หน่วยที่ 5

โลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก

แนวคิด

การผลิตโลหะผสมเป็นกรรมวิธีเพิ่มคุณภาพของโลหะตามความเหมาะสม ของลักษณะการใช้งาน โดยการนําจุดเด่นของโลหะแต่ละชนิดมาผสมในอัตราส่วน ที่กําหนดเพื่อให้ได้โลหะผสมที่ดีที่สุดสําหรับงานนั้นๆ โลหะผสมที่นิยมใช้ในปัจจุบัน ได้แก่ ทองเหลือง บรอนซ์ โลหะแบริ่ง โมเนล ดูราลูมิน ฯลฯ หน่วยการเรียนนี้จะ กล่าวถึงเฉพาะโลหะผสมที่นิยมใช้ในงานอุตสาหกรรมเท่านั้น

�

สาระการเรียนรู้

1. ทองแดงผสม

2. สังกะสีผสม

3. ดีบุกผสม

4. ตะกั่วผสม

5. อะลูมิเนียมผสม

6. แมกนีเซียมผสม

 สมรรถนะรายหน่วย

วิเคราะห์และเลือกใช้โลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็กในงานช่างอุตสาหกรรม

ผลการเรียนรู้ที่คาดหวัง

1. บอกชื่อและลักษณะพื้นฐานของโลหะผสมได้

2. อธิบายคุณสมบัติเฉพาะของโลหะผสมชนิดต่างๆ ได้

3. อธิบายกรรมวิธีผลิตโลหะผสมชนิดต่างๆ ได้

4. บอกประโยชน์ของโลหะผสมได้

5. บอกวิธีเลือกโลหะผสมไปใช้งานได้อย่างเหมาะสม

​

�

ทองแดงผสม

ทองแดงผสม ที่นิยมใช้ในงานอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ประกอบด้วย ทองเหลือง บรอนซ์ เงินเยอรมัน คอนสแตนแตน มีรายละเอียดดังนี้

1. ทองเหลือง (Brass) สัญลักษณ์ Ms เป็นโลหะสีเหลืองอร่ามแวววาว สวยงาม ได้จาก ส่วนผสมระหว่างทองแดงกับสังกะสี โดยมีทองแดงเป็นโลหะหลักไม่น้อยกว่า 50% ทองเหลืองที่มี ส่วนผสมของทองแดง 70% ขึ้นไปมีชื่อเรียกเฉพาะว่า “ทอมบัค” (Tomback) ทองเหลืองที่นิยม ใช้ในปัจจุบันประกอบไปด้วย

�

อ้างอิงจาก https://www.progress-steel.com/product/25/%E0%B8%97%E0%B8%AD%E0%B8%87%E0%B9%80%E0%B8%AB%E0%B8%A5%E0%B8%B7%E0%B8%AD%E0%B8%87%E0%B9%80%E0%B8%AA%E0%B9%89%E0%B8%99

ทองเหลืองหล่อ (Cast Brass)

ประกอบด้วยส่วนผสมของทองแดง สังกะสี และดีบุก ด้วยจุดหลอมเหลวที่ต่างกันมาก (ทองแดง 1,083 C, สังกะสี 419 C) สังกะสี จะระเหยออกจากการหล่อ 5-10% ถ้าจะหล่อครั้งต่อไปจะต้องเพิ่มสังกะสีผสมเข้าไปชดเชย ส่วนที่ระเหยออกจากการหล่อ ทองเหลืองหล่อจะมีความแข็งแรงสูง ทนการสึกหรอ การผุกร่อน นิยมใช้ทําก๊อกน้ำ ท่อในงานที่ต้องการความคงทนสูง

�

อ้างอิงจาก https://www.deebrass.com/product/1080/

ทองเหลืองรีด (Rolled Brass)

ได้จากการนํา ทองเหลืองแท่งมารีดเป็นเส้นเป็นแผ่น เป็นท่อ โดยการรีดร้อน หรือรีดเย็น การรีดจะทําให้เม็ดเกรนของทองเหลืองเบียดกันแน่น ทองเหลืองจะแข็งและทนความเค้นได้สูงขึ้น ตัวอย่างงาน ได้แก่ ทองเหลืองเส้นกลม เส้นหกเหลี่ยม เส้นสี่เหลี่ยม ทองเหลืองแผ่น ท่อทองเหลือง ลวดทองเหลือง

การลดความแข็งของทองเหลืองทําโดยการนําไปอบ ที่อุณหภูมิประมาณ 600 C ถ้าต้องการใช้สําหรับงานกลึงจะผสม ตะกั่วลงในการหลอมทองเหลือง 1 - 3%

