คู่มือฉบับสมบูรณ์สำหรับการตัด การดัด และการเชื่อมแผ่นโลหะ

การแนะนำ

การขึ้นรูปโลหะแผ่นเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการผลิตที่หลากหลาย ตั้งแต่การผลิตของเล่นแบบง่ายๆ ไปจนถึงชิ้นส่วนเครื่องบินที่ซับซ้อน แม้จะมีการใช้งานอย่างแพร่หลาย แต่การทำความเข้าใจกระบวนการนี้ถือเป็นสิ่งสำคัญ บทความนี้จะนำเสนอภาพรวมโดยละเอียดเกี่ยวกับเทคนิคและวัสดุที่เกี่ยวข้องกับการขึ้นรูปโลหะแผ่น

1.0การแปรรูปแผ่นโลหะคืออะไร?

การผลิตแผ่นโลหะเป็นกระบวนการขึ้นรูปแผ่นโลหะแบนให้เป็นชิ้นส่วนและผลิตภัณฑ์ที่ต้องการโดยผ่านการดำเนินการต่างๆ เช่น การตัด การพับ การดัด และการประกอบ

วัสดุที่นิยมใช้ ได้แก่ เหล็ก อลูมิเนียม สเตนเลสสตีล ทองเหลือง ทองแดง และสังกะสี โดยทั่วไปความหนาของแผ่นโลหะจะอยู่ระหว่าง 0.006 ถึง 0.25 นิ้ว แผ่นโลหะที่มีความหนามากกว่าเหมาะสำหรับงานหนัก ในขณะที่แผ่นโลหะที่บางกว่าเหมาะสำหรับงานที่ต้องการความอ่อนตัว

2.0เทคนิคการตัดแผ่นโลหะ

กระบวนการตัดใช้เพื่อแยกแผ่นโลหะออกเป็นชิ้นส่วนและรูปทรงต่างๆ เทคนิคการตัดสามารถแบ่งกว้างๆ ได้ดังนี้:

2.1การตัดด้วยเลเซอร์

การตัดด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการทางความร้อนที่หลอมโลหะเฉพาะจุดโดยใช้ลำแสงเลเซอร์ที่โฟกัส ลำแสงจะถูกดูดซับเข้าไปในวัสดุ ทำให้วัสดุระเหย ในขณะที่หัวฉีดจะฉีดก๊าซ (โดยปกติคือไนโตรเจนหรือออกซิเจน) เพื่อกำจัดวัสดุที่หลอมเหลวและปกป้องหัวตัด

การตัดด้วยเลเซอร์เหมาะสำหรับวัสดุ เช่น สเตนเลสสตีล เหล็กอ่อน และโลหะที่ไม่ใช่เหล็กบางชนิด วัสดุสะท้อนแสง เช่น อะลูมิเนียม อาจต้องใช้เลเซอร์ไฟเบอร์ โดยทั่วไปความหนาจะอยู่ระหว่าง 20 มม. ถึง 40 มม.

2.2การตัดพลาสม่า

กระบวนการทางความร้อนนี้ใช้ก๊าซไอออนไนซ์ (พลาสมา) เพื่อหลอมและตัดผ่านโลหะ วิธีการนี้มีประสิทธิภาพเฉพาะกับวัสดุที่นำไฟฟ้าได้ และมักใช้กับแผ่นโลหะที่มีความหนา (สูงสุด 50 มม.) ซึ่งไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงการตกแต่งพื้นผิว

วัสดุที่เหมาะสม : อลูมิเนียม, สแตนเลส, ทองแดง, ทองเหลือง

ข้อดี:

• การตัดความเร็วสูง
• ความสามารถในการทำงานอัตโนมัติ
• เหมาะสำหรับโลหะที่มีความแข็งแรงสูงและความร้อนต่ำ

ข้อเสีย :

• การใช้พลังงานสูง
• เสียงรบกวนที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการตัดแบบแห้ง

2.3การตัดด้วยเจ็ทน้ำ

การตัดด้วยเจ็ทน้ำใช้กระแสน้ำแรงดันสูง ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 60,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi) เพื่อตัดผ่านโลหะ เจ็ทน้ำบริสุทธิ์ใช้สำหรับวัสดุอ่อน ในขณะที่เจ็ทน้ำแบบกัดกร่อนใช้สำหรับตัดโลหะแข็ง เช่น เหล็กกล้าคาร์บอนและอะลูมิเนียม

