บทที่ 2 - Siam Universityresearch-system.siam.edu/images/Mechanical... ·...
Transcript of บทที่ 2 - Siam Universityresearch-system.siam.edu/images/Mechanical... ·...
บทท 2 ทฤษฎและหลกการทเกยวของ
2.1 ทฤษฏการเขยนแบบ การเขยนแบบเปนสออยางหนงทจะสอสารระหวางผออกแบบกบผผลตหรอผน าความคด
นนมาท าเปนรปธรรมไดตามทผคดออกแบบไดคดไวแบบจะเปนสอกลาง เชน แบบบาน แบบผลตภณฑ แบบสงพมพหรอเรยกวาตนแบบแลวมการส าเนาแบบไปยงทตางตางเพอความเขาใจทตรงกน เชน แบบบานซงสถาปนกเปนผออกแบบจะตองมการส าเนาพมพเขยวแบบสงไปใหบคคลตางตางทเกยวของเจาของบานชางสรางบานชางคมการกอสรางบานเขตปกครองเพอขออนญาตสอสงพมพกเชนกนผออกแบบจะตองรางแบบออกแบบในรายละเอยดตกลงกบผวาจางจนพอใจในการออกแบบนนนนจงสงตนแบบใหโรงพมพเพอด าเนนการตามกระบวนการพมพตพมพออกมาตามความประสงคของผออกแบบและผวาจางผออกแบบผวาจางและโรงพมพตางตองเกบตนฉบบเพอตรวจผลการพมพเมอถกตองทงสามฝายการช าระเงนในคาด าเนนการตางตางจงเกดขนตามขอตกลงการน าเสนองานตกแตงภายในจ าเปนตองมแบบการเขยนแบบแสดงรายละเอยดของสวนตางตางทตองการตกแตงการเขยนแบบเปนภาษาอยางหนงทใชกนในการชางเปนภาษาทถายทอดความคดหรอความตองการของผออกแบบไปใหผอนไดทราบและเขาใจไดอยางถกตองไมคลาดเคลอนแบบเปนสอกลางทจะน าความคดไปสรางไดอยางถกตองอนจะเปนการประหยดและไดงานตรงตามความตองการและมคณภาพเพอใหไดความเขาใจทตรงกนการเขยนแบบจะตองเปนภาษาสากลเครองหมายสญลกษณรปแบบจะตองเขาใจไดงายแมแตผทไมไดศกษาวชาเขยนแบบกสามารถเขาใจไดพอสมควร ดงรปท 2.1
รปท 2.1 ตวอยางสญลกษณทใชในการเขยนแบบ ทมา : http://kruthom.hsw.ac.th/main/Symbol.htm
4
การเขยนแบบเปนสงจ าเปนอยางยงในเรองของการชางการผลตทตองการผลตจ านวนมากงานเขยนแบบเปนการแสดงใหเหนภาพตนแบบของผลตภณฑการเขยนแบบเปนการถายทอดความคดของผออกแบบผลตภณฑลงบนกระดาษอยางเปนระบบแบบแผนเพอใหบคคลอนไดเขาใจในการศกษาท าความเขาใจการเขยนแบบแบงออกเปน 4 ประเภทใหญๆคอ
1. การเขยนแบบทางวศวกรรม (Engineering Drawing) การเขยนแบบน าไปใชในงานอตสาหกรรมทางเครองจกรกล ดงรปท 2.2 ซงการเขยนแบบชนดนแยกไดดงนคอ
1.1 การเขยนแบบเครองกล (Machines Tool Drawing) 1.2 การเขยนแบบงานไฟฟาและอปกรณไฟฟา (Electrical Electronic Drawing) 1.3 การเขยนแบบเครองยนต (Automotive Drawing) 1.4 การเขยนแบบงานแผนทและชางส ารวจ (Map & Survey Drawing) 1.5 การเขยนแบบชางกลและแผนโลหะ (Metal & Sheet Metal -Drawing)
รปท 2.2 ตวอยางการเขยนแบบทางวศวกรรม
ทมา : http://forum.khonkaenlink.info/index.php?topic=17129269.0
5
2. การเขยนแบบทางสถาปตยกรรม (Architectural Drawing) การเขยนแบบทางงานกอสราง ดงรปท 2.3 ซงแยกงานเขยนไดดงนคอ
2.1 การเขยนแบบโครงสราง (Structural Drawing) 2.2 การเขยนแบบสดสวนของรปตางๆ (Shape & Proportion Drawing) 2.3 การเขยนรปตด (Section Drawing) 2.4 การเขยนภาพราง (Sketching Drawing)
รปท 2.3 ตวอยางเขยนแบบทางสถาปตยกรรม
ทมา : http://autocadsite2u.blogspot.com/2011_07_01_archive.html
6
