ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับเทคโนโลยีของ งานโลหะแผ่น

ในยุคที่เทคโนโลยีการ ตัดแผ่นโลหะ มีการพัฒนามากขึ้นอย่างต่อเนื่อง กระบวนการตัดมีให้เลือกอย่างหลากหลาย สามารถใช้ตัดชิ้นงานให้เกิดความแม่นยำสูงมากกว่าในอดีต ตัดชิ้นงานได้หนาขึ้นกว่าเดิมด้วย ทั้งนี้ก็ยังไม่มีกระบวนการใดที่จะให้เป็นคำตอบที่ดีที่สุดกับทุกชิ้นงานได้ การตัดวิธีต่างๆ ล้วนมีทั้งข้อดีและข้อเสียอยู่ในตัวเอง การเลือกวิธีตัดให้เกิดความเหมาะสม จึงเป็นสิ่งที่ควรคำนึง เพื่อให้ชิ้นงานออกมาได้อย่างน่าพึงพอใจ และช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งในการแข่งขันทางการตลาดอีกทางหนึ่ง

ประเภทของเทคโนโลยีการตัดโลหะแผ่นที่นิยมใช้ในปัจจุบัน แบ่งออกเป็น 4 ประเภทด้วยกัน คือ

1. แบบพลาสม่า (Plasma)
2. แบบเลเซอร์ (Laser)
3. แบบแรงดันน้ำ (Waterjet)
4. แบบเครื่องเจาะระบบหัวตอก (Turret Punching)

นอกจากนี้ ยังมีเทคโนโลยีการตัดด้วยแก๊สที่นิยมใช้ในการตัดเหล็ก ทว่าในเนื้อหาของบทความจะเน้นไปที่กลุ่มโลหะประเภท “สแตนเลส” เป็นกลุ่มหลัก ดังนั้นจึงไม่ขอกล่าวถึงในส่วนของเครื่องตัดดังกล่าว ในบทความนี้จึงเป็นการรวบความถึงชิ้นงานที่มีหลากหลายประเภทเอาไว้ตามข้อมูลข้างต้น วิธีการตัดในแต่ละชนิด สามารถเอามาประยุกต์ใช้ตัดแทนกันได้ และอาจจะช่วยลดค่าใช้จ่ายไปในตัว โดยมาเจาะลึกทำความเข้าใจกับวิธีการตัดในรูปแบบต่างๆ ดังนี้

1. การตัดแบบพลาสม่า (Plasma)

การตัดด้วยวิธีพลาสม่า จะเป็นสถานะที่ 4 ของสสาร ซึ่งหลังจากของแข็ง ของเหลว และแก๊ส โดยจะมีการกระตุ้นให้เกิดการหลุดของอิเล็กตรอนจากอะตอมของสสาร ส่งผลให้เกิดพลังงานสูงขึ้นอย่างมาก กลายเป็นพลังงานความร้อนในระดับที่สามารถใช้ตัดโลหะได้ ข้อดีของการตัดดวิธีนี้ คือสามารถตัดงานที่มีความหนาได้ แม้จะเป็นสแตนเลสที่มีความหนามากถึง 3 นิ้วก็ตาม การตัดสามารถทำด้วยความเร็วสูงได้ แต่ข้อเสียคือร่องตัดจะมีขนาดใหญ่และเอียง (เตเปอร์) ทำให้ไม่เหมาะกับชิ้นงานที่จำเป็นต้องใช้ความละเอียดสูง เหมาะกับงานที่ไม่ซับซ้อน เกิดความผิดพลาดในความเอียงของชิ้นงานได้ ซึ่งมักจะอยู่ราวๆ 1-3 มิลลิเมตร หากเป็นชิ้นงานที่มีความละเอียด ตัดด้วยพลาสม่าแล้ว จะต้องนำเข้าสู่กระบวนการกลึงอีกขั้น

2. การตัดแบบเลเซอร์ (Laser)

การตัดโลหะแบบเลเซร์ ถือว่าเป็นการตัดด้วยการนำเอาพลังงานความร้อนมาใช้เช่นเดียวกันกับการตัดแบบพลาสม่า ต่างกันเพียงแค่ส่วนจองการผลิตพลังงานความร้อนที่ได้ออกมา ซึ่งเลเซอร์จะถูกทำให้เป็นเปลวที่มีขนาดเล็กและความแคบมากกว่าแบบพลาสม่ามากก่อนจะนำมาใช้ตัด ร่องตัดจึงมีขขนาดเล็ก สันแนวตัดตรงกว่า แต่ข้อเสียของวิธีนี้คือความหนา เครื่องตัดที่มีกำลังวัตต์สูงราว 4,000-5,000 W จะสามารถตัดสแตนเลสได้ประมาณ 15-19 มิลลิเมตรเท่านั้น อีกทั้งยังมีค่าใช้จ่ายสูง ทว่าเหมาะกับงานที่มีความละเอียดสูง เนื่องจากความละเอียดต่ำ ความคลาดเคลื่อนเกิดขึ้นได้เพียงแค่ +/- 0.15 มิลลิเมตร

