การลดต้นทุนเชิงการจัดการ สำหรับอุตสาหกรรมการพิมพ์และแพคเกจจิ้ง ตอนที่ 11
(Administrative cost reduction for the printing and packaging industry, Part 11)
วิรัช เดชาสิริสิงห์
ผู้เชี่ยวชาญด้านระบบโรงงานอัตโนมัติและการลดต้นทุนในโรงงานและขบวนการผลิต
[email protected]
สำหรับเนื้อหาในฉบับที่แล้วในตอนจบได้กล่าวถึงอะไหล่และชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่ใช้ในเครื่องจักร เครื่องพิมพ์ ที่ทำมาจากทองเหลืองเกรดต่าง ๆ และในฉบับนี้จะได้กล่าวถึงวัสดุอีกชนิดหนึ่งที่นิยมนำมาทำเป็นชิ้นส่วนและอะไหล่ คือ วัสดุ สแตนเลส
สำหรับสแตนเลส ถ้าเราจะเรียกแบบเต็ม ๆ เราจะเรียกว่า สแตนเลส สตีล (Stainless Steel) หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าเหล็กกล้าไร้สนิม ในที่นี้จะขอเรียกสั้น ๆ ว่า สแตนเลส ซึ่งสแตนเลสนี้เป็นวัสดุที่มีความสามาถในด้านการต้านทานการถูกกัดกร่อน ซึ่งถือว่าเป็นคุณสมบัติพิเศษ โดยสามารถทำให้ประสิทธิภาพความคงทนเพิ่มขึ้นได้ด้วยการผสมโครเมียมลงไป รวมถึงแร่ธาตุอื่น ๆ เช่น นิกเกิล ไนโตรเจน และโมลิบดิบนัม
สแตนเลสนิยมนำมาใช้ทำอุปกรณ์เครื่องจักร ชิ้นส่วนเครื่องจักร อะไหล่เครื่องจักร และอื่น ๆ อีกมาก เนื่องจากมีความแข็งแรง ทนทาน และทนต่อการกัดกร่อนได้ดี พื้นผิวสัมผัสกับอาหารได้ (Food Contact Surface) มีความปลอดภัยและถูกสุขลักษณะ ทำความสะอาดง่าย เป็นกลาง และไม่ทำปฏิกิริยากับอาหาร
ทั้งนี้สแตนเลสมีการจำแนกมากกว่า 60 ชนิด จึงนิยมนำไปใช้งานหลาย ๆ ด้าน เพราะคุณสมบัติที่สามารถตอบโจทย์การใช้งานที่ดีมาก โดยเฉพาะความคงทนในด้านการถูกกัดกร่อน ไม่ทำให้เกิดสนิมเมื่อเทียบกับเหล็กชนิดอื่น ๆ และยังสามารถขึ้นรูปได้ง่ายจากการตัด พับ กลึง กัด ปั๊มขึ้นรูป เชื่อม เป็นต้น และมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน ซึ่งคุ้มค่าอย่างมากในการใช้งาน
สำหรับการแบ่งประเภทของสแตนเลส จะแบ่งออกได้ 4 ประเภทหลักดังนี้
1. สแตนเลสตระกูลออสเทนนิติค (Austenitic)
เป็นสแตนเลสตระกูลที่นำมาใช้อย่างกว้างขวาง นำมาผลิตเป็นอุปกรณ์เครื่องครัว เครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร เครื่องใช้ไฟฟ้า งานตกแต่งอาคาร หรือผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับเครื่องดื่มและอาหาร มีคุณสมบัติต้านทานที่เกี่ยวข้องกับความสะอาดและสุขอนามัย โดยสแตนเลสตระกูลนี้สามารถใช้งานที่อุณหภูมิต่ำติดลบ สำหรับถังเก็บแก๊สเหลว สแตนเลสตระกูลออสเทนนิติค หรือรู้จักกันใน “ซีรี่ส 300” ซึ่งประมาณได้ว่า 70 เปอร์เซนต์ของการผลิตสแตนเลสในโลกนี้เป็นสแตนเลสตระกูลออสเทนนิติค ประกอบด้วยคาร์บอนอย่างน้อย 0.15 เปอร์เซนต์ มีส่วนผสมของโครเมียมอย่างน้อย 16 เปอร์เซนต์ และนิกเกิล หรือช่วยปรับปรุงคุณสมบัติในการขึ้นรูป การประกอบ และเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน บางเกรดจะมีแมงกานีสผสมอยู่ด้วย