3. การเขยนแบบตกแตงภายใน (Interior Design Drawing) การเขยนแบบทใชในการออกแบบตกแตงภายใน ดงรปท 2.4 ซงแยกงานเขยนไดดงนคอ
3.1 การเขยนแบบเครองเรอน (Furniture Drawing) 3.2 การเขยนแบบทศนยภาพ (Perspective Drawing)
รปท 2.4 ตวอยางการเขยนแบบตกแตงภายใน
ทมา : https://www.pinterest.com/kernyarobert/interior-design-draw/
4. การเขยนแบบผลตภณฑ (Product Drawing) การเขยนแบบทเกยวกบผลตภณฑทท าใหเขาใจในตวผลตภณฑไดเปนอยางด ดงรปท 2.5
รปท 2.5 ตวอยางการเขยนแบบผลตภณฑ
ทมา : https://www.aliexpress.com/store/product/wireless-stereo-Bluetooth-headphone-bigger-earcup-with-mic/913057_598914561.html
7
คอมพวเตอรกราฟก คอมพวเตอรกราฟกหมายถงการเขยนภาพหรอสรางภาพโดยใชคอมพวเตอรกราฟกเปน
ขอมลทแสดงในรปของเสนกราฟแผนภาพแผนภมรปภาพ ซงเปนทนยมใชในปจจบนเนองจากมความสะดวกรวดเรวในการน าเสนอและแกไขงานไดทนทบคลากรทกหนวยงานไมวาเปนภาครฐหรอภาคเอกชนนยมใชคอมพวเตอรกราฟกในงานศลปกรรมเปนสวนมากท าใหการพฒนางานดานคอมพวเตอรกราฟกเตบโตอยางรวดเรวจนปจจบนมการพฒนาไปสภาพเคลอนไหว (Animation) ดงรปท 2.6
รปท 2.6 ตวอยาง Animation
ทมา : https://www.lynda.com/Animate-tutorials/Learn-Adobe-Animate-CC-Interactive-Animation/494388-2.html
ปจจบนเปนระยะชวงสมยทเรยกวาเปนยคดจตอล (Digital) เทคโนโลยสารสนเทศเขามาม
บทบาทในเรองตางตางเปนอยางมากโดยเฉพาะคอมพวเตอรเขามามบทบาทในวถชวตประจ าวน
โปรแกรมคอมพวเตอรกราฟกซงมความเหมาะสมกบการใชงานในดานการออกแบบไดรบความ
นยมน ามาใชในงานเขยนแบบและการน าเสนอซงมความรวดเรวในการน าเสนอและเขาใจงาย
คอมพวเตอรจงเปนทนยมและเพมปรมาณการใชขนอยางรวดเรวโดยเฉพาะคอมพวเตอรชนดพกพา
เปนความจ าเปนอยางยงทนกออกแบบตองมความรในเรองโปรแกรมส าเรจรปเกยวกบงาน
ออกแบบและตองมทกษะในการใชเพอสามารถออกแบบไดรวดเรวและน าเสนอไดอยางม
ประสทธภาพ
8
โปรแกรมคอมพวเตอรกราฟก 2 มต (2D Graphic) มมากมายในทองตลาดคอมพวเตอร ซงสามารถแบงโปรแกรมออกเปน 3 ประเภทคอ
1. โปรแกรมการวาดเขยน (Paint and Draw Program) 2. โปรแกรมการออกแบบ (Design Program) 3. โปรแกรมแผนภมและกราฟ (Chart/Graph) โปรแกรมทนยมใชมอยมากมายหลายโปรแกรม ซงตองพจารณาใหเหมาะสมกบงานทใช
วาควรใชโปรแกรมใด ในการใชโปรแกรมคอมพวเตอรส าเรจรปแตละโปรแกรมผใชจะตองฝกทกษะใหมความช านาญและมความรทางเทคนคในโปรแกรมทใช
โปรแกรมคอมพวเตอรกราฟก 3 มต (3D Graphic) เปนโปรแกรมใชงานออกแบบงาน 3 มต ดงรปท 2.7 มอยมากมายหลายแบบการเลอกใชขนอยกบชนดของแบบงานทตองการเขยนและทกษะของผใชโปรแกรม
โปรแกรมเขยนแบบส าเรจรปการเขยนแบบใชเปนภาษาสากลเปนระบบสรางภาพเพอถายทอดแบบทอยในความคดหรอเพอชวยเสรมใหการใชคมอแนะน าการประกอบตดตงมความถกตองแมนย างานเขยนแบบมบทบาทส าคญมาแตอดตกาลจนถงปจจบนอาชพงานเขยนแบบไดแตกแขนงออกไปอยางมากมาย
รปท 2.7 ตวอยางการออกแบบ 3 มต
ทมา :
https://www.google.co.th/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&v
ed=0ahUKEwip3rLaztzPAhUXUI8KHdtSDksQjRwIBw&url=https%3A%2F%2Fwww.youtube.
