สวัสดีค่ะ ยินดีต้อนรับเข้าสู่เว็บไซต์ hongkrunan.in.th แหล่งการเรียนรู้ออนไลน์วิชาวิทยาการคำนวณ
สวัสดีค่ะ ยินดีต้อนรับเข้าสู่เว็บไซต์ hongkrunan.in.th แหล่งการเรียนรู้ออนไลน์วิชาวิทยาการคำนวณ
หน่วยการเรียนรู้ที่ 4
วัสดุและเครื่องมือช่างพื้นฐาน
จุดประสงค์การเรียนรู้
1. นักเรียนสามารถวิเคราะห์สมบัติของวัสดุและเครื่องมือที่ใช้ในการสร้างชิ้นงานได้
2. นักเรียนสามารถเลือกใช้วัสดุและเครื่องมือในการสร้างชิ้นงานได้อย่างเหมาะสมกับลักษณะของงานและคำนึงถึงความปลอดภัย
วัสดุในชีวิตประจำวัน
ประตูที่เราใช้กันทั่วไปสร้างจากวัสดุหลายประเภท เช่น ไม้ พลาสติก แต่ละส่วนของประตูก็สร้างจากวัสดุที่แตกต่างกัน เช่น บานประตูทำจากไม้ ลูกบิดและสลักเป็นโลหะ ทั้งนี้เนื่องจากสมบัติของวัสดุที่แตกต่างกันจึงทำให้มีความเหมาะสมในการใช้งานที่แตกต่างกันด้วย การเลือกอุปกรณ์หรือเครื่องมือที่ใช้สร้างหรือประกอบชื้นส่วนของประตูก็ต้องเลือกให้เหมาะสมกับประเภทของวัสดุและการทำงานอย่างปลอดภัย
นักเรียนทราบแล้วว่า วัสดุมีหลายประเภท แต่ละประเภทมีสมบัติบางประการที่เหมือนและแตกต่างกัน เช่น ความเหนียว สภาพยืดหยุ่น การนำความร้อน การนำไฟฟ้า การเลือกวัสดุมาใช้งานหรือสร้างสิ่งของเครื่องใช้ต้องพิจารณาของวัสดุให้เหมาะสมกับการใช้งานและเลือกใช้เครื่องมือช่างให้เหมาะสมกับประเภทของวัสดุ การใช้งานถึงความปลอดภัย
วัสดุในชีวิตประจำวันสิ่งของเครื่องใช้ต่างๆ สร้างขึ้นจากวัสดุหลากหลายประเภท วัสดุแต่ละประเภทมีสมบัติและลักษณะที่แตกต่างกัน การเลือกใช้วัสดุให้ถูกต้องและเหมาะสมจึงมีความสำคัญต่อการออกแบบและสร้างสิ่งของเครื่องใช้
ตัวอย่างเช่น เก้าอี้ที่เราใช้มีทั้งที่ผลิตจากไม้ พลาสติก โลหะ และวัสดุอื่นๆ ซึ่งมีสมบัติและลักษณะการใช้งานรวมทั้งการเก็บรักษาที่แตกต่างกันออกไป ดังตารางเปรียบเทียบสมบัติและการใช้งานเก้าอี้ที่ผลิตมาจากวัสดุที่แตกต่างกัน
วัสดุที่นำมาทำสิ่งของเครื่องใช้ที่เราพบเจอในชีวิตประจำวัน เช่น ไม้ โลหะ พลาสติก ยาง มีสมบัติและการนำไปใช้งานที่แตกต่างกัน ดังนี้
คือ วัสดุธรรมชาติที่ได้มาจากลำต้นของต้นไม้ ซึ่งส่วนใหญ่ เป็นไม้ยืนต้น ไม้สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้หลากหลายเพราะ มีความแข็งแรง ทนทานไม่นำไฟฟ้า ไม่เป็นสนิม มีรูปร่างคงตัว มีผิวเรียบ มีกลิ่นและลวดลายที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวแต่ถ้ารับความชื้นเป็นเวลานานอาจบวมหรือผุได้
