโลหะจําพวกเหล็กและโลหะผสม เชน อะลูมิเนียม ไททาเนียม และ
ทองแดง เปนตน ความเรว็ ทีใ่ ชใ นการเชอื่ มโลหะบางจะอยูระหวาง 2.5-80 เมตรตอ นาที

จ. การเชื่อมเทอรมิท (Thermit Welding: TW) เปนการเช่ือมตอโลหะโดยการ
หลอ คือเทน้ําโลหะท่หี ลอมเหลวลงไประหวา งรอยตอของชิ้นงาน ดังแสดงในรูปที่ 7.14 โลหะท่ีใช
ในการเชื่อมตอคือ อะลูมิเนียม และเหล็กออกไซด ที่สัดสวน 1:3 หลอมที่อุณหภูมิสูงประมาณ
2,200-2,400 °C ความรอนที่ไดเกิดจากการเกิดปฏิกิริยาเคมีระหวางเหล็กออกไซดกับ
อะลูมิเนียม เรยี กปฏิกริ ยิ านว้ี า Exothermic ความรอนที่ใชทําใหเกิดปฏิกิริยาไดจากเปลวแกสที่
อุณหภูมิประมาณ 1,200 °C เกิดเปนอะลูมิเนียมออกไซดลอยข้ึนสูผิวหนา น้ําเหล็กจะอยู
ดา นลางและไหลลงสูแบบหลอทาํ ใหเ กิดการหลอมติดกันเวลาประมาณ 30 วินาที เม่ือเทน้ําโลหะ
ทห่ี ลอมเหลวลงไปในแบบที่หมุ รอยตอ แลว ทิ้งไวใ หเ ยน็ ตวั แลวแกะแบบออก แบบงานท่ีใชไดแก
แบบทราย และเซรามกิ การเชอื่ มแบบ TW เปนการเชื่อมท่ีเหมาะสําหรับงานเช่ือมที่ตองรับแรง
มาก ๆ และงานที่มีขนาดใหญ เชน การเชื่อมตอรางรถไฟ เหล็กราง ทอ และโครงสรางงานท่ี
หนา เปน ตน

198 การตอ โลหะ

รูปท่ี 7.14 การเชื่อมเทอรมิท (TW) (คัดมาจาก http://mechanicalinfo.wordpress.com)
7.2.2 การเช่ือมแบบไมหลอมละลาย เปนการประสานช้ินงานเขาดวยกันโดยใชท้ัง

ความรอนและแรงกดอัด โดยไมตองใชลวดเติมโลหะเหมือนกรรมวิธีการเช่ือมแบบหลอมละลาย
กรรมวิธีการเชื่อมแบบไมหลอมละลาย ไดแก การเช่ือมในสถานะของแข็ง และการเช่ือมโดยใช
ความตานทานไฟฟา เปน ตน

ก. การเชอ่ื มในสถานะของแข็ง (Solid-State Welding: SSW)
ก.1 การเชือ่ มดว ยการตี (Forge Welding: FW) เปนกระบวนการประสาน

โลหะแบบดัง้ เดมิ กระทาํ โดยการเผาโลหะ 2 ชน้ิ ใหรอนแลวตีใหติดกันดวยคอน ดังแสดงในรูปที่
7.15 แตต องใชชางทมี่ ีฝม อื และมีความชาํ นาญมาก

รปู ท่ี 7.15 การเช่อื มดว ยการตี (FW) (คดั มาจาก http://www.passforge.com)

การตอ โลหะ 199

ก.2 การเช่ือมดวยลูกกล้ิง (Roll Welding: ROW) เปนการเชื่อมใน
สถานะของแข็งที่ใชแรงกดเพ่ือทําใหโลหะประสานติดกัน โดยการรีดท่ีตองอาศัยความรอนจาก
ภายนอก ดังแสดงในรูปที่ 7.16 หรือไมใชความรอนก็ได ถาไมใชความรอนเรียกวาการเชื่อม
ดวยลูกกลิ้งเย็น (Cold ROW) แตถาใชความรอนเรียกวาการเช่ือมดวยลูกกล้ิงรอน (Hot
ROW) กระบวนการน้ีสามารถใชกับวัสดุงานท่ีเปนโลหะจําพวกเหล็กและเหล็กกลาสเตนเลสท่ี
ปอ งกนั การกัดกรอ นได ใชท ําปลายของเคร่อื งมอื วดั อุณหภมู ิและการทําเหรยี ญกษาปณ เปน ตน

ก.3 การเช่ือมกดดวยความรอน (Hot Pressure Welding: HPW) ใช
ความรอน และแรงกดอดั ใหว ัตถุ 2 ช้ิน ทม่ี ผี วิ หนาสะอาดจนเกดิ การเปลี่ยนรูปของออกไซดฟลม
(Oxide film) เวลาทใ่ี ชตองพอเหมาะทที่ ําใหผวิ งานทั้งสองแพรเขาหากัน โดยกระทําในสภาวะ
สญุ ญากาศหรือควบคมุ บรรยากาศ นยิ มใชกบั ลักษณะงานท่เี กย่ี วกบั อากาศยาน

ก.4 การเชื่อมแพร (Diffusion Welding: DFW) กรรมวิธีประกอบดวย
แรงกดอัดและความรอน ในขณะเดียวกันตองควบคุมบรรยากาศและเวลาใหพอเหมาะดวย
อุณหภูมิท่ีใชจะตํ่ากวาอุณหภูมิหลอมละลาย (ประมาณครึ่งหน่ึงของอุณหภูมิหลอมละลาย)
บริเวณผวิ หนาจะเปลย่ี นรปู อยูในสภาวะพลาสติก (Plastic deformation) เพียงเล็กนอยเทาน้ัน
การทํางานตองใชการเติมโลหะตางชนิดกับชิ้นงาน โดยใหแทรกอยูระหวางกลาง เวลาที่ใชอยู
ในชวงวินาทีถึงช่ัวโมง แลวแตวากระบวนการแพรจะส้ินสุดเม่ือใด กระบวนการน้ีใชกับการผลิต
ชน้ิ สว นอากาศยานและอุตสาหกรรมนิวเคลียร

ก.5 การเชื่อมกดระเบิด (Explosion Welding: EXW) เปนการเชื่อมท่ีใช
เวลาท่ีรวดเรว็ มากโดยอาศัยพลงั งานจากการระเบิดใหวสั ดุ 2 ชนดิ ประสานติดกัน ซ่ึงไมตองเติม
วสั ดุอนื่ ๆ หรอื ใชความรอนแดอยางใด กลไกการยึดติดจะมีลักษณะเปนคล่ืนอยูระหวางผิวของ
วัสดทุ งั้ สอง โดยแผนบนสว นมากจะเปน ยาง หรอื พลาสติกจะมีระเบิดติดอยู และวัสดุท้ังสองตอง
ไมติดกันและวางขนานกัน ดังแสดงในรูปท่ี 7.17 เม่ือจุดระเบิดความเร็วของวัสดุชิ้นบนวิ่งลงอัด
ชิ้นลางประมาณ 8,500 เมตรตอวินาที เหมาะกับงานท่ีตองการเคลือบผิวเพ่ือปองกันการกัด
กรอน

ก.6 การเช่ือมกดเสียดทาน (Friction Welding: FRW) กระบวนการ
เช่ือมแบบน้ีกระทําโดยนําชิ้นงาน 2 ชิ้นมาเสียดสีกัน (ช้ินหนึ่งหมุนและอีกชิ้นหนึ่งอยูกับท่ี) ดัง
แสดงในรูปที่ 7.18 ความฝดระหวางผิวของช้ินงานจะทําใหเกิดความรอนเพียงพอที่จะทําให
บริเวณผิวหนาของชิ้นงานท้ังสองออนตัว จากน้ันใชแรงกดใหชิ้นงานทั้งสองติดกัน ซ่ึงจะใชกับ
งานที่เปนรูปทรงกระบอกและเพลา รอยตอที่เกิดขึ้นจะมีคุณสมบัติดีหรือไมนั้น ขึ้นกับ
องคประกอบหลายอยาง เชน ปริมาณความรอน คาการนําความรอนของวัสดุ และคุณสมบัติ
ทางกลท่ีทําใหอุณหภูมิเพิ่มข้ึนของวัสดุงาน นั่นหมายถึงการควบคุมความเร็ว และแรงกดอัด
ในขณะเชอ่ื ม ซึ่งเปนผลใหร อยเช่ือมมีลักษณะแตกตางกนั ไป

200 การตอ โลหะ
ก.7 การเชื่อมอัลตราโซนิค (Ultrasonic Welding: USW) ดังแสดงในรูป

ที่ 7.19 เปนวิธีการยึดช้ินงานใหติดกันโดยใชแรงเพียงเล็กนอย รวมกับการปลอยคลื่นวิทยุท่ีมี
ความถ่ีสูงประมาณ 15-75 kHz ที่มีแอมพลิจูดอยูในชวง 0.0018-0.13 มิลลิเมตร ทําใหชิ้นงาน
ไดรับความเคนเฉือน (Shear stress) จนเกิดความรอน แตต่ํากวาจุดหลอมเหลวของช้ินงาน
กระบวนการน้ีใชเวลาในการเช่ือมนอย ลักษณะการเชื่อมช้ินงานจะเปนแบบตอเกย (Lap
joints) โดยทั่วไปนิยมใชเช่ือมวัสดุออน เชน อะลูมิเนียม และทองแดง ท่ีมีความหนาไมเกิน
3 มลิ ลเิ มตร สวนมากจะทาํ ชิ้นสวนเลก็ ๆ ในอุตสาหกรรมไฟฟา และอเิ ลคทรอนิคส

รูปท่ี 7.16 การเช่ือมดว ยลกู กล้ิง (ROW) (คดั มาจาก http://www.intechopen.com)

รปู ที่ 7.17 การเช่อื มกดระเบิด (EXW) (คัดมาจาก http://www.yuguangmetal.com)

การตอโลหะ 201

รปู ท่ี 7.18 การเช่อื มกดเสียดทาน (FRW)
(คัดมาจาก http://www.bestinnovativesource.com)

รูปที่ 7.19 การเชือ่ มอัลตราโซนิค (USW) (คัดมาจาก http://www.substech.com)
ข. การเช่ือมโดยใชความตานทานไฟฟา (Electrical-Resistance Welding:

ERW) เปน กรรมวธิ กี ารเชอื่ มโดยใชความรอนที่เกิดจากกระแสไหลผานความตานทานไฟฟาท่ี
อยูร ะหวา งผวิ หนาของโลหะ 2 แผน ขณะกดอัดใหต ิดกนั กอ นเชื่อม ความรอนจะสูงข้ึนจนผิวหนา
ของโลหะละลายติดกัน แรงดันไฟฟาท่ีใชจะมีคา 4-12 โวลตที่ไดจากการผานของหมอแปลง
ไฟฟา โดยแปลงจากไฟฟาสงกําลังมาเปนแรงดันไฟฟาที่เชื่อม ถึงแมแรงดันท่ีใชจะต่ํา แต
กระแสไฟท่ีไหลสูงพอที่จะเกิดความรอนท่ีเหมาะสม โดยกระแสท่ีใชตั้งแต 30-40 กิโลโวลต

202 การตอโลหะ

แอมแปรตอตารางนิ้ว ใชเวลาในการเช่ือมประมาณ 10 วินาที และแรงกดอัดท่ีใชประมาณ
4,000-8,000 ปอนดต อ ตารางนิว้ (270-550 กโิ ลกรมั ตอ ตารางเซนตเิ มตร)

ในการเชื่อมโดยใชความตานทานไฟฟา มีตัวแปรหลัก 3 ตัวแปรที่จะตองนํามา
พิจารณา โดยแสดงความสมั พันธจากสตู ร

T = I2Rt (7.1)

โดยท่ี T คอื คา ความรอ น
I คือ กระแสไฟทใ่ี ชเชือ่ ม (แอมแปร)
R คือ ความตานทานของโลหะ (โอหม )
t คือ เวลาทีใ่ ช (วินาที)

กระบวนการเชื่อมโดยใชความตานทานไฟฟามีดวยกันหลายวิธี ตัวอยางของการเช่ือม
โดยใชค วามตา นทานไฟฟาทน่ี ิยมใชกันมีดังตอ ไปนี้

ข.1 การเชื่อมรวมจุด (Resistance Spot Welding: RSW) ดังแสดงในรูป
ที่ 7.20 เปนการเช่ือมที่มีความสําคัญมากที่สุดของกลุมน้ี เพราะนิยมใชกันอยางกวางขวาง
โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมการประกอบรถยนตและอุตสาหกรรมการทําเฟอรนิเจอร ช้ินงาน
เชื่อมจะตอกันแบบตอเกย มีความหนาไมเกิน 3 มิลลิเมตร รูปราง และขนาดของรอยเชื่อม
ขึ้นอยูกับรูปรางของปลายของอิเลคโทรด ซึ่งสวนมากจะกลม เสนผานศูนยกลางต้ังแต
5-10 มิลลิเมตร รอยเชื่อมจะเกิดเปนชวง ๆ ขึ้นอยูกับการการออกแบบงานเช่ือมและความ
แข็งแรงท่ีตองการ การตอช้ินงานเปนการตอในลักษณะตอเกย แทงอิเลคโทรดกดช้ินงานดวย
ระบบนิวแมติกส การเชื่อมเกิดขึ้นโดยกระแสไฟฟาถูกปลอยออกมา ช้ินงานเกิดความตานทาน
กระแสเกิดความรอ นข้ึน ขณะเดยี วกันช้นิ งานยงั คงถูกกดอยูดวยแรงเทาเดิม จนติดกันแลวหยุด
ปลอ ยกระแสไฟ อิเลคโทรดสวนมากจะทาํ มาจากวัสดุ 2 กลุม ใหญ ๆ คือ กลุมทองแดงและโลหะ
ผสมกับกลุมที่เปนโลหะท่ีทนตอการสึกหรอ มีทองแดงผสมกับทังสเตนในระหวางการเช่ือม ท่ี
ปลายของอิเลคโทรดทั้งสองจะเกิดความรอนสูง ดังน้ันจึงตองมีชองไวภายในเพ่ือเปนทางเดิน
ของน้าํ หลอเย็น