ข้อดี:

• ไม่มีโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน
• พื้นผิวสำเร็จดีเยี่ยมไม่มีเสี้ยน
• สามารถตัดวัสดุได้หลากหลาย

ข้อเสีย :

• ระบบแรงดันสูงอาจทำให้เกิดการโค้งงอ
• ต้องมีอุปกรณ์รองรับเพื่อป้องกันการบิดเบือน

2.4การปิดกั้น

การปั๊มโลหะ (Blanking) ใช้เครื่องเจาะและแม่พิมพ์เพื่อนำชิ้นส่วนออกจากแผ่นโลหะ ส่วนที่เจาะแล้วจะกลายเป็นส่วนประกอบสุดท้าย ในขณะที่แผ่นโลหะที่เหลือจะเป็นเศษโลหะ

ข้อดี:

• ความแม่นยำของมิติสูง
• การผลิตชิ้นส่วนที่กำหนดเองด้วยความสามารถในการทำซ้ำที่ดี

ข้อเสีย :

• ช้ากว่าการต่อย
• ต้นทุนเครื่องมือที่สูงขึ้น

2.5การเฉือน

การตัดเฉือนใช้สำหรับตัดแผ่นโลหะแบนเป็นเส้นตรงโดยใช้ใบมีดแรงดันสูง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตัดโลหะอ่อนปริมาณมากที่ไม่ต้องการผิวเรียบ

ข้อดี:

• รวดเร็ว ประหยัดสำหรับปริมาณมาก
• เรียบง่าย มีประสิทธิภาพสำหรับการตัดตรง

ข้อเสีย :

• ก่อให้เกิดเสี้ยนและการเสียรูป
• ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการขอบที่สะอาด

2.6การเลื่อย

การเลื่อยใช้ใบเลื่อยฟันเลื่อยเพื่อค่อยๆ กำจัดวัสดุออก เลื่อยสายพานแนวนอนใช้สำหรับการกำหนดขนาดแท่งเหล็ก ในขณะที่เลื่อยแนวตั้งใช้สำหรับการตัดรูปทรงที่ซับซ้อน

ข้อดี:

• ความแม่นยำในการตัดสูง
• ของเสียจากวัสดุต่ำเนื่องจากรอยตัดเล็ก
• รองรับวัสดุที่ไม่ใช่เหล็กหลากหลายชนิด

ข้อเสีย :

• ความเสถียรของการสัมผัสลดลงในระหว่างการตัดแผ่นแบน
• ความไม่สม่ำเสมอของพื้นผิว

2.7การเจาะ

การเจาะใช้แรงเฉือนเพื่อสร้างรูบนแผ่นโลหะ ซึ่งแตกต่างจากการปั๊มโลหะ ตรงที่ชิ้นส่วนที่ตัดออกจะเป็นเศษโลหะ และแผ่นโลหะจะยังคงเป็นส่วนประกอบสุดท้าย

ข้อดี:

• การเจาะรูความเร็วสูง
• การตัดที่สะอาดและแม่นยำ
• ไม่มีการบิดเบือนความร้อน

ข้อเสีย :

การตั้งค่าต้องใช้เครื่องมือและการจัดตำแหน่งแม่พิมพ์ที่แม่นยำ

9 วิธีการเจาะแผ่นโลหะที่ผู้ผลิตทุกคนควรรู้

3.0เทคนิคการขึ้นรูปแผ่นโลหะ

การขึ้นรูปเกี่ยวข้องกับการขึ้นรูปโลหะใหม่ในขณะที่โลหะยังคงอยู่ในสถานะของแข็ง หัวข้อนี้จะอธิบายกระบวนการขึ้นรูปหลักที่ใช้ในการผลิต

3.1การดัดงอ

เทคนิคการดัดทั่วไป:

ข้อดี:

• คุณสมบัติเชิงกลที่ดีในชิ้นส่วนสุดท้าย
• คุ้มค่าสำหรับการผลิตปริมาณน้อยถึงปานกลาง

ข้อเสีย :

