อุตสาหกรรมสลักภัณฑ์ (Fastener Industry)

วัตถุดิบในการผลิต น๊อต สกรู (Material for Fastener)

พิจารณาจากวัตถุดิบในการผลิตน๊อต สกรู เมื่ออ้างอิงตาม JIS Standard มีมาตรฐานหลักที่เกี่ยวข้องกับการผลิตน๊อต สกรู ดังนี้

1.       JIS G 3507 Carbon Steel Wire Rod for Cold Heading and Cold Forging เป็นมาตรฐานของเหล็กลวดหลักที่ใช้ในการผลิตสลักภัณฑ์โดยแบ่งได้ 3 ชั้นคุณภาพตามนี้

·        SWRCH6R-17R Rimmed Steel ซึ่งกระบวนการผลิตจะทำการหล่อเป็นเหล็กแท่งใหญ่ (Ingot) และทำการรีดเพื่อลดขนาดเป็นเหล็กแท่งเล็กและทำการผลิตเป็นเหล็กลวดต่อไป   ลักษณะของผลิตภัณฑ์ตามชั้นคุณภาพนี้จะมีคุณสมบัติในการลดขนาดที่ดี

·        SWRCH6A-22A Aluminium killed Steel ผลิตจากเหล็กกล้าที่ใช้อลูมิเนียมในการขจัดออกซิเจน   ซึ่งต่างจาก Killed Steel ที่ใช้ซิลิกอน (Si) ในการขจัดออกซิเจน     โดยซิลิกอนจะส่งผลให้ความสามารถในการลดขนาด (reduction) ลดลง

·        SWRCH10K-50K Killed Steel ใช้ซิลิกอนในการขจัดออกซิเจน   และเนื่องจากซิลิกอนมีผลทำให้คุณสมบัติในการลดขนาดต่ำลง   การใช้งานจึงเหมาะสมสำหรับกระบวนการที่ใช้ปริมาณการลดขนาดไม่มาก

2.       JIS G 3508 Boron Steel Wire Rods for Cold Heading and Cold Forging สำหรับเหล็กลวด   การแบ่งชั้นคุณภาพของเหล็กลวดในกลุ่มดังกล่าวจะประกอบด้วยตัวอักษร 6 ตัวคือ SWRCHB และตัวเลข 3 ตัว   โดยตัวเลขตัวแรกแสดงถึงค่าร้อยละแมงกานีส (Mn) มีช่วงอยู่ระหว่างร้อยละ 0.60-1.65 และตัวเลขสองตัวหลังจะแสดงร้อยละคาร์บอน (C) มีช่วงระหว่างร้อยละ 0.17-0.40 ชั้นคุณภาพดังกล่าวมีการเติมโบรอน (B) โดยมีค่ากำหนดที่ไม่ต่ำกว่าร้อยละ 0.0008 เพื่อเพิ่มคุณสมบัติในการชุบแข็ง

3.       JIS G 3539 Carbon Steel Wires for Cold Heading and Cold Forging เป็นมาตรฐานลวดเหล็กที่ผลิตจากการลดขนาดเหล็กลวดในกลุ่ม SWRCH

4.       ๋JIS G3545 Boron Steel Wire for Cold Heading and Cold Forging เป็นมาตรฐานลวดเหล็กที่ผลิตจากการลดขนาดเหล็กลวดในกลุ่ม SWRCHB

คุณสมบัติของเหล็กลวด (Wire Rod) และลวดเหล็ก (Wire)

เหล็กลวดเป็นวัตถุดิบขั้นต้นสำหรับใช้ดึงเพื่อลดขนาดเป็นลวดเหล็ก โดยผิวเหล็กหลังการผ่านการดึงจะเรียบขึ้นและคุณสมบัติทางกลจะเปลี่ยนแปลงไป โดยมีความแข็งแรงสูงขึ้นและความสามารถในการลดขนาดลดลง   ข้อกำหนดเชิงคุณภาพของเหล็กลวดเพื่อการผลิต น๊อต สกรู เป็นไปตามรายละเอียดด้านล่าง

1.       ส่วนผสมทางเคมี ตัวเลขที่แสดงในสัญลักษณ์จะบอกถึงปริมาณของคาร์บอน (ร้อยละ) และตัวอักษรที่แสดงหลังตัวเลขจะบอกถึงกระบวนการผลิตเหล็กกล้า เช่น