com%2Fwatch%3Fv%3DVNMM3ywxmfo&bvm=bv.135974163,d.c2I&psig=AFQjCNEel4Krm
p6DLG-ygGg957AnT81RHQ&ust=1476614147839540
9
2.2 ทฤษฎความเคนและความเครยด ในการวเคราะหออกแบบโครงสรางหรอเครองจกรกลใดใดเรามขอตองพจารณาอย 2 ขอ
คอ 1. ภายในโครงสรางแขงแรงพอทจะรบน าหนกหรอแรงทกระท าได หรอไม 2. ภายในโครงสรางแกรงพอทจะไมท าใหเกดการเปลยนรปรางมากเกนไปหรอไมในวชา
กลศาสตรเราจะพจารณาแรงในวตถโดยไมค านงถงขนาดทเปลยนแปลง แตในวชากลศาสตรของแขง เราจะตองพจารณาทงสองอยางนพรอมกนไปดวย ชนดของแรง (Types of Loads) แรงทกระท าตอวสด หรอสวนของโครงสรางใดใดกตาม สามารถแบงออกเปน 3 ชนดคอ
1. แรงทอยนง (Static Load) เปนแรงทกระท าตอชนสวนของโครงสรางอยางซ าซ า
จนกระทงมคาถงคาหนงแลวจะมคาคงทอยตลอดไปหรอเกอบเทากบคานนตลอดไป เชน แรงท
กระท าบนอาคารตางตาง แรงเนองจากความดนของภายในหมอความดนทกระท าตอรอยเชอม
2. แรงทกระท าซ าซ า (Repeated Load) หมายถงแรงหรอน าหนกทกระท าตอโครงสราง
หรอวสดหลายครงซ าซ ากนและสลบกนไปมาในชวงเวลาหนง เชน แรงกระท าตอขอเหวยงของ
เครองยนต เพลารถไฟ กานลกสบของเครองอดอากาศ
3. แรงกระแทก (Impact Load) เปนแรงทกระท าตอชนสวนในระยะเวลาอนสนโดยปกต
แลวไมสามารถทจะหาระยะเวลาทแรงกระแทกนกระท าไดลวงหนา เชน แรงกระแทกทเกดจาก
รถยนตวงขามสะพาน หรอการปลอยน าหนกกระทบบนสวนของโครงสราง เปนตน
รปท 2.8 ชนดของแรง
ทมา : https://wiki.stjohn.ac.th/groups/poly_basicscience/wiki/8213e/_8_.html
10
1. ความเคน (Stress) คอแรงภายนอกทมากระท าผานจดศนยถวงของพนทหนาตดของ
วสด นน หรอคอแรงภายนอกตอหนงหนวยพนทใชสญลกษณวา σ (ซกมา) โดยวธจ ากดขอบเขต
เมอวตถอยในสภาวะสมดลแรงภายนอกทมากระท าบนวตถจะตองมแรงภายในตานขนาดรวมแลว
เทากบแรงภายนอกของวตถทถกกระท าเนองจากในทนเราจะใชหนวยระบบเอสไอ (SI Metric
Units) ดงนนแรงจงมหนวยเปนนวตนพนทมหนวยเปนตารางเมตร และความเคนมหนวยเปนนว
ตนตอตารางเมตร หรอเรยกวา ปาสคาล
ชนดของความเคนทเกดขนกบวสด สามารถแบงออกไดเปน 3 ชนดคอ
1.1 ความเคนดง (Tensile Stress) จะเกดขนเมอวตถอยภายใตแรงดงโดยแรงดงจะตองตง
ฉากกบพนทหนาตดทกระท านน ความเคนดงจะใหเครองหมายแสดงเปนบวก ดงรปท 2.9a
1.2 ความเคนอด (Compressive stress) สญลกษณ σc จะเกดขนเมอวตถอยภายใตแรงอด
โดยแรงอดจะตองกระท าต งฉากกบพนทหนาตดของทอนวตถทกระท านนความเคนดงจะให
เครองหมายแสดงเปนลบ ดงรปท 2.9b
1.3 ความเคนเฉอน (Shear stress) สญลกษณ τ (tau) เปนแรงภายนอกทมากระท าตอวตถ
นนโดยพยายามท าใหวตถเกดการขาดจากกนตามแนวระนาบท ขนานกบทศทางของแรงนน
ดงรปท 2.9c
รปท 2.9 แสดงลกษณะของแรงกระท าชนดตางๆ
ทมา : http://www.rmutphysics.com/charud/metal/1/Mechanical%20Properties.htm
11
2. ความเครยด (Strain) ความเครยดใชสญลกษณ ε อกษรกรกเรยกวา epsilon เปนการ