2. สแตนเลสตระกูลเฟอร์ริติค (Ferritic)
ต้านทานการกัดกร่อนปานกลางถึงดี ต้านทานการกัดกร่อนแบบเป็นจุดและแบบมุมอับในซอกแคบ ๆ ได้ดีและมีความต้านทานการกัดกร่อนใต้แรงเค้นดีกว่าเกรดออสเทนนิติก มีข้อจำกัดในการเชื่อมและการขึ้นรูป เช่น ดัด ดึงขึ้นรูป มากกว่าเกรดออสเทนนิติค มีความต้านทานการเกิดออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูงถึง 850 องศาเซลเซียส แม่เหล็กดูดติด ไม่สามารถชุบแข็งได้ นอกจากนี้ยังมีข้อจำกัดในการเชื่อม และการขึ้นรูป มักถูกนำมาทำ มีด ช้อน ส้อม อ่างล้างมือ เป็นต้น นอกจากนี้ยังใช้ในกระบวนการผลิตที่ต้องใช้เครื่องถ่ายความร้อน และอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับการผลิตนม เป็นส่วนประกอบอยู่ในถังปั่น เครื่องซักผ้า และเครื่องล้างจาน
3. สแตนเลสในตระกูลมาร์เทนซิติค (Martensitic)
ความต้านทานการกัดกร่อนปานกลาง แม่เหล็กดูดติด สามารถทำให้แข็งได้ด้วยกรรมวิธีทางความร้อน ดังนั้น จึงสามารถพัฒนาปรับปรุงให้มีความแข็งแรงสูงและปรับระดับความแข็งแรงได้ มีข้อจำกัดในการเชื่อม เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนสูงและมีความแข็งโดยธรรมชาติในตัวเอง ใช้งานในอุณหภูมิสูงได้ดีถึง 593 องศาเซลเซียส
เป็นการนำเอาคุณสมบัติที่โดดเด่นของสแตนเลสในตระกูลนี้มาใช้งาน โดยดึงเอาคุณสมบัติที่มีความทนทาน แข็งแรง ไปใช้ทำเป็นอุปกรณ์เครื่องมือผ่าตัด ใบมีด หัวฉีด เพลา สปริง ตัวยึด และไปจนถึงกระสวยกันเลยทีเดียว ลักษณะการผลิตสแตนเลสในกลุ่มนี้ออกมา มักจะอยู่ในรูปแผ่น หรือท่อที่มีความแบน บางครั้งก็อยู่ในรูปของงานหล่อ จากนั้นนำไปแปรรูปหรือตบแต่งชิ้นงานอีกทีให้ได้ชิ้นงานที่เหมาะสมกับการใช้งาน
สรุปได้ว่าสแตนเลสในตระกูล มาร์เทนซิติค มีคุณสมบัติที่มีความแข็งแรง ทนการกัดกร่อนและการสึกหรอได้ดี เหมาะที่จะนำมาผลิตเป็นชิ้นส่วนหรืออะไหล่เครื่องจักร เครื่องพิมพ์ และอื่น ๆ ได้ดีมาก ดังรูปตัวอย่างที่ได้แสดงข้างต้น
4. สแตนเลสในตระกูลดูเพล็กซ์ (Duplex)
การที่เนื้อโครงสร้างเป็นส่วนผสมระหว่างเฟอร์ริติค และออสเทนนิติค ทำให้สามารถต้านทานการแตกร้าวจากการกัดกร่อนด้วยแรงเค้นสูงและการกัดกร่อนเป็นรู ทนต่อสารคลอไรด์ทำให้ใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีความเป็นกรดหรือด่างสูงได้ ต้านทานการกัดกร่อนได้ดี เนื่องจากมีส่วนผสมของโครเมียมสูงและเพิ่มส่วนผสมของธาตุโมลิบดิบนัม ไนโตรเจน ใช้ในงานเชื่อมและขึ้นรูปได้ดี เช่น งานปั๊มก้นลึก เนื่องจากมีสมบัติเชิงกลดีเลิศในการใช้งานที่อุณหภูมิติดลบ ได้ถึง -225 องศาเซลเซียส หรือ ใช้งานที่อุณภูมิ (ถึง 1100 องศาเซลเซลเซียส)