การตอโลหะ 203

รูปที่ 7.20 การเช่อื มรวมจดุ (RSW) (คดั มาจาก http://www.substech.com)
ข.2 การเช่ือมตะเข็บ (Resistance Seam Welding: RSEW) มีหลักการ

เหมือนกับการเชื่อมรวมจุด (RSW) แตตางกันที่อิเลคโทรดจะถูกออกแบบใหมีรูปรางเปนลอ
หมุนแทนที่จะเปนอิเลคโทรดแบบแทง ดังแสดงในรูปท่ี 7.21 รอยเชื่อมแบบนี้อากาศจะไม
สามารถผานได จึงนิยมใชเช่ือมถังน้ํามัน ทอพักไอเสียของรถยนต และกระปองบรรจุอาหาร
การเชื่อมแบบ RSEW จะมีรอยเช่ือมหรือตะเข็บในหลายรูปแบบ ซึ่งสามารถกระทําไดโดยการ
ปลอยกระแสไฟฟาเปน จังหวะหรือปลอ ยกระแสอยางตอเนือ่ ง

รูปที่ 7.21 การเช่ือมตะเข็บ (RSEW) (คดั มาจาก http://www.substech.com)

204 การตอ โลหะ

รูปที่ 7.22 การเชื่อมโปรเจก็ ชัน่ (RPW)
(คัดมาจาก http://www.mechanicalengineeringblog.com)

รูปท่ี 7.23 การเชอื่ มแฟลช (FW) (คัดมาจาก http://www.substech.com)
ข.3 การเช่ือมโปรเจ็กช่ัน (Resistance Projection Welding: RPW)

เปนการเช่ือมจุดท่ีตองการเชื่อมทีละจุดหรือมากกวา โดยชิ้นงานตองมีการออกแบบหรือผาน
การขน้ึ รูปใหนูน (Embossed) มาแลว ดังแสดงในรูปท่ี 7.22 วิธีน้ีจะเสียคาใชจายเพ่ิมขึ้นเพราะ
ตองทํารอยนนู มากอ น

ข.4 การเช่ือมแฟลช (Flash Welding: FW) ดังแสดงในรูปที่ 7.23 เปน
การเชื่อมชิ้นงานติดกันในลักษณะตอชน โดยที่ผิวหนาของชิ้นงานจะตองอยูใกลกัน จากนั้นก็
ปลอยกระแสไฟฟา ทําใหเกิดการอารคจนอุณหภูมิท่ีผิวหนาถึงจุดหลอมเหลว แลวจึงใชแรงกด
จนชน้ิ งานติดกัน

การตอ โลหะ 205

ข.5 การเช่ือมความตานทานดวยความถี่สูง (High-Frequency
Resistance Welding: HFRW) สวนมากใชในการเช่ือมทอ โดยใหความรอนกับช้ินงานดวย
กระแสไฟฟาที่มีความถี่ 10-500 kHz แลวใชล กู รีด รีดชิ้นงานจนตดิ กัน ดงั แสดงในรูปที่ 7.24

รูปที่ 7.24 การเช่ือมความตานทานดว ยความถส่ี งู (HFRW)
(คัดมาจาก http://www.bestinnovativesource.com)

7.2.3 การบัดกรี เปนกระบวนการของการประสานโลหะ 2 ช้ินหรือมากกวาเขา
ดวยกัน โดยใชโลหะอ่ืนอีกตัวหน่ึงเปนตัวประสานที่เรียกวา “โลหะบัดกรี” โลหะบัดกรีเปน
โลหะท่ีมีจุดหลอมเหลวต่ํา เม่ือทําการหลอมจะแลนเขาไปประสานชิ้นงานตาง ๆ ซึ่งเมื่อโลหะ
บัดกรีเยน็ ตวั ลง ช้นิ สว นของโลหะตา ง ๆ กจ็ ะตดิ ประสานไดแ นน

ก. การบัดกรีออน (Soldering) การบัดกรีจะใชอุณหภูมิความรอนต่ํากวา 450 °C
ฉะน้ันโลหะบัดกรีจะดอ งมจี ุดหลอมเหลวทีต่ ่ํากวาอุณหภูมใิ ชบัดกรี ซึ่งโลหะบัดกรีเปนโลหะผสม
ระหวางตะกั่วกับดีบุก โดยมีจุดหลอมเหลวในชวง 180-370 °C รอยบัดกรีท่ีอยูระหวางโลหะ
บัดกรีกับผิวชิ้นงานจะดองเปนรอยบาง ๆ ซ่ึงจะไดความแข็งแรง สูงกวารอยบัดกรีหนา
เน่ืองจากรอยบัดกรีบางมีโอกาสเปนรอยโลหะผสมไดมากกวา ขนาดของรอยบัดกรีท่ีดี จะมี
ความหนาในชว ง 0.03-0.2 มลิ ลเิ มตร อณุ หภมู คิ วามรอ นของชนิ้ งานและโลหะบัดกรีจะตองรอน
จนโลหะบดั กรีสามารถไหลเขา รอยบัดกรีและทาํ เปนโลหะผสมในรอยบดั กรีนัน้ ไดพอดี สิ่งสําคัญ
อีกอยางหนึ่งในการบัดกรีก็คือ บริเวณรอยท่ีตองการบัดกรีจะตองสะอาด ปราศจากออกไซด
และนํ้ามัน ในระหวางการบัดกรีจะตองปองกันการเกิดออกไซดโดยใชฟลักซปดรอยบัดกรีไว
ซึ่งโดยท่ัวไปฟลักซท่ีใชมี 2 ชนิดคือ สารอินทรีย เชน สารจากยางสน ยางไม แตตองไมมีน้ํา
ผสมอยู และสารอนินทรีย เชน กรดเปรี้ยวเค็ม (Muriatic acid) เกลือที่เปนสวนผสมของ
สงั กะสี และแอมโมเนียมคลอไรด เปน ตน

การบัดกรีออนถูกใชในอุตสาหกรรมอิเลคทรอนิค และงานโลหะแผน การบัดกรีออนมี
ขอดีคอื ใชพลังงานตํ่าเมอื่ เทยี บกบั การเชอ่ื มและการบดั กรแี ขง็ สามารถเลือกพลังงานความรอน

206 การตอ โลหะ
ไดหลายแบบ รอยตอมีคาการนําความรอนและไฟฟาท่ีดี สามารถปองกันแสงและอากาศไดดี
แกไขและซอมแซมรอยตอไดงาย แตมีขอเสียคือ รอยตอมีความแข็งแรงตํ่าและจะมีสมบัติทาง
กลต่ําลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งถาตองการความแข็งแรงมาก กอนทําการบัดกรีจะตองมีการยึด
ดว ยกระบวนการอนื่ ๆ กอน เชน การเขา ตะเขบ็ และการยํ้าหมุด เปนตน อุปกรณท่ีใชในการให
ความรอ นในการบัดกรอี อ นดังแสดงในรูปที่ 7.25

รูปที่ 7.25 อุปกรณทใ่ี ชใ นการใหค วามรอ นในการบัดกรีออน (ธนรัตนและมณฑล, 2546)

รูปท่ี 7.26 อุปกรณท ใี่ ชในการใหความรอนในการบัดกรีแข็ง (ธนรัตนแ ละมณฑล, 2546)
ข. การบดั กรีแข็ง (Brazing) มีกรรมวิธีการคลาย ๆ กับการบัดกรีออน กลาวคือลวด

บัดกรีจะหลอมละลายแทรกตัวตามรอยตอและเกิดเปนโลหะผสมช้ินงานโดยช้ินงานไมมีการ
หลอมละลาย แตการบัดกรีแข็งจะใชอุณหภูมิสูงกวา ไดรอยตอท่ีเหนียวกวา และแข็งแรงกวา
การบัดกรีออน เน่ืองจากโลหะบัดกรีที่ใชในการบัดกรีแข็งจะประกอบดวยเงิน (Ag) ทองแดง

การตอ โลหะ 207

(Cu) และสังกะสี (Zn) ซึ่งในระหวางบัดกรี สังกะสีบางสวนจะระเหยและบางสวนแพรเขาไปใน
ชิ้นงาน ซึ่งจะทําใหรอยตอบัดกรีมี ความเหนียว ทนแรงดึงไดดี โลหะบัดกรีที่ดีมีคุณภาพ
สวนมากจะมสี วนผสมของเงิน (Ag) สูง

กรรมวิธีน้ีสามารถใชไดกับโลหะจําพวกเหล็กและโลหะอ่ืนที่มีจุดหลอมเหลวสูงพอ
ฟลักซท ใ่ี ชใ นการบดั กรีแข็งควรมีสวนผสมสารจําพวกบอแรกซ ฟลูออไรด และคลอไรด เปนตน
งานทใ่ี ชก ระบวนการบดั กรีแข็งมมี ากมาย เชน การตอ ทอ การตอลวด สายเคเบิล การตอมีดเล็บ
ใหติดกับดาม และรวมถึงการทําเคร่ืองประดับตาง ๆ การบัดกรีแข็งมีท้ังขอดีคือ สามารถตอ
ชิ้นงานที่ไมใ ชโลหะชนดิ เดยี วกันได เช่อื มไดรวดเร็ว ใชพลังงานความรอนนอยกวากระบวนการ
เช่ือมแบบหลอมละลาย ชวยลดปญหาดานความรอนบริเวณแนวตอกับช้ินงาน และสามารถ
เช่ือมจุดตอที่แคบได แตมีขอเสียคือ รอยตอแข็งแรงนอยกวาการเช่ือมโดยทั่วไป รอยตอจะมี
สมบัติทางกลต่ําลงเม่ืออุณหภูมิสูงขึ้น และสีของรอยตอจะไมเหมือนกับสีของชิ้นงาน อุปกรณที่
ใชใ นการใหค วามรอนในการบัดกรแี ขง็ ดังแสดงในรูปท่ี 7.26

7.3 การตอยดึ ทางกล (Mechanical fastening)
การตอ ยดึ ทางกลเปนการตอยึดชิ้นงานใหยึดติดกันโดยท่ีช้ินงาน และอุปกรณในการตอ

ยดึ ไมม กี ารหลอมละลาย กรรมวิธีในการตอยึดทางกลมีหลายวิธี ดงั น้ี
- สกรู (Screw) และสลกั เกลียว (Bolt) เปน ตวั ยดึ ที่มีเกลียวอยูภายนอกลําตัว สวน

แปนเกลียว (Nut) มีเกลียวอยูภายในจะใชงานรวมกับสลักเกลียวและแผนรองแปนเกลียว
(Washer) ดังแสดงในรูปที่ 7.27 สกรูและสลักเกลียวมีหลายลักษณะตามมาตรฐานซึ่งไดแสดง
ไวในรปู ท่ี 7.28

รูปที่ 7.27 สลักเกลียว แปน เกลียว และแผน รองแปนเกลียว
(คัดมาจาก http://www.uniteddual.com)

208 การตอ โลหะ

รปู ท่ี 7.28 สกรแู ละสลักเกลียวชนิดตาง ๆ (คัดมาจาก http://removeandreplace.com)
รูปท่ี 7.29 ตาปสกรู (คัดมาจาก http://www.brassfasteners.co.uk)
รูปท่ี 7.30 หมุดยํา้ (คดั มาจาก http://www.andrufastener.com)
รูปท่ี 7.31 อายเล็ด (คดั มาจาก http://www.fastkit.com)

การตอโลหะ 209

- ตา ปสกรู (Tapping screw) ดังแสดงในรปู ท่ี 7.29 เปนสกรูที่ออกแบบมาใชยึดงาน
ที่เปนรูไมมีเกลียว โดยที่ขณะขันยึดงาน ก็จะตัดเกลียวไปดวย สวนมากยึดงานบาง หรือยึด
โลหะออน

- หมุดย้ํา (Rivets) ดังแสดงในรูปที่ 7.30 เปนตัวยึดงานที่นิยมใชกันอยางแพรหลาย
มีอัตราการผลิตสงู ตน ทุนตาํ่ เปน การยดึ แบบถาวร การกดั กรอนอันเน่ืองมาจากบรรยากาศนอก
คือ สาเหตุที่ทําใหอายุการใชงานหมุดย้ําสั้นลง หมุดยํ้าไมมีเกลียว การยึดอาศัยการกดยํ้าให
ชิ้นงานติดกัน เนื่องจากหัวทั้ง 2 ดาน หัวดานแรกถูกขึ้นรูปไวกอนดวยกรรมวิธีตีข้ึนรูป เม่ือ
ประกอบชนิ้ งานแลว กต็ ีข้ึนรูปหัวอกี ดานหน่งึ ดว ยคอน หรอื เครื่องอดั

- อายเลด็ (Eyelets) ดังแสดงในรูปที่ 7.31 หรือนิยมเรยี กวา หมุดตาไกเปนตัวยึดแบบ
ถาวรชนดิ หนึ่ง ทํามาจากทอ ทมี่ ีผนงั บาง ดา นหน่ึงมปี กยื่นออกมา หลักการทํางานคลายกับหมุด
ยํา้ แตใ นการยึดตองใชเ คร่ืองมอื ตอกอดั (Setting tools) เพือ่ อดั ผา ยปากอกี ดานหนึง่ ใหเปนปก
ยน่ื ออกมา เหมาะกบั งานยึดทไี่ มต องการความแข็งแรงมากนัก เชน การประกอบชิ้นสวนรถยนต
อปุ กรณไฟฟา ของเลน ตางๆ และเคร่ืองประดับ

210 การตอโลหะ

คําถามทายบทที่ 7

จงเติมคําตอบลงในชองวางใหถูกตองสมบูรณ

1. กรรมวธิ ีการตอ โลหะแบงออกเปน ก่วี ิธี อะไรบาง
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

2. หนา ท่ขี องแกส เฉือ่ ยในการเชือ่ มอารคคอื อะไร และแกส เฉ่อื ยท่นี ิยมใชม ีอะไรบา ง
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

3. การเช่ือมมิก (Metal Inert Gas Welding: MIG) และการเชื่อมทิก (Tungsten Inert
Gas Welding: TIG) เหมอื นหรือแตกตา งกนั อยางไร จงอธิบาย
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

4. การเชื่อมในสถานะของแข็ง (Solid-State Welding: SSW) และการเช่ือมโดยใชความ
ตานทานไฟฟา (Electrical-Resistance Welding: ERW) เหมือนหรือแตกตางกัน
อยา งไร จงอธบิ าย
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

