การผลิตโลหะ: ทำความเข้าใจกระบวนการและประเภทของการผลิตโลหะแผ่น

การแปรรูปโลหะเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและหลากหลายอย่างไม่น่าเชื่อ ซึ่งครอบคลุมถึงการสร้างสรรค์สิ่งของในชีวิตประจำวันมากมาย เช่น เครื่องมือ เครื่องใช้ไฟฟ้า รถยนต์ และโทรศัพท์ การแปรรูปโลหะถือเป็นสิ่งสำคัญในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่จำเป็นที่เราใช้ในชีวิตประจำวัน กระบวนการผลิตโดยรวมยังรวมถึงรูปแบบและเทคนิคมากมายที่ได้รับการปรับให้เหมาะกับเป้าหมายเฉพาะ เทคนิคและวิธีการที่หลากหลายนี้มีส่วนช่วยในการผลิตผลิตภัณฑ์โลหะที่มีคุณภาพซึ่งจำเป็นต่อชีวิตประจำวันของเรา

ประเภทของโลหะที่ใช้ในการผลิตโลหะ

เพื่อให้เข้าใจพื้นฐานของการผลิตโลหะ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเข้าใจโลหะชนิดต่างๆ ที่ใช้ในกระบวนการ โลหะสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทกว้าง ๆ ได้แก่ โลหะหนักและโลหะอ่อน แต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสีย และแต่ละประเภทก็มีประโยชน์สำหรับการใช้งานเฉพาะด้าน

การประยุกต์โลหะหนักในการผลิตโลหะ

โลหะแข็ง เช่น สแตนเลส โครเมียม เหล็ก อินโคเนล และไทเทเนียม มักถูกสร้างขึ้นในระหว่างกระบวนการถลุงโดยการเติมองค์ประกอบอื่นๆ จำนวนเล็กน้อยลงในโลหะผสม ตัวอย่างเช่น การเติมโมลิบดีนัมและโครเมียมจะทำให้เกิดโลหะผสมเหล็ก 4140 ซึ่งเหมาะสำหรับเครื่องบินและกรณีการใช้งานที่คล้ายกัน ในทางกลับกัน คาร์บอนและแมงกานีสถูกนำมาใช้เพื่อสร้างเหล็กกล้า 1018 ที่มีความเหนียว แม้ว่าโลหะผสมทั้งสองประเภทจะเชื่อมได้ง่าย แต่ก็เสี่ยงต่อการเกิดสนิมได้หากไม่มีการตกแต่งเพิ่มเติมบนโลหะ

เหล็กกล้าไร้สนิมซีรีส์ 300 เป็นวัสดุที่แข็งแกร่งซึ่งเป็นเรื่องยากในการตัดเฉือน แต่เป็นทรัพยากรที่ดีเยี่ยมสำหรับอุปกรณ์อาหาร เครื่องมือทางการแพทย์ ภาชนะรับความดัน และการใช้งานทางอุตสาหกรรมอื่นๆ นอกจากนี้ยังไม่สามารถชุบแข็งได้เช่นเดียวกับที่เหล็กกล้าคาร์บอนทำ ในทางกลับกัน 17-4 PH เป็นวัสดุที่มีความทนทานอย่างไม่น่าเชื่อ โดยเติมทองแดง โครเมียม และนิกเกิลลงในโลหะผสม ทำให้เกิดวัสดุที่เป็นสเตนเลสสตีลในทางเทคนิค แต่มีความสามารถในการขึ้นรูปของซูเปอร์อัลลอยได้ วัสดุนี้ถูกใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์และการบินและอวกาศ เช่นเดียวกับอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อนสูงและมีความแข็งแรงของวัสดุสูงมาก

วัสดุ เช่น อินโคเนลและโคบอลต์โครเมียมเหมาะสำหรับสภาวะที่รุนแรงที่สุดเท่านั้น เนื่องจากมีความสามารถที่เป็นเลิศในช่วงอุณหภูมิที่ใช้งานได้สูง อินโคเนลใช้นิกเกิลมากกว่า 50 เปอร์เซ็นต์ในโลหะผสม และมักใช้สำหรับห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ไอพ่น ใบพัดกังหันก๊าซ และเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ในทางกลับกัน โคบอลต์โครเมียมใช้โคบอลต์ในโลหะผสม ทำให้เกิดวัสดุที่มีความทนทานต่อการสึกหรอสูง และสามารถเข้ากันได้ทางชีวภาพกับมนุษย์ด้วย คุณสมบัติสุดท้ายนี้คือสาเหตุที่โคบอลต์โครเมียมมักใช้ในการเปลี่ยนข้อเข่า/สะโพก การปลูกถ่ายฟัน การใส่ขดลวดหลอดเลือด และอื่นๆ