�

อ้างอิงจาก https://thaialuminium.wordpress.com/2017/06/13/%E0%B8%84%E0%B8%B8%E0%B8%93%E0%B8%AA%E0%B8%A1%E0%B8%9A%E0%B8%B1%E0%B8%95%E0%B8%B4%E0%B8%82%E0%B8%AD%E0%B8%87%E0%B8%97%E0%B8%AD%E0%B8%87%E0%B9%80%E0%B8%AB%E0%B8%A5%E0%B8%B7%E0%B8%AD%E0%B8%87

ทองเหลืองพิเศษ ได้แก่ ทองเหลืองที่ผสมโลหะอื่นจากทองเหลืองรีด เพิ่มเติม เพื่อให้ได้ทองเหลืองที่มีคุณสมบัติตรงตามความต้องการในการใช้งาน ได้แก่

ก. ทองเหลืองดีบุก (Ms Sn) 2% ทําให้ทองเหลืองแข็งขึ้น ทนการกัดกร่อนของน้ำทะเล ใช้ทําชิ้นส่วนของ เรือเดินทะเล และงานที่ต้องสัมผัสกับน้ำทะเล

ข. ทองเหลืองตะกั่ว (Ms Pb) ผสมตะกั่ว ประมาณ 1-3% ทําให้กลึงงานได้ง่ายขึ้น

ค. ทองเหลืองอะลูมิเนียม (Ms AI) ผสม อะลูมิเนียมประมาณ 3% จะเพิ่มความแข็งแรง ทนการกัดกร่อน สีทองเหลืองจะสวยงามขึ้น

ง. ทองเหลืองเหล็ก (Ms Fe) ผสมเหล็กประมาณ 1-3% ช่วยให้หลอมตัวง่ายหล่อได้สะดวกขึ้น

จ. ทองเหลืองแมงกานีส (Ms Mn) จะทําให้ทองเหลืองแข็ง ทนความเค้นแรงดึงได้สูง ทนการกัดกร่อนของน้ำทะเล ใช้ทําชิ้นส่วนของเครื่องยนต์เรือเดินทะเล เช่น ก้านสน ก้านลิ้น ใบพัด ฯลฯ

�

2. บรอนซ์ (Bronze) สัญลักษณ์ Bz เป็นโลหะผสมระหว่างทองแดงกับโลหะ โดยมีทองแดงเป็นโลหะหลักอยู่ระหว่าง 60-98% โลหะอื่นที่นํามาผสมได้แก่ อะลูมิเนียม ดีบุก นิกเกิล ซิลิกอน ฟอสฟอรัส แมงกานีส หรืออาจเป็นสังกะสีเพียงบางส่วน การผสมอาจจะใช้โลหะผสมมากกว่า 1 ชนิดก็ได้ บรอนซ์มีทั้งชนิดเหนียว สําหรับรีด และบรอนซ์ที่ได้จากการ หล่อแล้วนํามาใช้งานโดยตรง ดังตัวอย่าง เช่น G-BZ Sn 20 คือ บรอนซ์ดีบุกชนิดหล่อผสม ดีบุก 20% , BzSn 7 คือ บรอนซ์ดีบุกชนิดเหนียว ผสมดีบุก 7% เป็นต้น บรอนซ์ที่นิยมใช้ในงานอุตสาหกรรมโดยทั่วไปประกอบไปด้วย

บรอนซ์ดีบุก (Bz Sn) โลหะทองแดง ผสมดีบุก ประมาณ 4-20% สีทอง ปนเหลือง มีความแข็ง ทนการผุกร่อน ยืดตัวได้ดี เทลงแบบหล่อได้ง่าย นิยมใช้ทําบล็อกแบริ่ง หล่อระฆัง ฯลฯ

บรอนซ์ตะกั่ว (Bz Ph) เป็นโลหะทองแดงผสมตะกั่วประมาณ 25% สีคล้าย ทองแดง มีความเรียบ ลื่นและนุ่ม สามารถดูดซับแรงกระแทกได้ดี นิยมใช้ทําแบริ่ง เพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์

บรอนซ์อะลูมิเนียม (Bz AI) เป็นโลหะทองแดงผสมอะลูมิเนียม มีคุณสมบัติ ทนการกัดกร่อนได้ดี ทนความเค้นแรงดึงได้สูง เชื่อมได้ แต่บัดกรีไม่ได้ นิยมใช้ทําเพลาชุดเฟืองท้าย ใบพัดเรือ และทุ่นอาร์มาเจอร์ เป็นต้น