5. การตอ ยึดทางกลมกี ่ีแบบ อะไรบาง
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

การตอ โลหะ 211

6. การบัดกรีออน (Soldering) และการบัดกรีแข็ง (Brazing) เหมือนหรือแตกตางกันอยางไร
จงอธิบาย
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

7. อเิ ล็กโทรด (Electrode) มีหนาทีอ่ ะไร และมคี ณุ ลักษณะท่ีแตกตา งกันเพราะอะไร
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

8. หากตองการเช่ือมงานโครงสรางเหล็กกลาผสมที่มีความหนามากและมีแนวเชื่อมยาว ควร
เลือกใชก รรมวิธีใด จงอธบิ ายกรรมวิธีโดยละเอียด
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

9. หากตองการเชื่อมงานท่ีมีความบางมาก ขนาดเล็ก และตองการแนวเช่ือมท่ีมีคุณภาพสูง
ควรเลือกใชกรรมวธิ ีใด จงอธิบายกรรมวิธีโดยละเอียด
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

10. การตอโดยใชต วั ประสานและการตอ ยึดทางกลเหมอื นหรือแตกตา งกนั อยางไร จงอธิบาย
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

212 การตอ โลหะ

เอกสารอา งองิ

ชลิตต มธรุ สมนตรี และคณะ. กระบวนการผลิต. กรุงเทพฯ: ศนู ยสง เสริมอาชีวะ, 2544.
ธนรัตน แตวัฒนา และมณฑล แสงประไพทิพย. กรรมวิธีการผลิต. กรุงเทพฯ: ซีเอ็ดยูเคช่ัน,

2546.
All Time Mechanical & Electrical Equipment Co., Ltd. Electro Gas Welder 2552.

(ระบบออนไลน) แหลง ขอมูล: http://www.alltimewelding.com/autotank_
electrogas.html
Andru Products Ltd. Rivets 2555. (ระบบออนไลน) แหลง ขอมูล:
http://www.andrufastener.com/rivets.html
Bestinnovativesource.com. Friction Welding 2556. (ระบบออนไลน) แหลง ขอมูล:
http://www.bestinnovativesource.com/2013/01/16/friction-welding/
Bestinnovativesource.com. High Frequency Resistance Welding 2556. (ระบบ
ออนไลน) แหลงขอมลู : http://www.bestinnovativesource.com/2013/01/16/high-
frequency-resistance-welding-and-high-frequency-induction-welding/
Bolt Depot.com. Fatener Type Chart 2557. (ระบบออนไลน) แหลงขอ มลู :
http://removeandreplace.com/2013/12/20/cheat-guide-chart-for-fasteners-
bolts-screws-washers-nuts-and-drive-identification-charts/
Brass Fasteners. Brass Fateners 2557. (ระบบออนไลน) แหลง ขอ มูล:
http://www.brassfasteners.co.uk/self_tapping_screws_brass_steel.htm
Docstoc. Flux Cored Arc Welding 2556. (ระบบออนไลน) แหลง ขอมูล:
http://www.docstoc.com/docs/113485800/Flux-Cored-Arc-Welding-
%28FCAW%29
Fastkit Corp. Eyelets 2557. (ระบบออนไลน) แหลงขอมลู :
http://www.fastkit.com/Eyelets-Grommets-Rivets-s/71.htm
InTech. Laser Roll Welding 2557. (ระบบออนไลน) แหลงขอมลู :
http://www.intechopen.com/books/welding-processes/dissimilar-metal-
joining-of-zinc-coated-steel-and-aluminum-alloy-by-laser-roll-welding
Jasic Thailand. เครื่องเชอื่ มปนไฟ 2557. (ระบบออนไลน) แหลง ขอ มลู :
http://www.jasicthailand.com/p/30/wg6500m-เคร่ืองเชอื่ มปน ไฟ-mma-jc

การตอโลหะ 213

Mechanicalengineeringblog.com. Projection Welding 2557. (ระบบออนไลน)
แหลง ขอมูล: http://www.mechanicalengineeringblog.com/tag/projection-
welding-advantages-and-disadvantages/

Oknation.net. เทคนิคการเชือ่ ม 2552. (ระบบออนไลน) แหลง ขอ มลู :
http://www.oknation.net/blog/Ruswan/2009/09/26/entry-1

SubsTech. Electron Beam Welding 2556. (ระบบออนไลน) แหลง ขอมลู :
http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=electron_beam_welding_e
bw

SubsTech. Electroslag Welding 2556. (ระบบออนไลน) แหลงขอมูล:
http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=electroslag_welding_esw

SubsTech. Plasma Arc Welding 2556. (ระบบออนไลน) แหลงขอ มลู :
http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=plasma_arc_welding_paw

SubsTech. Resistance Welding 2556. (ระบบออนไลน) แหลง ขอมลู :
http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=resistance_welding_rw

SubsTech. Submerged Arc Welding 2556. (ระบบออนไลน) แหลงขอ มลู :
http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=submerged_arc_welding_s
aw

SubsTech. Tungsten Inert Gas Arc Welding 2556. (ระบบออนไลน) แหลงขอมูล:
http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=tungsten_inert_gas_arc_we
lding_tig_gtaw

SubsTech. Ultrasonic Processing 2556. (ระบบออนไลน) แหลงขอมลู :
http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=ultrasonic_processing

Valley Forge. Forging 2549. (ระบบออนไลน) แหลงขอ มูล:
http://www.passforge.com/photogallery.htm

WorldPress.com. Thermit Welding 2557. (ระบบออนไลน) แหลง ขอมูล:
http://mechanicalinfo.wordpress.com/2011/10/31/thermit-welding/

www.uniteddual.com. Bolts & Nuts 2553. (ระบบออนไลน) แหลงขอ มูล:
http://www.uniteddual.com/Others.aspx

Zhengzhou Yuguang Clad Metal Materials Co., Ltd. Explosion Welding 2557.
(ระบบออนไลน) แหลง ขอ มูล: http://www.yuguangmetal.com/explosion.html

บทท่ี 8

การตกแตงผิวสําเรจ็
(Finishing)

การตกแตง ผวิ สําเร็จเปนข้ันตอนการทํางานขั้นสุดทายท่ีสําคัญที่สุดในการผลิตช้ินงาน
ทางวิศวกรรม เพื่อใหชิ้นงานมีคุณสมบัติของผิวที่เหมาะสมกับการนําไปใชงานและยืดอายุการ
ใชง านของชนิ้ งานนน้ั ๆ ซึ่งสามารถทําไดโดยการ ปรับปรุงสวนผสมและโครงสรางภายในของ
ชิ้นงาน หรอื การนําเอาวสั ดอุ ่นื ที่มคี ณุ สมบตั ิเหมาะสม มาเคลือบลงบนผิวชิ้นงานการตกแตงผิว
แตละประเภทจะมีขอดีขอเสียและมีความเหมาะสมกับการใชงานท่ีแตกตางกัน ดังนั้นการ
เลือกใชงานตองพิจารณาถึงการออกแบบ จุดประสงคการนําไปใช ผิวงานท่ีตองการ ความ
เหมาะสมกบั การใชงาน สภาวะการใชงาน การนําไฟฟา ผลกระทบตอสิ่งแวดลอม การปกปอง
ผวิ งาน และคา ใชจ า ย เปนตน การตกแตงผิวสาํ เร็จมีขั้นตอนดงั แสดงในรูปที่ 8.1

รูปที่ 8.1 กระบวนการตกแตง ผวิ สาํ เรจ็ (ชลิตตแ ละคณะ, 2544)

8.1 การทําความสะอาดผวิ งาน
การทําความสะอาดผิวงาน เปนขั้นตอนการทํางานกอนที่จะนําชิ้นงาน ไปทําการชุบ

เคลอื บผวิ เปนผิวสําเร็จ โดยมีจุดประสงค เพื่อกําจัดส่ิงปนเปอนท่ีเกาะติดบนพื้นผิวงานท่ีผาน
กระบวนผลติ มา เชน ไขมัน น้ํามัน และส่ิงปนเปอนอ่ืน ๆ และเปนการเตรียมผิวงานเพื่อใหได
คุณสมบัติตามท่ีตองการท่ีจะนําไปชุบเคลือบผิวและใชงาน การชุบเคลือบบนผิวงานที่สกปรก
หรอื ผวิ งานท่ีมสี ่ิงปนเปอ น จะทาํ ใหผ ิวงานที่ไดน ้นั ลอกออกไดงาย หรือผิวมีจุดดางไมสมํ่าเสมอ
ซ่งึ ในการทาํ ความสะอาดผิวงานควรคํานึงถึง ลักษณะของรอยเปอนที่จะขจัดออก วัสดุช้ินงาน

216 การตกแตง ผวิ สําเรจ็

ลกั ษณะรูปรางของช้ินงาน พื้นท่ีผิวรวมท่ีจะทําความสะอาด ปริมาณช้ินงาน รูปแบบและความ
สะอาดผิวที่ตองการ ผลกระทบตอสิ่งแวดลอม คาใชจายในการทําความสะอาด เวลาในการ
ทํางาน ผลตอ เนื่องถึงกระบวนการถัดไป และความสามารถในการยบั ย้ังสนมิ เปนตน

กรรมวธิ ีทีใ่ ชการในการทําความสะอาดผิวงานสามารถแบงออกเปน 2 วิธีหลัก คือการ
ทําความสะอาดผวิ งานดวยวธิ ีทางเคมีและการทาํ ความสะอาดผวิ งานดว ยวิธีทางกล

8.1.1 การทาํ ความสะอาดผิวงานดว ยวธิ ีทางเคมี
เปนกรรมวิธีการขจัดความสกปรกของผิวงานดวยการใชสารเคมีเปนตัวกําจัดออกไป
โดยกรรมวิธกี ารตาง ๆ คอื การทาดวยมือ การจุมลา ง การแชในสารแขวนลอย การปลอยใหไหล
ทว มช้ินงาน การใสลงไปในถังพรอมช้ินงานแลวมีการหมุนถัง การทําความสะอาดผิวงานดวย
สารเคมจี ะเปน การกําจัดสิ่งสกปรก เชน คราบนา้ํ มนั ฝนุ ละออง และสารปนเปอนตาง ๆ ซ่ึงเปน
อุปสรรคและกอใหเกิดปญหาในการชุบเคลือบผิวงาน กระบวนการทําความสะอาดผิวงานดวย
สารเคมี สามารถแบงยอ ยไดอ ีกหลายวิธีดงั น้ี คือ การทําความสะอาดดวยอัลคาไลน (Alkaline
cleaning) การทําความสะอาดดวยสารแขวนลอย (Emulsion cleaning) การทําความสะอาด
ดว ยตัวทาํ ละลาย (Solvent cleaning) การทาํ ความสะอาดดวยกรด (Acid cleaning) และการ
ทําความสะอาดดวยอลั ตราโซนิค (Ultrasonic cleaning)

ก. การทําความสะอาดดวยอัลคาไลน (Alkaline cleaning) การทําความสะอาด
ดวยอัลคาไลน ดงั แสดงในรปู ท่ี 8.2 เปนกรรมวิธีการกําจัดรอยเปอนบนผิวโลหะดวยดาง ใชใน
การกาํ จดั สารจาํ พวก นา้ํ มนั จาระบี ขีผ้ ึง้ เมด็ โลหะ และผงตา ง ๆ ท่ผี ิวหนาชิ้นงาน เปน ตน โดย
ใชสารอลั คาไลนในการทาํ การลางและตองลางตามดวยน้ําอนุ สามารถทําได 2 รูปแบบ คือ การ
พนดวยละอองของอัลคาไลน และการจุมลงไปในสารแขวนลอย การทําความสะอาดชนิดน้ี
เหมาะสาํ หรบั งานท่ีตองการนําไปทาํ การเคลือบผิวในรูปแบบตา ง ๆ

รปู ที่ 8.2 การทาํ ความสะอาดดวยอัลคาไลน (คดั มาจาก https://rdl.train.army.mil)

การตกแตงผิวสําเรจ็ 217

ข. การทําความสะอาดดวยสารแขวนลอย (Emulsion cleaning) คอื การทาํ ความ
สะอาดทใ่ี ชสารละลายอินทรยี เปนตัวหลักในการทําปฏิกิริยา โดยมากเปนสารไฮโดรคารบอนท่ี
เจือจางในนํ้า เชน Naphtha, Kerosine, Benzene, Carbon-tetrachloride เปนตน ใชไดกับ
ผิวงานทีเ่ ปนโลหะและอโลหะ หลังจากนน้ั ควรลางทาํ ความสะอาดดวยดา งอีกครงั้ หน่ึง

ค. การทาํ ความสะอาดดว ยตัวทําละลาย (Solvent cleaning) ดังแสดงในรูปที่ 8.3
เปน การกําจัดสารประกอบอนิ ทรยี  เชน นาํ้ มนั และจาระบี ออกจากผิวงาน ดวยการทําใหตัวทํา
ละลายเขา ไปทําปฏิกิรยิ ากบั สารอนิ ทรยี  โดยสมบัตขิ องตัวทาํ ละลายท่ีดนี นั้ จะตอง

- สามารถใชง านไดท้ังในอณุ หภูมติ ่ํา สงู หรือไอ
- ไมทาํ ปฏกิ ิริยากับโลหะ
- ไมเปนพษิ
- ความจคุ วามรอนและความรอนแฝงของการกลายเปนไอตํา่
- เมอ่ื เปน ของเหลวมีความถว งจาํ เพาะสูง และแรงตึงผวิ ตํ่า
- เมอ่ื อยใู นสภาพไอจะหนักกวาอากาศ

รูปที่ 8.3 การทาํ ความสะอาดดว ยตวั ทาํ ละลาย (ชลิตตและคณะ, 2544)

ง. การทาํ ความสะอาดดวยกรด (Acid cleaning) คือกระบวนการที่นํากรดตาง ๆ
เชน Mineral acid, Organic acid, Acid salt มาผสมรวมเขากับ Wetting agent และ
Detergent เพือ่ กาํ จดั ออกไซดต า ง ๆ นํ้ามัน จาระบี โดยการใชสารละลายกรดทา จุม หรือพน
ซ่ึงกรดท่ีนิยมใช ไดแก Phosphoric acid, Sodium acid pyrophosphate, Sodium
bisulfate, Sulfuric acid, Nonionic wetting agent และ Anionic wetting agent เปน ตน

