แม็กนีเซียม ไทเทเนียม คืออะไร วัสดุไม่หมูในวงการแข่งรถ
การแข่งขันมอเตอร์ไซค์ชิงแชมป์โลกมักจะเป็นเสมือนเวทีสำหรับไว้โชว์ของหรือเทคโนโลยีเสมอ อย่างไรก็ตามการแข่งขันแต่ละรายการก็จะมีการจำกัดการใช้วัสดุบางอย่างเอาไว้ อย่างในคราวนี้เราจะพูดถึงการแข่งขัน MotoGP ซึ่งมีการใช้วัสดุหลากหลายและมีคุณสมบัติที่พิเศษกว่าวัสดุทั่วๆ ไป และในครั้งนี้เราจะยกตัวอย่างขึ้นมา 2 ชนิดด้วย คือ แม็กนีเซียม และไทเทเนียม
แม็กนีเซียม คืออะไร
เป็นโลหะที่รู้จักกันทั่วไป มีทั้งในชีวิตประจำวันและในธรรมชาติ เหมือนๆ กับอลูมิเนียม มันเป็นธาตุที่พบมากเป็นอันดับ 8 บนเปลือกโลก โดยปกติแล้วการที่เราจะพบแม็กนีเซียมในรูปของโลหะนั้นยากมาก ซึ่งเป็นสาเหตุว่าจะต้องมีการผ่านกระบวนการทางเคมี หลักๆ ก็คือวิธีอิเล็กโทรไลซิส เพื่อให้ได้เป็นโลหะออกมา
เมื่อนำมาผสมเป็นโลหะอัลลอยหรือโลหะผสมแล้ว มันจะเหมาะกับการใช้ทำเป็นชิ้นส่วนที่ต้องการความแข็งแรงและความเบา ดังนั้นมันจึงเป็นที่นิยมในอุตสาหกรรมยานยนต์และอากาศยานมาตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 ด้วยคุณสมบัติที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าอลูมิเนียม โดยมีความหนาแน่นแค่เพียง 1.73 กรัมต่อลบ.ซม. และจุดหลอมเหลวสูงถึง 650 องศา ต่ำที่สุดในบรรดานโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ
ในการแข่งขันนั้นแม็กนีเซียมมักจะถูกนำไปใช้ทำชิ้นส่วนบางชิ้นของเครื่องยนต์ แต่ส่วนใหญ่แล้วเรามักจะเห็นได้ชัดมากที่สุดก็คือวงล้อ ความแตกต่างระหว่างน้ำหนักของล้อที่ผลิตมาจากอลูมิเนียมและแม็กนีเซียมนั้นต่างกันอย่างมาก โดยล้อแม็กนีเซียม 1 คู่จะหนักเพียง 7.4 กก. ซึ่งเป็นน้ำหนักประมาณครึ่งนึงของล้ออลูมิเนียมหล่อขึ้นรูป
เพื่อให้ได้คุณสมบัติที่เหมาะสม มันจะต้องผสมเข้ากับธาตุอื่นๆ เช่น อลูมิเนียม ซิงค์ เซอร์โคเนียมและแมงกานีส เพราะแม็กนีเซียมเพียงอย่างเดียวนั้นขาดหลายๆ คุณสมบัติที่เราต้องการ
ล้อจะถูกผลิตขึ้นโดยวิธีการฮ็อตฟอร์จ หรือตีแบบร้อน กระบวนการนี้ต้องใช้อุณหภูมิในช่วง 250 องศาถึง 450 องศาขึ้นอย่ากับรูปร่างและส่วนผสมของโลหะผสม แรงกดที่ใช้ในการฟอร์จจะอยู่ที่ราวๆ 600 ถึง 13,000 คันถ้าจำเป็น กระบวนการนี้จะดำเนินไปอย่างช้าๆ และต่อเนื่อง ซ้ำไปซ้ำมาหลายครั้ง ซึ่งทำไปเพื่อป้องกันการแตกหักระหว่างการขึ้นรูปโลหะ ถึงแม้ว่าจะมีเครื่องจักรบางตัวจะสามารถดำเนินการให้เสร็จเร็วกว่านี้ได้ก็ตาม
เมื่อฟอร์จขึ้นรูปเสร็จ พวกมันจะถูกนำมาเก็บงานครั้งสุดท้ายด้วยเครื่อง CNC และจากนั้นผ่านกระบวนการให้ความร้อนและกระบวนการทางเคมีต่างๆ เพื่อให้แน่ใจว่าจะได้สมรรถนะที่ดีที่สุด
