ประเภทวัสดุ

ในการสร้างสรรค์เทคโนโลยี ควรมีการวิเคราะห์สมบัติของวัสดุที่เลือกใช้ เพื่อให้เหมาะสมกับลักษณะของชิ้นงาน โดยวัสดุแต่ละประเภทมีสมบัติ ข้อจำกัดในการใช้ และความคงทนทีแตกต่างกัน เช่น ไม้ โลหะ พลาสติก เป็นต้น ดังนั้น การเลือกใช้วัสดุให้เหมาะสมกับผลิตภัณฑ์จึงเป็นสิ่งที่ผู้สร้างชิ้นงานต้อนตระหนักถึง เพื่อให้ชิ้นงานออกมามีคุณภาพและเกิดประโยชน์กับผู้ใช้งานอย่างแท้จริง
ตัวอย่าง วัสดุประเภทพลาสติกและไม้
1.พลาสติก
เทอร์มอพลาสติก
-
จะอ่อนนิ่มจนไหลได้ เมื่อได้รับความร้อนเพียงพอและเมื่่อเย็นลงจะกลับแข็งคงรูปเช่นเดิม จะเป็นเช่นนี้เสมอ ไม่ว่าจะทำกี่ครั้งก็ตาม
-
ตัวอย่างของพลาสติกประเภทนี้ เช่น พอลิเอทิลีน พอลิไวนิลคลอไรด์ พอลิสไตรีน เป็นต้น
พลาสติกเทอร์มอเซต
-
จะอ่อนนิ่มจนไหลได้ เมื่อได้รับความร้อนเพียงพอในครั้งแรก และเมื่อเย็นลงจะกลับแข็งคงรูป แต่จะทำได้เพียงครั้งเดี่ยว ไม่สามารถทำได้หลายครั้ง
-
ตัวอย่างของพลาสติกประเภทนี้ เช่ร เบคิไลต์ เมลานีน ยูเรียฟอร์มาลดีไฮ ซิลิโคน เป็นต้น
2.ไม้
ไม้เนื้ออ่อน
-
คือ ไม้ที่มีเนื้อค่อนข้างเหนียว ทำการเลื่อยไสกบตกแต่งได้ง่าย
-
ลักษณะเนื้อไม้มีสีซีดจาง นำหนักเบา ขาดความแข็งแรงทนทาน รับน้ำหนักได้ไม่ดี เช่น ไม้ฉ่ำฉา ไม่กระบอก ไม้ย้าง เป็นต้น
ไม้เนื้อแข็ง
-
คือ ไม้ที่มีเนื้อแข็งปานกลาง ทำการเลื่อยไสกบตกแต่งได้ยาก
-
ลักษณะเนื้อไม้มีสีเข้มค่อนข้างไปทางสีแดง มีความแข็งแรงทนทาน เช่น ไม้ตะเคียน ไม้ชิงชัน ไม้เต็ง ไม้มะม่วง เป็นต้น
ไม้เนื้อแกร่ง
-
คือ ไม้ที่มีเนื้อแกร่ง ทำการเลื่อไสกบ ตกแต่งได้ยากมาก
-
ลักษณะเนื้อไม้เป็นมันในตัว แน่น น้ำหนักมาก มีสีเข้มจัดจนเป้นสีดำ มีความแข็งแรง ทนทาน ดีมาก เช่น ไม้ประดู่ ไม้แดง ไม้มะเกลือ เป็นต้น
ประเภทของวัสดุ
วัสดุ แบ่งออกได้เป็น 4 ประเภท ดังนี้
1. วัสดุประเภทโลหะ(Metals)
คือวัสดุที่ได้จากการถลุงสินแร่ต่าง ๆ อันได้แก่ เหล็ก ทองแดงอลูมิเนียม นิเกิล ดีบุก สังกะสี ทองคำ ตะกั่ว เป็นต้น โลหะเมื่อถลุงได้จากสินแร่ในตอนแรกนั้น ส่วนใหญ่จะเป็นโลหะเนื้อค่อนข้างบริสุทธิ์ โลหะเหล่านี้มักจะมีเนื้ออ่อนไม่แข็งแรงเพียงพอที่จะนำมาใช้ในงานอุตสาหกรรมโดยตรง ส่วนมากจะนำไปปรับปรุงคุณสมบัติก่อน การใช้งาน
1.เป็นตัวนำความร้อนได้ดี
2.เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี
3.มีความคงทนถาวรตามสภาพ
4.ไม่เสื่อมสลายหรือเปลี่ยนแปลงสถานะภาพง่าย
5.เป็นของแข็งที่อุณหภูมิปกติ ยกเว้นโลหะปรอท
6.มีความแข็งและความเหนียวสูง ยกเว้นโลหะปรอท
7. ผิวมันขาว