218 การตกแตงผิวสําเรจ็
จ. การทาํ ความสะอาดดว ยอัลตราโซนิค (Ultrasonic cleaning) ดังแสดงในรูปที่

8.4 เปนการทําความสะอาดโดยการใชคล่ืนความถี่สูง ประมาณ 20-45 kHz สงออกมา
ส่ันสะเทือนสารละลายของเหลวเกิดเปนฟองอากาศเล็ก ๆ เขาไปทําการชะลางคราบของส่ิง
สกปรกตาง ๆ ท่ีติดอยูบนผิวงานนับวาเปนกรรมวิธีการทําความสะอาดท่ีมีประสิทธิภาพมาก
ท่ีสุด ประสิทธิภาพจะเพ่ิมข้ึนมากกวาน้ีถามีการเพิ่มอุณหภูมิสารละลายขึ้น ตัวอยางของ
สารละลาย เชน Silicated, Alkaline, Ammonium hydroxide และน้ําสบู เปน ตน

รูปท่ี 8.4 การทําความสะอาดดวยอลั ตรา โซนคิ
(คดั มาจาก http://www.ultra-piezo.com และ http://berliner-ultrasonics.org)

8.1.2 การทาํ ความสะอาดผิวงานดว ยวิธที างกล
การทาํ ความสะอาดดว ยวิธีน้ี นอกจากจะทําใหชน้ิ งานสะอาดแลว ยังชวยกําจัดครีบหรือ
คมที่เกิดจากการแปรรูปไดอีกดวย การทําความสะอาดดวยวิธีทางกล ใชเพ่ือกําจัดสนิม ส่ิง
ปนเปอน ทราย ขี้ตะกรันตาง ๆ กําจัดสะเก็ดผิวในงานเชื่อม และเศษรอยตัดตาง ๆ เปนตน
โดยสามารถแบงตามลักษณะการทํางานไดหลายวิธี ดังน้ี คือ การพนดวยอนุภาค (Blast
finishing) การขดั ดว ยเครือ่ งขดั แบบถงั หมนุ (Barrel finishing) การขัดดวยเคร่ืองขัดแบบส่ัน
(Vibratory finishing) และการขัดดวยเคร่อื งขดั ลอหมุน (Polishing finishing)

การตกแตง ผวิ สําเรจ็ 219
ก. การพนดวยอนุภาค (Blast finishing) การใชอนุภาคที่มีความเร็วสูงว่ิงกระทบ
ผวิ ชนิ้ งาน ที่นยิ มใชก นั แพรห ลายไดแก การพนเม็ดทราย ในปจจุบันไดมีการนําเอาอนุภาคที่มี
ความแขง็ มากกวา ทรายมาใช เชน การขัดดวยเม็ดโลหะ อะลูมิเนียมออกไซด และซิลิกอนคาร
ไบด พลังงานทใ่ี ชข นสงอนุภาคมี 2 ลกั ษณะ คอื ดว ยการใชลมและการหมุนเหวี่ยง ดังแสดงใน
รปู ท่ี 8.5

รูปท่ี 8.5 การขดั ดวยเครือ่ งขัดแบบพน ดวยอนุภาค
(คดั มาจาก http://www.guyson.com และ ชลติ ตและคณะ, 2544)

รปู ที่ 8.6 การขดั ดว ยเครื่องขดั แบบถงั หมุน (ชลิตตแ ละคณะ, 2544)

220 การตกแตงผิวสําเรจ็
ข. เครอื่ งขัดแบบถงั หมุน (Barrel finishing) ดังแสดงในรปู ที่ 8.6 ใชขัดช้ินงานที่มี

ขนาดเลก็ ๆ ครงั้ ละจํานวนมาก ๆ โดยใสชิ้นงานที่จะขัดลงไปในถัง ภายในถังขัดแบบหมุนจะ
บรรจุตัวขัด (Media) และยาขัด การทํางาน ถังจะหมุนรอบตัวดวยความเร็วรอบ 10-50 รอบ
ตอวินาที ทําใหช้ินงานถูขัดสีกับตัวขัด ใหผิวงานสะอาด ถังหมุนจะมีรูปหนาตัดรูป 6 หรือ 8
เหล่ยี ม ตวั ขดั (Media) ไดแ ก คอรนั ดัม อลมู ิเนียมออกไซด ซิลิกอนคารไบด แกรไนด หินปูน
เซรามิก พลาสตกิ และไมเ นือ้ แขง็ เปนตน

ค. เคร่ืองขัดแบบสั่น (Vibrator finishing) ดังแสดงในรูปท่ี 8.7 ใชขัดชิ้นงานที่มี
ขนาดเล็ก ๆ ท่ีไมสามารถขัดดวยมือได โดยใสชิ้นงานลงไปในเคร่ืองขัด เครื่องจะทําการสั่น
หรอื เขยา ใหชน้ิ งานขัดสีกบั ตัวขดั และยาขดั ซ่งึ ใสไวในเคร่ือง ตัวขัดไดแก คอรันดัม อลูมิเนียม
ออกไซด ซิลิกอนคารไบด แกรไนด หินปนู เซรามกิ พลาสติก และไมเ น้อื แข็ง เปนตน

รูปที่ 8.7 เครอื่ งขัดแบบถังสั่น (คดั มาจาก http://www.indiamart.com)
ง. เครอ่ื งขัดลอหมนุ (Polishing finishing) ดังแสดงในรูปท่ี 8.8 เคร่ืองขัดแบบน้ีใช
มอเตอรข บั ขนาด 1-5 แรงมา มีลอสําหรับขัดติดไวตรงแกน 2 ขางและมีลอขัดสามารถเลือกใช
ไดต ามตอ งการ ท่ีลอ ขดั จะเคลอื บดวยผงทรายซงึ่ มีเบอรตงั้ แตหยาบจนถงึ ละเอยี ด ลอขัดมีหลาย
ประเภทเชน ลอแปรงลวด ลอแปรงหางมา ลอ ผา เปนตน

รูปท่ี 8.8 เครอื่ งขัดแบบลอหมุน (คัดมาจาก http://www.shreerajasthanironfoundry.com)

การตกแตง ผิวสําเรจ็ 221

8.2 วิศวกรรมการชุบเคลอื บผวิ (Surface engineering)
วิศวกรรมการชุบเคลือบผิว หมายถึง การปรับแตงผิวชิ้นงานใหมีโครงสรางและ

คณุ สมบัตทิ ่ีผวิ งานใหม คี วามเหมาะสมกับการใชงานมากที่สุดเทาที่จะทําได เชน การปรับแตง
ผิวงานใหมีความแข็งแรงสูงเพื่อใหทนตอการสึกหรอไดดี การปรับแตงเพ่ือใหผิวงานมีความ
ตา นทานการกัดกรอนดีขึ้น การเคลือบผิวงานบางกรรมวิธี จะทําใหเราสามารถนําชิ้นงานที่สึก
หรอมาใชใ หมไ ด ซงึ่ จะเปนการประหยดั เงิน ประหยัดวสั ดุ และพลังงานในการผลิตชิ้นงาน มีผล
ในการลดปญหาของภาวะสงิ่ แวดลอมไดอ ีกดว ย

หากเราพิจารณาลักษณะของการเสื่อมสภาพและการแตกหักของช้ินงาน (Failures
modes) การแตกหักเนื่องจากการลา (Fatigue failures) การแตกหักแบบเปราะ (Brittle
fractures) การสกึ หรอ (Wear) การผกุ รอน (Corrosion) วา การเสอ่ื มสภาพเหลานี้จะเกิดขึ้นที่
ผิวช้ินงานท้ังสิ้น ลักษณะและคุณสมบัติของผิวช้ินงานจึงนับวามีความสําคัญอยางย่ิงตอการ
เสื่อมสภาพและการแตกหักของชิ้นงาน การชุบเคลือบผิวจึงมีสวนสําคัญในการยืดอายุการใช
งานของช้นิ สวนตาง ๆ ใหใชง านไดยาวนานขึ้น โดยประเภทของการชุบเคลือบผิวสามารถแบง
ได 2 กลุมใหญ ๆ คือ การชุบแข็งเฉพาะผิว (Surface hardening) และการเคลือบผิว
(Surface coating)

8.2.1 การชุบแขง็ เฉพาะผิว (Surface hardening)
การชุบแข็งเฉพาะผิว หมายถึงการปรับปรุงคุณสมบัติที่ผิวของชิ้นงานใหมีความแข็ง
มากข้ึนเพ่ือใหทนทานการสึกหรอ การเสียดสี และเพื่อใหอายุการใชงานยาวนานขึ้น
กระบวนการท่ีใชอาจจะเปนกระบวนการทางความรอนท่ีทําใหโครงสรางทางโลหะวิทยาหรือ
สว นผสมทางเคมขี องผิวชน้ิ งานแตกตางไปจากเดิม อันจะเปนผลใหความแข็งที่ผิวเพ่ิมขึ้น เชน
การชุบแข็งดวยกระแสการเหน่ียวนํา (Induction Hardening) การชุบแข็งไนโตรคารบูไรซิ่ง
(Nitrocarburizing) การชบุ แขง็ คารบ ูไรซ่ิง (Carburizing) การชุบแข็งไนไตรดิ้ง (Nitriding)
เปน ตน ทาํ ใหสามารถนาํ ชิ้นงานไปใชง านไดตามวัตถุประสงค ซึ่งจะกลาวโดยละเอียดถัดไปใน
บทที่ 9

8.2.2 การเคลอื บผวิ (Surface coating)
การเคลือบผิว หมายถึงการนําเอาวัสดุอื่นมาเคลือบติดผิวชิ้นงาน เพื่อใหชิ้นงานมี
คุณสมบัติตามที่ตองการ หรือใกลเคียงกับที่ตองการมากท่ีสุด เชน การเคลือบผิวปองกันสนิม
ปอ งกันการกดั กรอน ลดการสึกหรอ ลดแรงเสียดทาน เพิ่มความสามารถในการนําไฟฟา เพิ่ม
ความมันวาว สวยงาม เปน ตน เทคโนโลยีการเคลือบผวิ มหี ลายวธิ ี เชน การพนเคลอื บดวยเปลว
ความรอน (Thermal spray coating) การชุบเคลือบผิวดวยไฟฟา (Electroplating) การ

222 การตกแตง ผวิ สําเร็จ

เคลือบผิวดวยไอกายภาพและไอเคมี (Physical and Chemical vapor deposition) การ
เคลือบผิวดวยสารอินทรียแ ละการทาสี (Organic coating) ซ่ึงแตล ะวธิ จี ะมคี ณุ สมบัติผิวเคลือบ
ที่แตกตา งกัน ดังนน้ั การเลอื กใชง านตอ งพจิ ารณาถงึ ความเหมาะสมกบั งานท่จี ะนําไปใชด วย

ก. การเคลือบดวยอิเลคโตรเพลทต้ิง (Electroplating) ดังแสดงในรูปที่ 8.9 เปน
กระบวนการแยกสารดวยกระแสไฟฟา ในสารละลายที่เปนตัวนําไฟฟาเรียกวา Electrolyte
เชน กรด ดางหรือเกลือ โดยใหช้ินงานเปนขั้วลบ และโลหะท่ีนํามาชุบเคลือบจะเปนข้ัวบวก
ดว ยไฟฟากระแสตรง ซง่ึ บรรจใุ นถังหรืออางโลหะ ช้ินงานทุกชนิดสามารถนํามาฉาบเคลือบผิว
ได ผิวที่เคลือบจะมีความหนา ประมาณ 0.05 มิลลิเมตร แตความหนาจะไมสมํ่าเสมอ ทั้งน้ี
ข้ึนอยูกับรูปรางของชิ้นงาน โดยเฉพาะสวนท่ีเปนมุม โลหะท่ีนํามาชุบเคลือบไดแก นิกเกิล
แคดเมียม ทองแดง สังกะสี และดีบุก การชุบเคลือบดวยโครเมียมจะตองเคลือบรองพื้นดวย
ทองแดง และนิกเกลิ กอ นเสมอ การชบุ เคลือบดวยโครเมียมโดยตรงเรียกวา Hard Chromium
Plating จะใหผิวงานท่ีมีความแข็งถึง 70 HRC วิธีน้ีใชในการปองกันการสึกหรอของเคร่ืองมือ
กา นวาลว กระบอกสบู และแกนเพลาตาง ๆ

ขอดีของกระบวนการน้ีคือ ไดผิวเคลือบที่ยึดเกาะผิวชิ้นงานแนน นําไฟฟาดีเยี่ยม มี
ความสวยงามมันวาว และสามารถควบคุมความหนาไดงาย แตมีขอเสียคือ เปลืองไฟฟาและ
สารละลาย Electrolyte เน่อื งจากการเสอื่ มสภาพหลังการใชงาน

รูปที่ 8.9 การเคลือบดวยอเิ ลคโตรเพลทต้ิง (ชลติ ตแ ละคณะ, 2544)

ข. การเคลือบดว ยอเิ ลคโตรเลส (Electroless plating) ดังแสดงในรูปที่ 8.10 การ
เคลือบดวยอิเลคโตรเลส เปนการชุบเคลือบผิวงานโดยไมใชไฟฟาชวยในการเคลือบผิว แต
อาศัยเพยี งการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมีและความรอนชวยกระตุนใหเกิดผิวเคลือบบนชิ้นงาน โลหะท่ี
ชบุ เคลือบที่แตกตวั เปน อิออนอยูในสารละลายจะมาปกคลุมบนผิวหนาของชิ้นงาน โลหะเคลือบ

การตกแตงผวิ สําเรจ็ 223
ท่ีสามารถใชในกระบวนการน้ีมีขอจํากัด และมีคาใชจายสูงกวากระบวนการอิเลคโตรเพลทต้ิง
โลหะทีน่ ิยมใช ไดแ ก นิกเกิล หรอื นกิ เกิลผสม ทองแดง และทองคํา เปนตน

ขอ ดขี องกระบวนการน้คี ือ ไมต องใชไ ฟฟา เคลือบไดท้ังโลหะและอโลหะ และช้ินงานท่ี
ไดมีผิวเคลือบที่สม่ําเสมอ แตมีขอเสียคือ ควบคุมความหนายาก ไดผิวเคลือบที่ยึดเกาะ
ผวิ ชิ้นงานไดไมด นี กั และมคี วามเปนพิษ