-          SWRCH6R หมายถึง มีการกำหนดคาร์บอนที่น้อยกว่าร้อยละ 0.08 และมีการผลิตโดยใช้วัตถุดิบที่เป็น Rimmed Steel ไม่มีการกำหนดปริมาณซิลิกอน,

-          SWRCH6A มีการกำหนดปริมาณคาร์บอนเท่ากับ SWRCH6R แต่ใช้วัตถุดิบที่เป็น Aluminium killed Steel มีการกำหนดปริมาณซิลิกอนที่น้อยกว่าร้อยละ 0.10

2.       คุณสมบัติทางกลที่สำคัญประกอบด้วย Depth of Decarburized Layer, ขนาดเกรนของออสเตนไนท์และปริมาณสิ่งเจือปนอโลหะ (non-metallic inclusion)

3.       ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเหล็กลวดมาตรฐาน ช่วงที่ยอมรับได้ (Tolerances) ค่าความคาดเคลื่อน (Permissible variation of Ovality) ลักษณะผิว (Appearance) จะต้องปราศจากข้อบกพร่อง

4.       สำหรับเหล็กลวดในกลุ่ม SWRCHB มีการกำหนดคุณสมบัติเพิ่มเติมในส่วนของคุณสมบัติในการชุบแข็ง (Hardenability)

คุณสมบัติของลวดเหล็กเพื่อการผลิต น๊อต สกรู มีสัญญาลักษณ์ที่กำหนดตามชั้นคุณภาพของเหล็กลวดโดยปรับเปลี่ยนจากสัญญาลักษณ์ SWRCH, SWRCHB เป็น SWCH, SWCHB และสามารถแบ่งออกตามกระบวนการดึงลดขนาดและกระบวนการทางความร้อน (Spheroidized Annealing) ด้วยสัญลักษณ์ D และ DA ตามลำดับมีคุณสมบัติที่สำคัญตามนี้

1.       คุณสมบัติทางกล ประกอบด้วยค่าแรงดึงสูงสุด (Tensile Strength) ร้อยละการลดขนาดพื้นที่หน้าตัด (Reduction of Area ,%)

2.       Depth of Decarburized Layer ความลึกของการสูญเสียคาร์บอนจากกระบวนการทางความร้อน

3.       Spheroidized Structure หรือลักษณะกลม มนของซีเมนต์ไทต์ในโครงสร้างจุลภาค

4.       ขนาดของเหล็กลวด ประกอบด้วยขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเหล็กลวดมาตรฐาน ช่วงที่ยอมรับได้ (Tolerances) และ ความแตกต่างของค่าสูงสุดและต่ำสุดของเส้นผ่าน ศูนย์กลาง

การแบ่งกลุ่มผลิตภัณฑ์ (Fastener Products Classification)

การแบ่งชนิดผลิตภัณฑ์ น๊อต สกรู (Fastener) สามารถแบ่งได้หลายวิธีเช่น

1.       ตามลักษณะรูปร่างของผลิตภัณฑ์สามารถแบ่งออกเป็น 8 กลุ่มตามนี้ Bolts, Nuts, Screw, Pin, Rivet, Anchor, Stud และ Sleeve

2.       แบ่งตามส่วนผสมทางเคมีโดยในกลุ่มเหล็กกล้าคาร์บอนสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่ม เหล็กคาร์บอนต่ำ (Low Carbon Steel) โดยคาร์บอนน้อยกว่า 0.25 และเหล็กกลุ่มคาร์บอนปานกลาง (Medium Carbon Steel)

3.       แบ่งตามลักษณะตลาดโดยสามารถแบ่งได้เป็น 2 ตลาด ตลาดเพื่อป้อนผู้ผลิตหลัก (OEM) และตลาดเพื่อเป็นชิ้นส่วนทดแทน (Replacement)

4.       ตามลักษณะการใช้งาน โดยแบ่งเป็นกลุ่มใช้งานวิศวกรรม (Engineering Used) และกลุ่มงานทั่วไป (General Used)

กระบวนการผลิต น๊อต สกรู (Fastener Manufacturing Process)

กระบวนการผลิต น๊อต สกรู ประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆ โดยรายละเอียดในแต่ละขั้นตอนจะมีความแตกต่างตามชนิดของผลิตภัณฑ์ ข้อกำหนดเชิงคุณภาพ สามารถแบ่งออกได้ตามนี้

