นิรนาม

ผู้เขียน : นิรนาม

อัพเดท: 17 ม.ค. 2015 07.41 น. บทความนี้มีผู้ชม: 4070126 ครั้ง

www.thummech.com
เป็นความรู้เกี่ยวกับโลหะในทางทฤษฏี ทั้งโลหะที่เป็นเหล็ก และไม่ใช่เหล็ก
โลหะที่เป็นเหล็กที่จะกล่าวก็คือ เหล็ก และเหล็กกล้า
โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก เช่น อลูมิเนียม ทองแดง แมกนีเซียม ฯลฯ
ตัวอย่างที่จะกล่าวในหนังสือเล่มนี้จะกล่าวเกียวกับ
- กรรมวิธีการผลิตโลหะ
- คุณสมบัติของโลหะ
- การวิเคราะห์โครงสร้างโลหะ
- การปรับสภาพของโลหะ
- แนวทางที่จะนำไปใช้ประโยชน์
-ฯลฯ

ลองติดตามผลงานดูนะครับ ติชมกันได้นะ มีคำถามอะไรก็ถามได้ ถ้ารู้ก็จะตอบให้ครับ

เมื่อการพัฒนาทางด้านวัตถุมีสูง มองมุมกลับ การพัฒนาทางด้านจิตใจ ด้านคุณธรรมก็ต้องให้สูงตามไปด้วย

วัตถุประสงค์ที่ทำก็คือ อยากเห็นประเทศของเรามีความทัดเทียม หรือเหนือกว่าประเทศที่พัฒนาแล้ว มีการสร้างเทคโนโลยีเป็นของตัวเอง ไม่ต้องตามใคร


30 คุณสมบัติอื่น ๆ ของวัสดุ(จบบทที่ 4)

4.7 คุณสมบัติอื่น ๆ

 

4.7.1 น้ำหนัก และความหนาแน่น

 

       น้ำหนัก (Weight) คือ ผลคูณระหว่างมวลของวัตถุ (m: kg) กับ ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g: kg/m2) (ค่า g จะเปลี่ยนไปตามดวงดาวซึ่งจะมีแรงดึงดูดไม่เท่ากัน เช่น ค่า g ของโลกเฉลี่ยก็คือ 9.81 m/s2 ส่วนดาวดวงอื่น เช่น ดวงจันทร์ = 0.165g, ดาวอังคาร = 0.377g, ดาวพฤหัส = 2.364g เป็นต้น) เขียนเป็นสมการได้ดังนี้

 

                             W = mg                                          (4.14)

 

หน่วยที่ใช้กับน้ำหนักก็คือ นิวตัน (Newton: N) น้ำหนักเป็นคุณสมบัติหนึ่งที่สำคัญของวัสดุ ในงานด้านโลหะจะนำคุณสมบัติด้านนี้มาใช้ประโยชน์ได้มากมายในการเลือกใช้วัสดุให้เหมาะกับงาน เช่น นำอลูมิเนียมมาเป็นส่วนประกอบของเครื่องบินเพื่อลดน้ำหนัก, นำแมกนีเซียมมาทำล้อแม็กในรถยนต์เพื่อให้ล้อมีน้ำหนักเบา และมีความแข็งแกร่ง, นำเหล็กหล่อมาทำฐานเครื่องจักรก็เพื่อความแข็งแรง และราคาไม่แพง ฯลฯ    

 

รูปอากาศยานที่มีอลูมิเนียมผสมเป็นส่วนประกอบโครงสร้างเพื่อให้อากาศยานมีน้ำหนักเบา

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

 

รูปล้อรถยนต์ทำจากแมกนีเซียมผสมเพื่อทำให้ล้อมีน้ำหนักเบา

 

ส่วนอัตราส่วนของมวล หรือน้ำหนักต่อปริมาตรของวัสดุเราเรียกว่า ความหนาแน่น (Density: m/V) หรือ น้ำหนักจำเพาะ (Specific weight: W/V) คำสองคำนี้แตกต่างกันตรงที่การนำไปใช้งาน

 

      - น้ำหนักจำเพาะนั้นมักจะนำไปใช้ในงานทางวิชาการหน่วยที่ใช้ก็คือ นิวตันต่อลูกบาศก์เมตร (N/m3) หรือ ปอนด์ต่อลูกบาศก์ฟุต (lb/ft3)

