หนวยที่ 1 ชื่อเรื่อง กรรมวิธีการผลิตพื้นฐาน หัวขอเรื่องยอย 1.1 อุตสาหกรรม (Industry) 1.2 กรรมวิธีการผลิต (Manufacturing) จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1. อธิบายความหมายของอุตสาหกรรมได 2. อธิบายความหมายของกรรมวิธีการผลิตได 3. อธิบายประเภทของกรรมวิธกี ารผลิตแตละประเภทได 4. นักเรียนเขาเรียนตรงตอเวลาทุกครั้ง กิจกรรมหลัก 1. ครูนําเขาสูบทเรียน 2. นักเรียนทําแบบทดสอบกอนเรียน 3. นักเรียนศึกษาเนื้อหาจากเอกสารประกอบการสอน - แบงกลุมนักเรียนกลุมละ 4-5 คน - ศึกษาเนื้อหาสาระการเรียน - อภิปรายหนาชั้นเรียน - ครูสรุปเนื้อหาสาระการเรียนประจําหนวย 4. นักเรียนทําแบบทดสอบหลังเรียน 5. ครูและนักเรียนตรวจแบบทดสอบ
2 กรรมวิธีการผลิตพื้นฐาน ในโรงงานอุตสาหกรรมปจจุบันไดมีการพัฒนาการผลิตอยูตลอดเวลา โดยมีการปรับปรุง การทํางานใหมปี ระสิทธิภาพเพื่อใหไดชิ้นงานที่เที่ยงตรงตามขนาดที่ตองการ จึงคิดคนเครื่องจักร เทคโนโลยีใหมๆขึ้นมาใชในการผลิต ทําใหไดสนิ คาที่มีคุณภาพและมีตนทุนในการผลิตต่ํา 1.1 อุตสาหกรรม (Industry) หมายถึง การผลิตสิง่ ของเพื่อใหเปนสินคาหรือผลิตอะไรก็ตาม อันทําใหผลที่ออกมามีมูลคาเพิ่มในทางเศรษฐกิจ หรือการทําที่เกี่ยวของกับการผลิตสินคาและ บริการ เพื่อสนองความตองการของผูบริโภคและสรางประโยชนแกผูผลิต
รูปที่ 1.1 สภาพภายในโรงงานอุตสาหกรรม
3 1.1.1 อุตสาหกรรม แบงไดหลายลักษณะดังนี้ 1.1.1.1 แบงตามขนาดอุตสาหกรรม ไดดังนี้ 1) การผลิตจํานวนมาก (Mass Production) คือ การผลิตชิ้นงานเกินกวา 100,000 ชิ้นตอป โดยใชแรงงานที่มีความเชี่ยวชาญเฉพาะและเลือกเครือ่ งจักรอยางเหมาะสม เชน การผลิต คอมพิวเตอร การผลิตโทรทัศน การผลิตรถยนต การผลิตขวด เปนตน 2) การผลิตจํานวนไมมาก (Moderate Production) เปนการผลิตสินคาจํานวนไมเกิน 100,000 ชิ้นตอป บางครั้งอาจผลิตเปนแบบตอเนื่องหรือไมตอเนื่องขึ้นอยูกับผูผลิต หรือ ผูสั่งซื้อ เฉพาะ เชน การผลิตหนังสือ การผลิตสื่อวิทยุ การผลิตเข็มทิศเครื่องบิน เปนตน 3) การผลิตเฉพาะงาน (Job Lot Production) เปนการผลิตสินคาเฉพาะอยาง หรือ ตามใบสั่งซื้อเปนการผลิตที่มีความผันแปรมาก แรงงานที่ใชจะตองเปนผูมีความชํานาญสูง เครื่องจักรก็สามารถใชแบบอเนกประสงคทําไดหลายอยาง เชน การผลิตเครื่องบิน การตอเรือ การผลิตลิ้นเปด-ปดน้ํามัน ขาเทียม เปนตน 1.1.1.2 แบงตามลักษณะสินคาที่ผลิต ไดดังนี้ 1) อุสาหกรรมสิ่งทอ 2) อุตสาหกรรมโลหะ 3) อุตสาหกรรมรถยนตและขนสง 4) อุตสาหกรรมการกอสราง 5) อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม 6) อุตสาหกรรมเครื่องไฟฟาและอิเล็กทรอนิกส 7) อุตสาหกรรมอุปกรณความรอน ความเย็น สุขภัณฑ เครื่องปม 8) อุตสาหกรรมแร ดินเหนียว แกวและหิน 9) อุตสาหกรรมเครื่องไมและเครื่องเรือน 10) อุตสาหกรรมการบริการและอื่นๆ 1.1.1.3 แบงเปนกลุมอุตสาหกรรม ไดดังนี้ 1) อุตสาหกรรมทีน่ ําทรัพยากรธรรมชาติมาใช เชน การเลี้ยงสัตว การปาไม การทําเหมืองแร การประมง การเพาะปลูก เปนตน 2) อุตสาหกรรมการผลิตเปนการนําเอาวัตถุดิบมาปรุงแตงดัดแปลงเปลี่ยนสภาพ ดวยแรงมนุษยหรือเครื่องจักรใหเปนเครื่องอุปโภคและบริโภค เชน การผลิตยา การผลิตเสื้อผา การผลิตอาหาร การผลิตรถยนต เปนตน