เปลยนแปลงของวตถเมอมแรงภายนอกมากระท ากบวตถการเปลยนแปลงทเกดขนเปนการ
เปลยนแปลงตอขนาดเดมซงหมายถงความยาวทเปลยนไปตอความยาวเดม
ชนดของความเครยดความเครยดทเกดขนในวตถสามารถแบงออกไดเปน 3 ชนดคอ
2.1 ความเครยดดง (Tensile strain) สญลกษณ εt เมอทอนวตถถกกระท าดวยแรงดงตาม
แนวแกน และเพมแรงดงขนอยางชาชาทอนวตถนกจะเกดการยดออกทละนอยตามขนาดของแรงดง
ทเพมขนของแรง F ท าใหทอนวตถยดออกเทากบ δ ขณะททอนวตถยดออกจะเกดการหดตาม
แนวดงของทอนวตถนน
2.2 ความเครยดอด (Compressive strain) สญลกษณ εc เมอทอนวตถถกกระท าดวยแรงกด
ตามแนวแกนและเพมแรงกดขนอยางชาจนท าใหทอนวตถหดตวลง
2.3 ความเครยดเฉอน (Shear strain) สญลกษณ γ เรยกวา gamma เมอมแรงเฉอนกระท าจะ
เกดการเปลยนแปลงรปรางหรอเกดความเครยดขนมาความเครยดทเกดขนนเรยกวาความเครยด
เฉอน
รปท 2.10 ความเครยดชนดตางๆ
ทมา : http://www.vcharkarn.com/forum/view?id=44383§ion=forum&ForumReply_page=3
12
ความสมพนธระหวางความเคนกบความเครยด (Stress-Strain Relationship)
ในการแสดงความสมพนธระหวางความเคนและความเครยด ในทนเราจะใชเสนโคงความ
เคน-ความเครยด (Stress-Strain Curve) ซงไดจากการทดสอบแรงดง (Tensile Test) เปนหลก โดย
จะพลอตคาของความเคนในแกนตงและความเครยดในแกนนอน ดงรป 2.11 การทดสอบแรงดง
นอกจากจะใหความสมพนธระหวางความเคน ความเครยดแลว ยงจะแสดงความสามารถในการรบ
แรงดงของวสด ความเปราะ เหนยวของวสด (Brittleness and Ductility) และบางครงอาจใชบอก
ความสามารถในการขนรปของวสด (Formability) ไดอกดวย
รปท 2.11 เสนโคงความเคน-ความเครยด (Stress-Strain Curve) แบบมจดคราก (Yield Point)
ทมา : http://www.rmutphysics.com/charud/metal/1/Mechanical%20Properties.htm
13
2.3 ทฤษฎคาความปลอดภย
ในการผลตการออกแบบชนสวนเครองจกรหรอแมแตการขนถายวสดอปกรณตางตาง
ภายในโรงงานหรอหนางานกอสรางเมอจะด าเนนงานใดใดกตามตองมคาเผอไวส าหรบการ
ออกแบบเพอทจะไมใหแรงหรอก าลงตางตางทมากระท าตอเครองจกรเครองมอนนนน
การคดคาความปลอดภย
ในทนจะยกตวอยางการออกแบบชนงานโดยใชวสดเหลกกลาชนดหนงซงมคณสมบตทน
แรงดงได 420 Mpa โดยผออกแบบคดวาลกษณะการใชงานแลวแรงหรอก าลงหรอเรยกวาความเคน
ไมควรเกน 140 Mpa ดงนนคาความปลอดภยทจะไดจงเปน 420/140=3 คานมความหมายวาเมอม
แรงมากระตอชนงานเปน 3 เทาของทไดวเคราะหไวมากระท าตอชนงานคา 3 เทานเผอไวเพอความ
ไมสมบรณของวสดทน ามาเปนชนงานและเหตการณทจะเกดขนเกนความคาดหมายอน
ปจจยทก าหนดคาความปลอดภย
ในการออกแบบตามปกตเราจะทราบรปรางของชนงานตามหนาทการใชงานของมนพรอม
กบแรงหรอก าลงทมากระท าตอชนงานนนนนเพอทจะไดเลอกวสดทน ามาใชในการออกแบบได
จะตองทราบคาความปลอดภยกอนโดยคาความปลอดภยในจะขนอยกบสภาพแวดลอมลกษณะของ
แรงหรอก าลงทมากระท าตอชนงาน
ตารางท 2.1 คาความปลอดภย
ทมา : https://www.scribd.com/doc/29271767/%E0%B8%AB%E0%B8%99%E0%B8%B1%E0%B8%87