      - แต่ความหนาแน่นจะนำมาใช้ในทางปฏิบัติ หน่วยที่ใช้ก็คือ กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (kg/m3) หรือ ปอนด์มวลต่อลูกบาศก์ฟุต (lbm/ft3)

โดยทั้งสองมีความหมายเหมือนกัน

 

ตารางในรูป 4.8 แสดงความหนาแน่นในวัสดุชนิดต่างกัน

 

 

วัสดุ

ความหนาแน่น

(kg/m3)

เงิน

10,490

ดีบุก

7,310

ตะกั่ว

11,340

ทองคำ

19,300

ทองคำขาว

21,450

ทองแดง

8,960

ทังสเตน

19,250

ไทเทเนียม

4,507

แพลเลเดียม (Palladium)

12,023

แมกนีเซียม

1,740

ยูเรเนียม

19,050

เหล็ก

7,870

อลูมิเนียม

2,700

ออสเมียม

22,610

อิริเดียม

22,650

 

 

ตารางที่ 4.8 เปรียบเทียบความหนาแน่นวัสดุหลายชนิด

 

4.7.2 ความสึกหรอ

 

       ความสึกหรอ (Wear) เป็นคุณสมบัติที่ไม่อยากให้เกิดขึ้นกับวัสดุเลย เพราะเมื่อวัสดุมันเกิดการสึกหรอขึ้นจะมีผลต่อการทำงานของชิ้นส่วนนั้น และปัญหาอาจจะลุกลามไปเป็นปัญหาใหญ่ได้ เพียงแค่มีการสึกหรอของวัสดุในขณะทำงานแม้เพียงเล็กน้อยเท่านั้นก็อาจทำให้เครื่องจักรกลเกิดความผิดพลาด หรือเสียหายได้

      ความสึกหรอเป็นความสามารถต้านทานของโลหะ ต่อการที่โลหะกำลังเสื่อมลงอย่างช้า ๆ ปกติแล้วต้องใช้เวลาที่นานมาก การเสื่อมสภาพของวัสดุอาจสืบเนื่องมาจาก การเสียดสี, การเสียดทาน, การถูกัน, การเกิดรอยที่ชิ้นงาน, การขัด, การครูดกัน หรือจากการจับยึด นอกจากนี้แล้ว ยังมีสาเหตุอันเนื่องมาจากการกัดกร่อนแบบการเป็นหลุมก็ได้

      

ประเภทความสึกหรอ

 

 

 

รูปการสึกหรอปกติของแบริ่งเพลาข้อเหวี่ยง

 

 

รูปการสึกหรอแบบขัดถู

 

 

รูปการสึกหรอแบบเป็นแผล

 

 

รูปการสึกหรอแบบเป็นหลุมของฟันเฟือง

 

 

รูปการสึกหรอแบบสึกกร่อนของสลักเกลียว

 

วิดีโอทดสอบการสึกหรอของใบพัดปั๊มน้ำ

 

วัสดุที่ต้านทานต่อการสึกหรอได้สูงจะขึ้นอยู่กับความแข็งของวัสดุนั้น วัสดุที่แข็งจะทนทานต่อการสึกหรอมาก นอกจากนี้ การหล่อลื่น (Lubricant) ก็ช่วยให้วัสดุเกิดการสึกหรอลดน้อยลง รูปด้านล่างแสดงถึงการหล่อลื่นวัสดุที่เหมาะสม และที่ไม่เหมาะสมที่ทำกับวัสดุ

        

รูปการใช้น้ำมันหล่อลื่นเพื่อลดการสึกหรอของตลับลูกปืน

 

รูปการหล่อลื่นที่ไม่เหมาะสมสาเหตุอาจมาจากความสกปรกของน้ำมันหล่อลื่นจนทำให้ตลับลูกปืนเพลาล้อติด

 

4.7.3 ความสามารถในการกลึงไส

 

วัสดุแต่ละชนิดสามารถนำไปตัดเฉือนได้ ซึ่งเป็นคุณสมบัติเฉพาะตัวของโลหะ เราเรียกคุณสมบัติเช่นนี้ว่า ความสามารถในการกลึงไส (Machinability) คุณสมบัตินี้ กล่าวถึงการแปรรูปวัสดุให้มีรูปร่างต่าง ๆ ตามที่ต้องการ การตัดเฉือนวัสดุสามารถทำได้ด้วย การกลึง (Turning), การกัด (Milling), การไส (Planning or shaping), การเจาะ (Drilling), การเจาะคว้าน (Boring) และเครื่องมือกลประเภทอื่น ๆ

