Surface Treatment - การรักษาพื้นผิว

 

 

 

 

 

รูปภาพชิ้นงานทางด้านบน คือรูปภาพของที่จับประตู ซึ่งผ่านกระบวนการทำผิวโดยการshotblast จะทำเป็นขั้นตอนสุดท้ายหลังจากขึ้นรูปแล้วนำมาขัดหยาบให้ผิวเหมือนกับลูกแพร์ ซึ่งเรียกว่า “ผิวซาติน” การรักษาพื้นผิวในลักษณะแบบนี้จะช่วยแก้ไขและป้องกันสิ่งสกปรก (รอยนิ้วมือ น้ำมัน) ความต้านทานการลื่น ฯลฯ  ซึ่งจะส่งผลให้ชิ้นงานมีคุณภาพที่สูงขึ้น

---------------------------------------------------

 

การรักษาพื้นผิวหรือการทำผิว ล้วนมีวัตถุประสงค์ คือ เพื่อเปลี่ยนผิวและเพิ่มฟังก์ชั่นของชิ้นงาน เราจะแบ่งออกเป็น 3 ลักษณะหลักๆดังนี้

1.       การขัด (การเจียร การขัดเงา การเตรียมสี การกัด ฯลฯ...)

→การขัดพื้นผิว

2.       การดัดแปลง (การชุบแข็ง การแปรรูปทางเคมี ฯลฯ)

→ การทำผิวโดยตรงกับพื้นผิวของชิ้นงาน

3.       การสร้างฟิล์ม (การชุบ การทาสี อะลูไมต์ การพ่นด้วยความร้อน ฯลฯ)

→ กระบวนการที่ใช้สารอื่นที่ไม่ใช่วัสดุฐานที่ติดอยู่ที่พื้นผิวเพื่อสร้างฟิล์ม

 

 

ถามว่า แค่การทำผิวทำไมถึงมีวิธีการหลายหลายวิธี เหตุผลก็คือ “การสัมผัสจากโลกภายนอก” ไม่ว่าจะเป็น การสัมผัสจากอากาศ ของเหลว ของแข็ง ชิ้นส่วนหรือวัสดุอื่น รวมไปถึงการสัมผัสจากผู้คนนั้นก็เป็นเรื่องที่สำคัญและยากที่จะป้องกัน แต่หากมีการรักษาพื้นผิวแล้ว มันจะเป็นการการป้องกันสิ่งรบกวนภายนอกได้หลากหลาย (แรง สนิม สิ่งสกปรก ไฟฟ้า ฯลฯ) อีกทั้งจะทำให้รูปทรงของชิ้นงานมีความแม่นยำในการประกอบชิ้นงาน และส่งผลดีต่อฟังก์ชั่นอื่นๆได้ด้วย รวมไปถึงลักษณะภายนอกที่เห็นแล้วให้ความรู้สึกว่าชิ้นงานมีการออกแบบที่มีเสน่ห์ สวยงาม

 

ทั้งหมดที่กล่าวมานี้จึงเป็นบทบาทสำคัญของเทคโนโลยีการรักษาพื้นผิว ซึ่งเทคโนโลยีการรักษาพื้นผิวนี้ โดยส่วนใหญ่จะเป็นชิ้นงานที่เป็นสิ่งของ เช่น สมาร์ทโฟน คอมพิวเตอร์ นาฬิกา เก้าอี้ โต๊ะ รถยนต์ รถไฟ เครื่องบิน หลังคา ผนัง และผลิตภัณฑ์ต่างๆ ที่เราสัมผัสและคุ้นเคยในที่สุดในชีวิตประจำวัน

 

-----------------------------------------------

 

การขัดผิว

การขัดผิวและการเจียรเป็นวิธีการรักษาพื้นผิวที่ใช้กันมาอย่างยาวนานที่สุด การขัดโดยทั่วไปแล้วจะใช้สำหรับงานที่ต้องใช้มือแต่ในทางอุตสาหกรรม จะใช้วิธีการที่หลากหลาย เช่น พ่นทราย (shot blasting) เป็นต้น

 

 