%E0%B8%AA%E0%B8%B7%E0%B8%ADdesign
ชนดของแรง เหลกเหนยวและโลหะ เหลกหลอและโลหะ
Ny Nu Nu แรงอยนง 1.5-2 3-4 5-6
แรงกระท าซ าทศทางเดยวหรอแรงกระแทกเลกนอย
3 6 7-8
แรงกระท าซ าสองทศทางหรอแรงกระแทกเลกนอย
4 8 10-12
แรงกระแทกอยางหนก 5-7 10-15 15-20
14
2.4 ทฤษฎเหลก
"เหลก" เปนค าทคนไทยทวไปนยมใชเรยกเหมารวมกนหมายถง เหลก (iron) และ
เหลกกลา (steel) ซงในความเปนจรงนน วสดทง 2 อยางนไมเหมอนกนหลายประการ อยางไรกด
เหลกเปนวสดพนฐานทส าคญยงในการพฒนาสงคมและความเปนอยของมนษยตงแตอดตจนถง
ปจจบนและตอไปในอนาคตอกนานแสนนาน
เหลก (iron)
สญลกษณทางวทยาศาสตร Fe คอแรธาตโลหะชนดหนงทมอยในธรรมชาต สวนใหญมส
แดงอมน าตาล โดยปกตสามารถดดตดแมเหลกได พบมากในชนหนใตดนบรเวณทราบสงและภเขา
อยในรปกอนสนแรเหลก (iron ore) ดงรปท 2.12 ปะปนกบโลหะชนดอน และหน เมอน ามาใช
ประโยชนจะตองผานการท าใหบรสทธดวยกรรมวธการ "ถลง" (ใชความรอนสงเผาใหสนแรเหลก
กลายเปนของเหลวในขณะทก าจดแรอนทไมตองการออกไป) นอกจากนธาตเหลกยงเปน
สารอาหารทรางกายคนเราตองการ เนองจากเปนองคประกอบส าคญในเมดเลอดแดงของเราอกดวย
กลาวคอ คนทขาดธาตเหลกจะเปนโรคโลหตจางไดงาย
รปท 2.12 สนแรเหลก
ทมา : http://www.brislingtonarchaeology.org.uk/museum/pix/110824a1.jpg
15
เหลกกลา (steel)
คอโลหะผสมชนดหนงโดยทวไปเหลกกลาหมายความถง "เหลกกลาคารบอน (carbon
steel)" ซงประกอบดวยธาตหลก คอ เหลก (Fe) คารบอน (C) แมงกานส (Mn) ซลคอน (Si) และธาต
อนอนอกเลกนอย เหลกกลาเปนวสดโลหะทไมไดมอยตามธรรมชาต แตถกผลตขนโดยฝมอมนษย
(และเครองจกร) โดยตงอยบนพนฐานของการปรบปรงเหลก (Fe/iron) ใหมคณสมบตโดยรวมด
ยงขน เชน แปรเปลยนรปไดตามทตองการ แขงแรง ยดหยน ทนทานตอแรงกระแทกหรอสภาวะ
ทางธรรมชาต สามารถรบน าหนกไดมาก ไมฉกขาดหรอแตกหกงาย เปนตน เหมาะสมในการใช
งานในดานตางตางในชวตประจ าวนของคนเราไดอยางหลากหลาย ดวยตนทนทต า เพอใหขายได
ในระดบราคาทคนทวไปซอหามาใชได ซงนบวามขอไดเปรยบดกวาวสดอนมาก
รปท 2.13 เหลกกลา
ทมา : http://fbsteelsupply.com/specials/
การแบงประเภทของเหลก
เราสามารถแบงเหลกออกเปนกลมกวางกวางได 2 กลม โดยพจารณาจากปรมาณของธาต
คารบอนทมอยในเหลก โดยแบงออกไดเปน
16
เหลกหลอ
คอเหลกทมปรมาณธาตคารบอนมากกวา 1.7% หรอ 2% ซงเหลกชนดนจะขนรปไดดวยวธ
หลอเทานนเพราะปรมาณคารบอนทสงท าใหโครงสรางมคณสมบตทแขงแตเปราะจงไมสามารถ
ขนรปดวยวธการรดหรอวธทางกลอนอนได เรายงสามารถแบงยอยเหลกหลอออกไดอกหลาย
ประเภท โดยพจารณาจากโครงสรางทางจลภาค กรรมวธทางความรอน ชนดและปรมาณของธาต
ผสม ไดแก
รปท 2.14 เหลกหลอ
ทมา :
http://www.sincharoenloha.com/164140/%E0%B9%80%E0%B8%AB%E0%B8%A5%E0%B9%
87%E0%B8%81%E0%B8%AB%E0%B8%A5%E0%B9%88%E0%B8%AD
เหลกหลอเทา (Grey cast iron) เปนเหลกหลอทมปรมาณคารบอนและซลคอนสงท าใหมโครงสราง
