องค์ประกอบการขึ้นรูปโลหะ

กรรมวิธีการขึ้นรูป (Forming) หรือกระบวนการข้ึนรูปโลหะ (Metal Forming Process) หมายถึง กระบวนการ ผลิตประเภทหนึ่งที่เปล่ียนรูปร่างของวัตถุดิบ (Raw Material) ให้เป็น ผลิตภัณฑ์ (Product) หรือช้ินงานท่ีมีรูปร่างตาม ต้องการ โดยใช้แม่พิมพ์หรือเครื่องมือเฉพาะ (Die หรือ Forming Tool) ในการข้ึนรูปขณะที่วัตถุดิบอยู่ในสภาวะของแข็ง โดยไม่มีการเสียเศษ และไม่มี การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบภายในของวัสดุนั้น ๆ จึงเรียกกระบวนการนี้ว่า งานขึ้นรูปโลหะ (Metal Forming Process) หรืองานเปลี่ยนรูปโลหะในช่วงการเปลี่ยนรูปถาวร (Metal Deformation Process หรือ Deformation Process
ประเภทของกระบวนการขึ้นรูปโลหะ
กระบวนการขึ้นรูปโลหะแบ่งเป็น 2 ประเภท โดยพิจารณาจากวัสดุเริ่มต้น ถ้าวัสดุเร่ิมต้นเป็นโลหะแผ่น จะเป็น กลุ่มกระบวนการขึ้นรูปโลหะแผ่น (Sheet Metal Forming Process) และถ้าวัสดุเริ่มต้นมีลักษณะเป็นก้อน (Bulk Metal Forming Process) จะเป็นกระบวนการขึ้นรูปโลหะก้อน
กระบวนการขึ้นรูปโลหะแผ่น(Sheet Metal Forming Process) เช่นกระบวนการตัดเฉือน(Blanking Process) กระบวนการพับข้ึนรูป (Bending Process) และกระบวนการลากขึ้นรูปลึก (Deep Drawing Process) )

กระบวนการข้ึนรูปโลหะก้อน (Bulk Metal Forming Process) เช่น กระบวนการทุบขึ้น รูป (Forging Process) กระบวนการอัดรีดขึ้นรูป (Extrusion Process) และกระบวนการรีดขึ้นรูป

องค์ประกอบในการขึ้นรูปโลหะแผ่น

การทำงานและการผลิตชิ้นงานด้วยกระบวนการปั๊มโลหะ เพื่อให้ได้ชิ้นงานที่สมบูรณ์ถูกต้องเที่ยงตรงตามความ ต้องการรวมถึงกระบวนการผลิตที่ดูแลรักษาง่ายไม่เกิดค่าใช้จ่ายสูงเกินไปอยู่ในขอบเขตท่ีควรจะเป็นจาเป็นต้องมีการดูแล เช่ือมโยงอย่างเป็นระบบโดยมีองค์ประกอบดังนี้
1. กลไกการเปลี่ยนรูปถาวรของวัสดุและการไหลตัวสภาวะความเค้นที่เกิดขึ้นในบริเวณต่างๆ เพื่อวางแผนการ ออกแบบแม่พิมพ์ให้มีประสิทธิภาพสามารถทานายตาแหน่งหรือโอกาสในการ เกิดความเสียหายขณะทาการขึ้นรูป เพ่ือหา แนวทางในการแก้ไขป้องกันเพ่ือให้ได้ช้ินงานที่สมบูรณ์
2. สมบัติของวัสดุเริ่มต้น องค์ประกอบทางเคมี ความแข็งแรงของวัสดุ ความสามารถในการ ไหลตัว ความแข็งแรง ท่ีเพ่ิมขึ้นในขณะข้ึนรูป (Work Hardening) สมบัติทางด้านทิศทางตามแนวรีดของวัสดุ สมบัติทางโลหะวิทยา รวมถึงการ ปรับปรุงโครงสร้างโดยใช้ความร้อน (Heat Treatment) ก่อนขึ้นรูปด้วย
3. สมบัติของวัสดุหลังการขึ้นรูป หมายถึง สมบัติทางกลลักษณะของผิวสาเร็จ ความเที่ยงตรงของขนาดในบางกรณี การเกิดความเครียดในเนื้อวัสดุอาจส่งผลต่อการนาไปใช้งาน จึงต้องคานึงถึงการปรับปรุงสมบัติด้วยความร้อนก่อนนำไปใช้
4. บริเวณผิวสัมผัสระหว่างช้ินงานและแม่พิมพ์ เป็นบริเวณที่เกิดความเสียดทานที่ต้านการไหลตัวของวัสดุ จึงควร มีความเข้าใจในศาสตร์ของการหล่อลื่นและศาสตร์ท่ีเกี่ยวข้องกับการปรับสภาวะผิวของแม่พิมพ์และชิ้นงาน รวมถึงการสึกหรอผิวของแม่พิมพ์ภายใต้สภาวะการปั้มโลหะด้วย
5. ความเข้าใจในกระบวนการทางานของแม่พิมพ์ ตัวแปรที่มีผลต่อความสาเร็จในการขึ้นรูปทาให้เกิดการออกแบบ ท่ีเหมาะสมในการใช้งานและซ่อมบารุงได้ง่าย รวมถึงความรู้ความเข้าใจที่ถูกต้องในการผลิตเพื่อให้เกิดความเค้นตกค้าง น้อยที่สุดและไม่ทาให้เกิดความเสียหายกับช้ินส่วนแม่พิมพ์ได้ง่าย
6. เครื่องปั้ม เป็นตัวส่งผ่านแรงในการประกบชุดแม่พิมพ์เข้าหากันเพ่ือขึ้นรูปช้ินงาน การเลือกใช้เคร่ืองป้ัมที่ เหมาะสม ความเข้าใจในกลไกการทางาน วิธีการติดตั้งแม่พิมพ์บนเครื่องปั๊มและการปรับตั้งเงื่อนไขต่างๆ ในการปั๊มโลหะ

