สรุปสั้นๆ

น้ำมันหล่อลื่นสำหรับการขึ้นรูปโลหะโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสี่ประเภทหลัก ได้แก่ น้ำมันตรง (สำหรับงานหนักที่ต้องการคุณสมบัติในการหล่อลื่นสูง), น้ำมันละลายน้ำ (อิมัลชันที่ใช้งานได้หลากหลาย สำหรับระบายความร้อนและการใช้งานทั่วไป), สินค้าสังเคราะห์ (เพื่อความสะอาดสูงสุดและการระบายความร้อน), และ น้ำมันระเหย (ของเหลวที่ระเหยได้ สำหรับงานเบา ไม่ทิ้งคราบ) การเลือกใช้ขึ้นอยู่กับความรุนแรงของการดำเนินงาน (เช่น การดึงลึก เทียบกับการตัดแผ่น), ประเภทของโลหะ และข้อกำหนดหลังการขึ้นรูป เช่น การเชื่อมหรือการพ่นสี การเลือกประเภทที่เหมาะสมจะช่วยถ่วงดุลระหว่างการปกป้องแม่พิมพ์ (ความสามารถในการหล่อลื่น) และการรักษาคุณภาพของชิ้นงาน (การระบายความร้อนและการทำความสะอาด)

ปัจจัยสำคัญในการเลือก: วิธีการเลือก

การเลือกประเภทน้ำมันหล่อลื่นที่เหมาะสมไม่ใช่เพียงแค่การซื้อน้ำมันถังหนึ่งใบเท่านั้น แต่เป็นการตัดสินใจทางวิศวกรรมที่มีผลต่ออายุการใช้งานของเครื่องมือ คุณภาพของชิ้นงาน และต้นทุนในขั้นตอนถัดไป ตัวแปรในการตัดสินใจมักจะหมุนรอบสามปัจจัยหลัก ได้แก่ ความรุนแรงของการเปลี่ยนรูป วัสดุที่ใช้ในการตัดแตะ และข้อกำหนดหลังกระบวนการ

ขั้นแรก วิเคราะห์ ความรุนแรงของการดำเนินการ การดำเนินการที่ง่าย เช่น การตัดแผ่น (blanking) หรือการเจาะ (piercing) จะสร้างความร้อน แต่ต้องการการรองรับแบบไฮโดรไดนามิกน้อยกว่า ทำให้น้ำมันสังเคราะห์ชนิดละลายน้ำหรือน้ำมันที่ละลายน้ำได้เหมาะเป็นอย่างยิ่ง ในทางตรงกันข้าม การขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์ลึก (deep drawing) หรือการตอกด้วยความหนาแน่นสูง จะสร้างแรงดันสูงมากจนอาจทำให้ชิ้นงานเชื่อมติดกับแม่พิมพ์ได้ (galling) การประยุกต์ใช้งานเหล่านี้จึงต้องการน้ำมันกลึงชนิดตรง (straight oils) ที่มีความหนืดสูงและสารเติมแต่งแรงดันสูงพิเศษ (EP) สำหรับผู้ผลิตที่กำลังเปลี่ยนผ่านจากต้นแบบเร็วไปสู่การผลิตจำนวนมาก การร่วมมือกับผู้เชี่ยวชาญที่เข้าใจรายละเอียดทางไตรโบโลยีเหล่านี้จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่ง ตัวอย่างเช่น Shaoyi Metal Technology เสนอโซลูชันการตัดแตะอย่างครบวงจร ที่ใช้กลยุทธ์การหล่อลื่นอย่างแม่นยำเพื่อผลิตชิ้นส่วนยานยนต์สำคัญ เช่น คันโยกควบคุม (control arms) และโครงย่อย (subframes) โดยรักษามาตรฐานความสม่ำเสมอตั้งแต่ต้นแบบ 50 ชิ้นแรกไปจนถึงการผลิตจำนวนมากหลายล้านชิ้น