8. มีการขยายตัวที่อุณหภูมิสูง
ประเภทวัสดุโลหะ วัสดุโลหะแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท
2.1 วัสดุโลหะประเภทเหล็ก(Ferous Metals) หมายถึง โลหะที่มีพื้นฐานเป็นเหล็กประกอบอยู่ ได้แก่ เหล็กเหนียว เหล็กหล่อ เหล็กกล้า ฯลฯ เป็นวัสดุโลหะที่ใช้กันมากที่สุดในวงการอุตสาหกรรม เนื่องจากเป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงสูง สามารถปรับปรุงคุณภาพและเปลี่ยนแปลงรูปทรงได้หลายวิธี เช่น การหล่อ การกลึง การอัดรีดขึ้นรูป เป็นต้น
2.2 วัสดุโลหะประเภทไม่ใช่เหล็ก (Non-Ferous Metals) หมายถึง โลหะที่ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับเหล็กเลยในขณะที่เป็นโลหะบริสุทธิ์ ได้แก่ ดีบุก อลูมิเนียม สังกะสี ตะกั่ว ทองแดง ทองคำ เงิน ทองคำขาว แมกนีเซียม พลวง เป็นต้น วัสดุโลหะประเภทที่ไม่ใช่เหล็กนี้ บางชนิดราคาสูงกว่าเหล็กมาก จึงต้องกำหนดใช้กับงานทางอุตสาหกรรมบางประเภทที่เหมาะสมเท่านั้น เช่น ทองแดงใช้กับงานไฟฟ้า ดีบุกใช้กับงานที่ต้องการทนต่อการกัดกร่อนเป็นสนิม อลูมิเนียมใช้กับงานที่ต้องการน้ำหนักเบา เป็นต้น
2. วัสดุพอลิเมอร์
พอลิเมอร์มีทั้งที่เกิดเองในธรรมชาติ (Natural polymer) และพอลิเมอร์สังเคราะห์ (Synthetic polymer) ตัวอย่างของ โพลิเมอร์ธรรมชาติ ได้แก่ แป้ง เซลลูโลส โปรตีน กรดนิวคลีอิก และยางธรรมชาติ ส่วนพอลิเมอร์สังเคราะห์ เช่น พลาสติก เส้นใย โฟม และกาว พอลิเมอร์ทั้งสองชนิดนี้เข้ามามีบทบาทมากในชีวิตประจำวัน เราต้องใช้ประโยชน์จากพอลิเมอร์ และพอลิเมอร์แต่ละชนิดมีสมบัติต่างกัน จึงนำหน้าที่หรือนำไปใช้งานที่ต่างกันได้
พอลิเมอร์ที่เป็นที่นิยมใช้มากที่สุดคือพลาสติก ซึ่งเป็นคำที่ใช้อ้างถึงกลุ่มของวัสดุธรรมชาติและสังเคราะห์กลุ่มใหญ่ที่มีคุณสมบัติและการใช้งานต่างกัน พอลิเมอร์ธรรมชาติเช่นชแล็กและอำพันที่ใช้มาเป็นเวลากว่าศตวรรษ พอลิเมอร์ชีวภาพ เช่น โปรตีนและกรดนิวคลีอิกที่มีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางชีวภาพ พอลิเมอร์ธรรมชาติอื่น ๆ เช่นเซลลูโลสที่เป็นองค์ประกอบหลักของกระดาษและไม้ พอลิเมอร์สังเคราะห์ที่เป็นที่รู้จักกันดี ได้แก่ บาเกไลต์, นีโอพรีน, ไนลอน, พีวีซี, พอลิสไตรีน, พอลิอคริโลไนไตรล์ และพีวีบี การศึกษาเกี่ยวกับพอลิเมอร์ได้แก่ เคมีพอลิเมอร์, ฟิสิกส์พอลิเมอร์และวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์
