การขึ้นรูปเซรามิก มีกี่วิธี

กระบวนการฉีดขึ้นรูปผงซึ่งใช้เซรามิกละเอียดผสมกับวัสดุประสานเทอร์โมพลาสติกเพื่อขึ้นรูปสารประกอบ เรียกว่า การฉีดขึ้นรูปเซรามิก
ผงเซรามิกละเอียดที่สร้างขึ้นนี้เรียกว่า วัตถุดิบ วัตุดิบนี้สามารถขึ้นรูปได้ด้วยกระบวนการฉีดขึ้นรูปพลาสติก
กระบวนการฉีดขึ้นรูปพลาสติกช่วยให้การผลิตการขึ้นรูปอุปกรณ์เชื่อมต่อ (MID) สามารถแข่งขันได้ในระดับสูงและมีความซับซ้อนในคุณภาพของการผลิตซ้ำ
ชิ้นส่วนขึ้นรูปจะถูกแยกวัสดุประสานในขั้นตอนกระบวนการที่สอง วัสดุประสานเทอร์โมพลาสติกจะถูกกำจัดออกจากสารประกอบ
ในขั้นตอนกระบวนการที่สาม ชิ้นส่วนที่ถูกแยกวัสดุประสานจะผ่านกระบวนการเผาผลึก

ความหนาแน่น 99.95 เปอร์เซ็นต์ขึ้นไปสามารถเปรียบเทียบได้กับวัสดุอัดแน่น
คุณสมบัติของวัสดุและคุณสมบัติเชิงกลของชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูปในขั้นสุดท้ายเปรียบเทียบได้กับวัสดุอัดแน่นที่เท่ากัน
กระบวนการฉีดขึ้นรูปเซรามิกมีความสามารถในการแข่งขันด้านต้นทุนสูงเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการตัดเฉือนมาตรฐานแบบหลายขั้นตอน เช่น การกัด การเจาะ การเจียรไน และอื่น ๆ
ตัวอย่างแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับกระบวนการฉีดขึ้นรูปโลหะ: เครื่องบดเซรามิก, อุตสาหกรรมสิ่งทอ, การใช้งานทางการแพทย์และอื่น ๆ อีกมากมาย

กระบวนการฉีดขึ้นรูป: ตัวอย่างที่ผลิตโดยการฉีดขึ้นรูปเซรามิก

หัวข้อที่เกี่ยวข้อง:

การฉีดขึ้นรูปผง (Powder Injection Molding(PIM))

< กลับสู่พจนานุกรม

พจนานุกรมอุตสาหกรรมพลาสติกจัดทำโดย PLEXPERT Canada Inc.

แบ่งปัน

• Facebook
• Twitter
• LinkedIn

การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์เซรามิค คือ การนำสูตรส่วนผสมของเนื้อดินปั้นต่างๆ มาทำให้เป็นรูปทรงต่างๆ ตามที่ได้ออกแบบไว้ โดยมีจุดมุ่งหมายทั้งเพื่อประโยชน์ใช้สอยและเพื่อความสวยงาม โดยที่การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์เซรามิคมีหลายวิธีการ ซึ่งแต่ละวิธีการจะมีความเหมาะสมต่อลักษณะหรือสภาพของเนื้อดินที่แตกต่างกันไป ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีความรู้ความเข้าใจที่ถูกต้องถึงวิธีการขึ้นรูปที่เหมาะสมต่อเนื้อดินปั้นนั้นๆ ตลอดจนเทคนิคหรือวิธีการต่างๆ ซึ่งจะช่วยเสริมในการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์เซรามิคให้มีความสมบูรณ์มากที่สุด

