กระบวนการหล่อขึ้นรูปอลูมิเนียม
(Aluminium Casting Processes)
การเลือกกระบวนการหล่อขึ้นรูปที่เหมาะสม กับการผลิตชิ้นงานหล่อใดๆ ควรพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ขนาดของชิ้นงาน ความซับซ้อนของรูปทรงชิ้นงาน จำนวนที่จะผลิต และสมบัติทางกลที่ต้องการ เป็นต้น
กระบวนการหล่ออะลูมิเนียมผสมที่นิยมใช้กันมาก ได้แก่
- กระบวนการหล่อโลหะด้วยแรงดันสูง
(High Pressure Die Casting, HPDC) - กระบวนการหล่อโลหะด้วยแรงดันต่ำ
(Low Pressure Die Casting, LPDC) - กระบวนการหล่อโลหะด้วยแรงโน้มถ่วง
(Gravity Die Casting) - กระบวนการหล่อโลหะด้วยแม่พิมพ์ทราย
(Sand Casting)
กระบวนการหล่อโลหะด้วยแรงดันสูง แรงดันต่ำ และแรงโน้มถ่วงใช้แม่พิมพ์ถาวรที่ทำจากโลหะ (permanent metal mould) จึงไม่ต้องสร้างแม่พิมพ์ใหม่สำหรับทุกๆ ชิ้นงานหล่อดังเช่นกระบวนการหล่อโลหะด้วยแม่พิมพ์ทราย ส่วนชิ้นงานหล่อที่มีรูปทรงกลวง (hollow) จำเป็นต้องอาศัยไส้แบบ (core) ในการหล่อ ซึ่งกระบวนการหล่อโลหะด้วยแรงดันสูงเป็นกระบวนการเดียวในสี่กระบวนการนี้ที่ไม่สามารถใช้ไส้แบบ เพื่อหล่อชิ้นงานกลวงได้ รายละเอียดของกระบวนการ แต่ละแบบมีดังนี้
รับหล่อเหล็กหล่อ
เมนู หล่อเหล็กหล่อ
รับหล่อสแตนเลส
เมนู สแตนเลสหล่อ
รับหล่ออลูมิเนียม
เมนู อลูมิเนียมหล่อ
รับหล่อทองเหลือง
เมนู ทองเหลืองหล่อการหล่อโลหะด้วยแรงดันสูง (HPDC: High Pressure DieCasting)
กระบวนการหล่ออลูมิเนียมด้วยแรงดันสูง (งานฉีดอลูมิเนียม) โดยกระบวนการเริ่มจากการเทโลหะเหลวลงในช็อตสลีฟ (shot sleeve) จากนั้นพลันเจอร์ (plunger) ก็จะเคลื่อนที่เพื่อผลักโลหะเหลวเข้าสู่แม่พิมพ์ โดยในช่วงแรกจะผลักให้โลหะเหลวเคลื่อนที่ช้าๆ เพื่อหลีกเลี่ยงการไหลแบบปั่นป่วน เมื่อโลหะเหลวเคลื่อนที่ไปถึงทางเข้า (gate) แล้วพลันเจอร์จะเคลื่อนที่เร็วขึ้นเพื่อผลักโลหะเหลวให้เติมเต็มโพรงแม่พิมพ์อย่างรวดเร็ว ซึ่งขั้นตอนนี้เองทำให้เกิดการกักตัวของอากาศ (air entrapment) ในเนื้อโลหะและนำมาซึ่งปริมาณรูพรุนที่ค่อนข้างสูงในชิ้นงานหล่อ เมื่อโลหะเหลวเติมเต็มโพรงแม่พิมพ์เสร็จแล้ว พลันเจอร์จะส่งแรงกดอัด (intensification pressure) (สูงสุดถึงประมาณ 120 MPa) เพื่อส่งเนื้อโลหะเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์เพิ่มเติมเพื่อลดการเกิดรูพรุนในชิ้นงานหล่อที่เกิดจากอากาศที่กักตัว (entrapped air) ในเนื้อโลหะและการหดตัวเนื่องจากการแข็งตัว
กระบวนการหล่อโลหะด้วยแรงดันสูง เป็นกระบวนการที่เหมาะกับการผลิตชิ้นงานที่มีผนังบาง (thin-walled) และรูปร่างซับซ้อน นอกจากนั้นการที่สามารถผลิตชิ้นงานหล่อได้รวดเร็ว (ปกติจะใช้เวลาไม่กี่วินาทีหรือไม่เกินหนึ่งนาทีต่อการหล่อแต่ละครั้ง) และค่อนข้างเป็นระบบอัตโนมัติจึงเหมาะกับการผลิต ชิ้นงานจำนวนมากๆ เนื่องจากค่าลงทุนเริ่มต้น (initial cost) ที่สูงสำหรับเครื่องจักรและแม่พิมพ์ แต่มีค่าใช้จ่ายในการดำเนินการผลิตแต่ละชิ้น (operating cost) ที่ต่ำกระบวนการหล่อด้วยแรงดันสูงเป็นกระบวนการหล่อที่ได้รับความนิยมมากโดยชิ้นงานหล่ออะลูมิเนียมผสมเกินกว่า 50% ขึ้นรูปโดยกระบวนการนี้ [3] ข้อจำกัดของกระบวนการหล่อด้วยแรงดันสูงคือ ชิ้นงานหล่อจะมีปริมาณรูพรุนมากกว่าชิ้นงานหล่อจากกระบวนการหล่อแบบอื่นๆ จึงไม่สามารถนำไปผ่านกระบวนการอบชุบ (heat treatment) ตามปกติได้ ส่งผลให้สมบัติเชิงกลของชิ้นงานหล่อด้วยแรงดันสูงไม่ดีเท่าชิ้นงานหล่อที่ได้จากกระบวนการอื่นๆ ซึ่งสามารถนำไปอบชุบก่อนนำมาใช้งานได้
รูปภาพจากเว็บไซต์
รูปภาพจากเว็บไซต์
การหล่อโลหะด้วยแรงดันต่ำ (LPDC: Low Pressure DieCasting)
กระบวนการหล่อด้วยแรงดันต่ำอาศัยหลักการ จ่ายโลหะเหลวสู่แม่พิมพ์จากด้านล่าง (bottom filling) อย่างช้าๆ และการป้อนเติมโดยอาศัยแรงดันประมาณ 15-100 kPa ภาพที่ 11 แสดงหลักการของกระบวนการ หล่อโลหะด้วยแรงดันต่ำ อะลูมิเนียมผสมเหลวจะถูกบรรจุไว้ในเตาที่ปิดสนิท (sealed) และควบคุมความดัน (pressure tight) เมื่อเริ่มต้นกระบวนการหล่อโลหะเหลวในอ่างเก็บ (bath) ด้านล่างจะถูกส่งผ่านท่อรูล้น (riser tube) ด้วยแรงดันภายในเตาขนาดประมาณ 15-100 kPa เพื่อให้โลหะเหลวเข้าไปเติมเต็มแม่พิมพ์ เมื่อโลหะเหลวเติมเต็มและแข็งตัวในแม่พิมพ์แล้วความดันในเตาจะถูกลดลงมาเพื่อให้โลหะเหลวที่ค้างอยู่ในท่อรูล้นไหลกลับลงมาสู่อ่างเก็บข้างล่าง การหล่อในแต่ละครั้งจะใช้ เวลาประมาณ 5-15 นาที และผลิตชิ้นงานที่มีผนังบางที่สุดได้ประมาณ 1.5 mm
การหล่อโลหะด้วยแรงโน้มถ่วง (Gravity Die Casting)
การหล่อโลหะด้วยแม่พิมพ์ทราย (Sand Casting)
กระบวนการหล่อด้วยแรงโน้มถ่วง อาศัยหลักการจ่ายโลหะเหลวสู่แม่พิมพ์จากการเทจากด้านบน และอาศัยแรงโน้มถ่วงทำให้โลหะเหลวไหลไปเติมเต็มแม่พิมพ์ ส่วนการป้อนเติมเนื้อโลหะเพื่อชดเชยการหดตัวเนื่องจากการแข็งตัว อาศัยแรงกดจากแรงโน้มถ่วงของน้ำหนักรูล้น (riser) ให้ป้อนเติมเนื้อโลหะมายังโพรงแม่พิมพ์ การเทโลหะเหลวอาจจะใช้แรงงานคน หรือระบบอัตโนมัติก็ได้ โดยในแต่ละครั้งการหล่อจะใช้เวลาประมาณ 5-15 นาที เช่นเดียวกับกระบวนการหล่อด้วยแรงดันต่ำ และสามารถผลิตชิ้นงานที่มีผนังบางที่สุดได้ประมาณ 4 mm
กระบวนการหล่อด้วยแบบทราย ซึ่งอาศัยหลักการจ่ายโลหะเหลวสู่แม่พิมพ์ และการป้อนเติมเนื้อโลหะเพื่อชดเชยการหดตัวเช่นเดียวกับกระบวนการหล่อด้วยแรงโน้มถ่วง แต่แม่พิมพ์ที่ใช้ทำจากทราย ซึ่งต้องทำใหม่สำหรับแต่ละชิ้นงานหล่อ เนื่องจากแม่พิมพ์ที่ใช้เป็นทรายที่มีผิวค่อนข้างขรุขระ เมื่อเปรียบเทียบกับแม่พิมพ์โลหะ ดังนั้นชิ้นงานหล่อด้วยแม่พิมพ์ทรายจึงมีผิวที่ค่อนข้างขรุขระ และอาจมีสิ่งเจือปน (impurities) ต่างๆ ติดมาที่ผิวด้วย กระบวนการหล่อด้วยแม่พิมพ์ทราย เหมาะกับชิ้นงานที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่ สำหรับการสร้างแม่พิมพ์ทรายนั้น อาจทำด้วยแรงงานคน หรือเครื่องจักรอัตโนมัติ หากต้องการทำการผลิตในปริมาณมาก
CHG THAILAND (เครือโชคชัยออล)