4 3) อุตสาหกรรมบริการ เปนกิจกรรมในลักษณะการใหบริการ เชน การธนาคาร การโรงแรม การคาขาย การทองเที่ยว เปนตน 1.1.2 อุตสาหกรรมการผลิตโดยทั่วไปมีปจจัยที่จําเปนอยู 3 ประการ ในอุตสาหกรรม ทุกประเภท 1) ทรัพยากรธรรมชาติ (Natural resource) หมายถึง วัตถุดิบจากธรรมชาติที่นํามาใช ในการผลิตในอุตสาหกรรม 2) ทรัพยากรมนุษย (Human resource) หมายถึง ความคิดและแรงกายของแรงงาน ทุกระดับซึ่งใชอยูในกระบวนการผลิต 3) ทรัพยากรทุน (Capital resource) หมายถึง เงิน เครื่องจักร โรงงาน และสิ่งอํานวย สะดวกตางๆที่ใชในการผลิตสินคา 1.2 กรรมวิธีการผลิต (Manufacturing) 1.2.1 กรรมวิธีการผลิต หมายถึง การดําเนินงานเปลี่ยนแปลงสิ่งที่คิดเอาไวใหเปนสินคาหรือ การบริการเพื่อขายสินคาตัวนั้นใหกับผูบริโภคและสรางกําไรใหกับผูผลิต เชน จักรยาน จักรยานยนต รถยนต ทีวี วิทยุ อาหารสําเร็จรูป โดยมีขั้นตอนการดําเนินงานดังนี้ 1) แนวความคิดในการจัดทําสินคา (Idea) 2) การวิจัยและพัฒนา (Research and development) คือ การออกแบบและพัฒนาสินคา รวมถึงการทําวิจัยตลาดสินคา เพื่อนํามาทําตนแบบและทดสอบจนเปนที่นาพอใจ 3) การบริหารงานทางดานอุตสาหกรรม (Industrial relation) เปนการจัดการในดาน เครื่องมือ เครื่องจักร การควบคุมคุณภาพการผลิตและทางบุคลากร 4) การบริหารงานดานการเงิน (Financial affair) คือ การจัดการหาแหลงเงินทุน การควบคุมคาใชจายตางๆในกระบวนการผลิต 5) การผลิต (Production) เปนกระบวนการผลิตที่ไดเตรียมเอาไวแลวมาดําเนินการผลิต เพื่อใหไดสินคาที่มีคุณภาพที่ดีสุดและมีตนทุนต่ําที่สุด 6) การตลาด (Marketing) เปนการจัดสงการจําหนายสินคาใหกับผูบริโภครวมทั้งการ โฆษณาประชาสัมพันธและการบริการหลังการขาย
5 1.2.2 องคประกอบสําคัญของระบบการผลิต ระบบการผลิตทุกชนิดจะตองมีองคประกอบ พื้นฐานอยู 3 ประการ คือ 1) สิ่งที่ปอนเขา (Input) ในงานอุตสาหกรรมจะตองมีการปอนสิ่งที่เรียกวา 4 M ไดแก 1. Man คือ คนทํางาน 2. Machine คือ เครื่องจักร 3. Materials คือ วัสดุ 4. Management คือ การจัดการ 2) กระบวนการผลิต (Process) หมายถึง วิธีการหรือขั้นตอนในการทํางาน 3) สิ่งที่ได(Output) หมายถึง ผลิตภัณฑซงึ่ ไดแกสนิ คาและบริการ ของเสียและความสูญเสีย 1.2.3 ประเภทของกรรมวิธีการผลิต สามารถแยกออกไดหลายลักษณะ ดังนี้ 1.2.3.1 กรรมวิธีการผลิตแบบการเปลี่ยนแปลงรูปรางวัสดุ ไดแก 1) การถลุงสินแร ไดโลหะและอโลหะ 2) การหลอ (Casting) เปนการเทน้ําโลหะลงในแบบรูปทรงที่ตองการ 