ในที่สุด ไทเทเนียมก็มีความแข็งแกร่งเป็นสองเท่าของเหล็กเหนียว ในขณะที่มีน้ำหนักเพียงครึ่งหนึ่ง มันถูกสร้างขึ้นโดยใช้อะลูมิเนียมและวานาเดียม ทำให้เกิดวัสดุที่ทนทานต่อการกัดกร่อนและแข็งแรง อีกทั้งยังสามารถเข้ากันได้ทางชีวภาพด้วย ทำให้เหมาะสำหรับสกรูกระดูก แผ่น หมุด และอื่นๆ ไทเทเนียมเป็นที่สนใจอย่างไม่น่าเชื่อสำหรับผู้ผลิตรถยนต์สมรรถนะสูงและอุตสาหกรรมการบินและอวกาศโดยรวม เนื่องจากมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่น่าประทับใจ

การประยุกต์โลหะอ่อนในการผลิตโลหะ

ในทางกลับกัน โลหะอ่อนมีความแข็งน้อยกว่าโลหะแข็งมาก แต่ถึงกระนั้นก็มีประโยชน์อย่างเหลือเชื่อในการใช้งานเฉพาะด้าน โลหะอ่อนทั่วไปบางชนิด ได้แก่ ทองเหลือง อลูมิเนียม ทองแดง และแมกนีเซียม โลหะอ่อนอลูมิเนียมมีความอ่อนตัวและอ่อนมาก ซึ่งหมายความว่าส่วนใหญ่ไม่สามารถนำมาใช้เพื่อจุดประสงค์ทางกลได้ อย่างไรก็ตาม สามารถใช้สร้างโลหะผสมได้เมื่อรวมกับสังกะสี ทองแดง แมกนีเซียม หรือซิลิคอน แล้วทำให้แข็งแกร่งขึ้นด้วยการบำบัดความร้อน โลหะผสมแมกนีเซียมที่พบมากที่สุดชนิดหนึ่งคือการผสมกับสังกะสีและอลูมิเนียม ทำให้ได้โลหะที่กลึงได้ซึ่งมีความสามารถในการหน่วงที่ดีเยี่ยมและยังขึ้นรูปได้ง่ายอีกด้วย นอกจากนี้ยังมีราคาแพงกว่าอลูมิเนียมรุ่นอื่นๆ ด้วย

ทองเหลืองมีความต้านทานสูงต่อการกัดกร่อนและผลกระทบจากสภาพอากาศ ซึ่งทำให้เป็นหนึ่งในวัสดุอเนกประสงค์ที่สุดในรายการนี้ ในทางกลับกัน ทองแดงเป็นหนึ่งในวัสดุที่นำไฟฟ้าได้มากที่สุดในประวัติศาสตร์ และถูกนำมาใช้ในการใช้งานต่างๆ เช่น ซีลระหว่างแก้วกับโลหะ การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ และแม้แต่เป็นพื้นผิวต้านจุลชีพ ทองแดงยังเป็นส่วนผสมในโลหะผสมหลายร้อยชนิด ซึ่งทำให้เกิดนิกเกิล-ทองแดง ทองแดงเทลลูเรียม อลูมิเนียม กันเมทัล บรอนซ์ โลหะผสมเหล็ก และอื่นๆ อีกมากมาย

กระบวนการและวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตโลหะ

ในกระบวนการ การผลิตโลหะคือการสร้างและประกอบส่วนประกอบโลหะต่างๆ โดยใช้เทคนิคต่างๆ รวมถึงการใช้แรงคนและระบบอัตโนมัติ สิ่งอำนวยความสะดวกที่เชี่ยวชาญด้านการผลิตโลหะโดยเฉพาะมักเรียกว่าร้านแปรรูป และผลิตภัณฑ์ของโรงงานดังกล่าวยังเป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นผลิตภัณฑ์แปรรูป แม้ว่างานโลหะบางประเภท เช่น การตีขึ้นรูป การหล่อ และการปั๊มโลหะ จะไม่ถือเป็นงานประดิษฐ์ แต่อาจมีรูปทรงที่คล้ายคลึงกัน

วัตถุดิบในการผลิตโลหะอาจแตกต่างกันไปและอาจรวมถึงโลหะหน้าตัด ลวดเชื่อม โลหะแผ่น การหล่อ โลหะแบน ข้อต่อ และอื่นๆ โดยปกติแล้ว โรงงานแปรรูปจะจ้างผู้เชี่ยวชาญหลายคนในสาขาต่างๆ รวมถึงช่างตีเหล็ก ช่างเชื่อม ช่างหม้อต้มน้ำ และช่างเหล็ก และอื่นๆ อีกมากมาย

หมวดหมู่ของการแปรรูปโลหะ: โครงสร้าง การพาณิชย์ และอุตสาหกรรม

การผลิตโลหะมีสามประเภทหลัก: โครงสร้าง การพาณิชย์ และอุตสาหกรรม แต่ละประเภทมีกระบวนการใช้ในกระบวนการแปรรูปโลหะที่หลากหลายหรืออาจเป็นกระบวนการเดียวก็ได้ ตัวอย่างเช่น การผลิตโลหะโครงสร้างเป็นการจัดหาส่วนประกอบโลหะเพื่อใช้ในการผลิตขนาดใหญ่ต่างๆ เช่น อาคาร ร้านค้า และตึกระฟ้า ในทางกลับกัน การผลิตโลหะเชิงพาณิชย์จะผลิตผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ที่ออกแบบมาเพื่อผู้บริโภคโดยตรง เช่น เครื่องใช้ไฟฟ้าและรถยนต์