ประการที่สอง พิจารณา ความเข้ากันของวัสดุ โลหะเหล็ก (เหล็กกล้า) มักต้องการสารป้องกันการกัดกร่อน และสามารถทนต่อสารเติมแต่งกำมะถันหรือคลอรีนที่มีฤทธิ์รุนแรงเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด อย่างไรก็ตาม โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก เช่น อลูมิเนียมหรือทองแดง มีแนวโน้มจะเกิดคราบจากสารเติมแต่งชนิดเดียวกันนี้ สำหรับโลหะอ่อนเหล่านี้ มักนิยมใช้น้ำมันสังเคราะห์ที่เสริมด้วยพอลิเมอร์ หรือใช้น้ำมันละลายน้ำชนิดพิเศษ เพื่อป้องกันการเปลี่ยนสีทางเคมี

สุดท้าย การประเมิน ข้อกำหนดหลังกระบวนการ มีความสำคัญต่อการควบคุมต้นทุน หากชิ้นส่วนต้องผ่านกระบวนการเชื่อม ทาสี หรือชุบโลหะทันทีหลังจากการขึ้นรูปด้วยแรงกด (stamping) น้ำมันตรงหนัก (heavy straight oil) จะต้องใช้กระบวนการล้างหลายขั้นตอนที่มีค่าใช้จ่ายสูง ในกรณีเช่นนี้ น้ำมันประเภท "ระเหยหายได้" (vanishing oil) หรือน้ำมันสังเคราะห์ที่ทำงานสะอาดอาจช่วยตัดขั้นตอนการล้างออกไปได้ทั้งหมด ลดต้นทุนรวมต่อชิ้นส่วนอย่างมีนัยสำคัญ

ประเภท 1: น้ำมันตรง (หนัก-duty และดรอปลึก)

น้ำมันตรง ซึ่งมักเรียกว่า "น้ำมันเนท" เป็นของเหลวที่ทำจากปิโตรเลียมหรือแร่ธาต์ที่ไม่เจือน้ำ ซึ่งเป็นเครื่องจักรดั้งเดิมในอุตสาหกรรมการตอกโลหะ ได้รับการประเมินคุณค่าจากความสามารถในการหล่อลื่นอย่างเหนือชั้นและให้แรงดูดซับแรงกระแทกแบบไฮโดรไดนามิก เนื่องจากไม่ต้องพึ่งน้ำ จึงให้การป้องกันสนิมที่ดีเยี่ยมต่อเครื่องจักรและชิ้นส่วนที่ผลิตเสร็จ

กลไกหลักของน้ำมันแบบตรงคือความหนืดสูง ซึ่งสร้างชั้นกั้นทางกายภาพที่หนา ระหว่างแม่พิมพ์และชิ้นงาน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ผู้ผลิตมักผสมน้ำมันเหล่านี้กับสารเติมแต่งที่ใช้ในสภาวะแรงดันสูง (EP) เช่น คลอรีน ซัลเฟอร์ หรือไขมัน สารเติมแต่งเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับพื้นผิวโลหะภายใต้ความร้อนและความดันเพื่อสร้างฟิล์มเคมีที่สามารถสูญเสียโดยไม่กระทบชิ้นงาน ป้องกันการสัมผะโดยตรงระหว่างโลหะต่อโลหะ แม้ในกรณีที่ฟิล์มน้ำมันบางออกเนื่องจากแรงที่สุดโต่ง สิ่งนี้ทำให้น้ำมันแบบตรงกลายเป็นมาตรฐานทองคำสำหรับการดำเนินงานที่ยาก เช่น การขึ้นรูปลึกสแตนเลสหรือขึ้นรูปโลหะผสมความต้านแรงดึงสูงที่มีความหนา

อย่างไรก็ตาม การใช้น้ำมันแบบตรง (straight oils) มีข้อเสียที่สำคัญ น้ำมันเหล่านี้เป็นตัวระบายความร้อนได้ไม่ดี ซึ่งหมายความว่าสามารถกักเก็บความร้อนไว้ในแม่พิมพ์ระหว่างการทำงานที่ความเร็วสูงได้ นอกจากนี้ยังทิ้งคราบน้ำมันหนาที่ทำตัวเหมือนแม่เหล็กในการดูดฝุ่นในโรงงาน และจำเป็นต้องทำความสะอาดด้วยการถอดไขมันอย่างรุนแรงก่อนขั้นตอนการทาสีหรือเชื่อม ด้านสิ่งแวดล้อม น้ำมันเหล่านี้มีค่าใช้จ่ายในการกำจัดที่สูงกว่าและอาจก่อให้เกิดอันตรายจากการลื่นล้มบนพื้นโรงงาน อุปกรณ์ฉีดพ่นโดยทั่วไปจะใช้เครื่องเคลือบแบบลูกกลิ้งหรือระบบหยดมากกว่าหัวฉีด เนื่องจากความหนืดของน้ำมัน