1.       กระบวนการทำความสะอาดผิวและการเคลือบสารหล่อลื่น เพื่อป้องกันสนิมที่อยู่บนผิวเหล็กและวัสดุปลอมปนอื่นที่อยู่บนผิวของโลหะ แทรกระหว่างกระบวนการแปรรูปเพื่อการผลิต น๊อต สกรู  จำเป็นต้องมีการทำความสะอาดผิวโดยปกติจะมี 2 วิธีโดยการใช้แรงดึงในการกำจัดสนิม เรียกว่า Mechanical Descaling และการทำความสะอาดผิวด้วยกรดคือ การใช้กรดไฮโดรคลอไรด์ (HCL) เรียกว่า Chemical Descaling แล้วทำการเคลือบผิวด้วย Phosphate, Hot lime เพื่อใช้เป็นสารหล่อลื่นในการดึงลดขนาด

2.       กระบวนการดึงลดขนาดเหล็กลวด   ปกติการดึงลดขนาดในกลุ่มเหล็กคาร์บอนต่ำระหว่าง 0.06-0.22 จะมีการลดขนาดที่ร้อยละ 20 และเหล็กที่มีคาร์บอนระหว่าง 0.25-0.50 จะมีการลดขนาดที่ร้อยละ 15 ต่อครั้งโดยการดึงเหล็กลวดผ่านแม่พิมพ์ที่มีลักษณะเป็นมุมเอียงเพื่อลดขนาด

3.       กระบวนการทางความร้อน (Heat Treatment) กระบวนการดังกล่าวจะทำได้ทั้งกรณี เหล็กลวด และลวดเหล็ก โดยสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มได้ตามนี้

·        การอบอ่อน (Annealing) เป็นการอบที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิที่เหล็กเปลี่ยนโครงสร้างเป็นออสเตนไนท์ หรือประมาณ 900 องศาเซลเซียส โดยจะใช้กับเหล็กที่มีคาร์บอนต่ำเพื่อลดความเครียดภายในและเพิ่มคุณสมบัติในการแปรรูป

·        Spheroidized Annealing เป็นการอบที่อุณหภูมิต่ำกว่า 723 องศาเซลเซียสโดยใช้เวลาในการอบประมาณ 11 ชั่วโมงเพื่อให้ซีเมนไทต์กลมมน โดยจะใช้กับเหล็กที่มีคาร์บอนปานกลางถึงสูง เพื่อเพิ่มคุณสมบัติในการแปรรูป

·        Patenting เป็นการอบที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิที่เหล็กเปลี่ยนโครงสร้างเป็นออสเตนไนท์ ประมาณ 900 องศาเซลเซียส แล้วทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็วและคงไว้ที่อุณหภูมิประมาณ 540 องศาเซลเซียสในอ่างตะกั่วหรืออ่างเกลือเพื่อให้ได้โครงสร้างเป็นเพิร์ลไลท์ละเอียดโดยจะใช้กับเหล็กที่มีคาร์บอนปานกลางถึงสูง เพื่อเพิ่มคุณสมบัติในการแปรรูป

4.       กระบวนการทุบหัว (Cold Heading) เป็นการแปรรูปเย็นโดยการใช้แม่พิมพ์ในการทุบขึ้นรูปเหล็กให้ได้หัวของ น๊อต สกรู ตามต้องการ  วัตถุดิบที่ใช้ในการทำแม่พิมพ์เป็นกลุ่ม Tungsten Carbide

5.       กระบวนการทำเกลียว (Threading) เพื่อแปรรูปให้ได้เกลียวบนส่วนปลายของชิ้นงานที่ผ่านการทุบหัวแล้ว โดยวัตถุดิบในการผลิตแม่พิมพ์เป็นกลุ่ม High Speed Steel

6.       กระบวนการอบชุบ เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกลโดยเฉพาะความแข็งของผลิตภัณฑ์ โดยสามารถแบ่งได้เป็น 2 กลุ่ม

·        Case Hardening เป็นวิธีเพิ่มคุณสมบัติความแข็งที่ผิว โดยจะอบชุบกับน็อต สกรูกลุ่มเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำที่อุณหภูมิเหนืออุณหภูมิที่เหล็กเปลี่ยนโครงสร้างเป็นออสเตนไนท์ หรือประมาณ 900 องศาเซลเซียส ในบรรยากาศที่มีคาร์บอนสูงเพื่อให้คาร์บอนแพร่เข้าไปในผิวชิ้นงาน (โดยปกติจะใช้ก๊าซ LPG ในการสร้างบรรยากาศคาร์บอนสูง) จากนั้นทำการชุบแข็งโดยให้เย็นตัวในน้ำมันที่อุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียส และทำการอบคลายตัว (Tempering) ที่อุณหภูมิ 250-400 องศาเซลเซียส แล้วให้เย็นตัวในอากาศ ผลิตภัณฑ์จะมีความแข็งที่ผิวสูงประมาณ 400 HV