            การพ่นทราย วิธีการขัดเงาโดยการใช้เม็ดหรือมีเดียร์ และใช้ใบพัดเม็ดมีเดียร์ให้ไปชนกับพื้นผิวชิ้นงาน ซึ่งวิธีการนี้ในสมัยก่อน จะเรียกว่าการเป่าด้วยทราย ต่อมามีการพัฒนามาเป็นเครื่องพ่นทรายในปัจจุบัน ที่สามารถดำเนินการได้หลากหลาย ตั้งแต่การขัดผิวแบบหยาบ "การขัดเงาแบบลูกแพร์" ไปจนถึง "การลบคม" การลบเฉพาะส่วนที่ไม่จำเป็นออก ไปจนถึงการการขัดผิว "การขัดเงาแบบกระจก"

 

- การขัดโดยใช้เครื่องบาเรล
             ในวิธีนี้จะนำวัสดุตัวกลางหรือเม็ดมีเดียร์ และน้ำใส่เข้าไปในถังบาเรลด้วยกัน และพื้นผิวของวัสดุจะถูกเม็ดที่ใส่ ไปขัดกับชิ้นงาน โดยรูปแบบจะเป็นการหมุน ซึ่งมีลักษณะเหมือนกับเครื่องซักผ้า

 

- การแกะแม่พิมพ์
            เป็นวิธีโดยการแช่วัสดุด้วยของเหลวที่มีสารกัดกร่อน จากนั้นส่วนที่ไม่จำเป็นก็จะละลายและหลุดออกไป เป็นวิธีที่ช่วยป้องกันการกัดกร่อนหรือเรียกว่า “การปิดผิว” สามารถใช้เพื่อป้องกันพื้นที่ที่ไม่ควรนำออก อีกทั้งยังสามารถระบุตำแหน่งได้เช่นกัน

 

-----------------------------------------------------

 

การดัดแปลง

            วิธีการดัดแปลงมีบทบาทหลักๆคือ การรักษาพื้นผิวโดยการแก้ไขคุณสมบัติการกายภาพ(เช่น ความแข็ง) ของพื้นผิวชิ้นงาน

 

- Shot peening
           มีวัตถุประสงค์ในการทำให้ชิ้นงานมีความแข็งและทนทานยิ่งขึ้น โดยการประยุกต์ใช้แรงเค้นของเม็ดมีเดียร์ที่เป็นรูปทรงกลมมาพ่นให้กระทบกับผิวชิ้นงาน ส่งผลให้มีความอัดแน่นของชิ้นงานที่มากขึ้น  จึงทำให้ชิ้นงานมีความแข็งที่มากขึ้นนั่นเอง

 

 

- Heating
             วิธีนี้เป็นวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับวัสดุที่เป็นเหล็ก ทำโดยการเพิ่มความร้อนของชิ้นงานด้วยคาร์บอนหรือที่เรียกกันว่า “การชุบแข็ง” เมื่อองค์ประกอบของคาร์บอนในชั้นบรรยากาศถูกดูดเข้าไปในพื้นผิว (Carburizing) และความร้อนถูกนำไปใช้ โครงสร้างจะเปลี่ยนไปส่งผลให้พื้นผิวจะแข็งขึ้น แต่ภายในยังคงยืดหยุ่นได้ ดังนั้นเหล็กจึงสึกหรอได้ยาก มีความอ่อนตัว และยังแตกหักยากอีกด้วย

 

 

การสร้างฟิล์ม

ในบรรดาการรักษาพื้นผิว มีการรักษาหลากหลายประเภทที่จะสร้างฟิล์มบาง ๆ บนพื้นผิวของชิ้นงาน เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆดังนี้ เช่น

-          การป้องกัน (ความต้านทานการกัดกร่อน,ความต้านทานการสึกหรอ)

-          ดีไซน์ , ตกแต่ง

-          การเปลี่ยนแปลงมิติ (ความหนาที่เพิ่มขึ้น)

-          การเพิ่มฟังก์ชั่น (คุณสมบัติการหล่อลื่น ,คุณสมบัติทางไฟฟ้า)