ประเภทที่ 2: สารละลายน้ำแบบน้ำ (ให้ความเย็นและความหลากหลาย)

น้ำมันที่สามารถละลายได้ หรือที่เรียกว่าน้ำมันแบบอิมัลชัน เป็นสารหล่อลื่นทั่วไปที่พบมากที่สุดในโรงงานตัดแตะสมัยใหม่ ของเหลวชนิดนี้ประกอบด้วยน้ำมันแร่ที่กระจายตัวในน้ำ โดยใช้สารทำอิมัลชันและสารลดแรงตึงผิว ผลลัพธ์คือของเหลวสีขาวขุ่นที่ออกแบบมาเพื่อให้ได้ข้อดีทั้งสองอย่าง ได้แก่ ความสามารถในการหล่อลื่นของน้ำมันและคุณสมบัติการระบายความร้อนที่เหนือกว่าของน้ำ

ปริมาณน้ำสูง (มักเจือจางในอัตราตั้งแต้ 5:1 ถึง 20:1) ทำให้น้ำมันที่สามารถละลายน้ำได้สามารถกระจายความร้อนอย่างรวดเร็ว ทำให้เหมาะสมสำหรับการตัดขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์ความเร็วสูง ซึ่งการขยายความร้อนอาจทำให้ค่าความคลาดที่แน่นเกิดความผิดพลาด อีกทั้งระยะขอบของน้ำมันให้หล่อลื่นเพื่อป้องกันอุปกรณ์จากการสึกหรอ ความอเนกประสง์นี้ทำให้สถานที่เดียวสามารถใช้สารเข้มข้นชนิดเดียว แต่เจือจางในอัตราต่างๆ สำ่งานต่างๆ เช่น ส่วนผสมที่เข้มข้นมากขึ้นสำหรับขึ้นรูป หรือส่วนผสมที่เจือจางมากขึ้นสำหรับการตัดเบา

ถึงแม้มีความอเนกประสง์ น้ำมันที่สามารถละลายน้ำได้ยังต้องการการบำรุงรักษาอย่างระมัดระวดิ เนื่องจากมีน้ำและสิ่งอินทรีย์ ทำให้มีแนวโน้มเกิดการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย ซึ่งอาจก่อปัญนากลิ่นไม่พึงประสงด์ (มักเรียกว่า "กลิ่นเช้าวันจันทร์") และผื่นผิวหนังสำหรับผู้ปฏิบัติงาน นอกจากนี้ยังต้องใช้สารฆ่าเชื้อแบคทีเรียและการตรวจสอบค่า pH เป็นประจำเพื่อรักษาความเสถียร การทำความสะอาดจะง่ายกว่าน้ำมันบริสุทธิ์ แต่โดยทั่วมักยังต้องการขั้นตอนล้างเพื่อกำจัดคราบน้ำมันก่อนดำเนินการต่อในขั้นที่สอง

ประเภท 3: ของเหลวสังเคราะห์ (ความสะอาดและการระบายความร้อน)

สารหล่อลื่นสังเคราะห์แท้ไม่มีน้ำมันแร่ปนอยู่ แต่เป็นสารละลายทางเคมีที่ประกอบด้วยสารอินทรีย์และอนินทรีย์ชนิดเบสอัลคาไลน์ โดยมักมีโพลิเมอร์และสารทำความสะอาดเป็นส่วนประกอบ เมื่อผสมกับน้ำจะเกิดเป็นสารละลายใส ทำให้มองเห็นชิ้นงานได้อย่างชัดเจนระหว่างการผลิต