นอกจากนี้แล้วแม็กนีเซียมไม่ใช่แค่จำเป็นต่อการรีดสมรรถนะในการแข่งขัน แต่ในร่างกายของคนเราเองก็ต้องการแม็กนีเซียมเช่นกัน เหมือนกันกับพืช โดยเราสามารถพบมันได้จากอาหารจำพวกถั่ว ธัญพืชและพืชมีฝักต่างๆ หรือยังไปพบว่ามันเป็นส่วนผสมในสิ่งที่ช่วยสร้างความตื่นตาตื่นใจของเราได้ อย่าง พลุหรือดอกไม้ไฟ หรือคุณอาจจะเคยใช้มันทามือเวลาปีนเขาหรือยกน้ำหนัก เพื่อป้องกันลื่นอีกด้วย และอีกหลายๆ อย่างในชีวิตเราครับ
ไทเทเนียม คืออะไร
ไทเทเนียมนั้นเป็นโลหะที่ทุกคนนั้นจะรู้จักคุ้นเคยกัน เป็นธาตุที่พบบนเปลือกโลกมากที่สุดเป็นอันดับ 9 ซึ่ง Martin Heinrich Klaptroth ตั้งชื่อเรียกตามชื่อไททันในตำนานกรีก
ซึ่งก็เหมือนกับธาตุอื่นๆ ไทเทเนียมนั้นไม่ได้เกิดขึ้นตามธรรมชาติและจะต้องได้มาจากการถลุงเท่านั้น เนื่องจากมันจะถูกพบปนกับแร่ธาตุอื่นๆ เช่น แร่รูไทล์และแร่อิลเมไนต์ ที่น่าตลกคือธาตุที่สามารถนำมาใช้ในกระบวนการถลุงมันก็คือแม็กนีเซียม
มันมีความหนาแน่นที่ 4.5 กรัมต่อลบ.ซม. ซึ่งทำให้มันเป็นโลหะเบาที่หนักที่สุด ความทนทานสูงของมัน ทำให้มันเป็นวัสดุในอุดมคติสำหรับอุตสาหรรมต่างๆ อาทิ อากาศยาน การผลิตยา และการทหาร เพราะมันดีกว่าเหล็กกล้าในหลายๆ ด้าน มันทนทานต่อการผุกร่อนและสึกหรอสูง และมีจุดหลอมเหลวสูงมาก 1668 องศา มันนำกระแสไฟฟ้าและความร้อนได้ค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตามมันจะสูญเสียความแข็งแรงไปเล็กน้อยเวลาที่มันร้อนถึง 430 องศา
ถึงแม้ว่าเราจะสามารถนำไทเทเนียมมาใช้เพียวๆ เลยก็ได้ แต่ในเชิงอุตสาหกรรมแล้ว มันเป็นเรื่องธรรมดาที่จะสร้างมันในแบบของโลหะผสม ซึ่งผสมกับโลหะอื่นๆ เช่น อลูมิเนียม วานาเดียม โมลิบดีนัม หรือแมงกานีส
พาร์ทไทเทเนียมนั้นมีราคาแพงมากๆ ซึ่งเป็นผลจากความยากในการได้มาและกระบวนการผลิต มันจำเป็นต้องใช้กระบวนการผลิตที่มีความแม่นยำสูง ทั้งตอนเข้าพิมพ์ เชื่อม เพื่อที่จะป้องกันความเสียหายและการปนเปื้อน
โลหะผสมไทเทเนียมบางชนิดมีความแข็งแรงสูงมาก ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมมันจึงเป็นวัสดุที่เหมาะกับการใช้ในการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์สำหรับการแข่งขัน อย่างไรก็ตามกติกาของการแข่งขัน MotoGP กำหนดไว้ว่าห้ามใช้มันในบางจุด เช่น เฟรม สวิงอาร์ม แกนล้อ และแฮนด์บาร์ รวมไปถึงชิ้นส่วนบางชิ้นของโช้คหลัง
แต่ก็ยังมีหลายๆ ชิ้นส่วนที่สามารถใช้เป็นไทเทเนียมได้ เช่น สกรูและน็อตต่างๆ รวมไปถึงชิ้นส่วนที่ไม่ได้กล่าวถึงไปในตอนแรก นี่ยังร่วมไปถึงชิ้นส่วนต่างๆ ในระบบเบรก ท่อไอเสีย และชิ้นส่วนภายในเครื่องยนต์ เช่น วาล์ว
ในวงการอื่นๆ ก็มีการใช้ไทเทเนียมด้วยเช่นกัน เช่น ในทางการแพทย์ ในวงการทันตแพทย์ เป็นต้น ที่ล้ำสมัยที่สุดก็น่าจะเป็นยานอวกาศ SpaceX หรือในจรวด Falcon9 เป็นต้น
ถึงแม้ว่าจะมีการจำกัดการใช้งานในการแข่งขัน MotoGP แต่การแข่งขันแล้วมันจำเป็นมากเลยล่ะครับ มันช่วยรีดสมรรถนะของรถให้ได้ออกมาได้มากขึ้น ด้วยน้ำหนักและความแข็งแรงของมัน
รับชมวิดีโอการทดสอบรถต่างๆ ของเราคลิก