3) การอัดขึน้ รูป (Extruding) เปนการอัดโลหะเหลวใหไหลผานแมพิมพ 4) การตีขึ้นรูป (Forging) เปนการตีโลหะในสภาพรอนใหเปนชิ้นงานที่ตองการ 5) การมวน (Rolling) เปนการมวนโลหะใหเปนรูปโคงหรือทรงกระบอก 6) การบด (Crushing) เปนการทําใหผิวงานเรียบโดยการบด 7) การดึงขึ้นรูป (Drawing) เปนการดึงโลหะใหยืดออก เชน การดึงลวด 8) การอัดขึ้นรูปแบบแมพิมพ (Squeezing) เปนการอัดขึ้นรูปตัวแบบแมพิมพทราย 9) การตัดเจาะขึ้นรูป (Piercing) เปนการทําทอไมมตี ะเข็บ 10) แมพิมพพลาสติก (Plastic molding) เปนการขึน้ รูปพลาสติกดวยแมพิมพ
การหลอ
การตีขึ้นรูป
การดึงลวด
รูปที่ 1.2 ตัวอยางการผลิตแบบการเปลี่ยนแปลงรูปรางวัสดุ
6 1.2.3.2 กรรมวิธีการผลิตแบบใชเครื่องจักรผลิตชิ้นสวนใหไดขนาดตามตองการ 1) กรรมวีธีการผลิตแบบการแปรรูปรางทรงแบบมีเศษโลหะ เชน - การกลึง (Turning) เปนการทํางานปอกผิวโลหะ - การเจาะ (Drilling) เปนการตัดชิ้นงานใหขาด - การกัด (Milling) เปนการกัดผิวชิ้นงานหรือขึ้นรูป เชน กัดเฟอง - การไส (Shaping) เปนการไสผิวงานใหขนาดเล็กลง - การเจียระไน (Grinding) เปนการปาดผิวงานใหเรียบ เปนตน - การตัด (Shearing) เปนการตัดชิ้นงานบางใหขาด
การกลึง (TURNING MACHINES)
การเจาะ การกัด (DRILLING MACHINES) (MILLINGAND SAWING MACHINES)
การตัด การไส การเจียระไน (SHAPING AND PLANING MACHINES) (GRINDING AND SANDING MACHINES) (SHEARING MACHINES)
รูปที่ 1.3 กรรมวีธีการผลิตแบบการแปรรูปรางทรงแบบมีเศษโลหะ ที่มา:ประเวศ,กรรมวิธีการผลิต,หนา5-6
7 2) กรรมวิธีการผลิตแบบการแปรรูปทรงแบบไมมีเศษ - เครื่อง อี ดี เอ็ม (Electrical discharge machining) เปนเครื่องจักรที่ใชแทงอิเล็กโทรด กัดกรอนชิ้นงาน - เครื่องกัดดวยเคมี (Chemical machining) เปนกระบวนการทางเคมีสําหรับกัดชิ้นงาน ใหบางหรือทะลุ - เครื่องพนสารเชิงทราย (Abrasive jet machining) เปนเครื่องจักรที่ออกแบบมา เพื่อใชสําหรับการตัดชิ้นงานที่มีความแข็งและเปราะ - เครื่องอัลตราโซนิก (Ultrasonic machining) เปนเครื่องจักรที่ใชความถี่ของคลื่นเสียง ในการทํางาน - เครื่องแสงเลเซอร (Optical lasers) เปนเครื่องจักรที่ใชแสงตัดหรือเจาะรูบนชิ้นงาน - เครื่องแสงอิเล็กตรอน (Electron beam machining) เปนการใชแสงอิเล็กตรอนตัด หรือเจาะบนชิ้นงานไดทุกชนิดและมีความเที่ยงตรง - เครื่องไฟฟาเคมี (Electrochemical machining) เปนเครื่องจักรที่ใชน้ํายาอิเล็กโทร ไลทและแทงอิเล็กโทรดเปนตัวกัดกรอนชิ้นงาน
เครื่องจักร อี ดี เอ็ม
เครื่องแสงเลเซอร
รูปที่ 1.4 ตัวอยางการผลิตแบบแปรรูปทรงแบบไมมีเศษ 1.2.3.3 กรรมวิธีการผลิตแบบการตกแตงผิววัสดุชิ้นงาน (Surface finish) ไดแก 1) การขัดผิวงานทั่วไป (Polishing) 2) การขัดโดยใชถังหมุน (Barrel tumbling) 3) การขัดดวยเครื่องขัดสายพาน (Abrasive belt grinding) 4) การชุบเคลือบผิวดวยไฟฟา (Electroplating)