สารสังเคราะห์ถูกออกแบบมาเพื่อการระบายความร้อนและรักษาความสะอาดเป็นหลัก ถือเป็นตัวเลือกที่ให้การทำงานสะอาดที่สุดในบรรดาของเหลวที่ยังคงมีคุณสมบัติหล่อลื่นบางส่วน โดยมักผลัก 'น้ำมันปนเปื้อน' (ของเหลวไฮดรอลิกที่รั่วซึม) ขึ้นผิวหน้าเพื่อให้สามารถตักออกได้ง่าย ส่งผลให้อ่างน้ำยาสะอาดและยืดอายุการใช้งานของน้ำยานานกว่าอิมัลชันอย่างมาก การถ่ายเทความร้อนอย่างรวดเร็วทำให้เหมาะอย่างยิ่งกับการตัดโลหะขนาดบางด้วยความเร็วสูงมาก เช่น แผ่นเหล็กกล้าสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้า หรือกระป๋องเครื่องดื่ม

ข้อจำกัดของน้ำยาหล่อเย็นสังเคราะห์ในอดีตคือเรื่องความสามารถในการหล่อลื่น ซึ่งโดยไม่มีส่วนประกอบของน้ำมัน จึงต้องพึ่งพาอุปสรรคทางเคมีที่อาจไม่สามารถทนต่อแรงกดดันสูงจากการดัดขึ้นรูปโลหะแข็งได้ อย่างไรก็ตาม น้ำยาสังเคราะห์แบบไฮบริด "กึ่งสังเคราะห์" หรือแบบโพลิเมอร์หนักสมัยใหม่กำลังช่วยลดช่องว่างนี้อยู่ ข้อได้เปรียบสำคัญคือความสะดวกในการทำความสะอาด น้ำยาหลายชนิดสามารถเชื่อม (weld) ได้เลยโดยไม่ต้องล้างออก หรือสามารถล้างออกได้ง่ายด้วยน้ำเปล่า ทำให้สายการผลิตดำเนินไปอย่างราบรื่น

ประเภท 4: น้ำมันระเหย (Evaporative)

น้ำมันระเหย หรือที่เรียกว่าน้ำยาหล่อลื่นแบบระเหย เป็นของเหลวพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อยกเลิกกระบวนการล้างทำความสะอาดทั้งหมด โดยมีส่วนผสมของตัวทำละลายที่ระเหยเร็วในปริมาณสูง (เช่น mineral spirits) ซึ่งพาสารเติมแต่งที่ช่วยเรื่องการหล่อลื่นในปริมาณเล็กน้อย หลังจากกระบวนการขึ้นรูปด้วยแรงตีขึ้นรูปแล้ว ตัวทำละลายจะระเหยออกไปในอากาศ เหลือไว้เพียงฟิล์มบางที่แห้งและแทบมองไม่เห็น ซึ่งโดยทั่วไปจะไม่รบกวนกระบวนการพ่นสีหรือบรรจุภัณฑ์

สารหล่อลื่นเหล่านี้เป็นตัวเลือกที่แนะนำสำหรับการขึ้นรูปชิ้นส่วนเบา ๆ ที่ความสวยงามมีความสำคัญ เช่น แผงเครื่องใช้ไฟฟ้า ชายบัวตกแต่งอาคาร หรือขั้วต่ออิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งช่วยแก้ปัญหาจุดคอดของสถานีล้าง โดยทำให้ชิ้นส่วนสามารถเคลื่อนย้ายจากเครื่องกดไปยังขั้นตอนการประกอบหรือจัดส่งได้ทันที

ข้อแลกเปลี่ยนคือสมรรถนะและความปลอดภัย น้ำมันระเหยให้ค่าแรงเสียดทานต่ำมาก และไม่เหมาะกับงานใด ๆ ที่หนักกว่าการขึ้นรูปหรือตัดแผ่นเบามาก ยิ่งไปกว่านั้น กระบวนการระเหยจะปล่อยสารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ซึ่งอาจจำเป็นต้องใช้ระบบระบายอากาศพิเศษเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมและปกป้องสุขภาพของคนงาน นอกจากนี้ ความไวต่อการติดไฟก็เป็นเรื่องที่น่ากังวล จึงต้องมีมาตรการด้านความปลอดภัยที่เข้มงวดรอบเครื่องกด