การขึ้นรูปด้วยมือ คือการนำเนื้อดินปั้นมาปั้นขึ้นรูปด้วยมือ หรือที่เรียกว่าวิธีการขึ้นรูปแบบอิสระ ซึ่งเป็นวิธีการหรือหลักการเบื้องต้นในการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ที่เปิดโอกาสให้ผู้ปั้นได้แสดงความสามารถทางด้านทักษะและความคิดสร้างสรรค์ได้อย่างเต็มที่ การขึ้นรูปด้วยมือนี้สิ่งที่สำคัญ คือ คุณสมบัติของดินที่จะใช้ขึ้นรูปด้วยวิธีนี้ คือ เนื้อดินปั้นจะต้องมีความเหนียว ดังนั้นสูตรส่วนผสมของเนื้อดินปั้นนี้จึงจำเป็นจะต้องใช้วัตถุดิบที่ก่อให้เกิดความเหนียวสูง เช่น ดินบอลล์เคลย์ ดินเอิร์ทเธนแวร์เคลย์ ดินสโตนแวร์ และดินเทอร์ราคอตตา ซึ่งในสูตรส่วนผสมการใช้แต่ดินที่มีความเหนียวสูงอย่างเดียวนั้นไมได้ เพราะคุณสมบัติทางกายภาพของดินพวกนี้จะมีเปอร์เซ็นต์การหดตัวที่สูงและมีการแตกร้าวได้ ดังนั้นจึงต้องมีการผสมวัตถุดิบตัวอื่นลงในสูตรส่วนผสมของเนื้อดินปั้น เพื่อช่วยลดการหดตัว การแตกร้าว และเป็นโครงสร้าง ได้แก่ ดินขาว ดินเชื้อและทราย เมื่อได้เนื้อดินปั้นตามสูตรส่วนผสมที่ต้องการแล้วจะต้องนำเนื้อดินปั้นนี้มานวด โดยการนวดด้วยสันมือกดหมุนลงไปในดิน นวดเช่นนี้ไปจนเนื้อดินปั้นผสมคลุกเคล้าเป็นเนื้อเดียวกัน มีความนิ่มสม่ำเสมอกัน รวมทั้งเห็นการตรวจสอบสิ่งที่ไม่ต้องการเจือปนอยู่ เช่น เศษไม้ใบหญ้า เศษปูน และกรวด ฯลฯ และที่สำคัญเป็นการไล่ฟองอากาศที่แทรกอยู่ในเนื้อดินปั้นด้วย จากนั้นใช้เส้นลวดตัดเพื่อดูดฟองอากาศและสิ่งเจือปนอื่นๆ แล้วนวดต่อไปจนได้ที่

ในการขึ้นรูปด้วยมือเนื้อดินที่ใช้จะต้องมีความเหนียว ไม่นิ่มมากและแข็งจนเกินไป ถ้าดินนิ่มมากแสดงว่ามีน้ำผสมอยู่มากเกินจะต้องนำดินมาเกรอะและนวดบนแผ่นปูนปลาสเตอร์ เพื่อช่วยดูดน้ำลดความนิ่มลง แต่ถ้าดินแห้งหรือมีความแข็งเกินความต้องการก็ใช้วิธีเอาน้ำพรมแล้วนวดให้ดินนิ่มขึ้น เนื้อดินที่ใช้ปั้นจะต้องมีความเหนียวดี โดยมีอัตราส่วนผสมของน้ำในเนื้อดินปั้นนั้นโดยประมาณร้อยละ 25-30

