การประยุกต์โลหะวิทยา

ความรู้ที่ได้จากการศึกษาโลหะวิทยา สามารถนำมาแก้ปัญหาต่างๆ ที่เกิดขึ้นในชิ้นงาน ของภาคอุตสาหกรรม
การผลิตได้ 

ปัญหา : เฟือง (Gear)
ทำหน้าที่ส่งกำลังในเครื่องจักรกล เครื่องจักรบางเครื่องต้องทำงานอย่างต่อเนื่องเดินเครื่องเป็นเวลายาวนาน
ทำให้การหมุนของเฟืองจะถูกแรงกระทำอย่างต่อเนื่องตลอดเวลาและหมุนขบกันอย่างรวดเร็วนานวันไปก็จะ
เกิดการสึกหรอเมื่อมีการใช้งานที่หนักวัสดุที่นำมาใช้ทำฟันเฟืองต้องมีความสามารถทนทานต่อ การสึกหรอ
(Wear) ถ้าสามารถหาวัสดุแข็งที่ทนการสึกหรอมาทำเฟืองได้แต่ ก็เกิดปัญหาที่ว่าวัสดุแข็งจะเกิด การเปราะ
(Brittle) ขึ้น และ เมื่อใช้งานไปนาน ๆ และมีแรงกระทำซ้ำ ๆ กันเกิดขึ้น ก็จะเกิดรอยร้าว (Crack) ขึ้นเล็ก ๆ
ที่เฟือง
วิธีการแก้ปัญหา
ปัญหาให้นำกระบวนการ ทางโลหะวิทยามาใช้ ที่เราเรียกกันว่า การทำให้แข็ง (Hardening) เมื่อโลหะ ที่ทำ
เฟืองผ่านกระบวนการนี้แล้ว เฟืองจะมีความแข็งที่ผิวโลหะในส่วนที่มีการขบกัน การทำด้วยกระบวนการนี้ตัว
เฟืองจะยังคงความเหนียวเอาไว้ ส่วนบริเวณฟันเฟืองจะเกิดความแข็งแกร่งขึ้น(สามารถใช้งานได้โดยไม่เกิด
การเปราะของโลหะ)


ปัญหา : งานปั๊ม (Punching)

เจาะรูชิ้นงานเล็กๆที่เรียงติดกันจะเกิดปัญหาขึ้นระยะช่องว่างระหว่างรูควรจะมีไม่น้อยกว่า ± 0.025มิลลิเมตร
เมื่อนำแผ่นโลหะมาเจาะรูอาจเกิดปัญหาของการบิดตัวของแผ่นโลหะ มันอาจเกิดขึ้นทันที หรือ เกิดขึ้นมาใน
ภายหลังการใช้งาน ขึ้นอยู่กับสภาพของการนำไปใช้งาน การบิดเบี้ยวตัวของแผ่นโลหะสาเหตุหลักอาจเนื่อง
มาจากความเสียดทานระหว่างตัวเจาะ และแม่พิมพ์ (Die) ด้านล่าง
วิธีการแก้ปัญหา
การแก้ปัญหา โดยใช้กระบวนการทาง โลหะวิทยา ที่เรียกกันว่า กระบวนการอบอ่อน (Process Annealing)
กระบวนการอบอ่อนนี้เป็นวิธีการรักษาความร้อนในตัวโลหะแล้วให้ค่อย ๆ เย็นตัวลงอย่างช้า ๆในเตาอบหรือ
เตาหลอม เพื่อให้โลหะค่อยๆ ผ่อนคลายความเครียดภายในตัวของมันเอง วัตถุประสงค์เพื่อให้เกิดความเค้น
ภายในลดลงในกรณีศึกษานี้แผ่นโลหะที่จะใช้ในงานปั๊มเจาะรู จะถูกนำไปเข้าสู่กระบวนการอบอ่อนเมื่อผ่าน
กระบวนการนี้แล้ว การบิดตัวของโลหะแผ่นจะมีน้อยลง หรือไม่เกิดขึ้นเลย จากนั้นแล้วถึงจะส่งชิ้นงาน ไปสู่
กระบวนการต่อไป  




ปัญหา: วัสดุมีดกลึงตัดโลหะ
 
ไปใช้ในงานหนัก ขณะที่มันยังมีความคม มันจะสามารถตัดโลหะได้ผิวโลหะที่สะอาด และ มีความละเอียดที่
พื้นผิว เมื่อใช้งานไประยะเวลาหนึ่ง มีดกลึงจะหมดความคม และจะเกิดการสึกหรอไปอย่างรวดเร็วทำให้การ
ตัดกลึงโลหะจะไม่ดีผิวงานไม่สวย งานเสียได้ง่าย
วิธีการแก้ปัญหา
นำความรู้ทางโลหะวิทยา มาใช้แก้ปัญหาอีกครั้งหนึ่ง โดยการทำให้มีดกลึงผ่านกระบวนการ ที่เรียกกว่า การ
อบคืนตัว (Tempering) จะทำให้มีดกลึงสามารถทำงานได้ดียิ่งขึ้น ทนทานยิ่งขึ้น สึกหรอได้ยากขึ้น การอบ
คืนตัว คือ การนำชิ้นงานโลหะมาให้ความร้อนอีกครั้งหนึ่งเพื่อทำให้โลหะเกิดการอ่อนตัวลงเล็กน้อยกระบวน
การนี้จะทำให้โลหะ มีความผ่อนคลายทางด้านความเค้น, มีความผ่อนคลายทางด้านการเสียรูป และ มีความ
ผ่อนคลายเพื่อลดรอยแตกร้าว
 




ปัญหา: ใบมีดตัดกระดาษ

ที่มีความคมเหมือนมีดโกน ในการติดตั้งต้องแน่นหนา และ ให้แข็งแรงเพื่อใช้ในงานตัดกระดาษ ปัญหาเกิด
ขึ้นก็คือเมื่อใบมีดไม่คอยคม มีรอยบิ่น การตัดกระดาษจะไม่เรียบเป็นขุย
วิธีการแก้ปัญหา
กระบวนการทางโลหะวิทยาที่เรียกว่า การชุบแข็ง (Quenching) ก็คือการนำเอาวัสดุมีดที่ร้อนที่อยู่ในเตาอบ
เมื่อถึงอุณหภูมิหนึ่งนำไปจุ่มกับของไหล เช่น น้ำ, น้ำมัน, อากาศ หรืออื่น ๆ จะให้โครงสร้างมีดมีการเปลี่ยน
แปลง เพื่อทำให้ใบมีดสามารถใช้งานหนักได้และมีความแข็งแกร่งขึ้นมากถึงอย่างไรก็ตามการชุบแข็งในน้ำ
ถ้าเป็นมีดตัดกระดาษที่มีความบางเกินไป เมื่อชุบแข็งแล้ว จะเกิดการบิดตัวของมีด ถ้าเป็นเช่นนี้ก็จะทำ การ
ชุบแข็งด้วยอากาศ (Air quenching) จะนำมาแทนการชุบแข็งด้วยน้ำ วัสดุที่ใช้ทำมีด จะเป็นเหล็กกล้าผสม
เครื่องมือที่สูงกว่า แล้วทำการชุบแข็ง จะทำให้มีดที่ได้จะทำให้มีความคมนานขึ้นและบิ่นได้ยากมากขึ้น