คารบอนอยในรปของกราฟไฟต
เหลกหลอขาว (White cast iron) เปนเหลกหลอทมปรมาณซลคอนต ากวาเหลกหลอเทา ท าใหไม
เกดโครงสรางคารบอนในรปกราฟไฟต โดยคารบอนจะอยในรปคารไบดของเหลก (Fe3C) ท
เรยกวา ซเมนไตต เปนเหลกทมความแขงสงทนการเสยดส แตจะเปราะ
เหลกหลอกราฟไฟตกลมหรอเหลกหลอเหนยว (Spheroidal graphite cast iron, ductile cast iron)
เปนเหลกหลอเทาทผสมธาตแมกนเซยมและหรอธาตซเรยมลงไปในน าเหลก ท าใหกราฟไฟตทเกด
เปนกลมและมรปรางกลม ซงสงผลถงคณสมบตทางกลในทางทดชน
17
เหลกหลออบเหนยว (Malleable cast iron) เปนเหลกหลอขาวทน าไปอบในบรรยากาศพเศษเพอท า
ใหคารบอนในโครงสรางคารไบดแตกตวออกมารวมกนเปนกราฟไฟตเมดกลม และท าใหเหลก
รอบรอบทมปรมาณคารบอนลดลงปรบโครงสรางกลายเปนเฟอรไรตและหรอเพรลไลต เหลกชนด
นจะมความเหนยวดกวาเหลกหลอขาว แตจะดอยกวาเหลกหลอกราฟไฟตกลมเลกนอย
เหลกหลอโลหะผสม (Alloy cast iron) เปนเหลกหลอทเตมธาตผสมอนลงไปในปรมาณท
คอนขางมาก เพอปรบปรงคณสมบตเฉพาะดานใหดยงขน เชน เตมนกเกลและโครเมยมเพอ
ปรบปรงคณสมบตดานทนการเสยดสและทนความรอน เปนตน
เหลกกลา
เหลกกลาเปนเหลกทมปรมาณธาตคารบอนนอยกวา 1.7% หรอ 2% เหลกชนดนมความ
เหนยวมากกวาเหลกหลอท าใหสามารถท าการขนรปโดยใชกรรมวธทางกลได ท าใหเหลกชนดนถก
น าไปใชงานอยางกวางขวาง จงพบเหนไดทวไปในชวตประจ าวน เชน เหลกเสน เหลกแผน เหลก
โครงรถยนต ทอเหลกตางตาง ฯลฯ เหลกกลาสามารถแบงไดเปนกลมตางตาง ดงน
เหลกกลาคารบอน (carbon steel)
เปนเหลกทมคารบอนเปนสวนผสมหลก โดยอาจมธาตอนผสมอยบางแตไมไดเจาะจงจะ
ผสมลงไป มกตดมาจากกรรมวธการถลงและการผลต เราสามารถแบงยอยกวางกวางออกได 3
ประเภทโดยพจารณาตามปรมาณของธาตคารบอนทผสม
รปท 2.15 เหลกกลาคารบอน
ทมา : http://www.pichitmetal.com/?p=219
18
เหลกคารบอนต า (Low carbon steel) เปนเหลกทมปรมาณคารบอนต ากวา 0.2% เหลกชนดนมความ
แขงแรงต าสามารถรดหรอตเปนแผนไดงาย ตวอยางเหลก เชน เหลกเสน เหลกแผนทใชกนทวไป
เหลกกลาคารบอนปานกลาง (Medium carbon steel) เปนเหลกทมปรมาณคารบอนอยระหวาง 0.2-
0.5% เปนเหลกทมความแขงแรงสงกวาเหลกคารบอนต า ใชท าชนสวนของเครองจกรกลทวไป
เหลกประเภทนสามารถท าการอบชบความรอนได
เหลกกลาคารบอนสง (High carbon steel) เปนเหลกทมปรมาณคารบอนสงกวา 0.5% มความ
แขงแรงและความแขงสง สามารถท าการอบชบความรอนใหคณสมบตความแขงเพมขนไดใชท า
พวกเครองมอเครองใชตางตางทตองการผวแขงและความตานทานการสกหรอสง
เหลกกลาผสม (Alloy steel) เปนเหลกกลาคารบอนทมธาตอนผสมอยอยางเจาะจงเพอวตถประสงค
ในการปรบปรงคณสมบตตางตาง เชน ความสามารถในการชบแขง (Hardenability) ความตานทาน
การกดกรอน คณสมบตการน าไฟฟาและคณสมบตทางแมเหลกเปนตน ธาตผสมทเตมลงไป เชน
โครเมยม นกเกล โมลบดนม วาเนเดยม โคบอลต แมงกานสและซลคอน โดยแมงกานสและ
ซลคอนจะตองมปรมาณมากพอสมควรจงจะจดไดวาเปนเหลกกลาผสม เพราะในเหลกกลา
