แบบร่าง (การผลิต)

การดึง (Drawing ) เป็น กระบวนการ ผลิตที่ใช้ แรง ดึงเพื่อยืดโลหะแก้วหรือพลาสติกเมื่อวัสดุถูกดึง (ดึง) มันจะยืดออกและบางลง ทำให้ได้รูปทรงและความหนาที่ต้องการ การดึงแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ การดึง แผ่นโลหะและ การดึง ลวดแท่งและท่อการดึงแผ่นโลหะหมายถึงการเปลี่ยนรูปพลาสติกตามแกนโค้ง สำหรับการดึงลวด แท่ง และท่อ วัสดุเริ่มต้นจะถูกดึงผ่านแม่พิมพ์เพื่อลดเส้นผ่านศูนย์กลางและเพิ่มความยาว การดึงมักทำที่อุณหภูมิห้อง จึงจัดเป็นกระบวนการขึ้นรูปเย็นอย่างไรก็ตาม การดึงอาจทำที่อุณหภูมิสูงขึ้นเพื่อขึ้นรูปร้อนลวด แท่ง หรือท่อกลวงขนาดใหญ่ เพื่อลดแรง^{[ 1 ] [ 2 ]}

การดึงแตกต่างจากการรีดตรงที่แรงดันไม่ได้เกิดจากการหมุนของโรงรีด แต่ขึ้นอยู่กับแรงที่ใช้เฉพาะที่ใกล้บริเวณการบีบอัดซึ่งหมายความว่าแรงดึงสูงสุดจะถูกจำกัดด้วยความแข็งแรงดึงของวัสดุ ซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่เห็นได้ชัดเจนโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อดึงลวดบางๆ^{[ 3 ]}

จุดเริ่มต้นของการดึงเย็นคือ เหล็กแผ่น รีดร้อนที่มีขนาดเหมาะสม

การดึงที่ประสบความสำเร็จขึ้นอยู่กับการไหลและการยืดของวัสดุ เหล็ก โลหะผสมทองแดง และโลหะผสมอะลูมิเนียมเป็นโลหะที่นิยมดึง^{[ 4 ]}

ในกระบวนการขึ้นรูปโลหะแผ่น เมื่อแม่พิมพ์ขึ้นรูปจากแผ่นโลหะแบน (ชิ้นงานเปล่า) วัสดุจะถูกบังคับให้เคลื่อนที่และปรับตัวให้เข้ากับแม่พิมพ์ การไหลของวัสดุถูกควบคุมโดยแรงดันที่ใช้กับชิ้นงานเปล่าและการหล่อลื่นที่ใช้กับแม่พิมพ์หรือชิ้นงานเปล่า หากการขึ้นรูปง่ายเกินไป จะเกิดรอยย่นในชิ้นงาน เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จะใช้แรงดันมากขึ้นหรือลดการหล่อลื่นกับชิ้นงานเปล่าเพื่อจำกัดการไหลของวัสดุและทำให้วัสดุยืดออกหรือบางลง หากใช้แรงดันมากเกินไป ชิ้นงานจะบางเกินไปและแตกได้ การขึ้นรูปโลหะจึงต้องหาจุดสมดุลที่ถูกต้องระหว่างรอยย่นและการแตกเพื่อให้ได้ชิ้นงานที่ประสบความสำเร็จ

การขึ้นรูปโลหะแผ่นด้วยการดึง จะกลายเป็นการดึงลึกเมื่อชิ้นงานมีความยาวมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลาง โดยทั่วไปแล้ว ชิ้นงานจะผ่านกระบวนการขึ้นรูปอื่นๆ ร่วมด้วย เช่นการเจาะการรีด การบีบคอการรีดและการขึ้นรูปขอบในการดึงตื้น ความลึกของการดึงจะน้อยกว่าขนาดที่เล็กที่สุดของรู

การดึงแท่ง ท่อ และลวด ล้วนทำงานบนหลักการเดียวกัน คือ ดึงวัสดุเริ่มต้นผ่านแม่พิมพ์เพื่อลดเส้นผ่านศูนย์กลางและเพิ่มความยาว โดยปกติ แม่พิมพ์จะติดตั้งบนแท่นดึง ปลายเริ่มต้นของชิ้นงานจะถูกทำให้แคบลงหรือแหลมเพื่อให้ปลายผ่านแม่พิมพ์ได้ จากนั้นปลายจะถูกวางไว้ในที่จับซึ่งจะดึงส่วนที่เหลือของชิ้นงานผ่านแม่พิมพ์^{[ 1 ]}