รปู ท่ี 8.10 การเคลือบดวยอเิ ลคโตรเลส (ชลิตตและคณะ, 2544)
ค. การเคลือบดวยอิเลคโตรฟอรมม่ิง (Electroforming) กระบวนการนี้
เหมือนกับอิเลคโตรเพลทต้ิง แตวัตถุประสงคตางกัน ความหนาของการเคลือบประมาณ
0.05 มิลลิเมตร หรือนอยกวา การทํางานตองใชแมแบบ (Mold) มีท้ังแบบถาวรหรือแบบ
ชัว่ คราว แบบถาวรจะตอ งงา ยตอ การถอดช้ินงานออก แบบช่ัวคราวเวลานําช้ินงานออกตองทุบ
ทาํ ลาย หรือตองหลอมละลายไดงา ย เชน ข้ีผง้ึ และพลาสติก มกั ใชกับงานท่ีมีความซับชอน ซ่ึง
แบบถาวรทาํ ไมไ ด โลหะท่นี าํ มาเคลือบ ไดแ ก ทองแดง นกิ เกิล และโคบอลต- นิกเกิล เหมาะกบั
งานท่ีมคี วามละเอยี ดมาก ๆ เชน แมพิมพเลนส แผนเสียง ตัวพิมพ และแผน CD เปนตน ดัง
แสดงในรูปที่ 8.11

รูปที่ 8.11 ตวั อยางงานตัวพิมพท่ใี ชการเคลือบผิวแบบอเิ ลคโตรฟอรม ม่ิง
(คัดมาจาก http://en.qd-ss.com)

224 การตกแตงผวิ สําเรจ็
ง. การจุมเคลือบ (Hot dipping) คือการนําชิ้นงานท่ีตองการเคลือบผิวลงไปจุมใน

วัสดุเคลือบท่ีอยูในลักษณะท่ีหลอมเหลว วัสดุเคลือบที่รอนก็จะวิ่งมาเกาะที่ผิวของช้ินงาน
เนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาเคมีของวัสดุทั้งสอง วัสดุที่นิยมทําเปนสารเคลือบ คือ สังกะสี (Zn)
อะลมู ิเนียม (Al) ดบี ุก (Sn) และ ตะกัว่ (Pb) วัสดชุ ้นิ งานสวนมากจะเปนเหลก็ กระบวนการนม้ี ี
วัตถปุ ระสงคเ พ่ือปองกนั การกัดกรอน ผิวเคลือบจะมีความหนาประมาณ 0.04-0.09 มิลลิเมตร
ซ่งึ สามารถควบคุมดวยเวลาท่ีใชในการจุม อุณหภูมิที่ใช ประมาณ 450 °C การเคลือบผิวดวย
วธิ นี สี้ ว นมากจะกระทําแบบตอ เนื่อง ดังแสดงในรูปที่ 8.12

รูปที่ 8.12 การเคลอื บผวิ ดวยวิธกี ารจมุ เคลือบแบบตอเน่ือง
(คดั มาจาก http://www.keywordpicture.com)

จ. การเคลือบดวยฟอสเฟต (Phosphate coating) คือการปรับปรุงผิวโลหะเพื่อ
ปองกนั การสมั ผสั กันระหวา งผิวโลหะและอากาศโดยการทําใหผิวโลหะเกิดฟลมออกไซดบาง ๆ
ทไี่ ดจากการเคลอื บผิวงานดวยสารละลายเกลือฟอสเฟตท่ีละลายใหเจือจางดวยกรดฟอสฟอริก
ผิวเคลือบท่ีไดมีความหนา 0.0025-0.05 มิลลิเมตร ชิ้นงานท่ีนิยมเคลือบ ไดแก สังกะสีและ
เหลก็ ดังแสดงในรปู ที่ 8.13

รูปท่ี 8.13 การเคลือบผิวดวยฟอสเฟต (คดั มาจาก http://www.parkertrutec.com)

การตกแตง ผวิ สําเร็จ 225
ฉ. การเคลือบดว ยโครเมต (Chromate conversion coating) คือการปรับปรุงผิว
โลหะเพ่ือปองกันการสัมผัสกันระหวางผิวโลหะและอากาศโดยการทําใหผิวโลหะเกิดฟลม
ออกไซดบาง ๆ ท่ีไดจากการทําปฏิกิริยาของกรดโครมิกหรือเกลือโครมิก เชน Sodium หรือ
Potassium chromate, hydrofluoric acid เปนตน กับผิวของโลหะเกิดสารประกอบโครเมียม
เชิงซอนขึ้น (Complex chromium compound) โลหะท่ีนิยมเคลือบดวยวิธีน้ีไดแก
อะลูมิเนียม แคดเมียม ทองแดง แมกนีเซียม และ สังกะสี ผิวเคลือบที่ไดจะบางกวาแบบการ
เคลือบดว ยฟอสเฟต
ช. การเคลือบดวยวิธีอะโนไดซ (Anodizing) ดังแสดงในรูปที่ 8.14 เปน
กระบวนการออกซิเดช่ันแบบคงตัวท่ีเกิดกับผิวหนาช้ินงาน เพ่ือปองกันการกัดกรอน โดย
ช้ินงานจะเปนขวั้ บวกท่ีจุมแชอ ยูในอางกรดที่เปนสารละลายตัวนําไฟฟา ทําใหเกิดออกไซดขึ้น
ทั่วท้งั ผิวชนิ้ งาน ลักษณะนี้เรยี กวา “Anodizing” ผวิ เคลอื บจะมคี วามหนาอยรู ะหวาง 0.0025-
0.0075 มิลลเิ มตร เหมาะกับงานท่ีเปน อะลมู เิ นยี ม และงานทจ่ี ะนําไปพนสตี อไป

รปู ท่ี 8.14 การเคลอื บผวิ ดว ยวิธอี ะโนไดซ (ชลิตตแ ละคณะ, 2544)

รูปท่ี 8.15 การเคลอื บผวิ ดว ยวิธีอิวาโพเรชั่น (คดั มาจาก http://www.pfonline.com)

226 การตกแตง ผวิ สําเรจ็

ซ. การเคลอื บดวยวิธีอิวาโพเรชั่น (Evaporation) เปนกรรมวิธีการเคลือบผิวโดย
การใหค วามรอ นแกว ัสดจุ นหลอมละลายและกลายเปนไอเม่ืออุณหภูมิสูงขึ้นจนระเหยเปนไอข้ึน
ไปเกาะติดอยูบนผิวของวัสดุท่ีดองการเคลือบผิว ดังแสดงในรูปท่ี 8.15 วัสดุท่ีนิยมทําเปนผิว
เคลือบ เชน ทอง เงิน ทองแดง โครเมียม ทงั สเตน เปน ตน กระบวนการทาํ งานตองอยูในสภาวะ
สุญญากาศ

ขอดีของกระบวนการน้ีคือ เปนการเคลือบผิวท่ีอุณหภูมิตํ่า เคลือบไดพื้นที่ใหญกวา
ฟล ม ทไี่ ดไ มมสี ่ิงปนเปอนเนื่องจากเกิดในสญุ ญากาศ อัตราการเคลือบผิวสูงในระดับไมครอนตอ
นาที แตมีขอเสียคือ อาจมีสารมลทินสูง หากวัสดุที่จะนํามาทําผิวเคลือบไมสะอาด ความหนา
ของผวิ เคลอื บไมสมํา่ เสมอ และไมส ามารถเคลือบผวิ ทเี่ ปน สารประกอบได

ฌ. การเคลือบดวยไอเคมี (Chemical vapor deposition) ดังแสดงในรูปท่ี 8.16
เปนกรรมวิธีการตกตะกอนของไอเคมี ในกระบวนการจะใชความรอนเคมี เพ่ือเคลือบเคร่ืองมือ
ตัดดวยไทเทเนียมไนไตร โดยที่เคร่ืองมือจะถูกบรรจุอยูในถาดกราไฟตท่ีใหความรอน 950-
1,050 ๐C ท่คี วามดันบรรยากาศภายในภาชนะที่มีไทเทเนียมเทตคลอไรด กาซไฮโดรเจน และ
ไนโตรเจนอยู ปฏิกริ ยิ าทางเคมีจะทาํ ใหไทเทเนยี มไนไตรเคลือบบนผวิ หนาของเคร่ืองมือ แตถา
ตอ งการเคลอื บดวยไทเทเนียมคารไ บด จะใชก า ซมเี ทน

ขอดีของกระบวนการน้ีคือ สามารถเคลือบผิววัสดุท่ีมีจุดหลอมเหลวสูงไดดี สามารถ
ควบคุมการเรียงตัวของอะตอมที่เรียงตัวบนผิวเคลือบได ควบคุมค วามหนาบางและ
องคประกอบทางเคมขี องผิวเคลือบไดต ามตองการ และอตั ราการเคลือบสูง แตมีขอเสียคือ แกส
ที่ไดสวนมากเปนแกส พษิ ใชพลังงานในการปฏิบตั กิ ารสูง มีของเสียทิ้ง และเกิดการปนเปอนใน
ผวิ เคลือบหากแกสไมบรสิ ุทธิ์

รปู ที่ 8.16 การเคลอื บผวิ ดวยไอเคมี (ชลติ ตและคณะ, 2544)

การตกแตง ผิวสําเรจ็ 227

ญ. การเคลือบดวยวิธสี ปตุ เตอริง (Sputtering) ดังแสดงในรูปท่ี 8.17 เปนกรรมวิธี
ทปี่ ระกอบไปดว ยสารเคลือบทต่ี อ เขาข้ัวลบ (Cathode) และช้ินงานเคลือบเปนขว้ั บวก (Anode)
อยูในสภาวะแกสเฉือ่ ย โดยอาศัยอิเล็คตรอนท่เี กดิ จากการแตกตวั ของแกส เฉอ่ื ยภายในระบบ วิ่ง
เขา ชนสารเคลือบทําใหเกิดอิออนของสารเคลือบว่ิงไปเกาะท่ีช้ินงานท่ีตองการเคลือบวัสดุท่ีใช
เคลอื บ ไดแก อะลูมเิ นียมออกไซด ทองคํา โครเมียม โมลิบดินัม ซิลิกอนออกไซด ซิลิกอนไน
ไตร ไทเทเนียมคารไบด และไทเทเนยี มไนไตร

ขอดีของกระบวนการนี้คือ อัตราการเคลือบผิวไมแตกตางกันแมวาวัสดุตางชนิดกัน
สว นผสมของผวิ เคลอื บไมแตกตางจากสารเคลือบ อุณหภมู กิ ารเคลอื บต่ําประมาณ 300-600 ๐C
ผิวเคลือบสะอาด และความหนาแนน สูง เน่ืองจากในการสปุตเตอริงนั้นมีการเติมผิวเคลือบและ
กดั ผวิ หนา สลับไปมา สามารถเคลอื บผวิ ท่ีเปนฉนวนได สวนขอเสียคือ ใชพลังงานสูง อัตราการ
เคลอื บต่ํา และสวนผสมทางเคมีของผิวเคลอื บไมแ นน อน

รูปที่ 8.17 การเคลอื บผิวดวยวิธีสปุตเตอริง (คัดมาจาก http://clearmetalsinc.com)

ฎ. การเคลือบดวยอิออน (Ion plating) เปนการเคลือบผวิ ดวยอิออนภายใตสภาวะ
พลาสมา (Plasma) ซึง่ คลา ยกบั ท่เี กดิ ในวิธีการสปุตเตอริง ขณะเดียวกันวัสดุเคลือบก็จะถูกทํา
ใหหลอมเหลวจนกลายเปนไอ และลอยเขาไปสูสภาวะพลาสมา ไอของวัสดุเคลือบจะถูก
อิเลิคตรอนของพลาสมา วิ่งเขาชนจนเกิดการแตกตัวของไอสารเคลือบ แลวอิออนของสาร
เคลือบก็จะวง่ิ เขา ไปจับกบั ช้นิ งานกลายเปนผิวเคลือบ ดงั แสดงในรูปที่ 8.18

ขอ ดีของกระบวนการน้ีคือ สามารถเคลือบผิวท่ีขนาดใหญ ผิวเคลือบเกาะติดช้ินงานดี
เย่ียม ขณะทาํ การเคลอื บจะมกี ารทําความสะอาดผวิ ช้ินงานพรอมกนั สว นขอเสยี คอื ผิวเคลือบมี
การปนเปอ น ผิวเคลอื บขรขุ ระ แกส เฉอ่ื ยอาจฝงตัวในผิวเคลือบ และความรอ นของช้ินงานสูง

228 การตกแตงผวิ สําเร็จ

รูปท่ี 8.18 การเคลือบผิวดวยอิออน
(คัดมาจาก http://isysinc.en.ec21.com และ ชลิตตแ ละคณะ, 2544)
ฏ. การเคลือบสี (Painting) เปนวิธีการเคลือบผิวที่ใชในการตกแตงขั้นสุดทายอีก
ชนิดหน่ึงที่นิยมใชกัน เน่ืองจากมีความสะดวก รวดเร็ว และราคาถูก และมีใหเลือกมากมาย
หลายสตี ามตอ งการ วตั ถปุ ระสงคข องการเคลือบผิวดวยสีคือ เพื่อปองกันและรักษาวัสดุช้ินงาน
ใหม คี วามทนทาน เรียบรอยสวยงาม เปนการเพิ่มคุณคาใหกับวัสดุช้ินงาน สีที่ใชในปจจุบันนี้มี
คุณสมบตั ิ ทนตอการขูดขีด ทนอณุ หภูมไิ ดส งู และแหง ไว วธิ กี ารเคลือบดว ยสี โดยทั่วไปมีอยู 3
วิธี คือการจุม การทา และการพน ดังแสดงในรูปที่ 8.19 แตถาช้ินงานมีรูปรางซับชอน หรือมี

การตกแตงผิวสําเร็จ 229

ชองแคบ ๆ และลึกมาก ๆ สีไมสามารถจะเขาไปเคลือบไดทั่วถึง จําเปนตองใชวิธีการเคลือบ
แบบ Electrostatic spraying ซ่งึ จะใหความสมาํ่ เสมอของผิวเคลอื บมากกวา

(ก) (ข) (ค)