·        Quenching เป็นการเพิ่มคุณสมบัติความแข็งของผลิตภัณฑ์ โดยใช้กับน็อต สกรูกลุ่มเหล็กคาร์บอนปานกลางถึงสูง การอบทำที่อุณหภูมิเหนือเส้น AC3 หรือประมาณ 900 องศาเซลเซียส แล้วให้เย็นตัวในน้ำมันอุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียส และทำการอบคลายตัว (Tempering) ที่อุณหภูมิ 250-400 องศาเซลเซียส แล้วให้เย็นตัวในอากาศ ผลิตภัณฑ์จะมีความแข็งที่ผิวสูงและจะมีคุณสมบัติความแข็งแรงสูงขึ้น

7.       การเคลือบผิวเพื่อเพิ่มคุณสมบัติทนการกัดกร่อน (Corrosion Resistance) มีการชุบด้วยวิธีการและสารต่างๆ ได้แก่การชุบด้วยสังกะสีด้วยวิธีการจุ่มร้อน (Hot-dipped galvanized) การเคลือบด้วยไฟฟ้า (Electroplating) และการชุบเคลือบด้วยสีพิเศษ

สภาวะการณ์ในปัจจุบันและอนาคต 

จากข้อมูลการส่งออกพบว่ามีการส่งออกผลิตภัณฑ์ น๊อต สกรู ประมาณ 51,000 ตันในปี พ.ศ. 2544 คิดเป็นประมาณร้อยละ 30 ของผลผลิตสลักภัณฑ์ในประเทศ โดยผลิตภัณฑ์ที่ส่งออกจะเป็นผลิตภัณฑ์ในกลุ่มใช้งานทั่วไปในตลาดสินค้าทดแทน (Replacement) สำหรับกลุ่มผู้ผลิตที่มีศักยภาพและประสบการณ์ในการผลิตผลิตภัณฑ์ในกลุ่มการ ใช้งานทางวิศวกรรมเป็นกลุ่มผู้ผลิตที่มีผู้ร่วมทุนจากต่างประเทศ และผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในกลุ่มอุตสาหกรรมยานยนต์ในกลุ่ม OEM ส่วนใหญ่มาจากการนำเข้า

ข้อมูลจากอุตสาหกรรมยานยนต์พบว่าชิ้นส่วนในรถยนต์ที่อยู่ในรูปของสลักภัณฑ์ประมาณ 30 กิโลกรัมต่อคัน โดยจากยอดการผลิตในปี 2544 มีการผลิตรถยนต์ประมาณ 460,000 คัน  ซึ่งยอดรวมปริมาณการใช้สลักภัณฑ์สำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์จะอยู่ที่ 13,800 ตันต่อปี หรือคิดเป็นประมาณร้อยละ 10 ของการบริโภคทั้งหมดในแต่ละปี ซึ่งผลิตภัณฑ์ในกลุ่มนี้เป็นในกลุ่มคุณภาพที่ใช้กับงานทางวิศวกรรมและมีราคา สูงเมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่นำเข้า จากการประมาณการการเจริญเติบโตของอุตสาหกรรมต่อเนื่องในกลุ่มอุตสาหกรรมยาน ยนต์และไฟฟ้าตามแผนแม่บทอุตสาหกรรมเหล็กซึ่งคาดว่าจะมีการเจริญเติบโตใน อัตราร้อยละ 10 ต่อปี หรือในปี พ.ศ. 2451 จะมีความต้องการสลักภัณฑ์เป็น 2 เท่า ตลาดดังกล่าวจึงเป็นโอกาสที่ผู้ประกอบการในประเทศควรให้ความสนใจและพัฒนา ผลิตภัณฑ์เพื่อทดแทนการนำเข้าเนื่องจากเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูงและ มีการขยายตัวที่ดี

ข้อมูลจาก สถาบันเหล็กและเหล็กกล้าแห่งประเทศไทย