 

รูปงานกลึง

 

รูปงานกัด

 

วิดีโอความสามารถด้านการกลึงไสของวัสดุ

 

      วัสดุโลหะแต่ละชนิด มีความสามารถในการกลึงไสไม่เท่ากัน ยกตัวอย่างเช่น อลูมิเนียม และแมกนีเซียม มีความอ่อน และความยืดหยุ่นสูงทำให้มีความสามารถในการกลึงไสด้วยเครื่องมือกลได้อย่างง่าย ๆ

      ซึ่งตรงข้ามกับเหล็กกล้าผสม และเหล็กกล้าแข็ง มีความแข็ง และตัดเฉือนยากทำให้การกลึงไสด้วยเครื่องมือกลนั้นทำได้ยากกว่า

 

4.7.4 ความสามารถในการเชื่อม

 

รูปการเชื่อมของโลหะ

 

       ความสามารถในการเชื่อม (Weldability) เป็นคุณสมบัติอย่างหนึ่งของวัสดุโดยเฉพาะอย่างยิ่งวัสดุที่เป็นโลหะ วัตถุประสงค์ของการเชื่อมก็เพื่อให้ชิ้นส่วนวัสดุชนิดเดียวกัน สองชิ้นเกิดการหลอมติดกัน การเชื่อมวัสดุโลหะในปัจจุบันนั้นมีหลายประเภท ยกตัวอย่างเช่น การเชื่อมอาร์ค (Arc welding), การเชื่อมมิก (MIG welding), การเชื่อมติ๊ก (TIG welding) และการเชื่อมแก๊ส (Gas welding) ฯลฯ

 

รูปการเชื่อมอาร์ค

 

รูปการเชื่อมมิก

 

รูปการเชื่อมติ๊ก

 

รูปการเชื่อมแก๊ส

 

วิดีโอความสามารถของวัสดุในด้านการเชื่อมโลหะ

 

4.8 ตารางการเปรียบเทียบคุณสมบัติต่าง ๆ ของวัสดุ

 

       เป็นการเปรียบเทียบที่น่าสนใจในคุณสมบัติที่ต่างกันของโลหะ ตารางที่ 4.9 เปรียบเทียบคุณสมบัติของเหล็กกล้า, เหล็กหล่อ, เหล็กบริสุทธิ์ (เหล็กดัด) (Wrought iron), อลูมิเนียม, ทองแดง, สังกะสี, ตะกั่ว, นิกเกิล, ดีบุก, ไทเทเนียม, ทังสเตน และอื่น ๆ ดังนี้

 

วัสดุโลหะ

ความถ่วงจำเพาะ

ค่ายังโมดูลัส

(E)

ค่าโมดูลัสเฉือน

 (G)

โมดูลัสความจุ (Bulk modulus)

อัตราส่วนปัวซอง

การนำความร้อนที่
(0°C)

สัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น

จุดหลอมเหลว

ความเค้นพิสูจน์/ครากตัว

ความเค้นสูงสุด

ความต้านทานไฟฟ้าที่
(20°C)

 

 

GPa

GPa

GPa

 

W / (m .K)

x10-6/ °C

K

x 107Pa

x 107Pa

x10-8 W

แคดเมียม(Cadmium)

8.65

55.16

 

 

 

92

30

594

 

 

7.4

โคบอลต์(Cobalt)

8.9

206.8

 

 

 

69

12

1,768

 

 

9

โครเมียม(Chromium)

7.2

248.2

 

 

 

91

6

2,133

 

 

13

เงิน (Silver)

10.50

72.39

28.0

100

0.37

427

19

1,234

5.5-30

14-38

1.59

ซิลิกอน (Silicon)

2.33

110.3

 

 

 

83.5

3

1,684

 

 

100,000

เซลิเนียม (Selenium)

4.8

57.92

 

 

 

0.5

37

490

 

 

12.0

โซเดียม (Sodium)

0.97

 

 

 

 

134

70

370.98

 

 

4.2

ดีบุก (Tin)

7.31

41.37

17.