ไม้ธรรมชาติ หรือไม้จริง (natural wood or solid wood)
คือ ไม้ที่ได้มาจากลำต้นของต้นไม้โดยตรง แบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ ไม้เนื้อแข็ง (hardwood) และไม้เนื้ออ่อน (softwood)
ไม้ประกอบ (processed wood)
คือ ไม้ที่ได้จากการนำชิ้นส่วนไม้มาต่อรวมกันด้วยกระบวนการต่างๆ ไม้ประกอบมีหลายประเภท เช่นไม้อัด ไม้ปาร์ติเคิล บอร์ด
คือ วัสดุที่ได้จากการถลุงสินแร่ต่างๆโลหะที่นำมาใช้งานส่วนใหญ่ จะผ่านการปรับปรุงสมบัติให้ดีขึ้นก่อนนำมาใช้งาน โลหะเป็นวัสดุที่นำมาใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวาง เนื่องจากมีสมบัติที่ดี เช่น เป็นตัวนำความร้อนและนำไฟฟ้าได้ดี มีความแข็งแรงสูง มีความคงทนถาวร ไม่เสื่อมสลายหรือเปลี่ยนแปลงสภาพง่าย เป็นวัสดุทึบแสง สามารถป้องกันไม่ให้แสงผ่าน ทนทานต่อการกัดกร่อน มีความสวยงาม ผิวของโลหะสามารถขัดให้เงาวาว สามารถตีเป็นแผ่นบางหรือดุงให้เป็นเส้นลวดได้
โลหะกลุ่มเหล็ก (ferrous metals)
คือ โลหะที่มีเหล็กเป็นส่วนประกอบหลัก แบ่งออกเป็นเหล็กกล้า (steel) และเหล็กหล่อ(cast Iron)ซึ่งมีธาตุคาร์บอนผสมอยู่ในปริมาณที่ต่างกันตั้งแต่ 0.1% ไปจนถึง 4% คาร์บอนที่ผสมลงในเหล็กมีผต่อความแข็งและความเปราะของเหล็ก โดยทั่วไปโลหะกลุ่มเหล็กจะเกิดสนิมและมีสมบัติดูดติดกับแม่เหล็กได้ มีความแข็งแรงสูง สามารถปรับปรุงคุณภาพและเปลี่ยนแปลงรูปทรงโดยการกลึง เจาะ ไส รีดเป็นแผ่นบางได้ตามที่ต้องการ
โลหะนอกกลุ่มเหล็ก(non-ferrous metals)
คือ โลหะไม่มีเหล็กเป็นส่วนประกอบ ดังนั้นโลหะประเภทนี้จะไม่เกิดสนิมและไม่ดูดติดกับแม่เหล็ก เช่น อะลูมิเนียม ทองแดง สังกะสี ทองเหลือง
คือ วัสดุสังเคราะห์ที่มนุษย์สร้างขึ้น ส่วนใหญ่เป็นผลผลิตที่ได้จากการกลั่นน้ำมันดิบ ปัจจุบันพลาสติกนำมาใช้สร้างสิ่งของเครื่องใช้มากมายและมีบทบาทอย่างยิ่งต่อการดำเนินชีวิตประจำวันของทุกคน
พลาสติกแบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ เทอร์โมพลาสติก (thermoplastics)และ เทอร์โมเซตติ้ง พลาสติก (thermosetting plastics)
เทอร์โมพลาสติก (thermoplastics)
พลาสติกประเภทนี้เมื่อได้รับความร้อนจะอ่อนตัวและเปลี่ยนรูปร่างได้ เมื่อเย็นลงจะแข็งตัว ถ้าให้ความร้อนอีกจะอ่อน ดังนั้นจึงสามารถทำให้กลับเป็นรูปเดิมหรือเปลี่ยนรูปได้ซ้ำไปมาหลายครั้งโดยไม่ทำลายโครงสร้างเดิม ทนต่อแรงดึงได้สูงด้วย เช่น อะคริลิก ไนลอน พอลิไวนีลคลอไรด์ พลอลิสไตรีน พอลิเอทิลีน
