บทที่ 3 งานหล่อ
ความหมายของกรรมวิธีการหล่อโลหะ
กรรมวิธีการหล่อโลหะหมายถึงการทำแบบหล่อ การทำกระสวนงานหล่อ การเตรียมทรายหล่อ การจัดเตรียมเครื่องมือและอุปกรณ์ที่ใช้ในงานหล่อ การเตรียมและการหลอมละลายของโลหะก่อนที่จะทำการหล่อ การทำความสะอาดโลหะที่ผ่านการหล่อ การตรวจสองชิ้นงานหล่อ ตลอดจนการควบคุมคุณภาพ
เครื่องมือและอุปกรณ์ความปลอดภัยในงานหล่อ
- ซองลม
- แปรงขนอ่อน
- ขอเหล็กตักทราย
- ถุงฝุ่งผงกราไฟต์
- เหล็กยึดทราย
- ช้อนใบไม้
- กระทุ้งทรายแบบลิ่ม
- กระทุ้งทรายด้วยมือ
- กระทุ้งทรายบนพื้น
- ตะแกรง
- กระสวนรูเท
- ที่ตัดรูเท
- เหล็กเสริมและตะปู
- แปรงน้ำ
- เกรียง
- พลั่ว
- เหล็กแทงรูไอ
- แท่งปาดแบบ
- เหล็กถอดแบบ
- หีบหล่อหรือแบบหล่อ
ความปลอดภัยในกรรมวิธีการหล่อโลหะ
- จะต้องมีอุปกรณ์ป้องกันอันตรายสวมใส่ขณะปฏิบัติงานหล่อทุกครั้ง
- ในขณะเทน้ำโลหะห้ามใส่ถุงมือหนังโดยเด็ดขาด
- การสกัดขี้ตะกรันหรือซ่อมแซมเตาจะต้องใส่ถุงมือหนังไว้ป้องกันอันตราย
- จะต้องใส่สนับแข้งเพื่อป้องกันการกระเด็นของน้ำโลหะร้อนๆ
- ก่อนเทน้ำโลหะทุกครั้งจะต้องอุ่นเบ้าเป็นเวลานานๆ
- การยกเบ้าเพื่อนำไปเทจะต้องเดินไปข้างหน้า ไม่ควรเดินถอยหลังอาจเกิดอันตรายได้
- ขณะการเทน้ำโลหะลงแบบ จะต้องทิ้งระยะห่างจากแบบพอสมควร เพื่อป้องกันการระเบิดหรือกระเด็นจากน้ำโลหะ
- ห้ามถอดเครื่องนิรัภัยออกจากเครื่องจักรเป็นอันขาด
- ควรระวังอย่าให้ท่อพ่นลมหันเข้าหาใบหน้าในขณะปฏิบัติงาน
- การตกแต่งผิวงานหล่อควรใช้ตะไบที่มีความสมบูรณ์
- ควรตรวจสอบหินเจียระไนให้อยู่ในสภาพพร้อมที่จะใช้งานเสมอ
- จะต้องตระหนักอยู่เสมอถึงคติที่ว่า “ปลอดภัยไว้ก่อน”
- ห้ามหยอกล้อกันในขณะปฏิบัติงานหล่อ
- พื้นที่จัดเตรียมแบบหล่อจะต้องมีความเป็นระเบียบเรียบร้อย
- ทรายจะต้องไม่มีความชื้นหรือแห้งมากจนเกินไป
- การกระทุ้งทรายอย่าทุ้งให้แน่นเกินไป เวลาเทน้ำโลหะอาจจะระเบิดได้
- เมื่อเตรียมแบบหล่อเสร็จจะต้องตรวจสอบความเรียบร้อย
- ขณะปฏิบัติงานหากเกิดอุบัติเหตุให้แจ้งครูผู้ควบคุมทันที
- ในการพลิกกล่องไส้แบบที่มีน้ำหนักมากๆ ควรใช้อุปกรณ์ช่วยยกให้ถูกวิธี
- ไม่จับแผ่นรองไส้แบบในขณะที่ยังร้อน
กระสวนงานหล่อ
กระสวนงานหล่อ (Patterns) คือ แม่แบบ ต้นแบบ หรือหุ่นจำลองที่จะทำให้แบบหล่อเกิดเป็นโพรงทำให้ได้ขนาดและรูปร่างที่ต้องการหล่อออกมาตามความต้องการ กระสวนที่ดีจะต้องมีสมบัติดังนี้
- มีความต้านทานต่อสารเคมี
- ทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดี
- ทรายจะต้องไม่ติดผิวกระสวนได้ง่าย
- มีผิวเรียบ
- มีขนาดเที่ยงตรง
- มีความต้านทานต่อการเสียดสี
- ทนต่อแรงกระแทกได้ดี
วัสดุที่นิยมนำมาใช้กระสวนมีดังนี้
- ไม้
- โลหะ
- ปูนพลาสเตอร์
- พลาสติก
- ปรอท
- ขี้ผึ้ง
- โฟม
- อื่นๆ
- ชนิดของกระสวนที่ใช้ในอุตสาหกรรมงานหล่อมี ดังนี้
กระสวนชนดเดียวกันสามารถทำงานได้ง่าย ราคาถูก ใช้ผลิตงานจำนวนไม่มากนักมีรูปร่างง่ายๆไม่ยุ่งยากซับซ้อนมากนัก ส่วนใหญ่จะมีด้านเรียบหนึ่งด้าน นิยมใช้มือในการทำแบบทั่วๆไป
- กระสวนสองชิ้น
ส่วนมากจะนิยมแบ่งกระสวนออกเป็น 2 ซีกเท่าๆกัน หรืออาจจะไม่เท่ากันในบางครั้งก็เป็นได้ ทั้งสองชิ้นจะมี Parting Surface หรือระยะ Parting Line โดยมีสลักของซีกบนเพื่อสวมกับรูของส่วนซีกล่างเข้าด้วยกันเพื่อแยกส่วนหีบหล่อบนและส่วนหีบหล่อล่าง
- กระสวนหลายชิ้น
ส่วนมากจะมีตั้งแต่ 3 ชิ้นขึ้นไป จะมีรูปร่างยุ่งยากมากกว่ากระสวนทั้ง 2 ชนิดที่กล่าวมาแล้วจะมีสลักและรูไว้สวมกันในการทำแบบหล่อซึ่งจะต้องใช้หีบชิ้นกลางเข้ามาช่วยด้วย
- กระสวนติดแผ่นชิ้น
กระสวนติดแผ่น เป็นกระสวนแบบ 2 ชิ้น แล้วนำมาติดกับโลหะทั้ง 2 ด้าน ส่วนมากใช้ทำแบบด้วยเครื่องผลิตงานเป็นจำนวนมากๆ
- กระสวนแบบ Cope and Drag Pattern
Cope and Drag Pattern เป็นกระสวนติดแผ่นโดยมีส่วนของซีกล่างและซีกบนติดอยู่กับแผ่นไม้หรือโลหะคนละแผ่น ใช้ทำแบบหล่อด้วยเครื่อง สามารถผลิตงานใหญ่ๆ และจำนวนมากๆ
- กระสวนโครง
กระสวนมีโครงทำด้วยไม้รูปร่างเหมือนงานจริงเวลาทำแบบใส่ทรายตรงช่องว่างของโครงแล้วกระทุ้งทรายให้ได้ที่ จึงใช้แผ่นไม้ที่มีรูปร่างเหมือนงานจริงปาดผิวแบบให้เรียบจึงใช้ได้ใช้กับงานขนาดใหญ่มากๆ ต้นทุนต่ำ
- กระสวนกวาด
กระสวนกวาดใช้แผ่นไม้ซีกเดียวตัดให้เป็นรูปร่างเหมือนชิ้นงานจริง การทำแบบหล่อจะใช้วิธีการกวาดหมุนรอบแกนกลาง เพื่อกวาดทรายให้เป็นโพรงตามแบบที่ต้องการ ใช้ผลิตรูร่างง่ายๆและทั้งสองด้านจะต้องเท่ากัน
- กระสวนแบบ Gated Pattern
กระสวนแบบ Gated Pattern ใช้ผลิตงานที่มีขนาดเล็กเท่านั้น จำนวนการผลิตไม่มากนักและมีระบบป้อนจ่ายติดอยู่กับกระสวนเสร็จในตัว ทำด้วยไม้หรือโลหะก็ได้
- กระสวนติดแผ่นรอง
กระสวนติดแผ่นรองจะมี Follow Board ที่มีรูปร่างเหมือนกับผิวด้านในของชิ้นงาน ติดกับส่วนของหีบหล่อบน ขณะทำแบบจะต้องวางกระสวนลงไป Follow Board ให้ทำหีบหล่อล่างก่อนเมื่อพลิกหีบหงายขึ้นแล้วยก Follow Board จึงทำหีบหล่อบนต่อไป
การทำแบบหล่อด้วยการทำไส้แบบ
- การทำแบบหล่อ
การทำแบบหล่อกระทำได้หลายวิธี แต่ในที่นี้จะเน้นเฉพาะการทำแบบหล่อชนิดสองชั้น ซึ่งมีขั้นตอนการทำแบบหล่อ ดังนี้
- นำกระสวนมาวางบน Bottom Board
- เตรียมทรายหล่อให้พอกับการใช้งาน
- วางหีบชั้นล่างลงบน Bottom Board
- ใส่ทรายละเอียดทับบนกระสวนแล้วกระทุ้งสลับกับการเติมทรายให้เต็มหีบ
- ปาดทรายออกให้ได้ระดับหลังหีบ แล้วเจาะรูอากาศให้ทั่ว
- พลิกกลับเอาทางกระสวนขึ้นแล้วเอากระดานรองแบบออก
- โรยทรายแยกแบบให้ทั่ว
- วางหีบหล่อชั้นบนลงบนหีบหล่อชั้นล่าง วางไม้รูเท รูล้นในตำแหน่งห่างจากกระสวนตามกำหนด
- ใส่ทรายหล่อละเอียดและทรายหยาบทับลงไป กระทุ้งรอบๆหีบหล่อ เติมทรายลงไปให้เต็มและกระทุ้งอีกจนเต็มหีบหล่อชั้นบน
- ปาดทรายออกแล้วเจาะรูระบายก๊าซและแทงรูไอให้ทั่ว และทำแอ่งเทน้ำโลหะแล้วจึงดึงไม้รูเทรูล้นออก
- ยกหีบหล่อชั้นบนออก ถอดกระสวนออกเบาๆ แล้วตกแต่งแบบหล่อทราย
- ทำช่องทางน้ำเข้าโลหะ
- ทาผงกราไฟต์ชนิดแห้งที่ผิวของแบบหล่อชั้นบนและชั้นล่าง แล้วยกหีบหล่อประกบชั้นล่างและชั้นบนให้ตรงตำแหน่งเหมือนเดิม
- ยกหีบแบบทรายหล่อวางบนพื้นเพื่อรอการเทน้ำโลหะ ก่อนเทน้ำโลหะจะต้องเผาแบบหล่อทรายให้แห้งเสียก่อน
- การทำไส้แบบ
การทำไส้แบบทรายหล่อ หมายถึง ทรายที่ทำเป็นรูปร่างต่างๆ เพื่อให้ชิ้นงานหล่อที่ออกมาเป็นรู
ตามต้องการ โดยการวางลงในโพรงแบบหล่อก่อนทำการเทน้ำโลหะลงในแบบ ไส้แบบหล่อมีอยู่หลายชนิด ดังนี้
- ไส้แบบทรายชื้น
- ไส้แบบทรายแห้ง
- ไส้แบบเปลืองบาง
- ไส้แบบหีบร้อน
- ไส้แบบซินโฟล
- ไส้แบบซิลิเกต
- ไส้แบบฟูราน
- ไส้แบบซินโคร์
- ไส้แบบโฟลเฟ็น
- ไส้แบบโฟลเทอม
- ไส้แบบ Resin Bonded
- ไส้แบบ The Cold Set Process
- ไส้แบบ Fluid or Cartable Sand Process
- ไส้แบบ Nishiyama Process
- ไส้แบบ Oil – No – Bake Process
เตาหลอมโลหะ
เตาหลอมโลหะที่จะกล่าวถึงมีหลายชนิดซึ่งมีความสำคัญในการหลอมโลหะสุดแล้วแต่งานและชนิดของโลหะที่ต้องการหล่อ มีดังนี้
- เตาสูง (Blast Furnace)
- เตาคิวโปลา (Cupola)
- เตาโอเพนฮาร์ท
- เตา Air Furnace
- เตาไฟฟ้า
- เตาเหนี่ยมนำกระแสไฟฟ้า
- เตาเป่าด้วยออกซิเจน
เตาสูง ใช้ผลิตโลหะแท่งซึ่งเป็นเหล็กดิบและนำไปปรับปรุงคุณภาพในเตาอื่นต่อไป
เตาคิวโปลา มีลักษณะเป็นรูปทรงกระบอกตั้ง เปลือกรอบนอกของเตาเป็นเหล็กแผ่น ภายในบุด้วยอิฐทนไฟและมีอุปกรณ์ต่างๆ
เตาโอเพนฮาร์ทเป็นเตาที่ใช้ผลิตเหล็กกล้าอีกวิธีหนึ่งซึ่งมีขนาดใหญ่พอสมควร สร้างด้วยอิฐทนไฟเป็นส่วนใหญ่ สามารถผลิตเหล็กกล้าได้วันละ 500 ตัน
เตา Air Furnace ใช้ผลิตเหล็กหล่อสีขาว เตามีลักษณะยาวรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหลังคาโค้ง
เตาไฟฟ้าส่วนมากใช้หลอมละลายเสษโลหะ ใช้ผลิตเหล็กสแตนเลสชนิดหล่อเหล็กทนความร้อน เหล็กเครื่องมือและเหล้กผสมอื่นๆ
เตาเหนี่ยมนำกระแสไฟฟ้าใช้ผลิตเหล็กกล้าชนิดพิเศษและเหล็กกล้าคุณภาพสูง การหลอมละลายกระทำโดยการปล่อยกระแสไฟฟ้าสลับให้ไหลผ่านท่อทองแดงที่พันม้วนอยู่รอบเตา การเหนี่ยวนำในท่อทองแดงให้เกิดกระไหลวนทำให้โลหะหลอมละลายได้อย่างรวดเร็ว
เตาเป่าด้วยออกซิเจนได้พัฒนาให้ออกซิเจนบริสุทธิ์เป่าเข้าไปในน้ำเหล็กดิบ ใช้ผลิตเหล็กกล้าที่มีคุณภาพดีที่สุด เช่น เหล้กกล้าไร้สนิม เหล็กกล้าเครื่องมือ เป็นต้น
โดย นางสาวพรชลิตา สุริโย 58080502618
นางสาวสกุลรัตน์ ศรีสมโภชน์ 58080502625
นางสาวภัคเนตร ขุนจันทึก 58080502635
PTE KMUTT'58