52

0.33

67

20

505

0.9-1.4

1.5-20

11.0

ตะกั่ว (Lead)

11.35

13.79

6

 

0.43

35.2

29

600.7

 

1.5-1.8

20.6

ทองคำ (Gold)

19.32

74.46

28.0

167

0.42

315

14.2

1,336

0-21

11-23

2.35

ทองคำขาว(Platinum)

21.45

146.9

61.0

240

0.39

73

9

2,043

1.5-18

12.5 -20

10.5

ทองแดง(Copper)

8.96

117.2

46

130

0.36

398.0

16.6

1,357

4,7-32

20-35

1,673

ทอเรียม(Thorium)

11,7

58,61

 

 

0.27

41

12

2,023

 

 

18

ทังสเตน(Tungsten)

19.3

344.7

140

 

0.28

178

4.5

3,673

 

100-400

5.65

แทนทาลัม (Tantalum)

16.6

186.2

 

 

0.35

57.5

6.5

3,253

 

34-93

12.4

ไทเทเนียม(Titanium)

4.54

110.3

41.0

110

0.3

22

8.5

1,943

2-50

25-70

43

นิกเกิล (Nickel)

8.9

213.7

79.0

176

0.31

90.5

13

1,726

14-66

48-73

6.85

ไนโอเบียม (Niobium)

8.57

103.4

 

 

 

53

7

2,740

 

 

13

บิสมัท(Bismuth)

9.75

31.72

 

 

0.33

8.4

13

544

 

 

115

เบริลเลียม(Beryllium)

1.85

289.6

 

 

0.027

218.0

12

1,558

 

 

4.0

ปรอท (Mercury)

13.546

 

 

 

 

8.39

 

234.29

 

 

98.4

พลวง(Antimony)

6.69

77.91

 

 

 

18.5

9

903

 

 

41.8

พลูโตเนียม(Plutonium)

19.84

96.53

 

 

0.18

8

54

913

 

 

141.4

โพแทสเซียม(Potassium)

0.86

 

 

 

0.39

99

83

336.5

 

 

7.01

แมกนีเซียม(Magnesium)

1.74

44.13

 

 

0.35

156

25

923

 

 

4.45

แมงกานีส(Manganese)

7.34

158.6

 

 

 

 

22

1,517

 

 

185

โมลิบดีนัม(Molybdenum)

10.22

275.8

 

 

0.32

138

5

2,893

 

 

5.2

ยูเรเนียม(Uranium)

18.8

165.5

 

 

0.21

25

13.4

1,405

 

 

30

โรเดียม(Rhodium)

12.41

289.6

 

 

 

150

8

2,238

 

 

4.6

วาเนเดียม(Vanadium)

6.1

131.0

 

 

 

60

8

2,173

 

 

25

สังกะสี(Zinc)

7.0

82.74

36.0

100

0.35

121

35

692.7

 

11-20

5.92

เหล็ก (Iron)

7.87

196.5

76

 

0.3

80.3

12

1,809

16

35

9.7

 เหล็กกล้า เนื้ออ่อน(Steel (Mild))

7.8

210

80

 

0.3

50

12

1,630-1,750

20-40

30-50

10

อลูมิเนียม(Aluminum)

2.7

68.95

26

75.0

0.33

237

25

933

3-14

6-14

2.655

ออสเมียม(Osmium)

22.57

551.6

 

 

 

61

5

3,298

 

 

9

อิริเดียม(Iridium)

22.42

517.1

 

 

 

147

6

2,723

 

 

5.3

 

ตารางที่ 4.9 เปรียบเทียบคุณสมบัติต่าง ๆ ของวัสดุที่เป็นโลหะ

จบบทที่ 4 คุณสมบัติวัสดุ

 

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

คุณลงมือทำในสิ่งที่คุณสนใจ

                                              อย่างน้อยก็จะมีคนคนหนึ่งล่ะที่พอใจ

 

หมายเหตุ: รูปแบบการป้อนงานเขียนใหม่ใช้ไม่ค่อยดีเลยใส่ข้อมูลยาก (ก๊อปปี้ทั้งชุดจากงานเขียนของตัวเอง โดยไม่ได้พิมพ์ หรือแก้ไขใหม่) แล้วต้องมานั่งแก้ทีละช่วง ถ้าทางเว็บแก้ไขได้อยากให้ดูปัญหาตรงนี้นิดหนึ่งนะครับ 


บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที