อุตสาหกรรมสลักภัณฑ์ (Fastener Industry)

จดหมายข่าวฉบับที่ 8 (กรกฎาคม 45) ของทางสถาบันฯ ได้นำเสนอบทความเกี่ยวกับการแบ่งกลุ่มผลิตภัณฑ์เหล็กลวดตามกลุ่มการใช้งานปลายทางไปแล้ว   ซึ่งปัจจุบัน สภาวะอุตสาหกรรมเหล็กทรงยาวมีกำลังการผลิตเกินความต้องการ   โดยในส่วนของผลิตภัณฑ์เหล็กลวดในปี พ.ศ. 2544 มีผลผลิตรวมประมาณ 742,000 ตัน ขณะที่ความสามารถในการผลิตรวมอยู่ที่ประมาณ 2,860,000 ตัน ซึ่งคิดเป็นอัตราการใช้กำลังการผลิตร้อยละ 25.94 โดยมีปริมาณการนำเข้าและส่งออกที่ประมาณ 279,000 และ 11,000 ตันตามลำดับ     ในฉบับนี้จะขยายความเพิ่มเติมในส่วนของการนำเหล็กลวดไปผลิตเป็นลวดเหล็กและนำไปผลิตต่อเป็นสลักภัณฑ์ หรือ น๊อต สกรู

การบริโภคผลิตภัณฑ์ น๊อต สกรู (Fastener Consumption)

ประมาณความต้องการเหล็กลวดเพื่อการผลิต น๊อต สกรูปี พ.ศ. 2544 เท่ากับ 168,000 ตัน โดยเป็นการผลิตจากการนำเข้าเหล็กแท่งเล็ก (Billet) ประมาณ 90,000 ล้านตัน และจากการนำเข้าในรูปเหล็กลวดและลวดเหล็กที่ประมาณ 80,000 ตัน     และมีการส่งออกในรูปของน๊อต สกรู ประมาณ 51,000 ตันโดยมีราคาเฉลี่ยที่ 63,000 บาทต่อตัน (1500 $USD/ton) โดยส่วนใหญ่เป็นกลุ่มสำหรับใช้งานทั่วไป (General Use) และนำเข้า 22,000 ตันโดยมีราคาเฉลี่ยที่ 375,000 บาทต่อตัน (8929 $USD/ton) โดยส่วนใหญ่เป็นกลุ่มสำหรับใช้งานทางวิศวกรรม (Engineering) และอุตสาหกรรมยานยนต์     สำหรับปริมาณการบริโภคสลักภัณฑ์ในประเทศปี พ.ศ. 2544 ประมาณ 139,000 ตัน

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 ความแตกต่างของค่าสูงสุดและต่ำสุดของเส้นผ่านศูนย์กลาง

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