กรรมวิธีการขึ้นรูปแบบเก่าแก่ที่สุด คือ การปั้นมือแบบอิสระ และการใช้แป้นหมุนซึ่งอาศัยความเหนียวของเนื้อดินมาช่วยมาก นอกจากนี้ความเหนียวของเนื้อดินยังมีผลต่อการขึ้นรูปโดยเครื่องที่เรียกว่า จิ๊กเกอร์ และ โจลี ตลอดจนเครื่องโรลเลอร์ อีกด้วย รวมไปถึงการใช้เครื่องรีดดินและการนำดินแผ่นมากดลงบนพิมพ์ปูนปลาสเตอร์ จะด้วยมือ หรือ เครื่องจักรก็ตามปัจจัยเรื่องความเหนียวเป็นสิ่งที่สำคัญ ส่วนการหล่อน้ำดินจะอาศัยเงื่อนไขการไหลภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลก และเริ่มต้นใช้วิธีการหล่อน้ำดินในราวก่อนศตวรรณที่ 18 ส่วนการนำพิมพ์ปูนปลาสเตอร์เข้ามาใช้ในการหล่อน้ำดินนั้นมาทีหลัง โดยเริ่มที่อังกฤษประมาณปี 1745 และในการขึ้นรูปแบบแห้งเราใช้เครื่องอัดแห้ง

ขบวนการขึ้นรูปต่างๆ นี้มีวิวัฒนาการต่อเนื่อง จากการปั้นมือ เรื่อยมาจนถึงเครื่องอัดแห้งภายใต้แรงดันสูง ซึ่งจะได้อธิบายต่อไป

การขึ้นรูปเนื้อดินที่มีความนุ่ม

คุณสมบัติที่สำคัญอย่างหนึ่งของดิน คือ ความเหนียวดังที่กล่าวไปแล้ว การขึ้นรูปในยุคแรกเริ่มนั้นอาศัยความเหนียวนี้มาขึ้นรูปโดยการปั้นเป็นก้อน และบิด ดัด โค้งงอ เป็นรูปร่างต่างๆ ที่ต้องการตลอดจนการทำเป็นขดและขึ้นรูปเป็นแจกันขนาดใหญ่เรื่อยมาจนเป็นแป้นหมุน ซึ่งปัจจุบันนี้ยังมีการใช้วิธีการขึ้นรูปแบบดั้งเดิมนี้อยู่ในงานศิลปะ และงานพิเศษๆ บางอย่าง แม้ว่าในวงการอุตสาหกรรมแล้วจะลดบทบาทลงมากก็ตามแต่ยังคงเป็นหลักการพื้นฐานให้กับการพัฒนาเครื่องมือใหม่ๆ อยู่ดี เป็นที่ทราบกันโดยทั่วไปแล้วว่า ถ้าปริมาณน้ำในเนื้อดินมีมาก จะทำให้การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์เซรามิกเป็นไปได้ง่ายขึ้น แต่จะทำให้เกิดการหดตัวของงานเมื่อเรานำไปทำให้แห้งได้มากเช่นกัน อันนำมาสู่การร้าวของผลิตภัณฑ์ได้ ความพยายามที่จะพัฒนาเครื่องมือใหม่ๆ ที่สามารถลดปริมาณน้ำในเนื้อดินลง และยังคงสามารถที่จะทำการขึ้นรูปได้ดี เป็นจุดสำคัญในการผลักดันให้งานเซรามิกก้าวหน้าต่อไปอย่างต่อเนื่อง

1.      การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ประเภทอิฐโดยใช้ดินที่นุ่มมากๆ

ในการทำอุตสาหกรรมอิฐยุคแรกใช้คนงานทำการปั้นดินเป็นก้อนตามความต้องการ

และกดลงในพิมพ์ รูปร่างของอิฐในช่วงแรกจะนุ่มมากจนไม่สามารถจับต้อง หรือเคลื่อนย้ายจนกว่าจะแห้ง ข้อดีคือ การให้ลักษณะริ้วรอย ลวดลายที่ดูสวยงามบนผิวของอิฐแต่ละก้อนอันเนื่องมาจากพิมพ์ และการกดของคน ความยุ่งยากคือ ต้องเสียเวลาในการรอให้อิฐแห้งก่อนจึงจะทำการเคลื่อนย้ายหรือเผาได้ จึงพยายามที่จะพัฒนาให้ดินที่จะนำมาทำเป็นอิฐนี้มีปริมาณน้ำลดลง

2.      การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ประเภทอิฐแบบกึ่งแข็ง

