วัสดุช่าง หมายถึง วัสดุต่างๆ ที่เรานำมาใช้ประโยชน์ เช่น สร้างอาคาร สิ่งก่อสร้างทางสถาปัตยกรรมต่าง เครื่องจักรกล เครื่องยนต์ ตลอดจนเครื่องใช้ในการอำนวยความสะดวกต่าง ในชีวิตประจำวันซึ่งประกอบมาจาก เหล็ก อลูมิเนียม ทองแดง ตะกั่ว ดีบุก สังกะสี ไม้ พลาสติก แก้ว ยาง ปูนซีเมนต์ วัสดุเหล่านี้มีที่เป็นโลหะและอโลหะ ทั้งที่เกิดขึ้นเองโดยธรรมชาติและที่ผ่านขบวนการในการสังเคราะห์ วัสดุที่มนุษย์รู้จักและนำมาใช้ในงานทางสถาปัตยกรรม เช่น ปราสาทหินนครวัด ประเทศกัมพูชา, พิระมิคที่ประเทศอียิปต์ หรือกำแพงเมืองจีนที่ประเทศจีน จะเห็นได้ว่าสิ่งก่อสร้างต่างๆ เหล่านี้ล้วนสร้างจากหินซึ่งมีอายุนับพันปีทั้งสิ้น เมื่อเราจะนำวัสดุใดๆ มาใช้งานหรือสร้างอุปกรณ์ต่างๆ เราต้องศึกษาคุณสมบัติต่างๆ ของวัสดุให้เข้าใจเพื่อจะได้นำวัสดุนั้นมาใช้งานอย่างคุ้มค่าและมีประสิทธิภาพมากที่สุด
ประเทศไทยมีทรัพยากรธรรมชาติซึ่งเป็นแร่ธาตุอยู่มากมาย ทั้งที่ได้ทำการขุดขึ้นมาใช้งานแล้วและอยู่ในการสำรวจ ซึ่งแร่ธาตุต่างๆ นี้เองที่เราจะได้นำมาแปรสภาพให้เป็นวัสดุที่จะนำไปใช้งานในอุตสาหกรรมต่าง
ความหมายของแร่ หมายถึงสารที่ประกอบด้วยธาตุหรือสารประกอบที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติแร่ธาตุจำแนกได้ คือ
1.แร่โลหะจัดเป็นแร่ที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจและอุตสาหกรรม เพราะนำมาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิต การนำแร่โลหะมาใช้ประโยชน์จะต้องนำมาให้ได้ซึ่งสินแร่ ทำสินแร่ให้บริสุทธิ์ซึ่งเรียกว่า การถลุงแร่ ซึ่งจะได้กล่าวรายละเอียดต่อไป >
2.แร่อโลหะ เป็นแร่ประกอบหินซึ่งเป็นแร่ที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจสามารถนำมาใช้ในงานอุตสาหกรรมได้หลายชนิด
สมบัติของวัสดุ หมายถึง ลักษณะเฉพาะตัวของวัสดุนั้นๆ เช่น ความทนต่อการกัดกร่อน ความคงทนต่ออุณหภูมิ การนำไฟฟ้า การนำความร้อน ความหนาแน่น จุดหลอมเหลวและความแข็งแรง
สมบัติของวัสดุแต่ละชนิดจะแตกต่างกันทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขนาด รูปร่างและธาตุต่างๆ ที่ผสมอยู่ในเนื้อวัสดุนั้นซึ่งมีสมบัติต่างๆ ของวัสดุนี้เองจะเป็นเหตุผลในการพิจารณาเลือกวัสดุต่างๆ ไปใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด
พื้นฐานวัสดุช่างอุตสาหกรรม
ความหมายของวัสดุช่าง
วัสดุช่าง หรือวัสดุในงานอุตสาหกรรม หมายถึง วัสดุต่างๆ
ที่นํ าไปใช้ประโยชน์ในการทํ าหรือผลิตสิ่งของ มีมากมาย
