บทที่ 3 งานหล่อ

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