8 5) 6) 7) 8) 9) 10)
การขัดแบบเครื่องขัดผิวมันรูใน (Honing) การขัดแบบแลพ (Lapping) การพนโลหะ (Metal Spraying) การเคลือบผิวแบบพารคเคอรไรช (Parkerizing) การเคลือบผิวแบบอะโนไดช (Anodizing) การเคลือบผิวแบบเชอรไดชิงช (Sherdizing)
เครื่องขัดผิวงาน
เครื่องขัดสายพาน
รูปที่ 1.5 ตัวอยางการผลิตแบบการตกแตงผิววัสดุชิ้นงาน 1.2.3.4 กรรมวิธีการผลิต การประกอบชิ้นงานเขาดวยกัน (Joining) ไดแก 1) การเชื่อม (Welding) คือ การเชื่อมดวยไฟฟา 2) การบัดกรีออน (Soldering) คือ การเชื่อมตอโลหะที่อุณหภูมิต่ํา 200-400 องศา เซลเซียส ดวยตะกั่ว 3) การบัดกรีแข็ง (Brazing) คือ การเชื่อมตอโลหะที่อุณหภูมิสูง 400-800 องศาเซลเซียส ดวยทองเหลืองหรือเงิน 4) การใชแรงอัดผงยึดติดกัน (Sintering) คือ การทําใหวัสดุที่ตองการยึดเปนผงแลวนํามา อัดยึดติดกัน 5) การอัดยึด (Pressing) คือ การยึดเพลากับรูควานเขาดวยกัน โดยการตอกใหปลายบาน ออกแลวตอกอัดยึด 6) การย้ําหมุด (Riveting) คือ การใชหมุดย้ํายึดติดชิ้นงาน 7) การยึดดวยสลักเกลียว (Screw fastening) คือ อัดชิ้นงานดวยสลักเกลียว
9 8) การใชกาวยึด (Adhesive joining) คือ การใชกาวยึดชิ้นงานใหติดกัน
การเชื่อม
การย้ําหมุด
รูปที่ 1.6 ตัวอยางกรรมวิธกี ารผลิต การประกอบชิ้นงานเขาดวยกัน 1.2.3.5 กรรมวิธีการผลิตแบบการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติวัสดุชิ้นงานทางกายภาพ ไดแก 1) การอบชุบ (Heat treatment) คือ การใหความรอนแกชิ้นงานแลวคอยใหเย็นตัวลง เชน การชุบแข็ง การอบออน 2) การขึ้นรูปในสภาพรอน (Hot working) คือ การใหความรอนกับชิ้นงานแลวคอย เปลี่ยนแปลงรูปทรง เชน การตีขึ้นรูป การรีดรอน 3) การขึ้นรูปในสภาพเย็น (Cold working) คือ การเปลี่ยนแปลงรูปทรงขณะที่ชิ้นงานเย็น อยู เชน การหมุนขึ้นรูป การรีดเย็น 4) การพนหรือยิงผิวชิ้นงาน (Shot peening) คือ การพนหรือยิงเม็ดลูกปนดวยความเร็วสูง ไปกระทบชิ้นงาน ผิวชิ้นงานจะตานทานการสึกหรอดี
การอบชุบ
การพนหรือยิงผิวชิ้นงาน
รูปที่ 1.7 ตัวอยางการผลิตแบบการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติวัสดุชิ้นงานทางกายภาพ
11 แบบทดสอบกอนเรียน-หลังเรียน ประจําหนวยที่ 1 เรื่อง กรรมวิธีการผลิตพื้นฐาน ตอนที่ 1 จงทําเครื่องหมาย √ ลงในคําตอบที่ถูกที่สุดเพียงคําตอบเดียว 1. การผลิตสินคาจํานวนมาก (Mass Production) คือมีการผลิตสินคาจํานวนมากกวา 100,000 ชุด ตอป เปนอุตสาหกรรมชนิดไหน ก. การตอเรือ ข. การผลิตหนังสือเรียน ค. การผลิตรถยนต ง. การผลิตเครื่องบิน 2. อุตสาหกรรมการผลิต การผลิตเครื่องสงวิทยุ เปนอุตสาหกรรมขนาดไหน ก. การผลิตจํานวนมาก ข. การผลิตจํานวนไมมาก ค. การผลิตเฉพาะงาน ง. การผลิตขนาดใหญ 3. อุตสาหกรรมการผลิตอะไรที่เปนแบบการผลิตเฉพาะงาน