หลายประเภท ได้แก่ อะลูมิเนียม ทองแดง ตะกั่ว สังกะสี ไม้
พลาสติก แก้ว ยาง รวมทั้งสิ่งทอวัสดุที่เป็นวัสดุช่าง
ชนิดของวัสดุในงานอุตสาหกรรมกลุ่มที่เป็นโลหะ
โลหะ หมายถึง วัสดุ โดยได้จากการถลุงสินแร่ต่างๆ มี2ประเภท
1. โลหะประเภทเหล็ก หมายถึง โลหะที่มีส่วนผสม
ของเหล็กเป็นส่วนประกอปอยู่ทุกชนิด เช่น เหล็กหล่อเหล็กกล้า
2. โลหะประเภทไม่ใช่เหล็ก หมายถึงโลหะไม่มีส่วน
ผสมของเหล็กเป็นส่วนผสมอยู่ทุกชนิดกลุ่มที่เป็นอโลหะ
อโลหะ หมายถึง วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ ซึ่งจะมีคุณสมบัติตรง
ข้ามกับกลุ่มที่เป็นโลหะ แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ
1. สารสังเคราะห์ หมายถึง สารที่เกิดจากวัสดุที่
สังเคราะห์หรือผลิตด้วยฝีมือของมนุษย์ เช่น ซีเมนต์ หิน
กระดาษ แก้ว กระเบื้อง พลาสติก เป็นต้น
กระดาษเป็นวัสดุสังเคราะห์
2. สารธรรมชาติ หมายถึง สารที่เกิดจากวัสดุที่มีชีวิต
ตามธรรมชาติ เช่น หนังสัตว์ ไม้ ยาง ใยหิน เป็นต้น
แร่ธาตุทรัพยากรในประเทศไทย
มีการแบ่งแยกชนิดของแร่ได้ตามส่วนประกอบทางเคมี ดังนี้
- กลุ่มแร่ธาตุธรรมชาติ
- กลุ่มซัลไฟต์
- กลุ่มแร่ซัลโฟซอลล์
- กลุ่มออกไซต์
- กลุ่มไฮไลต์
- กลุ่มคาร์บอเนต
- กลุ่มซันเฟต
- กลุ่มทังสเตน
- กลุ่มฟอสเฟส
- กลุ่มซิลิเกต
แผนการจัดการเรียนรู้แบบบูรณาการที่ 1
หน่วยที่ 1
รหัสวิชา 2100-1002 วิชา วัสดุช่างอุตสาหกรรม
สอนครั้งที่ 1
ชื่อหน่วย พื้นฐานวัสดุช่างอุตสาหกรรม
จำนวน 2 ช.ม.
วัสดุที่นำมาใช้ในงานวิศวกรรม งานก่อสร้าง หรืองานอุตสาหกรรม มีมากมายหลายชนิดด้วยกัน จึงมีผู้พยายามที่จะคิดค้น เพื่อจำแนกวัสดุดังกล่าวออกเป็นหมวดหมู่ เพื่อให้ง่ายแก่การเรียกใช้และง่ายแก่การจดจำ โดยส่วนใหญ่แล้วจะจำแนกตามคุณลักษณะเฉพาะของวัสดุนั้นๆ เช่น จำแนกตามความหนาแน่นและน้าหนักของวัสดุ จำแนกตามแหล่งกาเนิดที่ค้นพบ จำแนกตามลักษณะกรรมวิธีการผลิตหรือจำแนกตามวิธีการนำไปใช้งาน ของวัสดุนั้นๆ จึงทำให้มีการจำแนกประเภทของวัสดุออกเป็นหลายแบบ ดังจะยกตัวอย่างต่อไปนี้
1 วัสดุในงานวิศวกรรม (Engineering Material)
เราจะจำแนกออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ ประเภทโลหะ (Metallic) และประเภท อโลหะ (Non-Metallic)
1. ประเภทโลหะ (Metallic) คือวัสดุที่ได้จากการถลุงสินแร่ต่าง ๆ ซึ่งแบ่งย่อยเป็น 2 ชนิดคือ