�

บรอนซ์เบริลเลียม (Bz Be) เป็นโลหะทองแดงผสมเบริลเลียมประมาณ 2% มีสีน้ำตาลปนแดง มีความแข็งแรงมาก ทนการยืดหยุ่นตัวได้สูง ชุบแข็งโดยการเผาให้ร้อน ที่อุณหภูมิ 800 C แล้วจุ่มลงในน้ำ นิยมใช้ทําเครื่องมือ เช่น สกัด ดอกเจาะ สําหรับงานเชื้อเพลิง และวัตถุระเบิด ฯลฯ

3. เงินเยอรมัน (German Silver) สัญลักษณ์ Ns โลหะผสมระหว่าง ทองแดง 40-70% สงกะสี 20 -45% นิกเกิล 10-30% มีสีคล้ายเงิน ผลิตครั้งแรกในประเทศเยอรมนี จึงเรียกว่า “เงินเยอรมัน” มีคุณสมบัติแข็ง คม ทนอุณหภูมิสูง ทนการกัดกร่อน ดึง รีดขึ้นรูปขณะเย็นได้ง่าย นิยมใช้ทําเครื่องมือที่มีคม เครื่องมือเขียนแบบ และส่วนผสมของลวดเชื่อมเงิน เป็นต้น

4. คอนสแตนแตน (Constantan) เป็นโลหะทองแดงผสมนิกเกิลอยู่ประมาณ 40-50% มง ทนอุณหภูมิสูง ทนการกัดกร่อน ทนการสึกหรอได้ดี ใช้ทําอุปกรณ์ในงานไฟฟ้า เช่นสตาร์ตเตอร์ เรกกูเลเตอร์เทอร์โบคัปเปิล ลวดความต้านทาน ฯลฯ

�

�

สังกะสีผสม

สังกะสีผสมแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ สังกะสีรีด และสังกะสีหล่ออัด

1. สังกะสีรีด เป็นสังกะสีที่มีส่วนผสมของอะลูมิเนียม 4 - 12% ทองแดงและแมงกานีสบ้างเล็กน้อย ใช้งานลักษณะเดียวกับทองเหลือง

2. สังกะสีหล่ออัด ให้งานที่มีความเที่ยงตรงและความประณีตสูง ประกอบด้วย

- สังกะสีหล่ออัดผสมดีบุก มีความแข็งแรงน้อยกว่า แต่ความเที่ยงตรงสูง

- สังกะสีหล่ออัดผสมอะลูมิเนียม ให้ความแข็งแรงสูง แต่ความ เที่ยงตรงน้อยกว่า

ดีบุกผสม

ดีบุก ใช้งานลักษณะต่างๆ ดังนี้

1. โลหะบัดกรี ประกอบด้วยโลหะ มาตรฐาน ส่วนผสม อุณหภูมิ และตัวอย่างงานดังตาราง

�

2. ดีบุกผสมหล่ออัด ใช้ทําระบบกลไกในมิเตอร์วัดไฟฟ้าและมาตรวัดน้ำ

3. โลหะแบริ่ง มีส่วนผสมของดีบุกประมาณ 88.9% พลวง 7.4% ทองแดง 3.7% ใช้รองรับ ส่วนที่หมุนของเครื่องยนต์ เพื่อลดแรงเสียดทาน ลดแรงกระแทกและดูดซับแรงสั่นสะเทือน ทําให้งาน หมุนคล่อง เรียบสม่ำเสมอ

ตะกั่วผสม

ตะกั่วผสมที่นิยมใช้ในงานอุตสาหกรรม ประกอบด้วย ตะกั่วแข็ง ตะกั่วบัดกรี และตะกั่ว แบริ่ง มีรายละเอียดต่อไปนี้ คือ

1. ตะกั่วแข็ง (Hard Lead) เป็นตะกั่วที่มีส่วนผสมของพลวง 5-25% เป็นตะกั่วที่มีความ แข็งแรงมาก นิยมใช้หล่อตัวพิมพ์ชนิดต่างๆ

2. ตะกั่วบัดกรี (Solder Lead) เป็นตะกั่วผสมที่ใช้ร่วมกับดีบุก รายละเอียดได้กล่าวไว้แล้ว ในเรื่องของดีบุกผสม เพราะโลหะบัดกรีจะมีส่วนผสมของตะกั่วและดีบุกเป็นหลัก ส่วนโลหะใดจะมาก หรือน้อยขึ้นอยู่กับความเหมาะสมกับลักษณะงานที่จะนําไปใช้เป็นหลัก