พอลิเมอร์สังเคราะห์ในปัจจุบันมีการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมเกือบทุกชนิด พอลิเมอร์มีการใช้ในการยึดเกาะและการหล่อลื่นอย่างกว้างขวาง เช่นเดียวกับการใช้เป็นโครงสร้างตั้งแต่ของเด็กเล่นจนถึงยานอวกาศ มีการใช้เป็นยาทางชีวภาพในฐานะเป็นตัวขนส่งยาในสิ่งมีชีวิต พอลิเมอร์เช่น พอลิ เมทิล เมทาคริเลต ที่ใช้ในกระบวนการโฟโตเรซิสในอุตสาหกรรมกึ่งตัวนำ และสารไดอิเล็กทริกโปแทสเซียมต่ำสำหรับใช้ในคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูง ปัจจุบันยังมีการพัฒนาพอลิเมอร์ที่ยืดหยุ่นได้สำหรับอิเล็กทรอนิกส์
3. วัสดุเซรามิก
เป็นสารอนินทรีย์ที่ประกอบด้วยธาตุที่เป็นโลหะและธาตุที่เป็นอโลหะรวมตัวกันด้วยพันธัเคมี มีโครงสร้างเป็นได้ทั้งแบบมีรูปร่างผลึกและไม่มีรูปร่างผลึกหรือเป็นของผสมของทั้งสองแบบ ส่วนใหญ่มีความแข็งแรงสูงและคงความแข็งแรงได้ที่อุณหภูมิสูงแต่มักจะเปราะ ปัจจุบันวัสดุเซรามิกได้มีการพัฒนาขึ้นเพื่อใช้สร้างเครื่องยนต์ด้วย ซึ้งข้อดีของวัสดุเซรามิกที่นำมาสร้างเครื่องยนต์ มีดังนี้
ข้อดี
-
น้ำหนักเบา
-
มีความแข็งแรงสูง
-
มีความแข็งสูง ทนความร้อน และทนต่อการขัดสีได้ดี
-
ลดการเสียดทานและยังมีสมบัติเป็นฉนวน
4. วัสดุผสม
วัสดุผสม (อังกฤษ: composites) คือวัสดุที่ถูกสร้างขึ้นมาจากวัสดุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป เพื่อใช้ประโยชน์เฉพาะงาน โดยไม่ได้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติการผสมกันของวัสดุเหล่านี้จะไม่เป็นเนื้อเดียวกันแต่จะแยกกันเป็นเฟสที่เห็นได้อย่างเด่นชัด เฟสแรกเรียกว่า เนื้อพื้น (matrix) ซึ่งจะอยู่ด้วยกันอย่างต่อเนื่องและล้อมรอบอีกเฟสซึ่งเรียกว่า เฟสที่กระจาย หรือ ตัวเสริมแรง (reinforcement) คุณสมบัติของวัสดุผสมที่ได้จะเป็นฟังชั่นหรือขึ้นกันกับคุณสมบัติและปริมาณของสารตั้งต้นเหล่านี้ และรูปทรงทางเรขาคณิตของเฟสที่กระจายตัว
วัสดุผสมสามารถแบ่งเป็น 3 กลุ่มดังนี้
-
วัสดุผสมที่เสริมแรงด้วยอนุภาค (particle-reinforced)
-
วัสดุผสมที่เสริมแรงด้วยเส้นใย (fiber-reinforced)
-
วัสดุผสมโครงสร้าง (structural)
วัสดุที่สามารถนำมาใช้งานได้โดยที่ไม่ต้องนำไปดัดแปลงมากมายโดยการพัฒนาการทางเคมี เราสามารถนำวัสดุมาใช้โดยการนำเคมีที่เราสามารถหาได้โดยทั่วไปมาเป็นส่วนประกอบเพื่อแยกส่วนประกอบต่าง ๆ ของวัสดุที่เราคิดเปลี่ยนสภาพได้เร็ว โดยใช้สารเคมีมาเป็นตัวแยกส่วนประกอบออกมาให้ได้หลายแขนง ฉะนั้น การที่เราจะนำโลหะที่ไม่สามารถแยกตัวประกอบได้นั้นเราสามารถทำได้โดยการใช้สารเคมีมาเป็นส่วนประกอบ เพื่อแยกการแตกตัวของงานโลหะชิ้นนั้น โดยใช้หลักการการกัดกร่อนของสารเคมี