ตระกูลดูเพล็กซ์มักจะถูกนำเอาไปใช้สำหรับการทำแผงและอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ใช้แลกเปลี่ยนความร้อน ถึงเก็บความดันในบรรยากาศที่มีคลอไรด์ความเข้มข้นสูง อุปกรณ์สำหรับขนย้ายวัสดุ อุปกรณ์หล่อเย็นด้วยน้ำทะเล การใช้เป็นวัสดุประกอบในกระบวนการกลั่นน้ำทะเลให้สามารถดื่มได้ ใช้ในงานอุตสาหกรรมหมักดองอาหาร เหมืองฉีดน้ำ และอุตสาหกรรมแก๊สและน้ำมันอีกด้วย
*เหล่านี้คือตระกูลของสแตนเลส ตอนนี้เรามาดูเกรดกัน ดังที่เราได้พูดคุยกันเกี่ยวกับตระกูลของสแตนเลสเหล่านี้ ซึ่งมีเกรดต่าง ๆ ที่มีคุณสมบัติเฉพาะเช่นแม่เหล็ก ทนต่อการกัดกร่อน การสัมผัส และองค์ประกอบโลหะผสม
ซึ่งการแบ่งเกรดมีมากมาย ซึ่งแต่ละประเทศมีใช้ชื่อเรียกที่แตกต่างกัน ดังนี้
• มาตรฐานจีน (GB)
• มาตรฐานอุตสาหกรรมของญี่ปุ่น (JIS)
• มาตรฐานเยอรมัน (DIN)
• มาตรฐานอังกฤษ (BS)
• องค์การระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐาน (ISO)
• มาตรฐานยุโรป (EN)
เนื่องจากมีระบบการคัดเกรดและมาตรฐานเหล็กที่แตกต่างกันมากมาย จึงเป็นเรื่องยากสำหรับเราที่จะได้องค์ประกอบที่เป็นเอกลักษณ์ของโลหะผสม เช่น:
ตามมาตรฐาน SAE 304 สแตนเลสยังสามารถจัดเกรดเป็น
หมายเลข EN: 1.4305
ชื่อ: X8CrNiN18-9
UNS: S30400
DIN: X5CrNi18-9, X5CrNi18-10, X5CrNi19-9
BS: 304S 15, 304S 16, 304S 18, 304S 25, En58E
JIS: SUS 304, SUS 304-CSP
*ดังนั้นทุกครั้งที่เราซื้อสแตนเลส เราควรระบุเกรดที่ถูกต้องให้กับผู้ผลิตหรือผู้ขาย เพราะความแตกต่างในองค์ประกอบของสแตนเลสอาจมีปัญหาด้านประสิทธิภาพ ในสภาพแวดล้อมการทำงาน
เช่น ถ้าจะสั่งสแตนเลสเกรด 304 สแตนเลส ต้องมีองค์ประกอบดังนี้
• โครเมียม 18% – 20%
• 8% – 10.5% นิกเกิล
• คาร์บอน 0.08%
• 2% แมงกานีส
• 0.75% ซิลิคอน
• 0.045% ฟอสฟอรัส
• 0.03% กำมะถัน
• ไนโตรเจน 0.1%
ลักษณะของครอบครัวและเกรดสแตนเลส
– ตระกูลออสเทนเนติก
ตระกูล Austeniic เป็นที่นิยมและนิยมใช้กันมากที่สุด ประกอบด้วยนิกเกิลและโครเมียม ในขณะที่บางเกรดยังรวมถึงโมลิบดีนัมและแมงกานีส มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและให้การเชื่อมที่ดี เกรด 303, 304, 316, 310 และ 321 เป็นเกรดยอดนิยมของสแตนเลสออสเทนนิติก
– ตระกูลเฟอร์ริติก
สแตนเลสเฟอร์ริติกมีปริมาณนิกเกิลต่ำและยังมีส่วนผสมของ โครเมียม ไททาเนียมและโมลิบดีนัมเพื่อปรับปรุงความเหนียวและความต้านทานการกัดกร่อน ส่วนใหญ่จะใช้ในเครื่องครัวและการใช้งานในร่มหลายประเภท เกรด 444, 409 และ 430 เป็นเกรดทั่วไปของสแตนเลสเฟอร์ริติก