1.1 โลหะที่เป็นเหล็ก (Ferrous Metal) หมายถึง โลหะที่มีพื้นฐานเป็นเหล็กประกอบอยู่ ได้แก่ เหล็กกล้า (Steel) เหล็กหล่อ (Cast Iron) เหล็กบริสุทธิ์ (wrought Iron) หรือโลหะอื่นที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบหลัก (Iron Base Metal) เช่น เหล็กกล้าผสม (Alloy Steel) เหล็กไร้สนิม (Stainless Steel) หรือเหล็กกล้าคาร์บอน (Carbon Steel) เป็นต้น
1.2 โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (Non Ferrous Metal) คือ โลหะที่ไม่มีธาตุเหล็กเป็นองค์ประกอบ เช่น ตะกั่ว (Lead) ทองแดง (Copper) สังกะสี (Zinc) ดีบุก (Tin) อลูมิเนียม (Aluminium) แมกนีเซียม (Magnesium) และโลหะผสมของโลหะเหล่านี้ เช่นทองเหลือง (Brass) บรอนซ์ (Bronze)
2. ประเภทอโลหะ (Non-Metallic) เป็นวัสดุที่ได้จากการสังเคราะห์หรือจากธรรมชาติ ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ
2.1 อินทรีย์สาร (Organic) เป็นวัสดุที่ได้มาจากผลผลิตของสิ่งมีชีวิตทั้งหลายเช่น ต้นไม้ พืช สัตว์ เป็นต้น
2.2 อนินทรีย์สาร (Inorganic) เป็นวัสดุที่ได้มาจากสิ่งไม่มีชีวิตโดยส่วนใหญ่จะเป็นจำพวก หิน ดิน ทราย และแร่ธาตุต่าง ๆ
ทั้งวัสดุที่เป็นอินทรีย์สาร และอนินทรีย์สารยังสามารถจำแนกออกเป็นวัสดุที่จากสารธรรมชาติ (Natural) และวัสดุที่มาจากสารสังเคราะห์ (Synthetic) ขึ้นมา
2 วัสดุก่อสร้าง (Construction Material)
วัสดุก่อสร้างที่ใช้ในโครงการก่อสร้างต่าง ๆ สามารถจำแนกตามลักษณะกรรมวิธีการผลิตออกได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือ วัสดุที่ได้จากแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ และวัสดุที่ผลิตจากโรงงาน
1. วัสดุที่ได้จากแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ ยังสามารถแบ่งย่อยออกเป็น 2 ชนิดด้วยกันคือ
1.1 วัสดุธรรมชาติที่สามารถนำไปใช้ได้เลย วัสดุประเภทนี้เมื่อนำมาจากแหล่งผลิตก็จะสามารถใชประโยชน์ได้ทันที หรืออาจจะมีการคัดแยก และทำความสะอาดบางเล็กน้อย เช่น ทราย ดินลูกรังหรือดินถมต่างๆ
1.2 วัสดุธรรมชาติที่ต้องผ่านกระบวนการผลิตก่อน วัสดุประเภทนี้ที่ต้องผ่าน กระบวนการผลิต หรือแปรรูปก่อน นำไปใช้งานส่วนใหญ่ จะเป็นลักษณะการปรับปรุงแก้ไข้และเปลี่ยนแปลงขนาดของวัสดุนั้นๆ เช่น หินย่อย กรวด และไม้
2. วัสดุที่ผลิตจากโรงงาน ยังสามารถแบ่งย่อยออกเป็น 2 ชนิดด้วยกันคือ
2.1 วัสดุที่ผลิตจากโรงงานแต่เปลี่ยนแปลงลักษณะและคุณสมบัติเดิม เมื่อนำมาใช้งานซึ่งไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีก หรือไม่คุ้มทุนหากจะนำกลับมาใช้ใหม่ เช่น สี ปูนซีเมนต์ อิฐ และเหล็กเส้นเสริมคอนกรีตเป็นต้น