สรุป

การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการตัดแตะโลหะของคุณจำเป็นต้องเลือกสารหล่อลื่นให้เหมาะสมไม่ใช่แค่กับเครื่องจักรกดเท่านั้น แต่รวมถึงทั้งวงจรการผลิตด้วย แม้ว่าจะมีน้ำมันบริสุทธิ์ (Straight oils) ที่ให้การป้องกันเครื่องมือได้ดีเยี่ยมสำหรับงานขึ้นรูปหนัก แต่ค่าใช้จ่ายในการทำความสะอาดอาจทำให้กำไรลดลงในงานที่เบากว่า ในทางกลับกัน น้ำมันระเหย (vanishing oils) ให้ความเร็วในกระบวนการ แต่กลับใช้ไม่ได้ผลภายใต้แรงดันสูง ผู้ผลิตที่มีประสิทธิภาพสูงสุดมักใช้สารหล่อลื่นทั้งสี่ประเภทนี้ร่วมกัน—น้ำมันบริสุทธิ์ (Straight), น้ำมันละลายน้ำ (Soluble), น้ำมันสังเคราะห์ (Synthetic), และน้ำมันระเหย (Vanishing)—ในสายการผลิตที่แตกต่างกัน เพื่อเพิ่มอายุการใช้งานของเครื่องมือและเพิ่มประสิทธิภาพการไหลของกระบวนการผลิตอย่างสูงสุด ควรทดสอบสารหล่อลื่นใหม่ในขนาดเล็กก่อนเสมอ เพื่อยืนยันความสามารถในการล้างออกและความเข้ากันได้กับวัสดุ ก่อนดำเนินการใช้งานเต็มรูปแบบ

คำถามที่พบบ่อย

1. มีกี่ประเภทหลักของสารหล่อลื่นสำหรับงานตัดแตะโลหะ?

หมวดหมู่หลักทั้งสี่คือ น้ำมันตรง (น้ำมันจากปิโตรเลียม ไม่มีน้ำ) น้ำมันละลายน้ำ (อิมัลชันของน้ำมันในน้ำ) สินค้าสังเคราะห์ (สารละลายเคมีที่ไม่มีน้ำมัน) น้ำมันระเหย (ของเหลวที่มีตัวทำละลายระเหยได้) แต่ละชนิดเหมาะกับงานเฉพาะด้าน ตั้งแต่งานขึ้นรูปหนักไปจนถึงงานตัดแผ่นเบาโดยไม่ต้องทำความสะอาด

2. ฉันสามารถใช้ WD-40 สำหรับการตอกโลหะไหม

ถึงแม้ว่า WD-40 เป็นตัวที่นิยมใช้ทั่วทั้งเพื่อเจาะและหล่อลื่นเบามาก แต่โดยทั่วมันไม่เหมาะ ไม่แนะนํา สำหรับการตอกโลหะในอุตสาหการ เนื่องจากขาดสารเพิ่มแรงดันสุดขีด (EP) และความหนืดที่จำเป็นเพื่อป้องกันแม่พิมพ์ในระหว่างการแปรรูปที่มีแรงดันสูง การใช้มันอาจทำให้แม่พิมพ์สึกหรอก่อนเวลา ติดลอก และคุณภาพชิ้นงานไม่สม่ำเสมอในสภาพการผลิต

3. ต่างระหว่างน้ำมันหล่อลื่นสำหรับดรอว์วิ่งกับสแตมป์วิ่งคืออะไร

"สแตมป์วิ่ง" เป็นคำทั่วที่รวมการตัด การเบล็ง และการขึ้นรูป ในขณะที่ "ดรอว์วิ่ง" เฉพาะการยืดโลหะเข้าไปในแม่พิมพ์ น้ำมันหล่อลื่นสำหรับดรอว์วิ่ง (มักเป็นน้ำมันบริสุทธิ์หรือครีมหนา) ต้องมีคุณสมบัติการหล่อลื่นและป้องกันสูงมากเพื่อป้องกันโลหะจากการฉีกขาดหรือติดเชื่อมกับแม่พิมพ์ขณะยืด ส่วนน้ำมันหล่อลื่นทั่วสำหรับสแตมป์วิ่งอาจให้ความสำคัญต่อการระบายความร้อนและการชะล้างเศษชิ้นงานมากกว่าสมรรถนะแรงดันสูงสุด