สปริงแบ็คสามารถส่งผลต่อความแม่นยำได้

3.2การเย็บชายเสื้อ

การพับแผ่นโลหะทับลงบนตัวมันเอง โดยทั่วไปแบ่งเป็น 2 ขั้นตอน:

• การดัดเป็นรูปทรงวี
• การทำให้แบนราบในแม่พิมพ์เพื่อผลิตชายเสื้อ

ข้อดี:

• เสริมขอบ
• ปรับปรุงความสวยงาม
• การควบคุมมิติสูง

ข้อเสีย :

ความเสี่ยงจากการเสียรูปของวัสดุ

3.3กลิ้ง

การรีดแผ่นโลหะช่วยลดความหนาโดยใช้ลูกกลิ้งหมุน ซึ่งสามารถจำแนกได้ดังนี้:

• การรีดร้อน: เหนืออุณหภูมิการตกผลึกใหม่
• การรีดเย็น: อยู่ที่หรือใกล้อุณหภูมิห้อง

การใช้งานทั่วไป: ท่อ, หลอด, ชิ้นส่วนปั๊ม, แผ่น, ล้อ

ข้อดี:

• ความเร็วสูง ประสิทธิภาพสูง
• ความหนาสม่ำเสมอ
• ความคลาดเคลื่อนที่แคบสามารถทำได้

ข้อเสีย :

• ต้องใช้เงินลงทุนเริ่มต้นสูง
• เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก

คำอธิบายกระบวนการรีดแผ่น: เทคนิคการรีดสามม้วน รีดสี่ม้วน และขึ้นรูปกรวย

3.4การประทับตรา

การปั๊มขึ้นรูปแผ่นโลหะโดยใช้แม่พิมพ์และแท่นพิมพ์ กระบวนการนี้อาจประกอบด้วยการดัด เจาะ ปั้มนูน และตีนผีในขั้นตอนเดียว

วัสดุ: สแตนเลส, อลูมิเนียม, ทองเหลือง, ทองแดง

ข้อดี:

• ต้นทุนแรงงานและเครื่องมือต่ำ
• ระบบอัตโนมัติที่ง่ายดาย
• ความสามารถในการทำซ้ำได้สูง

ข้อเสีย :

• มีราคาแพงในการปรับเปลี่ยนแม่พิมพ์เมื่อเริ่มการผลิต

คู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับแม่พิมพ์และกระบวนการปั๊มโลหะแผ่น

3.5การเคิร์ลลิ่ง

การดัดผมจะสร้างขอบโค้งมนและกลวงเพื่อความปลอดภัยและความแข็งแรงของขอบ โดยทั่วไปจะดำเนินการในสามขั้นตอน:

• การสร้างเส้นโค้งเบื้องต้น
• การกลิ้งเส้นโค้ง
• การปิดลอน

ข้อดี:

• ขจัดขอบคม
• เสริมความแข็งแกร่งให้กับขอบส่วนประกอบ

ข้อเสีย :

• อาจทำให้เกิดเสี้ยนหรือความผิดปกติได้

3.6การปั่นโลหะ

การหมุนจะปรับเปลี่ยนรูปร่างแผ่นโลหะโดยใช้แกนหมุนและลูกกลิ้งขึ้นรูป

วัสดุ: สแตนเลส, อลูมิเนียม, ทองเหลือง, ทองแดง

ข้อดี:

• เหมาะสำหรับรูปทรงกลวงสมมาตร
• มีความยืดหยุ่นสำหรับการผลิตจำนวนมากและจำนวนน้อย

ข้อเสีย :

• จำกัดเฉพาะการออกแบบแบบวงกลม
• ข้อจำกัดด้านขนาดและรูปร่าง

การปั่นโลหะคืออะไร ประเภทกระบวนการ เครื่องจักร และการใช้งาน

4.0เทคนิคการเชื่อมต่อแผ่นโลหะ

การเชื่อมต่อเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการประกอบชิ้นส่วนสำเร็จรูป วิธีการหลักๆ ได้แก่ การเชื่อมและการย้ำหมุด

4.1การเชื่อม

หมายเหตุ:

• การเชื่อมด้วยแท่งทำได้รวดเร็วแต่สามารถทำให้โลหะบางร้อนเกินไปได้
• MIG เหมาะอย่างยิ่งสำหรับระบบอัตโนมัติแต่ไม่เหมาะกับการใช้งานกลางแจ้ง
• TIG ให้การเชื่อมที่เรียบเนียนแต่ต้องใช้แรงงานที่มีทักษะ

4.2โลดโผน

การรีเวทเป็นวิธีการเชื่อมต่อแบบกึ่งถาวรที่ไม่ใช้ความร้อน เกี่ยวข้องกับการเจาะรูและสร้างหางรีเวทเพื่อยึดแผ่นโลหะ

ประเภท:

ข้อดี:

• คุ้มค่าและตรวจสอบง่าย
• เหมาะสำหรับโลหะน้ำหนักเบา

ข้อเสีย :

• เพิ่มน้ำหนัก
• โครงสร้างอ่อนแอลงเนื่องจากรูเจาะ
• สร้างเสียงรบกวนในชิ้นส่วนกลไก

5.0บทสรุป

การผลิตแผ่นโลหะประกอบด้วยกระบวนการตัด ขึ้นรูป เชื่อมต่อ และตกแต่งผิวสำเร็จ เพื่อผลิตชิ้นส่วนอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ที่หลากหลาย การเลือกเทคนิคที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับรูปทรงของชิ้นส่วน ประเภทวัสดุ ต้นทุน และปริมาณการผลิต ด้วยความก้าวหน้าทางเครื่องจักรและระบบอัตโนมัติ การผลิตแผ่นโลหะจึงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง มอบความแม่นยำ ความเร็ว และความยืดหยุ่นที่มากขึ้น

6.0คำถามที่พบบ่อย (FAQ) เกี่ยวกับการผลิตแผ่นโลหะ

Q1: ความแตกต่างระหว่างการตัดด้วยเลเซอร์และการตัดพลาสม่าคืออะไร?
ตอบ: การตัดด้วยเลเซอร์ใช้แสงที่โฟกัสเพื่อทำให้วัสดุระเหย ให้ความแม่นยำสูงและขอบคม ในขณะที่การตัดด้วยพลาสมาใช้ก๊าซไอออนไนซ์เพื่อหลอมโลหะนำไฟฟ้า การตัดด้วยเลเซอร์เหมาะสำหรับชิ้นงานที่บางและซับซ้อนมากกว่า ในขณะที่การตัดด้วยพลาสมาเหมาะสำหรับโลหะที่มีความหนาและมีความแข็งแรงสูง

คำถามที่ 2: วัสดุใดที่นิยมใช้มากที่สุดในการผลิตแผ่นโลหะ?
ตอบ: วัสดุที่นิยมใช้กันมากที่สุด ได้แก่ สแตนเลส อลูมิเนียม เหล็กอ่อน ทองแดง และทองเหลือง การเลือกวัสดุขึ้นอยู่กับความแข็งแรง ความทนทานต่อการกัดกร่อน ความสามารถในการขึ้นรูป และการใช้งาน

คำถามที่ 3: ความหนาโดยทั่วไปของแผ่นโลหะคือเท่าใด
ตอบ: ความหนาของแผ่นโลหะโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 0.006 นิ้ว (0.15 มม.) ถึง 0.25 นิ้ว (6.35 มม.) วัสดุที่หนากว่าจะเรียกว่าแผ่นโลหะ ในขณะที่แผ่นโลหะที่บางกว่าจะเรียกว่าฟอยล์

ไตรมาสที่ 4: การดัดด้วย CNC ในการขึ้นรูปแผ่นโลหะมีความแม่นยำเพียงใด
A: การดัดด้วย CNC ให้ความสามารถในการทำซ้ำได้สูงและมีความคลาดเคลื่อนที่แคบ มักจะอยู่ที่ ±0.1 มม. ขึ้นอยู่กับวัสดุและอุปกรณ์

Q5: การเชื่อมหรือการหมุดย้ำแบบไหนดีกว่าสำหรับการประกอบแผ่นโลหะ?
ตอบ: การเชื่อมช่วยให้รอยต่อแข็งแรงและถาวร เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโครงสร้างที่แข็งแรง การรีเวทเหมาะสำหรับงานออกแบบโมดูลาร์น้ำหนักเบา หรือเมื่อต้องหลีกเลี่ยงความร้อน