เทอร์โมเซตติ้ง พลาสติก (thermosetting plastics)
พลาสติกประเภทนี้มีความแข็งแรง ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและปฏิกิริยาเคมีได้ดี เมื่อได้รับความร้อนจะไม่อ่อนตัว ไม่สามารถหลอมและนำกลับมาขึ้นรูปใหม่ได้ ถ้าอยู่ในอุณหภูมิสูงจะทำให้แตกและไหม้เป็นขี้เถ้าสีดำ ตัวอย่างเช่น เมลามีน พอลิเอสเทอร์เรซิน
คือ วัสดุที่มีความยืดหยุ่น เมื่อออกแรงดึงหรือกด ยางจะยืดหรือยุบและกลับสู่สภาพเดิมได้เมื่อปล่อยให้ยางเป็นอิสระ ยางถูกนำไปแปรรูปเพื่อใช้ประโยชน์ในการสร้างสิ่งของเครื่องใช้หลายชนิด สามารถแบ่งเป็น 2 ประเภท คือ ยางธรรมชาติ (natural rubber) และยางสังเคราะห์ (synthetic rubber)
ยางธรรมชาติ (natural rubber)
คือ ผลผลิตที่ได้จากต้นยาง เช่น ต้นยางพารา เมื่อยางอยู่ในสภาวะอุณหภูมิต่ำจะแข็งกระด้าง เมื่ออยู่ในสภาวะอุณหภูมิสูงจะอ่อนนิ่ม ทำให้ยางใช้งานได้ในช่วงอุณหภูมิที่จำกัด ยางมีความยืดหยุ่นสูง ทนต่อการฉีดขาดและการสึกหรอ แต่ไม่ทนต่อตัวทำละลายพวกน้ำมันปิโตรเลียม และมักเสื่อมสภาพเร็วภายใต้แสงแดด ความร้อน ออกซิเจน
น้ำยางดิบจะถูกแปรสภาพเป็น 2 ลักษณะคือ ในรูปของน้ำยางขัน ซึ่งเป็นวัตถุดิบในการผลิตของใช้ต่างๆ เช่น ถุงมือยาง ยางรัดของ ลูกโป่ง ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องมือทางการแพทย์ และอีกลักษณะคือ ในรูปยางแห้ง ยางแผ่นรมควัน ยางแผ่นผึ่งแห้ง ยางแท่ง ซึ่งใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตรองเท้า ยางรถจักรยาน ยางรถยนต์
ยางสังเคราะห์ (synthetic rubber)
ยางที่ได้จากการสังเคราะห์ทางเคมีเพื่อเลียนแบบยางธรรมชาติ ข้อดีคือ สามารถปรับปรุงสมบัติ เช่น สภาพยืดหยุ่น ทนทานต่อแรงดึงและการฉีกขาด ความทนต่อเปลวไฟ สภาพอากาศ แสงแดด สารเคมีและน้ำมัน ยางสังเคราะห์มีหลายประเภท แต่ละประเภทมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันไปตามความเหมาะสมในการใช้งาน อีกทั้งยางสังเคราะห์มีความทนทานต่อการใช้งานและเสื่อมสภาพได้ช้ากว่ายางธรรมชาติ ส่งผลให้ยางสังเคราะห์ได้รับความนิยมนำมาใช้งาน
วัสดุมีหลายประเภท แต่ละประเภทมีสมบัติบางประการที่เหมือนกัน และบางประการแตกต่างกัน ดังนั้น การเลือก
ต้องพิจารณาสมบัติของวัสดุให้เหมาะกับการใช้งาน
เครื่องมือช่างพื้นฐาน