3. การตัดด้วยแรงดันน้ำ (waterjet)

การตัดด้วยวิธีแรงดันน้ำ เป็นเทคโนโลยีที่ถูกใช้มานานราว 30-40 ปีแล้ว ในอดีตไม่ค่อยได้รับความนิยมเท่าใดนัก เนื่องจากมีปัญหาเรื่องความคลาดเคลื่อนและความไม่เสถียรของตัวระบบ ในปัจจุบันการตัดด้วย waterjet มีการพัฒนาให้ดีขึ้น จึงได้รับความนิยมนำมาใช้ในการตัดชิ้นงานโลหะ ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 ระบบใหญ่ๆ คือ การตัดด้วยแรงดันน้ำเพียงอย่างเดียว เรียกว่า “Pure water jet” และ การตัดด้วยการใช้สารกัดกร่อน เรียกว่า “Abrasive jet” ทั้งสองจะมีหลักการเดียวกันคือ แรงดันน้ำที่ใช้จะสูงมาก เป็นปัจจัยสำคัญ แตกต่างกันตรงที่ชนิดแรกใช้น้ำแต่ชนิดที่สองจะเป็นการใช้สารกัดกร่อนที่มีแรงดันน้ำเป็นตัวขับเคลื่อนเข้าสู่ระบบ สารกัดก่อนจะเข้าตัดชิ้นงานได้ตามต้องการ เหมาะสำหรับการใช้ตัดชิ้นงานที่มีความแข็งแรง จึงนิยมใช้แบบ Abrasive jet มากกว่า

การตัดวิธีนี้มีความแตกต่างจากระบบแรกๆ เป็นอย่างมาก ที่เด่นๆ คือไม่มีความร้อนเข้ามาเกี่ยวข้องเลย จึงสามารถตัดวัสดุได้หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็น เหล็ก อลูมิเนียม สแตนเลส ไม้ ยาง พลาสติก เซรามิก แก้ว ฯลฯ โดยไม่ก่อให้เกิดปัญหาการหลอมเหลวของวัสดุเกิดขึ้น ปัญหาการเอียงของตัดเกิดขึ้นได้น้อย ตัดงานที่มีความหนาได้ ค่าใช้จ่ายถูกกว่าการตัดด้วยเลเซอร์ แต่การตัดจะใช้เวลานาน ร่องตัดใหญ่เมื่อเทียบกับเลเซอร์ จึงเป็นตัวเลือกที่อยู่กลางๆ ระหว่างเลเซอร์กับพลาสม่า เหมาะกับชิ้นงานที่ต้องการความละเอียดปานกลาง

4. การตัดแบบเครื่องเจาะระบบหัวตอก (Turret Punching)

การตัดวิธีนี้ จะต่างจากการตัดทั้งมดที่กล่าวมา ซึ่งทั้งสามวิธีข้างต้นจะเป็นการผลิตที่เน้นการตัดชิ้นงานอย่างต่อเนื่องเพื่อให้เกิดเป็นแนวตัดตามแบบ ทว่าการตัดด้วยระบบหัวตอกจะทำการเจาะลงไปบนแผ่นโลหะ ทำให้เกิดเป็นรูตามลักษณะของหัวตอก ซึ่งจะมีหัวตอกให้เลือกหลากหลายประเภท มีหลายขนาด เพื่อรองรับการใช้กับงานตัดที่มีความหลากหลาย ข้อดีของวิธีนี้คือสามารถปั๊มเจาะได้ด้วยความแม่นยำ มีความเร็วสูง

สำหรับงานที่มีหัวแม่พิมพ์รองรอบ ส่วนข้อเสียคือการตอกหัวเจาะลงไปยังแผ่นโลหะ จะทำให้เกิดแรงกด ไม่เหมาะกับชิ้นงานที่มีความหนาเกินไป หากเป็นสแตนเลสจะใช้ได้อยู่ที่ความหนา 3-4 มิลลิเมตรเท่านั้น นอกจากนี้การตัดเป็นเส้นโค้ง จะต้องใช้หัวแม่พิมพ์ตอกต่อกันไปตามแนวตัด ทำให้ชิ้นงานออกมาไม่สวย เสียเวลาในการจัดเตรียมแม่พิมพ์ จึงเหมาะสำหรับงานที่มีรูเยอะ และผลิตในปริมาณแบบ mass production