รปู ท่ี 8.19 การเคลือบสี (ก) แบบจุม (ข) แบบพน และ (ค) แบบ Electrostatic spraying
(ชลติ ตและคณะ, 2544)

โดยสที น่ี าํ มาเคลือบผวิ สามารถแบงออกไดเ ปน ชนิดตาง ๆ ดงั น้ี
- สีน้ํามัน (Oil-based paint) นิยมใชเปนสีทาภายนอก เปนสีท่ีมีน้ํามันเปน
สว นผสม สีชนดิ นี้มีคุณสมบัติในการเกาะยึดติดผิวงานไดดี ยืดหยุนตัวดี เหมาะกับงานไมและ
งานเหล็ก
- สีอัลไคด (Alkyd paint) สีชนิดน้ีมีสวนผสมของยางอัลไคด อันเกิดจากกรดและ
แอลกอฮอลหลายชนิดทําปฏิกิริยากับน้ํามันซักแหง มีคุณสมบัติในการรักษาความมันไดดี มี
ความทนทานและความตา นทานตอสภาพดนิ ฟา อากาศไดด ี เหมาะกับงานไมและเหล็ก นิยมใช
ในงานอุตสาหกรรมและในบรรยากาศทมี่ คี วามช้ืน
- สีฟโนลิค (Phenolic varnish paint) มีสวนผสมของฟนอล ฟอรมาลดีไฮด และ
น้ํามันซักแหง สีชนิดนี้มีคุณสมบัติตานทานตอนํ้า ความช้ืน และสารเคมีไดดีกวาสีน้ํามันและ
สอี ลั ไคด สชี นดิ นเี้ หมาะกบั งานคอนกรตี ไม และเหลก็ และในบรรยากาศทมี่ คี วามชื้นหรืองานที่
จุม อยใู นนาํ้
- สีอีพอกซี่เอสเตอร (Epoxy ester paint) สีชนิดน้ีมียางเปนสวนผสม ไดแก
เอพคิ ลอโรไฮดริน บิสฟนอลเอ กับน้ํามันซักแหง สีชนิดนี้มีคุณสมบัติทนทานตอความช้ืนและ
สารเคมี เหมาะกบั งานไมและเหล็ก นยิ มใชในงานอตุ สาหกรรม
- สีฐานน้ํา (Water base paint) สีชนิดนื้มีสวนผสมของยางสไตรีน-บิวทาเดียน
โพลีไวนิลอะซิเตท หรือโพสีอะคริลิค ละลายในน้ํา เหมาะกับงานท่ีเปนคอนกรีตและไม
แผนฟล มของสชี นดิ นี้เมื่อแหง แลวจะมรี พู รุน จงึ ทาํ ใหน้ําและความชืน้ ระเหยออกไปได ไมเหมาะ
กบั งานที่จมุ ในนา้ํ และฝง ดินตลอดเวลา

230 การตกแตงผิวสําเร็จ

- สีเรืองแสง (Fluorescent paint) สชี นิดนี้มีคณุ สมบัติพเิ ศษในการสะทอ นแสง เมื่อ
มีแสงมากระทบ ผงสีที่ใช ไดแก โรแดมมิน สังกะสีซัลไฟด ละลายในยางสังเคราะหเทอรโม
พลาสตกิ สชี นดิ นเี้ หมาะกบั งานทาํ เคร่ืองหมายจราจร

- สีทนไฟ (Fire retardant paint) สชี นดิ นมี้ ีคุณสมบัติพิเศษสามารถทนความรอน
ไดสงู ผงสีชนดิ น้ี ไดแก สังกะสแี ละแอนตโิ มนิออกไซด แคลเซียมและตะกั่วคารบอเนต ซิลิคอน
ยางคลอริเนต คลอริเนตพาราฟน สีชนิดนี้เหมาะกับงานไม คอนกรีต และงานปูนฉาบ ที่ใช
ภายใน

องคประกอบของสี ไดแ ก เนอ้ื สี (Pigments) กาว (Binder) และสารละลาย (Solvent)
- เนอื้ สี (Pigments) เนือ้ สเี ปน สวนประกอบทที่ าํ ใหมองเห็นเปนสตี า ง ๆ เฉพาะเนื้อสี
อยา งเดยี วมีลักษณะแหง เปน ผงละเอยี ด เชน สดี าํ เฉพาะเนอ้ื สจี ะดาํ บริสุทธิ์เหมือนฝุนเขมาจาก
เตาไฟ สบี างชนดิ ผสมผงอลมู เิ นียมละเอยี ดลงไปในเนอ้ื สี ทาํ ใหม องเหน็ เปน สีสะทอนแสง สีชนิด
นจ้ี งึ นิยมเรยี กวา สเี มทาลคิ
- กาว (Binder) กาวท่ีผสมกับสีจะชวยใหสีเกาะตัวเปนเนื้อเดียวกัน และยังชวยให
เนื้อสเี กาะระหวางเนือ้ สกี บั ผิวโลหะ
- สารละลาย (Solvent) สารละลายเปนสวนประกอบที่ทําใหสีเหลวงายตอการพน
หรือทา ถาปราศจากสารละลาย จะทําใหการพนหรือการทาสียุงยากเพราะสีขนและเหนียว
เกนิ ไป ภายหลังการพนหรือทาสีลงบนชิ้นงาน สารละลายจะระเหยออกไป ทําใหเหลือเฉพาะ
เนอ้ื สแี ละกาวตดิ ไวบนชน้ิ งานเทาน้นั

โดยกอนขั้นตอนการเคลือบสีจะตองทําความสะอาดผิวชิ้นงานใหสะอาด จากนั้นจึง
สามารถเคลือบผิวชน้ิ งานดวยสรี องพืน้ และสที ับหนา ตามลําดบั

- สรี องพื้น (Primer) กอนท่ีจะเคลือบสีทับหนา จําเปนตองเคลือบสีรองพ้ืนชั้นหนึ่ง
กอ น เพื่อเปนตัวยึดเหน่ียวระหวางสีทับหนาและพื้นผิวโลหะ สีรองพื้นจะชวยปองกันเชื้อราได
และประหยัดสีจริง การเคลือบสีรองพ้ืนจะเคลือบก่ีชั้นข้ึนอยูกับความจําเปนในแตละงาน โดยสี
รองพ้นื สามารถแบง ไดเปน 2 ชนิด ไดแก สรี องพื้นชนดิ ใสและสรี องพน้ื ชนิดขน

- สีทับหนา (Top coat) หรือสีจริงที่ตองการ เปนสีที่ใชเคลือบครั้งสุดทาย เพื่อเพ่ิม
คณุ คา และความสวยงาม การเคลือบจะตองเริม่ หลังจากท่สี ีรองพ้ืนแหงสนิทกอน โดยจํานวนชั้น
การเคลือบขึ้นกับงานที่ตองการ ซึ่งสภาพการทํางานท่ีช้ืนจะทําใหสีจริงบวมปูด หลุดออกมา
และอายกุ ารใชง านลดลงได

การตกแตง ผวิ สําเรจ็ 231

คาํ ถามทายบทท่ี 8

จงเตมิ คาํ ตอบลงในชอ งวา งใหถ ูกตอ งสมบูรณ

1. กรรมวิธีที่ใชก ารในการทําความสะอาดผิวงานแบง ออกเปนกี่วิธี อะไรบา ง จงยกตัวอยา ง
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

2. การเคลือบผิวงานดวยกรรมวิธี Electroplating เหมือนหรือแตกตางจากกรรมวิธี
Electroforming อยา งไร จงอธิบาย
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

3. การเคลือบผิวงานดวยกรรมวิธี Phosphate coating เหมือนหรือแตกตางจากกรรมวิธี
Chromate conversion coating อยา งไร จงอธิบาย
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

4. การเคลือบผิวงานดวยกรรมวิธี Electroplating เหมือนหรือแตกตางจากกรรมวิธี
Anodizing อยา งไร จงอธบิ าย
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

5. การเคลอื บผวิ งานดวยกรรมวิธี Sputtering เหมือนหรือแตกตางจากกรรมวิธี Ion plating
conversion coating อยางไร จงอธบิ าย
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

232 การตกแตงผิวสําเรจ็

6. จงเลือกกรรมวิธีการเคลือบผิวงานโดยไมใชไฟฟามา 1 วิธี พรอมอธิบายกรรมวิธีโดย
ละเอยี ด
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

7. จงอธิบายการเคลอื บผิวงานดว ยกรรมวิธี Evaporation
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

8. หากตองการอัตราการเคลือบผิวงานที่สูงและความหนาของผิวเคลือบที่สมํ่าเสมอควร
เลอื กใชก รรมวธิ ีใด จงอธบิ ายกรรมวิธีโดยละเอยี ด
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

9. จงบอกองคประกอบของสี และแตล ะองคประกอบมีหนา ท่อี ะไรบาง
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

10. จงเลือกกรรมวธิ กี ารเคลือบผิวงานท่ีเหมาะสมสําหรับการเคลือบผิวเหล็กดวยทองแดงมา 1
วิธี พรอมอธิบายกรรมวิธโี ดยละเอยี ด
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

การตกแตง ผวิ สําเร็จ 233

เอกสารอา งอิง

ชลิตต มธุรสมนตรี และคณะ. กระบวนการผลิต. กรงุ เทพฯ: ศนู ยส งเสริมอาชีวะ, 2544.
Bhalani Industries. Vibratory Finishing Machine 2557. (ระบบออนไลน) แหลง ขอมลู :

http://www.indiamart.com/bhalani-industries/finishing-machine.html
Clear Metals Inc. Sputtering 2557. (ระบบออนไลน) แหลง ขอ มลู :

http://clearmetalsinc.com/technology/
EC21 Inc. Ion Plating System 2557. (ระบบออนไลน) แหลง ขอ มลู :

http://isysinc.en.ec21.com/HCD_Ion_Plating_System--1045567_
1045576.html
Gardner Business Media, Inc. Vacuum Evaporation Deposition 2557.
(ระบบออนไลน) แหลง ขอมลู : http://www.pfonline.com/articles/vacuum-
deposition-and-coating-options
Guyson Corporation. Blast Finishing System 2553. (ระบบออนไลน) แหลงขอมูล:
http://www.guyson.com/whatsnew/product-news/blast-finishing-system-
ensures-all-around-coverage/
https://rdl.train.army.mil. Alkaline cleaning 2556. (ระบบออนไลน) แหลงขอ มูล:
https://rdl.train.army.mil/catalog/view/100.ATSC/94A83DB2-B749-45D9-
A0FF- 0EC22B14ABD5-1276037346536/38-3/ch2.htm
KeywordPictures. Hot Dipping 2557. (ระบบออนไลน) แหลง ขอมูล:
http://www.keywordpicture.com/keyword/hot%20dipping/
Parker Trutec Inc. Phosphate Coating 2557. (ระบบออนไลน) แหลง ขอ มูล:
http://www.parkertrutec.com/parkertrutec/phosphate_coatings.aspx
Quingdao Shishi Electronic Co.,Ltd. Electroforming 2557. (ระบบออนไลน)
แหลง ขอมูล: http://en.qd-ss.com/products_detail/&productId=2198b8c3-c700-
4295-9e1f-1fc24c921e3a&comp_stats=comp-FrontProducts_list01-
1301555551309.html
S. Berliner, III. Ultrasonic cleaning 2556. (ระบบออนไลน) แหลงขอมูล:
http://berliner-ultrasonics.org/us-clean.html
Shree Rajasthan Iron Foundry. Polishing Machine 2557. (ระบบออนไลน) แหลง ขอมลู :
http://www.shreerajasthanironfoundry.com/Category.aspx?catID=3

234 การตกแตงผวิ สําเร็จ

UCE Ultrasonic Co.,Ltd. Dual Chamber Ultrasonic Cleaning Machine 2554.
(ระบบออนไลน) แหลง ขอมลู : http://www.ultra-piezo.com/Products/ultrasonic-
cleaner/ultrasonic-cleaner- machine/40.html

บทท่ี 9

การปรบั ปรุงคณุ ภาพโลหะดว ยความรอ น
(Heat Treatment of Metals)

กรรมวิธีทางความรอนเปนการใหความรอนแกโลหะจนรอนแดงและทําใหเย็นตัวลงจน
กลายเปนของแข็งเพ่ือเปลี่ยนสภาพของสมบัติทางกายภาพของโลหะนั้น กระบวนการดังกลาว
จะทาํ ใหโลหะมีความแขง็ เฉพาะผิวหนา ตานทานตอการกัดกรอน และตัดเฉือนยาก หรืออาจทํา
ใหโลหะออนตัวเพื่อชวยใหการตกแตงผิวสําเร็จโดยเคร่ืองจักรทําไดงายข้ึน เนื่องจากกรรมวิธี
ทางความรอนเหลานี้สามารถขจัดความเคนและความเครียดภายใน ลดขนาดเม็ดเกรน เพิ่ม
ความเหนียว (Toughness) และรักษาความแข็งแรงไว โดยการวิเคราะหโลหะจําเปนอยางยิ่งท่ี
จะตองทราบเปอรเซ็นตของสวนผสมของธาตุประกอบตาง ๆ เชน คารบอน นิกเกิล โครเมียม
แมงกานสี โมลิบดีนัม ทังสเตน ซิลิคอน วาเนเดียม ทองแดง และโคบอลต เปนตน ซึ่งมีสวนใน
การปรับปรุงและเปล่ียนแปลงสมบัติทางกายภาพของโลหะ โดยเฉพาะอยางย่ิงเปอรเซ็นต
คารบอน

โครงสรางของเหล็กกลาที่เปลี่ยนแปลงไปหลังจากการปรับปรุงดวยกรรมวิธีทางความ
รอ นจะขน้ึ กับระยะเวลาที่ใชในการทําใหเหล็กกลาเย็นตัวลง ซ่ึงแสดงไดดังแผนภาพสมดุลเหล็ก
และคารบอน (รปู ที่ 9.1) เหล็กทมี่ ีเปอรเซ็นตคารบอนนอยกวา 0.83% เรียกวาพวกเหล็กไฮโปยู
เทคทอยด (Hypo-eutectoid steels) สว นพวกทม่ี ีเปอรเ ซน็ ตคารบ อนมากกวา 0.83% เรียกวา
เหล็กไฮเปอรยูเทคทอยด (Hyper-eutectoid steels) โดยจากแผนภาพสามารถแยกประเภท
เหลก็ ตามองคประกอบยอ ยไดเปน 4 ประเภท คือ