กรรมวิธีที่ใช้ในงานปั้ม (Stamping Process)
กรรมวิธีที่ใช้ในงานปั๊มขึ้นรูปโลหะแผ่นมีหลายกรรมวิธี แต่แบ่งได้เป็น 3 กรรมวิธีพื้นฐานหลัก คือ
1. การตัดเฉือน (shearing) ซึ่งแบ่งเป็นการปั้มเจาะ(blaking) และการตัดเจาะรู (piercing)
2. การตัด (bending) หรือการ ขึ้นรูป (forming)
3. การลากขึ้นรูป (drawing) นอกจากนี้ยังมีกรรมวิธีดังเดิมอื่นๆ เช่น การปั๊มนูน (embossing) การ ปั้มจม(coining) การบีบอัด(swaging)การฝานขอบ(shaving) และการตัดขอบ(trimming) การผลิตชิ้นงานโลหะแผ่น จะต้องใช้หลายกรรมวิธีที่กล่าวมาแต่ไม่จาเป็นต้องใช้กรรมวิธีทั้งหมด กรรรมวิธีที่กล่าวทั้งหมดมีลักษณะการทางานดังนี้

1.1 Blanking เป็นขั้นตอนแรกที่จะต้องทาในการผลิต โดยจะเป็นการตัดแผ่นโลหะด้วยพั้นซ์และดายให้ได้รูปร่าง ตามที่ต้องการ แผ่นโลหะที่ตัดออกมานี้จะนาไปผ่านกรรมวิธีอื่นเพื่อผลิตเป็นชิ้นงานต่อไป

2.1 Piercing โดยทั่วไปเป็นขั้นตอนที่ต่อจาก blanking โดยจะตัดแผ่นโลหะให้เป็นรูตามตาแหน่งที่ต้องการบางครั้ง blanking และ piercing สามารถทาพร้อมกันได้ในขั้นตอนเดียว ข้อแตกต่างระหว่าง blanking และ piercing จะใช้แผ่น โลหะที่ตัดออกมาด้วยพั้นซ์และดายเป็นชิ้นงาน ส่วน piercing จะใช้แผ่นโลหะที่ถูกตัดเป็นรูเป็นชิ้นงาน

3.1 Bending เป็นการตัดพื้นผิวระนาบของโลหะทามุมกันตั้งแต่หนึ่งมุมขึ้นไปโดยความหนาของแผ่นโลหะไม่เปลี่ยนแปลงและรัศมีการดัดจะต้องมากกว่าหรือเท่ากับความหนาของแผ่นโลหะ

4.1 Drawing เป็นการสาลขึ้นรูปโลหะแผ่นด้วยพั้นซ์เข้าไปในโพรงของดายโดยปราศจากการยืดของแผ่น โลหะ ดังนั้นช่องว่างระหว่างพั้นซ์และดายจะเท่ากับความหนาของแผ่นโลหะ

5.1 Embossing เป็นการขึ้นรูปแผ่นโลหะให้เป็นหลุมหรือปุ่มตื้นๆ โดยที่ความหนาไม่เปลี่ยนแปลง ปกติทาแผ่น ป้ายต่างๆ ที่มีตัวอักษรนูน

6.1 Coiningเป็นการขึ้นรูปแผ่นโลหะให้เป็นลวดโดยการบีบอัดแผ่นโลหะในแม่พิมพ์ปิด ลวดลายทั้งสองด้านจะไม่ เหมือนกันก็ได้ เช่น การทำเหรียญ

7.1 Swaging เป็นการขึ้นรูปโลหะโดยการบีบอัดในแม่พิมพ์เปิด โลหะจะสามารถไหลผ่านแม่พิมพ์ออกมาได้อย่าง อิสระ

8.1 Shaving เป็นการตัดแต่งขอบแผ่นโลหะผ่านการ blanking หรือ piercing มาแล้ว
9.1 Trimming เป็นการทางานคล้าย blanking เพื่อตัดโลหะส่วนเกินออก วิธีนี้จะมาทีหลังสุดเมื่อแผ่นโลหะผ่านกรรมวิธีอื่นๆแล้ว