เพื่อแก้ปัญหาเกี่ยวกับเวลาที่ยาวนานในการรอให้ดินแห้ง ได้มีการคิดอุปกรณ์ในการขึ้น

รูปอิฐโดยที่เนื้อดินมีน้ำในปริมาณที่น้อยลงจากเดิมมาก เครื่องกดแรงดันสูงถูกนำมาใช้ และเปลี่ยนจากแรงงานคนมาเป็นเครื่องจักรกลมากขึ้น ได้นำเครื่องกดอัดมาใช้ครั้งแรกในอังกฤษราวๆ ปี 1958 สามารถผลิตอิฐได้ 2,550 ก้อนต่อชั่วโมง ทำให้อัตราการผลิตรวดเร็วขึ้นจากเดิมมาก

3.      การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ด้วยการปั้นมืออิสระ

ส่วนมากเราจะพบการขึ้นรูปแบบนี้ในงานศิลปะเพื่อสร้างงานที่มีรูปร่างพิเศษ แต่ใน

วงการอุตสาหกรรมแล้ว การปั้นมือถูกนำมาใช้ในการทำต้นแบบสำหรับงานที่ต้องการรูปร่างพิเศษ นอกจากนั้นยังใช้ในการผลิตงานขนาดใหญ่ๆ ประเภท สโตนแวร์ อีกด้วย

4.      การขึ้นรูปด้วยแป้นหมุน

เป็นการขึ้นรูปที่ต้องอาศัยทักษะ ความชำนาญอย่างมาก ในปัจจุบันนี้จะเน้นไปทางงาน

ศิลปะ แต่อาจจะนำมาใช้ในการทำพวกอุตสาหกรรมฉนวนไฟฟ้า ที่มีรูปร่างทรงกระบอกขนาดใหญ่ได้โดยหลักการง่ายๆ คือ ปั้นดินเป็นก้อนตามต้องการและกดลงบนจุดศูนย์กลางของแป้นหมุนที่เรียกว่า การตั้งศูนย์ แล้วจึงใช้แรงจากนิ้วมือ และฝ่ามือทำการดึง หรือ รีดเนื้อดินขึ้นมาเป็นรูปทรง และด้วยอุปกรณ์การวัดที่เหมาะสม ช่างปั้นสามารถที่จะสร้างงานที่มีขนาดตามแบบได้

5.      การขึ้นรูปด้วยจิ๊กเกอร์  และ โจลี

เป็นงานขึ้นรูปที่ต้องการรูปแบบของผลิตภัณฑ์ที่แน่นอนเป็นมาตรฐานเดียวกัน โดย

อาศัยหลักการของแป้นหมุนมาประยุกต์ โดยมีเครื่องมือที่คล้ายแป้นหมุน ประกอบกับพิมพ์ปูนปลาสเตอร์ และใบมีดสำหรับขึ้นรูปตามลักษณะของงาน การใช้คำว่า จิ๊กเกอร์ หรือ โจลี ขึ้นกับลักษณะของการทำงานว่าทำงานบนผิวโค้งนูน หรือโค้งเว้า ดังนั้นจากคำนิยามนี้เอง จิ๊กเกอร์ คือ การขึ้นรูปบนผิวโค้งนูนของพิมพ์ปูนปลาสเตอร์ ในขณะที่โจลี เป็นการทำงานบนผิวที่โค้งเว้าของพิมพ์ปูนปลาสเตอร์

6.      เครื่องจิ๊กเกอร์แบบกึ่งอัตโนมัติ และอัตโนมัติ

ในการขึ้นรูปโดยวิธีจิ๊กเกอร์สำหรับงานขนาดเล็ก อาทิเช่น ผลิตภัณฑ์ที่ใช้บนโต๊ะอาหาร