1. เฟอรไรต (Ferrite) หรือเรียกวาเหล็กแอลฟา เปนสารละลายของแข็งที่มีเน้ือ
เดียว จะมีเปอรเซ็นตคารบอนสูงสุด 0.04% ที่สามารถละลายไดที่อุณหภูมิ
1,333 °F (723 °C) โดยมีลักษณะโครงสรางผลึกแบบอะตอมอยูศูนยกลาง
โครงสราง (Body-centered cubic) เปนโลหะท่ีมีลักษณะออนและเหนียว
สามารถนาํ ไปรดี ดว ยอุณหภูมปิ กติได

2. ซีเมนไทต (Cementite) หรือเรียกวาเหล็กคารไบด เปนสารประกอบเชิงโลหะ
ระหวางเหล็กกับคารบอน มีสูตรทางเคมีคือ Fe3C มีความแข็งและเปราะ แตกหัก
งายเมอื่ ไดรบั แรงกระแทก และเปน องคประกอบหน่งึ ของเพริ ล ไลต

236 การปรับปรุงคุณภาพโลหะดวยความรอ น
3. เพิรล ไลต (Pearlite) เปนผลกึ ทเี่ กดิ รวมกนั ระหวางเฟอรไ รตและซีเมนไทตซ่ึงเกิด
จากปฏิกิริยายเู ทคทอยด (Eutectoid reaction) เปนการสลายตัวของออสเทนไนต
ที่อุณหภูมิ 1,333 °F (723 °C) โดยท่ีเปอรเซ็นตคารบอน 0.83% จะเกิดการเรียง
สลับกันระหวางเฟอรไรตกับซีเมนไทต ซึ่งมีลักษณะเหมือนเปลือกมุก (Mother of
pearl)
4. ออสเทนไนต (Austenite) หรือเรียกวาเหล็กแกมมา เปนสารละลายของแข็งท่ีมี
เน้ือเดียว มีโครงสรางผลึกแบบผิวหนา มีอะตอมกลาง (Face-centred cubic) มี
เปอรเซ็นตคารบอนปนอยูสูงสุด 1.7% ที่สามารถละลายไดท่ีอุณหภูมิ 2,066 °F
(1,130 °C) เปนโลหะที่มลี ักษณะออ นและไมเ ปนแมเ หลก็
โดยโครงสรางจลุ ภาคของเหลก็ กลาคารบ อนท้งั 4 ประเภท แสดงดังรูปที่ 9.2 และในบท

นี้จะกลาวถึงกรรมวิธีทางความรอนที่ใชปรับปรุงคุณภาพเหล็กกลาคารบอนที่นิยมใชกันใน
อุตสาหกรรมโลหะทั้งหมด 4 วิธี ไดแก การชุบแข็ง (Hardening) การอบคืนตัว (Tempering)
การปรบั ปรุงความเหนยี ว (Normalizing) และการอบออ น (Annealing)

รูปท่ี 9.1 แผนภาพสมดุลเหล็กและคารบอน (บญุ ธรรม, 2553)

การปรับปรุงคุณภาพโลหะดวยความรอ น 237

รูปที่ 9.2 โครงสรางจุลภาคของเหล็กกลาคารบอน (คัดมาจาก http://www.bondhus.com)

9.1 การชุบแข็ง (Hardening)
การชุบแข็งเปนกรรมวิธีการใหความรอนแกช้ินงานเหล็กกลาจนรอนแดง โดยใหมี

อุณหภูมิเลยจุดเปล่ียนแปลงสมบัติของเหล็กกลาไปประมาณ 86-122 °F (30-50 °C) โดย
ระยะเวลาในการใหความรอนขึ้นอยูกับความหนาของชิ้นงาน จากนั้นทําใหเย็นลงอยางรวดเร็ว
ในสารชุบแข็ง (Quenching) ใหอยูในชวงอุณหภูมิวิกฤติ (550-600 °C) เพื่อใหเหล็กมี
โครงสรางท่ีเปล่ียนแปลงไปจากเดิมอยางสมบูรณ (Transformation) จากออสเทนไนต
เปล่ียนไปเปนมารเทนไซต (Martensite) ซึ่งเปนลักษณะโครงสรางที่แข็งและเปราะ ถาย่ิงมี
ปริมาณคารบอนปนอยูในเนื้อโลหะมากก็จะยิ่งแข็งมาก เมื่อนําไปใชงานจะแตกหักงาย จึงตอง
นําไปอบคืนตัว (Tempering) เพ่ือใหปริมาณคารบอนที่มีอยูเกินจุดอิ่มตัวปกติแยกตัวออกมา
ทาํ ใหความเปราะลดนอ ยลงและมคี วามเหนียวเพม่ิ ขึ้น

9.1.1 สารชบุ แข็ง (Quenching medium)
ก. อากาศ นิยมใชในการชุบแข็งเหล็กกลาเคร่ืองมือ โดยวิธีการเปาอากาศดวยพัดลม
ไปยังชิ้นงาน ใหอากาศไหลไปยังสวนที่หนาที่สุดของเหล็ก เพื่อชวยคายความรอนไดอยาง
ทว่ั ถึง
ข. น้ํา วิธีการชุบแข็งคือ จุมเหล็กกลารอนลงไปในนํ้า เน่ืองจากนํ้ามีความจุความรอน
จาํ เพาะทสี่ งู จึงทาํ ใหเกดิ การแลกเปลยี่ นความรอนระหวางผิวเหล็กกลาและนํ้าอยางรวดเร็ว แต
มีขอเสียคือ น้ําจะทําใหเหล็กกลาเปนสนิม และการเย็นตัวอยางรวดเร็วเกินไปจะทําให
เหลก็ กลาแตกราวได

238 การปรับปรงุ คณุ ภาพโลหะดวยความรอน

ค. น้ําเกลือ 10% (10% Sodium chloride salt) วิธีการชุบแข็งคือ จุมเหล็กกลา
รอนลงไปในน้ําเกลือ ซ่ึงน้ําเกลือจะเปนสารชุบแข็งที่ทําใหเหล็กกลาเย็นตัวไดรวดเร็วกวานํ้า
เนื่องจากมีชวงอุณหภูมิการเดือดท่ีกวางกวาน้ํา แตน้ําเกลือจะทําใหเหล็กกลาเปนสนิมและเกิด
การกดั กรอ นไดม ากกวาน้าํ

ง. นา้ํ มัน วิธีการชุบแข็งคือ จุมเหล็กกลารอนลงไปในน้ํามัน เน่ืองจากนํ้ามันมีจุดเดือด
สูงมาก จงึ ทาํ ใหเ กดิ การแลกเปลีย่ นความรอ นระหวางผิวเหล็กกลาและน้ํามันไดอยางชา ๆ และ
ชว ยลดการแตกราวของเหล็กกลาได แตม ีขอเสียคือ การชุบแข็งดวยน้ํามันจะทําใหเกิดควัน ไอ
นํา้ มัน คราบนาํ้ มัน และเปลวไฟ

จ. สารชุบแขง็ โพลเิ มอร (Polymer quench) วิธกี ารชุบแข็งคือ จุมเหล็กกลารอนลง
ไปในสารชุบแข็งโพลิเมอร ซึ่งเปนสวนผสมของนํ้ากับกลีคอลโพลิเมอร (Glycol polymer)
สารชบุ แข็งโพลิเมอรจะมีอัตราการคายความรอนอยูระหวางนํ้ากับนํ้ามัน เกิดการกัดกรอนนอย
กวา น้าํ และน้าํ มัน และไมม ีเปลวไฟเกิดขึน้ ในขณะทําการชุบแขง็

โดยท่ัวไปเหล็กกลาคารบอนต่ําและปานกลางจะนิยมชุบแข็งโดยใชนํ้าเพื่อใหมีอัตรา
การเย็นตัวท่ีรวดเร็ว แตในเหล็กกลาคารบอนสูงและเหล็กกลาผสมจะชุบแข็งโดยใชน้ํามัน เชน
นํ้ามันเช้ือเพลิง (Fuel oil) น้ํามันแร (Mineral oil) นํ้ามันผสมจากสัตว (Fish oil) เปนตน
ซง่ึ จะมอี ตั ราการเยน็ ตวั ไมเ ทากัน ดงั แสดงในตารางท่ี 9.1

ตารางที่ 9.1 อัตราการคายความรอนของสารชุบแข็งชนิดตาง ๆ เทียบกับนํ้า (คัดมาจาก
http://www.tpub.com)

การปรับปรุงคณุ ภาพโลหะดวยความรอ น 239

ในการชุบแข็ง นอกจากสารชุบแข็งแลว ยังตองคํานึงถึงการจุมช้ินงาน การจัดชิ้นงาน
ลงจุม และการกวนในของเหลวนั้น ๆ เพื่อใหชิ้นงานเย็นตัวลงอยางสมํ่าเสมอ ท้ังนี้เพื่อปองกัน
การชบุ แขง็ ทไี่ มสมาํ่ เสมอและการบิดงอ

9.1.2 วธิ ีการชบุ แข็งเหล็กกลา มีอยู 7 วธิ ี คือ
ก. การชุบแขง็ ดวยเปลวไฟ (Flame hardening) มีขน้ั ตอนดังน้ี

1) เผาใหความรอนกับเหล็กกลาจนกระท่ังรอนแดงโดยใชหัวเปาเปลวไฟหรือ
เตาเผา ดังแสดงในรปู ที่ 9.3

2) นําเหล็กกลาที่รอนแดงจุมลงไปในถังบรรจุสารชุบแข็งที่อุณหภูมิหอง
จากนั้นนําเอาเหล็กกลาออก เหล็กกลาขณะน้ีจะมีความแข็งและเปราะมาก ถาถูกตีจะแตกปน
คลา ยกบั แกว

3) เผาใหค วามรอนกับเหล็กกลาอีกคร้ัง โดยใชหัวเปาเปลวไฟหรือเตาเผา จับ
ตาดูการเปล่ียนแปลงสีของเหล็กกลาเม่ือรอนขึ้นเรื่อย ๆ จนเปนสีนํ้าเงิน จึงดึงเหล็กกลาออก
จากเตาเผา และจุมเหล็กกลาลงไปในถังบรรจุสารชุบแข็งอีกคร้ัง จะไดเหล็กกลาท่ีมีความแข็ง
ความลกึ ของผวิ แขง็ ประมาณ 3-3.8 มลิ ลิเมตร

รูปท่ี 9.3 การใหค วามรอ นดวยเปลวไฟ (คดั มาจาก http://www.visualphotos.com)

ข. การชุบแข็งดวยการเหน่ียวนําไฟฟา (Induction hardening) เปน
กระบวนการใหความรอ นโดยการเหนี่ยวนําจากขดลวดแมเหล็กไฟฟา โดยใชไฟฟากระแสสลับ
ที่มีกระแสไฟฟาและความถ่ีสูง (5,000-500,000 เฮิรตซ) ทําใหเกิดกระแสไหลวนภายใน
เหลก็ กลา ความตานทานภายในเหล็กกลาจะทําใหเกิดความรอนขึ้น (รูปท่ี 9.4) โดยข้ันตอนใน
การชบุ แขง็ คือ

1) ใหความรอนกับเหล็กกลาจนกระทั่งรอนแดงโดยใชเคร่ืองมือการเหนี่ยวนํา
ไฟฟาซึ่งประกอบดวยขดลวดแมเหล็กไฟฟา วิธีการน้ีจะไดช้ินงานเหล็กกลาที่ไมมีสะเก็ด
(Sealing) สะอาด และบิดเบ้ยี วนอ ย แตเครือ่ งมือมีราคาแพง

240 การปรับปรุงคุณภาพโลหะดวยความรอ น
2) นําเหล็กกลาท่ีรอนแดงจุมลงไปในถังบรรจุสารชุบแข็งท่ีอุณหภูมิหอง

จากนน้ั จงึ นําเอาเหลก็ กลาออกจากถัง

รปู ท่ี 9.4 การใหค วามรอ นดวยการเหนี่ยวนําไฟฟา (คัดมาจาก http://www.indiamart.com)
ค. การทําคารบูไรซ่ิง (Carburizing) เปนกรรมวิธีการชุบแข็งที่เพ่ิมคารบอน

ระหวาง 0.1-0.3% โดยนํ้าหนัก ใหแกผิวของเหล็กกลาคารบอนตํ่าจนผิวหนาของเหล็กกลา
คารบอนต่ํากลายเปนเหล็กกลาคารบอนสูง ซึ่งคารบอนท่ีเติมเขาไปอาจอยูในรูปของของแข็ง
ของเหลว หรือกาช หลังเสร็จสิ้นกระบวนการจะไดช้ินงานท่ีมีผิวนอกแข็งและภายในเหนียว

รปู ท่ี 9.5 การทําคารบ ูไรซ่งิ แบบเติมคารบอนชนดิ แขง็ (คัดมาจาก http://blog.ub.ac.id)
ค.1 การเติมคารบ อนชนดิ แข็ง เรียกวา Pack carburizing มขี ้นั ตอนดงั นี้
1) ใหความรอนกับเหล็กกลาดวยการเผาใหความรอนโดยใชเตาเผา

จนกระทงั่ รอ นแดง อณุ หภูมปิ ระมาณ 900-950 °C
2) ใสค ารบ อนชนิดแข็งประเภทผงถานไม (Charcoal) ประมาณ 70-

การปรบั ปรุงคณุ ภาพโลหะดวยความรอ น 241
80% โดยนํ้าหนักผสมกับสารตัวเรงปฏิกิริยา (Energizen) เขาไปในเตา ดังแสดงในรูปที่ 9.5
เผาคารบอนชนิดแข็งรวมกับเหล็กกลาคารบอนต่ําเพื่อใหคารบอนแพรกระจายเขาไปในผิว
ภายนอกของเหลก็ กลา โดยใชเวลาเผาประมาณ 2-3 ช่วั โมง จนไดชั้นคารบอนปริมาณสูง หนา
ประมาณ 1 มลิ ลิเมตร เคลอื บผิวเหล็กกลา

3) นําเหล็กกลาท่ีเคลือบผิวดวยคารบอนสูง จุมลงไปในถังบรรจุสาร
ชุบแขง็ ทอ่ี ุณหภูมิหอง จากน้นั จึงนาํ เอาเหล็กกลา ออกจากถัง