2.2 วัสดุที่ผลิตจากโรงงานแต่ไม่เปลี่ยนแปลงลักษณะและคุณสมบัติเดิม เมื่อมาใช้งานซึ่งสามารถรื้อถอนนำกลับมาใช้ใหม่ได้ หากต้องการส่วนใหญ่จะวัสดุจำพวก อุปกรณ์ไฟฟ้า ประปา วัสดุตกแต่ง หรือวัสดุสาเร็จรูปบางชนิด เช่น ประตู หน้าต่าง และเครื่องสุขภัณฑ์
3 วัสดุในงานอุตสาหกรรม (Industrial Material)
ถือว่ามีความสาคัญมากในลำดับต้น ๆ ของภาคอุตสาหกรรมการผลิตส่วนใหญ่แล้วจะเกี่ยวข้องกับปริมาณและต้นทุนของวัสดุเป็นสำคัญ วัสดุในงานอุตสาหกรรมสามารถจำแนกออกตามลักษณะของผลผลิตได้เป็น 3 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ ประเภทโลหะ (Metallic) พลาสติก (Plastic) และเซรามิค (Ceramics)
1. โลหะ (Metallic) ที่ใช้ในงานอุตสาหกรรมจะมีการจำแนกเหมือนกับโลหะที่ใช้ในงานวิศวกรรมแตกกันที่ปริมาณที่ใช้ เพราะในงานอุตสาหกรรม อาจต้องการปริมาณที่มาก และมีความต่อเนื่อง
2. พลาสติก (Plastic) เป็นวัสดุสังเคราะห์ที่มีความสาคัญต่อการพัฒนาเทคโนโลยีของอุตสาหกรรมต่าง ๆ มากเช่น อุตสาหกรรมเคมี อุตสาหกรรมสิ่งทอ หรืออุตสาหกรรมอาหาร เป็นต้น พลาสติกที่นิยมใช้และสามารถผลิตจำหน่ายในประเทศคือ โพลิเอทิลีนชนิดมีน้าหนักโมเลกุลสูง (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) โพลิเอมีด (Polyamide) โพลิอะซีทัล (Polyacetals) และ เทฟลอน (Teflon)
3. เซรามิค (Ceramics) ที่ใช้ในงานอุตสาหกรรมอาจจะไม่ได้อยู่ในรูปแบบของเครื่องปั้นดินเผาหรือกระเบื้องเคลือบต่างๆ เสมอไป บางครั้งอาจอยู่ในรูปของสารประกอบที่มีซิลิเกต (SiO4) เป็นมูลฐาน เช่น ปูนซีเมนต์ อิฐ สีเคลือบกระเบื้อง ฉนวนไฟฟ้าหรือภาชนะใส่สารเคมีเป็นต้น
การจำแนกประเภทของเครื่องมือช่าง
เครื่องมือช่าง สามารถแยกได้ 3 ประเภท ได้แก่ เครื่องมือ Hand tools เครื่องมือวัด measuring tools เครื่องมือกล machine tools เป็นอุปกรณ์ช่วยให้การปฏิบัติงานช่างนั้น มีผลสำเร็จได้อย่างเต็มที่มีคุณภาพ และทำให้กระบวนการทำงานช่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ความสำคัญของเครื่องมือช่าง
เครื่องมือและอุปกรณ์ประกอบเป็นสิ่งสำคัญในการปฏิบัติงานช่าง เครื่องมือและวัสดุประกอบในงานช่างมีหลายชนิดหลายประเภท แต่ละชนิด แต่ละประเภท มีลักษณะหน้าที่ในการใช้งานแตกต่างกันไปตามลักษณะของงาน เพราะฉะนั้นเราจะต้องรู้จักวิธีการใช้ การเก็บรักษาเครื่องมืออย่างถูกวิธี ประเภทของงาน การใช้เครื่องมือผิดประเภท จะนำผลเสียมาสู่เครื่องมือและอุปกรณ์เหล่านั้น ตลอดจนประสิทธิภาพของงาน