ซึ่งจะมีวิธีการสร้างฟิล์มหลายวิธี จะยกตัวอย่างดังต่อไปนี้

 

-  การเคลือบสี
              วิธีการสร้างฟิล์มที่คุ้นเคยและง่ายที่สุดก็คือการเคลือบสีลงบนพื้นผิวชิ้นงานโดยตรง เราสามารถออกแบบและตกแต่งชิ้นงานด้วยสีเพื่อเป็นการป้องกันชิ้นงานเกิดสนิม โดยวิธีการเคลือบจะประกอบไปด้วยแปรง ลูกกลิ้ง สเปรย์ และการเคลือบด้วยอิเล็กโทรโพซิชันซึ่งเคลือบสีไว้โดยการแช่ไว้ในสารละลายที่มีสีแล้วส่งกระแสไฟฟ้าผ่าน

 

--------------------------------------------------

 

               คือกระบวนการที่ทำให้โลหะชนิดหนึ่งเคลือบอยู่บนผิวของชิ้นงาน และเพื่อปรับปรุงผิวชิ้นงานให้มีความแข็งแรงและลอกออกได้ยากกว่าการเคลือบสี ยกตัวอย่างเช่น เหล็กอาบสังกะสี (สังกะสีเคลือบบนผิวเหล็ก) และแผ่นดีบุก (ชุบดีบุกบนผิวเหล็ก) เป็นต้น และวิธีการทั่วไป คือเป็นวิธีการจุ่มวัสดุโลหะลงในสารละลายที่มีไอออนของโลหะ และใช้ไฟฟ้าเพื่อทำให้เกิดปฏิกิริยาOxidation-Reduction โดยจะสะสมโลหะไว้ในสารละลายบนพื้นผิวของวัสดุโลหะ ที่ด้าน cathode(ขั้วบวก) เพื่อสร้างฟิล์มนั่นเอง ส่วนสารที่ไม่เป็นตัวนำ เช่น พลาสติก สามารถชุบได้โดยใช้กรรมวิธีนำไฟฟ้า

 

- อลูมิเนียมอโนไดซ์
             เป็นกระบวนการขึ้นรูปฟิล์มบนชิ้นงานอะลูมิเนียม ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการรักษาพื้นผิวของกาต้มน้ำและกระทะ
             อโนไดซ์เป็นกระบวนการอโนไดซ์ที่ชิ้นงานอะลูมิเนียม (แอโนด) และตะกั่วหรือคาร์บอน (แคโทด) จะแช่อยู่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ เช่น กรดซัลฟิวริก และนำไปออกซิไดซ์ที่พื้นผิวของชิ้นงานอะลูมิเนียมเพื่อผลิตอลูมิเนียมอโนไดซ์หรืออะลูไมต์ ซึ่งกระบวนการนี้จะคล้ายกับการชุบผิว แต่ความแตกต่างคือ ชั้นผิวของชิ้นงานจะก่อตัวเป็นฟิล์มโดยตรง แทนที่จะเคลือบฟิล์มใหม่ไว้ที่ชั้นบนของผิวชิ้นงาน การชุบอโนไดซ์ จะทำให้ได้รับความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานการสึกหรอ รวมไปถึงเป็นฉนวนไฟฟ้า

 

- สเปรย์กันความร้อน
              ในวิธีนี้ วัสดุสเปรย์นี้จะถูกฉีดพ่นลงบนชิ้นงาน และแข็งตัวบนพื้นผิวเพื่อสร้างฟิล์ม ซึ่งจะแตกต่างจากการชุบและการอโนไดซ์ ผลิตภัณฑ์นี้มีผลิตภัณฑ์ให้เลือกมากมายที่สามารถใช้ได้ และคุณสมบัติหลักคือสามารถใช้กับโลหะผสม เซรามิก พลาสติก และงานไม้ได้อีกด้วย แต่ในทางกลับกัน เนื่องจากแรงยึดเกาะของฟิล์มมีน้อย จึงมีแนวทางการแก้ไขเพื่อเพิ่มแรงยึดเกาะ โดยการทำให้พื้นผิวหยาบขึ้นด้วยการพ่นทรายก่อนล่วงหน้า