(ก)

(ข)
รปู ท่ี 9.6 การทําคารบูไรซิ่งแบบเติมคารบ อนชนิดเหลว (ก) การจุม ชิ้นงานเหลก็ กลาลงในถงั ท่ี

บรรจสุ ารชบุ แข็ง และ (ข) สารชุบแข็งจาํ พวกสารละลายเกลอื
(คัดมาจาก http://www.andersonspecialty.com และ http://blog.ub.ac.id)

ค.2 การเติมคารบ อนชนิดเหลว มีขั้นตอนดังน้ี
1) ใหความรอนกับเหล็กกลาดวยการเผาใหความรอนโดยใชหัวเปา

เปลวไฟจากแกสอะเซติลีน จนกระท่ังรอนแดง วิธีน้ีจะใหความรอนที่รวดเร็วและสม่ําเสมอ
ช้ินงานบิดตัวนอย และความหนาของชั้นคารบอนปริมาณสูงที่เคลือบผิวเหล็กกลาไมเกิน
0.25 มลิ ลิเมตร

242 การปรบั ปรุงคุณภาพโลหะดวยความรอน

2) จุมเหลก็ กลา ท่รี อ นแดงนี้ลงไปในถงั บรรจุนํ้ามันท่ีมีปริมาณคารบอน
สูงที่อุณหภูมิหองหรือสารละลายเกลือโซเดียมไซยาไนด (Sodium cyanide salt) จากนั้นจึง
นาํ เอาเหลก็ กลา ออกจากถงั ดังแสดงในรปู ที่ 9.6

ค.3 การเตมิ คารบอนชนิดกาซ มขี น้ั ตอนดงั น้ี
1) ใหความรอนกับเหล็กกลาดวยการเผาใหความรอนโดยใชเตาเผาท่ี

บรรจุกาซทีม่ ปี ริมาณคารบ อนสงู เชน มีเทน โพรเพน แอมโมเนีย หรือกาซธรรมชาติ (Natural
gas) จนกระท่ังรอนแดง (รูปที่ 9.7) อุณหภูมิประมาณ 900 °C โดยใชเวลาเผาไมเกิน
4 ช่ัวโมง เหมาะกับชิ้นงานขนาดเล็กที่ตองการช้ันคารบอนปริมาณสูง ความหนาท่ีไดประมาณ
0.35-1 มลิ ลิเมตร เคลือบผิวเหล็กกลา

2) นําเหล็กกลาท่ีรอนแดงจุมลงไปในถังบรรจุสารชุบแข็งที่
อณุ หภมู หิ อง จากนัน้ จงึ นาํ เอาเหล็กกลาออกจากถัง

รปู ท่ี 9.7 การทําคารบูไรซ่ิงแบบเตมิ คารบอนชนิดกา ซ
(คัดมาจาก http://www.ravimetal.com)

ง. การทําไนไตรด (Nitriding) เปนกรรมวิธีการชุบผิวแข็งอีกวิธีหนึ่งท่ีทําให
ผวิ ชนิ้ งานเกิดเปนโลหะไนไตรด โดยมขี น้ั ตอนดงั น้ี

1) ใหค วามรอ นกับเหล็กกลาดวยการเผาใหความรอนโดยใชเตาเผาท่ีบรรจุกาช
แอมโมเนียท่อี ุณหภูมิประมาณ 482-621 °C ดังแสดงในรูปที่ 9.8 เปนเวลา 2-4 วัน แอมโมเนีย
จะสลายตัวไดเปนแกสไฮโดรเจนและไนโตรเจน โดยแกสไนโตรเจนจะรวมตัวกับเหล็กกลาซึม
เขา ไปในผวิ งาน เกิดเปน โลหะไนไตรด

2) นาํ เหล็กกลาจุมลงไปในถังบรรจุสารชุบแข็งที่อุณหภูมิหอง จากน้ันจึงนําเอา
เหล็กกลาออกจากถัง จะไดช้ินงานที่เกิดการบิดเบี้ยวนอย มีความแข็งท่ีผิวงานมาก ความลึก
ของผวิ แข็งประมาณ 0.25-0.9 มลิ ลเิ มตร และกระจายอยางละเอียดตลอดผิวหนาของโลหะ โดย

การปรบั ปรุงคณุ ภาพโลหะดวยความรอน 243

ธาตทุ อี่ ยูในรปู ของไนไตรดท ่เี หมาะสําหรับการทํางานวิธีน้ี ไดแก ธาตุโครเมียม โมลิบดีนัม และ
อะลมู ิเนยี ม

รูปที่ 9.8 เตาเผาสําหรับการทาํ ไนไตรด (คัดมาจาก http://www.mmfurnaces.com)

จ. การทําไซยาไนด (Cyaniding) เปนกรรมวิธีการชุบแข็งท่ีเร็วท่ีสุด มีประสิทธิภาพ
แตอันตรายสูง ดงั นั้นในการชบุ แขง็ จึงตอ งทาํ ดว ยความระมดั ระวงั เปนอยางสูง ซึง่ มีข้ันตอนดงั น้ี

1) ใหค วามรอนกับเหล็กกลาดวยการเผาใหความรอนโดยใชเตาเผาท่ีบรรจุสาร
โซเดียมไซยาไนด (Sodium cyanide) ที่อุณหภูมิประมาณ 870-955 °C โดยใชเวลาในการ
เผาประมาณ 20-30 นาที

2) นําเหล็กกลาจุมลงไปในถังบรรจุสารชุบแข็งที่อุณหภูมิหอง เพื่อลดอุณหภูมิ
ลงอยางรวดเร็วและลางเอาสารไซยาไนดออก จากนั้นจึงนําเอาเหล็กกลาออกจากถัง จะได
ชนิ้ งานทเ่ี กิดการบดิ เบยี้ วนอย มีความแข็งทีผ่ วิ งานมากกวาการชุบแข็งดวยวิธีคารบูไรซ่ิง ความ
ลึกของผวิ แขง็ ประมาณ 0.25-0.8 มลิ ลเิ มตร

ฉ. การทําคารบอนไนไตรด (Carbonitriding) เปนกรรมวิธีการชุบแข็งที่ผสม
ระหวางการทําไนไตรดและการทําคารบูไรซ่ิง โดยสามารถลดอุณหภูมิของช้ินงานเหล็กกลาได
มากกวากรรมวิธีการทําไนไตรดและใชเวลานอยกวาการทําคารบูไรซิ่ง จึงใหผลคุมคาทาง
เศรษฐกิจมากกวาการทําคารบูไรซิ่ง และชวยลดการบิดเบ้ียวของชิ้นงานลงระหวางการชุบแข็ง
มขี ั้นตอนดังนี้

1) ใหความรอนกบั เหลก็ กลาดว ยการเผาใหความรอนโดยใชเตาเผาท่ีบรรจุกาซ
ท่ีมีปริมาณคารบอนสูง (คลายกับการทําคารบูไรซ่ิงแบบการเติมคารบอนชนิดกาซ) และกาซ

244 การปรบั ปรุงคุณภาพโลหะดวยความรอน

แอมโมเนยี (คลา ยกับการทําไนไตรด) จนกระทั่งรอนแดง อณุ หภูมปิ ระมาณ 850 °C ไนโตรเจน
และคารบ อนจะถูกดดู ซบั ทผ่ี ิวเหล็กกลาและแพรกระจายเขาไปในผิวงาน

2) นําเหลก็ กลาจุมลงไปในถังบรรจุสารชุบแข็งท่ีอุณหภูมิหอง จากนั้นจึงนําเอา
เหลก็ กลาออกจากถงั

ช. การทําเฟอรไรตกิ ไนโตรคารบูไรซ่ิง (Ferritic nitrocarburizing) เปนกรรมวิธี
การชุบแข็งท่ีคลายกับการทําคารบอนไนไตรด แตตางกันท่ีการชุบแข็งดวยการทําเฟอรไรติก
ไนโตรคารบูไรซ่ิงจะทําที่อุณหภูมิตํ่ากวาอุณหภูมิวิกฤติ ซึ่งจะทําใหไดชิ้นงานเหล็กกลาที่มี
โครงสรา งเปน เหลก็ เฟอรไ รต

1) ใหค วามรอ นกบั เหลก็ กลา ดว ยการเผาใหความรอนโดยใชเตาเผาที่บรรจุกาซ
ที่มีปริมาณคารบอนสูงและกาซแอมโมเนีย จนกระทั่งรอนแดง อุณหภูมิประมาณ 525-650 °C
ไนโตรเจนและคารบ อนจะถกู ดูดซบั ทผ่ี วิ เหลก็ กลาและแพรก ระจายเขาไปในผวิ งาน

2) นาํ เหลก็ กลาจุมลงไปในถังบรรจุสารชุบแข็งท่ีอุณหภูมิหอง จากนั้นจึงนําเอา
เหล็กกลา ออกจากถัง

9.2 การอบคนื ตัว (Tempering)
การอบคืนตัว คือกรรมวิธีท่ีตอเนื่องจากการชุบแข็ง การอบคืนตัวจะทําใหเหล็กกลาที่

ผา นการชุบแขง็ ซึ่งมโี ครงสรา งเปนเหล็กมารเ ทนไซตทมี่ คี วามแข็งและเปราะ กลับมามีความแข็ง
(Hardness) แข็งแรง (Strength) เหนียว (Ductility) เหนียวแนน (Toughness) ความ
ตานทานแรงดึง (Tensile strength) ลดลง และโครงสรางมีความเสถียรย่ิงขึ้น โดยหลังจาก
กรรมวธิ กี ารอบคนื ตวั จะไดโครงสรางเหล็กกลาแบบซอรไบต (Sorbite) หรือโครงสรางทรูสไตต
(Troostite) ขึ้นกับอณุ หภูมิของการอบคืนตัว โดยมขี ้ันตอนหลังจากการชุบแขง็ ดังนี้

1) เมื่อเหล็กกลาเย็นตัวลงหลังจากการชุบแข็ง เหล็กกลาจะถูกนําไปอบคืนตัว
โดยการอบใหความรอนภายในเตาท่ีอุณหภูมิ 150-400 °C จะทําใหเหล็กกลามีโครงสรางแบบ
ทรสู ไตต (Troostite) ซงึ่ มคี วามออ นและเหนียว ทําไดโดยโดยการจุมเหล็กกลาลงไปในน้ํามันท่ี
มีอุณหภูมิ 350 °C ความรอนจะกระจายเขาไปในช้ินงานเหล็กกลา ทําใหมีอุณหภูมิเดียวกัน
ตลอดทั้งชิ้นงาน หรืออบใหความรอนที่อุณหภูมิ 400-700 °C โดยการจุมเหล็กกลาลงไปใน
สารละลายเกลือไนเตรด (Nitrate Salts) ซึ่งสามารถเพ่ิมอุณหภูมิเหล็กกลาไดถึง 625 °C
รักษาอุณหภูมิไวประมาณ 2 ช่ัวโมง จะทําใหเหล็กกลามีโครงสรางท่ีออนมากเรียกวา ซอรไบต
(Sorbite) ซ่ึงมีความแข็งแรงนอยกวา ทรูสไตต แตมีความออนและเหนียวมากกวา และรับแรง
เคน ไดนามิก (Dynamic stress) ไดดี

2) นําเหล็กกลาออกจากเตา และปลอยใหเย็นตัวลงอยางชา ๆ ท่ีอุณหภูมิหอง
โดยการพาความรอนตามธรรมชาติ

การปรับปรงุ คณุ ภาพโลหะดวยความรอน 245

9.3 การปรับปรงุ ความเหนียว (Normalizing)
การปรับปรุงความเหนียว มีวัตถุประสงคคือ เพ่ือทําใหโครงสรางเม็ดเกรนของชิ้นงาน

เหลก็ กลาละเอียดมากข้ึน มีความสมํ่าเสมอ และกําจัดความเคนภายในท่ีเกิดจากความรอนจาก
การข้ึนรูปงานรอนออก เชน การเช่ือม การหลอ หรือการตีข้ึนรูป เปนตน ทําใหเหล็กกลาออน
และเหนียวขึ้น ซึ่งเปนกรรมวิธีท่ีมักทํากอนทําการชุบแข็ง เพ่ือปองกันการแตกหักเสียหายของ
ช้ินงานเหล็กกลา โดยปกติเหล็กกลาคารบอนตํ่าไมจําเปนตองทําการปรับปรุงความเหนียว แต
อยางไรก็ตาม ถามีการปรับปรุงความเหนียวก็จะไมเกิดผลเสียหายใด ๆ การปรับปรุงความ
เหนยี วมีข้นั ตอนดงั นี้

1) ใหความรอนกับเหล็กกลาข้ึนอยางชา ๆ จนมีอุณหภูมิสูงกวาเสนอุณหภูมิ
ออสเทนไนต A3 และ Acm (รูปท่ี 9.9) ประมาณ 60 °C และรักษาอุณหภูมินี้ไวในเวลาที่
เหมาะสม เพ่อื ใหม ีการเปลีย่ นแปลงโครงสรางไปเปน เหลก็ ออสเทนไนตอ ยา งสมบรู ณ

2) นําเหล็กกลาออกจากเตา และปลอยใหเย็นตัวลงอยางชา ๆ ท่ีอุณหภูมิหองโดยการ
พาความรอนตามธรรมชาติ จะทําใหไดโครงสรางของเม็ดเกรนเปนแบบเพิรลไลตละเอียด
กบั เฟอรไรตหรอื เพิรลไลตละเอยี ดกับซเี มนไทตซ่ึงข้นึ กบั เปอรเ ซ็นตคารบอนที่มอี ยใู นเหลก็ กลา

แตเน่ืองจากการปลอยใหเย็นตัวลงในอากาศ อาจทําใหเกิดการท่ีเย็นตัวที่ไมสมํ่าเสมอ
เปน ผลทําใหช้ินงานมสี มบตั ิไมส ม่ําเสมอทว่ั ทั้งชนิ้ งาน จงึ ไมเ หมาะกับงานกลงึ กดั หรอื เจาะ

รปู ที่ 9.9 ตาํ แหนงของกรรมวิธกี ารปรับปรุงคุณภาพโลหะดว ยความรอนแตล ะวธิ บี นแผนภาพ
สมดลุ เหล็กและคารบอน (บุญธรรม, 2553)