ทั้งหลาย สามารถที่จะนำวิธีจิ๊กเกอร์แบบกึ่งอัตโนมัติ หรือแบบอัตโนมัติมาใช้ได้ ถ้าเนื้อดินมีความเหนียวที่พอเหมาะ และโดยวิธีการนี้เองที่จะทำให้ลักษณะของการขึ้นรูปไม่มีความจำเป็นอีกต่อไป และจะเพิ่มผลผลิตอย่างมาก

ระบบนี้ได้รับการพัฒนาครั้งแรกที่ประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งในครั้งนั้นเป็นระบบ

กึ่งอัตโนมัติ สำหรับระบบอัตโนมัตินั้นต้องการเนื้อดินที่มีความแข็งแรงพอเหมาะ จะใช้งานได้อย่างดีกับงานประเภทเอิร์ทเทนแวร์ และจะลดประสิทธิภาพลงเล็กน้อยเมื่อนำมาใช้ในงานประเภทปอร์ซเลน และไม่ค่อยดีนักกับงานประเภทโบนไซนา

7.      เครื่องโรลเลอร์

เครื่องจักรนี้นำมาใช้เป็นครั้งแรกที่อังกฤษ มีข้อเด่นคือ ความรวดเร็ว และต้องการ

ปริมาณน้ำในเนื้อดินน้อยกว่าเครื่องจิ๊กเกอร์มาก โดยการนำดินจากเครื่องรีดดินที่ปรับความแข็งของเนื้อดินอย่างเหมาะสม ทำการตัดเป็นแผ่นวงกลมวางบนพิมพ์ปูนปลาสเตอร์ จากนั้นใบมีดของจิ๊กเกอร์ถูกเปลี่ยนมาเป็นจานหมุน ทำให้เกิดความเค้นขึ้นในเนื้อดินน้อยกว่าเดิม นอกจากนั้นเราสามารถใช้ดินแผ่นที่เกิดจากการตัดแท่งดินโดยตรงในขณะที่การขึ้นรูปแบบจิ๊กเกอร์ต้องทำให้ดินมีลักษณะเป็นแผ่นก่อน ทำให้ลดเวลาลงไปได้อีก เหมาะงาน เช่น แก้วเซรามิค อย่างไรก็ตามจุดอ่อนคือ ไม่สามารถใช้กับผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่ได้

8.      เครื่องรีดดิน

กระบวนการรีดดินเพื่อใช้ในการขึ้นรูปต่างๆ นั้น ปกติแล้วเราจะดึงเนื้อดินจากเครื่องรีด

ดินในรูปของแท่งทรงกระบอกที่มีความสม่ำเสมอของรูปทรง จากนั้นแท่งดินจะถูกตัดเป็นส่วนๆ ตามต้องการ ซึ่งโดยวิธีนี้เราสามารถควบคุมปริมาณ และน้ำหนักของเนื้อดินได้แน่นอน จึงเหมาะกับงานที่ต้องการความแม่นยำมากๆ เช่น เครื่องโรลเลอร์ เป็นต้น

เนื่องจากการใช้เครื่องรีดดินจะสามารถควบคุมปริมาณน้ำในดินได้ จึงเหมาะแก่การ

นำไปทำอิฐ กระเบื้อง ท่อระบายน้ำ ฉนวนไฟฟ้า เป็นต้น โดยหลักการดินที่ออกจากเครื่องรีดดินสามารถทำเป็นรูปร่างต่างๆ กัน เช่น รูปทรงกระบอก รูปแท่งสี่เหลี่ยม โดยใช้หัวรีดเป็นตัวกำหนด จากนั้นจะใช้วิธีตัดแท่งดินที่ได้เป็นชิ้นๆ ตามต้องการ

เซรามิกแบ่งออกเป็นกี่ประเภทอะไรบ้าง

ผลิตภัณฑ์เซรามิกประเภทเครื่องสุขภัณฑ์ใช้การขึ้นรูปแบบใด

กระบวนการผลิตเซรามิกส์คืออะไร

เซรามิกส่วนใหญ่มีสมบัติอย่างไร