ก. ขาเทียม ข. การผลิตโทรทัศน ค. การผลิตเข็มทิศเครื่องบิน ง. การผลิตเสื้อผา 4. ขอใดเปนปจจัยที่สําคัญของอุตสาหกรรมการผลิต ก. เครื่องจักร ข. นิคมอุตสาหกรรม ค. ทรัพยากรมนุษย ง. ผูบริโภค 5. ขั้นตอนการดําเนินงานของกรรมวิธีการผลิต “การออกแบบ” จะอยูในขั้นตอนไหน ก. แนวความคิด ข. การวิจัยและพัฒนา ค. การผลิต ง. การบริหารทางดานอุตสาหกรรม 6. ขอใดไมใชองคประกอบสําคัญของระบบการผลิต ก. สิ่งที่ปอนเขา ข. กระบวนการผลิต ค. สิ่งที่ได ง. วิศวกร 7. กรรมวิธีการผลิตแบบการเปลี่ยนแปลงรูปรางวัสดุคือขอใด ก. การทาสี ข. การตีขึ้นรูป ค. การชุบโครเมียม ง. การชุบแข็ง 8. ขอใดตรงกับกรรมวิธีการผลิตแบบการแปรรูปรางทรงแบบมีเศษโลหะ ก. การบด ข. การเชื่อม ค. การย้ําหมุด ง. การไส
12 9. การชุบโครเมียมเปนกรรมวิธกี ารผลิตแบบใด ก. การเปลี่ยนแปลงรูปรางวัสดุ ข. การแปรรูปรางทรงแบบมีเศษโลหะ ค. การตกแตงผิววัสดุชิ้นงาน ง. การแปรรูปรางทรงแบบไมมีเศษโลหะ 10. ขอใดตรงกับกรรมวิธีการผลิตแบบการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติวัสดุชิ้นงานทางกายภาพ ก. การหลอ ข. การถลุงสินแร ค. การชุบเคลือบผิวดวยไฟฟา ง. การชุบแข็ง ตอนที่ 2 จงตอบคําถามตอไปนี้โดยการอธิบายสั้นๆพอเขาใจ 1. อุตสาหกรรม หมายถึงอะไร ........................................................................................................... 2. กรรมวิธีการผลิต หมายถึงอะไร ..................................................................................................... 3. จงยกตัวอยางอุตสาหกรรม การผลิตจํานวนไมมาก มา 1 ตัวอยาง ................................................. 4. จงยกตัวอยางอุตสาหกรรม การผลิตเฉพาะงาน มา 1 ตัวอยาง........................................................ 5. อุตสาหกรรมที่นําหรือสกัดทรัพยากรธรรมชาติมาใชไดแก ........................................................... 6. การโรงแรม การทองเที่ยว การธนาคาร เปนอุตสาหกรรมอะไร .................................................... 7. อุตสาหกรรมการผลิตโดยทั่วไปมีปจจัยที่จําเปนอยูกี่ประการ ........................................................ 8. จงยกตัวอยางกรรมวิธีการผลิตแบบการเปลี่ยนแปลงรูปรางวัสดุมา 2 ตัวอยาง............................... ............................................................................................................................................................. 9. การกลึงเปนกรรมวิธีการผลิตประเภทอะไร ................................................................................... 10. การขึ้นรูปในสภาพรอน เปนกรรมวิธีการผลิตประเภทลักษณะใด................................................