สุดท้ายนี้ การผลิตโลหะทางอุตสาหกรรมมีความเชี่ยวชาญในการสร้างผลิตภัณฑ์ที่เป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์อื่นๆ เช่น เครื่องจักรงานเหล็ก เลื่อยสายพาน และอื่นๆ อีกมากมาย

การผลิตโลหะประกอบด้วยกระบวนการต่างๆ มากมายที่อาจเกี่ยวข้องหรือไม่ก็ได้ในโครงการนี้ ขึ้นอยู่กับสิ่งที่ต้องทำ ประเภทของวัสดุ และการพึ่งพาอื่นๆ

ประเภทกระบวนการผลิตโลหะทั่วไป ได้แก่ การตัด การติดกาว การใช้เครื่องมือ การพับ การอัดขึ้นรูป การเจาะ การปั๊ม การหล่อ การวาดรูป การตีขึ้นรูป การตัดเฉือน การตัด การเชื่อม และอื่นๆ

• การตัดเป็นหนึ่งในกระบวนการที่พบบ่อยที่สุดในการผลิตโลหะ ตัวอย่างที่เก่าแก่ที่สุดของกระบวนการตัดคือการใช้สิ่วหรือเลื่อยตัดโลหะ กระบวนการตัดสมัยใหม่เกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องมือและเทคนิคการตัดที่หลากหลาย เช่น การตัดพลาสม่า การตัดด้วยเลเซอร์ และการตัดด้วยระบบวอเตอร์เจ็ท ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ถูกตัด
• การติดเป็นกระบวนการเชื่อมโลหะสองชิ้นเข้าด้วยกันโดยใช้วิธีการต่างๆ รวมถึงการเชื่อม การบัดกรีแข็ง และการบัดกรี
• การใช้เครื่องมือคือกระบวนการสร้างเครื่องมือแบบกำหนดเองเพื่อใช้ในกระบวนการอื่นๆ เช่น การหล่อ การเจาะ และการปั๊ม
• การพับเกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องกดเบรกเพื่อดัดโลหะให้เป็นมุมและรูปร่างต่างๆ
• การอัดขึ้นรูปเป็นกระบวนการอัดโลหะผ่านแม่พิมพ์เพื่อสร้างรูปทรงหรือรูปทรงเฉพาะ
• การชกเกี่ยวข้องกับการใช้หมัดและดายเพื่อสร้างรูในโลหะ การปั๊มขึ้นรูปเป็นกระบวนการของการใช้เครื่องปั๊มขึ้นรูปเพื่อขึ้นรูปและตัดโลหะให้เป็นรูปแบบเฉพาะ
• การหล่อเป็นกระบวนการเทโลหะหลอมเหลวลงในแม่พิมพ์เพื่อสร้างรูปทรงหรือรูปทรงเฉพาะ
• การวาดภาพเกี่ยวข้องกับการดึงโลหะผ่านแม่พิมพ์เพื่อสร้างรูปร่างหรือรูปแบบเฉพาะ
• การตีเกี่ยวข้องกับการขึ้นรูปโลหะโดยการให้ความร้อนแล้วจึงทุบให้เป็นรูปทรง
• การตัดเฉือนเกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องจักรเพื่อขจัดโลหะออกจากชิ้นงานเพื่อสร้างรูปทรงหรือรูปทรงเฉพาะ
• การตัดเป็นกระบวนการตัดโลหะโดยใช้กรรไกรหรือกรรไกร
• การเชื่อมเกี่ยวข้องกับการใช้ความร้อนและแรงดันในการหลอมและหลอมโลหะสองชิ้นเข้าด้วยกัน

บทสรุป

โดยสรุป การผลิตโลหะเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและหลากหลายซึ่งรวมถึงการสร้างสรรค์สิ่งของต่างๆ มากมายที่เราใช้ในชีวิตประจำวันของเรา การผลิตโลหะประกอบด้วยการใช้โลหะชนิดต่างๆ ตลอดจนเทคนิคและวิธีการที่หลากหลายซึ่งปรับให้เหมาะกับเป้าหมายเฉพาะ เทคนิคและวิธีการที่หลากหลายที่ใช้ในการผลิตโลหะมีส่วนช่วยในการผลิตผลิตภัณฑ์โลหะที่มีคุณภาพซึ่งจำเป็นต่อชีวิตประจำวันของเรา

การทำความเข้าใจการผลิตโลหะ ตลอดจนโลหะและกระบวนการต่างๆ ที่เกี่ยวข้องเป็นองค์ประกอบสำคัญในการผลิตผลิตภัณฑ์โลหะที่มีคุณภาพ