คารบอนกมปรมาณธาตทงสองผสมอยพอสมควร เราสามารถแบงยอยกวางกวางออกได 2 ประเภท
โดยพจารณาตามปรมาณของธาตผสม คอ
เหลกกลาผสมต า (Low alloy steel) เปนเหลกกลาผสมทมปรมาณธาตผสมนอยกวา 10%
เหลกกลาผสมสง (High alloy steel) เปนเหลกกลาผสมทมปรมาณธาตผสมสงกวา 10%
รปท 2.16 เหลกกลาผสม
ทมา : http://www.neutron.rmutphysics.com/science-
news/index.php?option=com_content&task=view&id=1204&Itemid=4
19
2.5 เกรดเหลกมาตรฐาน
ตารางท 2.2 ตารางเทยบเกรดเหลกตามมาตรฐาน
BOHLER GERMANY JIS AISI
S50C S50C S50C 1050 เหลกแขงหวแดง
SCM4 SCM4 SCM4 เหลกแขงหวฟา
M202 2311 P20 P20 เหลกงานพลาสตก
M238 2738 P20+Ni P20+Ni เหลกงานพลาสตก
M310 2083 SUR420J2 420J2 เหลกสตารแวค
M300 2316 SUS431 431 เหลกสตารแวค
W302 2344 SKD61 H13 เหลกน ามนงานรอน
W303 2367 เหลกน ามนงานรอน
K460 2510 SKS93 O1 เหลกทนกระแทก
K110 2379 SKD11 D2 เหลกน ามนงานเยน
K105 2436 SKD2 D6 เหลกน ามนงานเยน
S600 3343 SKH51 M2 เหลกไฮสปด
V320 7225 SCM440 4130 เหลกน ามนเฟอง
V155 6582 SNCM440 4340 เหลกน ามนเฟอง
R100 3505 SUJ2 E52100 เหลกเพลาลกปน
N695 SUS440 440C
ทมา : http://www.tandcmetal.com/pre1.htm
20
2.6 คณสมบตทางกลของเพลา 2 ชนดดงน 2.6 เหลกเพลาหวแดง S50C
รปท 2.17 เหลกเพลาหวแดง S50C
ทมา : http://www.astmsteel.com/product/l6-tool-steel-1-2714-55nicrmov7-skt4-bh224-5/
S50C Carbon Steel Properties
ตารางท 2.3 Steel S50C Chemical Composition Standard Grade C Mn P S Si
JIS G4051 S50C 0.47-0.53 0.60-0.90 0.030 0.035 0.15-0.35
ตารางท 2.4 JIS S50C Steel Mechanical Properties
Tensile Strength (MPa)
Yield Strength (MPa)
Elongation Ration
(%)
Reduction of area Psi (%)
Impact merit
AKV (J)
Resilient value
AKV(J/cm2) Hardness Annealed
≥630 ≥375 ≥14 ≥40 ≥31 ≥39 ≤235HB ≤207HB ทมา : http://www.astmsteel.com/product/l6-tool-steel-1-2714-55nicrmov7-skt4-bh224-5
21
2.6.2 เหลกเพลาหวฟา SCM440
รปท 2.18 เหลกหวฟา SCM440
ทมา : http://www.otaisteel.com/products/scm440-steel-jis-g4104/
Chemical composition of JIS alloy SCM440 steel
ตารางท 2.5 SteelSCM440 Chemical Composition
JIS C Si Mn Cr Mo P S
SCM440 0.38-0.43 0.15-0.35 0.60-0.85 0.90-1.20 0.15-0.30 ≤0.030 ≤0.030
ตารางท 2.6 JIS SCM440 Steel Mechanical Properties
Hardness HB
Yield
strength
N/mm2
Tensile
strength
N/mm
Percentage of
elongation %
Percentage
of area
reduction
Impact
value
(charpy)
J/cm2
Annealing
Quench Tempering
max.25 5 285-352 >830 >980 >12 >45 >59
ทมา : http://www.otaisteel.com/products/scm440-steel-jis-g4104/
22