�

 3. ตะกั่วแบริ่ง เป็นตะกั่วที่มีส่วนผสมของพลวง ดีบุก ทองแดง แคดเมียม เพื่อเพิ่มคุณสมบัติ ด้านความลื่น ความเรียบ การดูดซับแรงกระแทก แรงสั่นสะเทือน การผสมผสานกับวัสดุหล่อลื่น การคงรูป และความแข็งแรง�

อะลูมิเนียมผสม

อะลูมิเนียมผสมมีอยู่มากมายหลายชนิด ธาตุที่นิยมใช้ผสมในอะลูมิเนียมคือ แมกนีเซียม ทองแดง ซิลิกอน แมงกานีส สังกะสี นิกเกิล ตะกั่ว โครเมียม ธาตุเหล่านี้จะเสริมคุณภาพด้านความ แข็งแรง ทนการกัดกร่อน ทนการสึกหรอ ทนความร้อน การยืดหยุ่นตัว ฯลฯ ตามความเหมาะสม กับลักษณะงานที่จะนําไปใช้ อะลูมิเนียมผสมแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ อะลูมิเนียมผสมเหนียว และอะลูมิเนียมผสมหล่อ ดังรายละเอียดต่อไปนี้

1. อะลูมิเนียมผสมเหนียว (Wrought Aluminium Alloy) ใช้รีดหรือดึงให้เป็นแผ่น เป็นเส้นเป็นท่อ และบางชนิดสามารถชุบแข็งได้

�

แมกนีเซียมผสม

แมกนีเซียมผสมเป็นโลหะที่มีน้ำหนักเบาประมาณ 2-3 เท่าของอะลูมิเนียม ไม่เกิดออกไซด์ง่าย กลึง ตัด ไส ปาดผิว เจียระไนได้ง่าย ทนการกัดกร่อนได้ดี มีความแข็งแรงสูง สีแวววาวสวยงาม

คุณสมบัติที่เด่นชัดที่สุดของแมกนีเซียมคือความเป็นโลหะที่มีน้ำหนักเบา สามารถนําไป แปรรูปโดยการรีด การดึง การตีได้ง่าย และยังมีความแข็งแรงสูง ซึ่งความแข็งแรงของของแมกนีเซียม จะขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ ยิ่งบริสุทธิ์มากความแข็งแรงของแมกนีเซียมก็จะน้อยลง ดังนั้นแมกนีเซียม ส่วนใหญ่เกือบทั้งหมดที่ถูกนํามาใช้จะอยู่ในรูปของแมกนีเซียมผสม ส่วนผสมของแมกนีเซียม กับโลหะอื่นจะมากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติและลักษณะการใช้งานที่ต้องการ แมกนีเซียมผสม แบ่งได้ 2 ชนิดคือ แมกนีเซียมผสมเหนียว และแมกนีเซียมผสมหล่อ

�

ข้อควรระวัง : งานกลึง ปาดผิว ควรใช้วัสดุหล่อเย็น คือ น้ำมันปิโตรเลียม

เพราะถ้าไม่มีวัสดุหล่อเย็นเศษกลึงแมกนีเซียมอาจลุกเป็นไฟ ให้ดับด้วยทรายหรือ ผงเหล็กหล่อ ห้ามใช้น้ำดับเพราะไฟจะไม่ดับแมกนีเซียมผสมเมื่อผลิตเสร็จให้รีบจุ่มลงในน้ำยา เคลือบ (โซเดียมหรือโพแทสเซียมโครเมต 15% - กรดไนตริก (ดินประสิว) 20% น้ำบริสุทธิ์ 65%) ใช้เวลาจุ่ม 1-2 นาที ถ้าไม่เคลือบป้องกันผิว ชิ้นงานจะเกิดการผุกร่อน

นอกจากนี้ยังมีแมกนีเซียมผสม Mg Mn, (เหลือง-ดํา-แดง), MgAI,Zn (เหลือง-ดํา-เขียว) MsAl/Zn (เหลือง-ดํา-ขาว), MgAl Zn (เหลือง-ดํา-น้ำเงิน) ซึ่งมีคุณสมบัติหลักเช่นเดียวกับ แมกนีเซียมทั่วไป แต่ได้นําเอาคุณสมบัติเฉพาะเพื่อนําไปผลิตเป็นชิ้นงานตามความเหมาะสมกับ การใช้งาน