การดึงยังสามารถใช้ในการขึ้นรูปเย็น เพื่อ สร้างหน้าตัดที่มีรูปร่างได้ หน้าตัดที่ดึงเย็นมีความแม่นยำและมีผิวสำเร็จที่ดีกว่าชิ้นส่วนที่อัดขึ้นรูปด้วยความร้อน สามารถใช้วัสดุราคาไม่แพงแทนโลหะผสมราคาแพงเพื่อตอบสนองความต้องการด้านความแข็งแรงได้ เนื่องจากคุณสมบัติการแข็งตัวจากการทำงาน^{[ 5 ]}แท่งหรือแท่งโลหะที่ดึงแล้วไม่สามารถม้วนได้ ดังนั้นจึงใช้แท่นดึงแบบดึงตรง ระบบขับเคลื่อนด้วยโซ่ใช้ในการดึงชิ้นงานที่มีความยาวสูงสุด 30 เมตร (98 ฟุต) กระบอกไฮดรอลิกใช้สำหรับชิ้นงานที่มีความยาวสั้นกว่า^{[ 1 ]}การลดพื้นที่หน้าตัดมักจะจำกัดอยู่ที่ระหว่าง 20% ถึง 50% เนื่องจากหากลดพื้นที่หน้าตัดมากกว่านี้จะเกินความแข็งแรงดึงของวัสดุ ขึ้นอยู่กับความยืดหยุ่น ของวัสดุ เพื่อให้ได้ขนาดหรือรูปร่างที่ต้องการอาจต้อง ผ่านแม่พิมพ์ที่มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ หลายครั้ง และต้องมี การอบอ่อน ระหว่างขั้นตอน ^{[ 6 ]}การดึงท่อคล้ายกับการดึงแท่งมาก ยกเว้นว่าวัสดุเริ่มต้นเป็นท่อ ใช้เพื่อลดเส้นผ่านศูนย์กลาง ปรับปรุงผิวสำเร็จ และปรับปรุงความแม่นยำของขนาด อาจใช้หรือไม่ใช้ แกนหมุนก็ได้ ขึ้นอยู่กับกระบวนการเฉพาะที่ใช้ นอกจากนี้ อาจใส่ปลั๊กแบบลอยตัวเข้าไปในเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อเพื่อควบคุมความหนาของผนังการดึงลวด เป็นวิธี การที่ใช้กันมานานในการผลิตลวดโลหะ ที่มีความยืดหยุ่น โดยการดึงวัสดุผ่านแม่พิมพ์ที่มีขนาดลดลงเรื่อยๆ แม่พิมพ์เหล่านี้ผลิตจากวัสดุหลายชนิด โดยที่พบมากที่สุดคือทังสเตนคาร์ไบด์ และเพชร

กระบวนการดึงเย็นสำหรับเหล็กเส้นและลวดมีดังนี้:

1. การหล่อลื่นท่อ: พื้นผิวของแท่งหรือท่อจะถูกเคลือบด้วยสารหล่อลื่นสำหรับการดึงขึ้นรูป เช่น ฟอสเฟตหรือน้ำมัน เพื่อช่วยในการดึงขึ้นรูปเย็น
2. การขึ้นรูปปลายแหลม: ปลายด้านนำของแท่งหรือท่อจะถูกลดขนาดลงหลายนิ้วโดยการอัดหรือการรีดเพื่อให้สามารถผ่านแม่พิมพ์ดึงได้สะดวก เนื่องจากช่องเปิดของแม่พิมพ์มักมีขนาดเล็กกว่าส่วนของแท่งหรือขดลวดเดิมเสมอ
3. การดึงเย็น (Cold drawing) หรือการดึงแบบกระบวนการ (Process drawing): ในกระบวนการนี้ วัสดุจะถูกดึงที่อุณหภูมิห้อง ปลายด้านที่ลดขนาดลงของแท่งหรือขดลวด ซึ่งเล็กกว่าช่องเปิดของแม่พิมพ์ จะถูกส่งผ่านแม่พิมพ์ไปยังอุปกรณ์จับยึดของเครื่องดึง เครื่องดึงจะดึง (หรือ "ดึง") ส่วนที่เหลือของแท่งหรือขดลวดที่ยังไม่ได้ลดขนาดผ่านแม่พิมพ์ แม่พิมพ์จะลดขนาดหน้าตัดของแท่งหรือขดลวด ขึ้นรูป และเพิ่มความยาว
4. ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป: ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการดึงขึ้นรูป ซึ่งเรียกว่า "การดึงขึ้นรูปเย็น" หรือ "การขึ้นรูปเย็น" จะมีผิวที่เงางามหรือเป็นมันเงา มีคุณสมบัติทางกลที่ดีขึ้น คุณลักษณะในการขึ้นรูปที่ดีขึ้น และมีค่าความคลาดเคลื่อนของขนาดที่แม่นยำและสม่ำเสมอ
5. การดึงขึ้นรูปหลายรอบ: การดึงขึ้นรูปเย็นสำหรับรูปทรงหรือโปรไฟล์ที่ซับซ้อนอาจเกี่ยวข้องกับการดึงชิ้นงานหลายครั้งผ่านช่องเปิดของแม่พิมพ์ที่เล็กลงเรื่อยๆ เพื่อให้ได้รูปทรงและความคลาดเคลื่อนที่ต้องการ โดยทั่วไปแล้ว วัสดุจะถูกอบอ่อนระหว่างการดึงขึ้นรูปแต่ละครั้งเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นและขจัดความเครียดภายในที่เกิดขึ้นระหว่างการขึ้นรูปเย็น
6. การอบอ่อน : นี่คือกระบวนการทางความร้อนที่โดยทั่วไปใช้เพื่อทำให้วัสดุที่กำลังดึงอ่อนตัวลง เพื่อปรับเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาค คุณสมบัติทางกล และลักษณะการขึ้นรูปของเหล็ก และเพื่อขจัดความเค้นภายในในผลิตภัณฑ์ ขึ้นอยู่กับวัสดุและคุณลักษณะสุดท้ายที่ต้องการ การอบอ่อนอาจใช้ก่อน ระหว่าง (ระหว่างรอบการดึง) หรือหลังการดึงเย็น

กระบวนการวาดภาพที่คล้ายกันนี้ถูกนำมาใช้ในการเป่าแก้วและในการทำเส้นใยแก้วนำแสง^{[ 7 ]}

การดึงพลาสติก ซึ่งบางครั้งเรียกว่าการดึงเย็นเป็นกระบวนการเดียวกับที่ใช้กับแท่งโลหะ นำมาประยุกต์ใช้กับพลาสติก^{[ 8 ]}การดึงพลาสติกส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตเส้นใยพลาสติก กระบวนการนี้ถูกค้นพบโดยJulian W. Hillในปี 1930 ขณะที่เขากำลังพยายามสร้างเส้นใยจากโพลีเอสเตอร์รุ่น แรก ^{[ 9 ]}

กระบวนการนี้ดำเนินการหลังจากที่วัสดุถูก "ปั่น" ให้เป็นเส้นใย โดยการอัดพอลิเมอร์หลอมเหลวผ่านรูพรุนของหัวฉีดในระหว่างกระบวนการนี้ โซ่พอลิเมอร์แต่ละเส้นมีแนวโน้มที่จะเรียงตัวกันบ้างเนื่องจากการไหลแบบหนืด เส้นใยเหล่านี้ยังคงมี โครงสร้าง อสัณฐานดังนั้นจึงต้องดึงเพื่อเรียงตัวเส้นใยให้ดียิ่งขึ้น ซึ่งจะเพิ่มความเป็นผลึกความแข็งแรงในการดึงและความแข็งแกร่งกระบวนการนี้ทำบนเครื่องดึงบิด^{[ 9 ] [ 10 ]}สำหรับไนลอนเส้นใยจะถูกยืดให้มีความยาวเป็นสี่เท่าของความยาวที่ปั่น ผลึกที่เกิดขึ้นระหว่างการดึงจะยึดติดกันด้วยพันธะไฮโดรเจนระหว่าง ไฮโดรเจน อะไมด์ของโซ่หนึ่งกับ ออกซิเจน คาร์บอนิลของโซ่อีกโซ่หนึ่ง^{[ 10 ]} แผ่น โพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) จะถูกดึงในสองมิติเพื่อสร้างBoPET (โพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลตแบบสองแกน) ที่มีคุณสมบัติทางกลที่ดีขึ้น

• การอัดรีด

• Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003), วัสดุและกระบวนการในการผลิต (ฉบับที่ 9), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.
• Kalpakjian, Serope; Schmid, Steven R. (2006), วิศวกรรมการผลิตและเทคโนโลยี (ฉบับที่ 5), Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall, ISBN 0-13-148965-8