รปท 2.19 แมพมพตดเหลกทใชส าหรบงานเยน
ทมา : http://www.aecplastic.com/ArticleDetail.aspx?id=157
2.7 COLD WORK TOOL STEETS (เหลกกลาส าหรบงานเยน)
ลกษณะเดน
ความแขงสงมากเมอผานการชบแขง ทนตอการเสยดสดมาก ทนตอแรงกดอดไดดเยยม
และมความเหนยวแกรงพอสมควร
การใชงาน
แมพมพปมตด (Blanking & Piercing)
แมพมพดดโลหะ (Bending)
แมพมพอดเสนเยน (Cold Extrusion)
แมพมพปมเหรยญ (Coining)
แมพมพ ลากขนรป (Drawing)
มดตดโลหะและพลาสตก (Shearing)
แมพมพฉดพลาสตกปรมาณการผลตมาก รวมทง พนซ
เขมกระทง และดอกสวานเจาะไมและพลาสตก
สวนผสมทางเคม
C = 1.55 Si = 0.30 Mn = 0.30 Cr = 12.00 Mo = 0.70 V = 1.00
วธชบ ชบแขง (น ามน/ลมเปา/เกลอ)
ความแขง (Hardness) 58 - 65 HRC
23
รปท 2.20 แมพมพเหลกงานรอน
ทมา : http://www.steelandtools.co.th/product/hot-work-steels/
2.8 HOT WORK TOOL STEETS (เหลกกลาส าหรบงานรอน)
ลกษณะเดน
คงความแขงแรงทอณหภมสงด ทนตอการสกหรอทอณหภมสงทนตอการเปลยนแปลง
อณหภมอยางฉบพลนทนตอการลารอนตานทานตอการเกดออกไซดทอณหภมสงความเหนยว
แกรงสงมาก ชบแขงไมเสยรป ตดกลงงาย
การใชงาน
แมพมพฉดโลหะ ( Die Casting )
แมพมพอดเสนรอน ( Hot Extrusion )
แมพมพทบโลหะรอน ( Hot Forging )
ลกรดโลหะรอน ( Hot Roller )
มดตดโลหะรอน (Hot Shear Blade)
สวนผสมทางเคม
C = 0.38 Si = 1.05 Mn = 0.40 Cr = 5.20 Mo = 1.40 V = 1.00
วธชบ ชบแขง (น ามน/ลมเปา/เกลอ)
ความแขง (Hardness) 50 – 56 HRC
24
รปท 2.21 แมพมพพลาสตกทใชพมพขวดพลาสตกตางๆ
ทมา : http://www.aecplastic.com/ArticleDetail.aspx?id=156
2.9 PLASTIC STEETS (เหลกกลาส าหรบแมพมพพลาสตก)
ลกษณะเดน
ทนตอการเสยดสด ทนตอแรงกดอดด ตดกลงงาย และขดเงาไดดเยยม กดท าลวดลาย
และอดเอมไดดทนตอการกดกรอนไดดพอสมควร
การใชงาน
แมพมพฉดพลาสตกและอนเสรตในแมพมพพลาสตก
แมพมพเปา ( Blow Moulds )
หลอ หรอ การขนรปพลาสตกและยางชนดอน
แมพมพฉดโลหะปรมาณการผลตนอย
พนซและไดยโฮลเดอร
สวนผสมทางเคม
C = 0.38 Si = 0.40 Mn = 0.65 Cr = 16.00 Mo = 0.60
S = 0.12*(M300)
วธชบ ชบแขง (น ามน/ลมเปา)
ความแขง (Hardness) 42 – 49 HRC ( ชบแขงและคนไฟ )
25
รปท 2.22 เพลาและเฟองสงก าลงของรถยนต
ทมา : https://www.kaidee.com/product-106949196/
2.10 MACHINERY STEELS (เหลกกลาส าหรบงานจกรกล)
ลกษณะเดน
มความแขงแรงสง ทนตอการลาไดดมากทนตอแรงบดกระจาย มความเหนยวแกรงด ตด
กลงงาย
การใชงาน
ชนสวนเครองจกรกล เชน เพลา (Shafts) เฟอง (Gears) สลก (PIN) คบปลง (Coupling)
ตลบลกปน (Bearing) สวนประกอบของแมพมพพลาสตก แมพมพงานเยนและแมพมพงานรอน
เชน ไกดพน ไกดบช เขมกระทง โมลดเบส ไดยเซต ปลอกสบ กระบอกไฮโดรลก รวมทงกระบอก
และสกรฉดพลาสตก
สวนผสมทางเคม
C = 0.41 Si = 0.30 Mn = 0.07 Cr = 1.10 Mo = 0.20
Ni = 1.50*(V320)
วธชบ ชบแขง (น ามน/น า)
ความแขง (Hardness) 42 - 57 HRC