การหล่อแบบไดคาสติ้งคืออะไร
การหล่อแบบไดคาสติ้งเป็นกระบวนการผลิตที่ใช้ผลิตชิ้นส่วนโลหะที่มีความแม่นยำเชิงมิติและผิวสำเร็จสูง โดยการอัดโลหะหลอมเหลวเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ภายใต้แรงดันสูง โพรงแม่พิมพ์ถูกสร้างขึ้นจากแม่พิมพ์เหล็กกล้าชุบแข็งสองอัน ซึ่งถูกกลึงให้เป็นรูปทรงตามต้องการ
กระบวนการนี้เริ่มต้นด้วยการหลอมโลหะ ซึ่งโดยทั่วไปคืออะลูมิเนียม สังกะสี หรือแมกนีเซียม ในเตาหลอม จากนั้นโลหะหลอมเหลวจะถูกฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์ด้วยแรงดันสูงโดยใช้เครื่องอัดไฮดรอลิก โลหะจะแข็งตัวอย่างรวดเร็วภายในแม่พิมพ์ และแม่พิมพ์ทั้งสองส่วนจะถูกเปิดออกเพื่อปล่อยชิ้นงานที่เสร็จแล้วออกมา
การหล่อแบบไดคาสติ้งเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปทรงซับซ้อนและผนังบาง เช่น เสื้อสูบ ตัวเรือนเกียร์ และส่วนประกอบยานยนต์และอากาศยานต่างๆ นอกจากนี้ กระบวนการนี้ยังเป็นที่นิยมในการผลิตสินค้าอุปโภคบริโภค เช่น ของเล่น เครื่องครัว และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
การหล่อแบบฉีดแรงดัน
การหล่อแบบฉีด (Die Casting) เป็นกระบวนการเฉพาะทางที่ค่อนข้างเฉพาะทาง ซึ่งได้รับการพัฒนาอย่างแพร่หลายในศตวรรษที่ 20 กระบวนการพื้นฐานประกอบด้วย: โลหะหลอมเหลวจะถูกเท/ฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์เหล็ก และด้วยความเร็วสูง ความดันคงที่ และแรงกดที่เพิ่มขึ้น (ในการหล่อแบบฉีดด้วยความดัน) และการทำให้เย็นลง โลหะหลอมเหลวจะแข็งตัวเป็นชิ้นงานหล่อแข็ง โดยทั่วไป กระบวนการนี้ใช้เวลาเพียงไม่กี่วินาที และเป็นวิธีที่รวดเร็วในการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์โลหะจากวัตถุดิบ การหล่อแบบฉีดเหมาะสำหรับวัสดุต่างๆ เช่น ดีบุก ตะกั่ว สังกะสี อะลูมิเนียม แมกนีเซียม ไปจนถึงโลหะผสมทองแดง และแม้แต่โลหะผสมเหล็ก เช่น สเตนเลสสตีล โลหะผสมหลักที่ใช้ในปัจจุบันในการหล่อแบบฉีดด้วยความดัน ได้แก่ อะลูมิเนียม สังกะสี และแมกนีเซียม นับตั้งแต่เครื่องหล่อแบบฉีดรุ่นแรกๆ ที่วางแม่พิมพ์ในแนวตั้ง ไปจนถึงมาตรฐานทั่วไปในปัจจุบันในการวางและการทำงานแนวนอน มีระบบดึงเหล็กยึด 4 ขั้นตอน และขั้นตอนกระบวนการที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์อย่างเต็มรูปแบบ กระบวนการนี้ได้พัฒนาก้าวหน้ามาตลอดหลายปีที่ผ่านมา
อุตสาหกรรมได้เติบโตกลายเป็นเครื่องจักรการผลิตระดับโลกที่ผลิตชิ้นส่วนสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ซึ่งหลายๆ อย่างสามารถเข้าถึงได้ด้วยตนเอง เนื่องจากการนำผลิตภัณฑ์หล่อแบบฉีดไปใช้มีความหลากหลายมาก
ประโยชน์ของการหล่อแบบฉีดแรงดัน
ประโยชน์บางประการของการหล่อแบบแรงดันสูง:
• กระบวนการนี้เหมาะสำหรับการผลิตปริมาณสูง
• ผลิตชิ้นงานหล่อที่ซับซ้อนได้รวดเร็วเมื่อเทียบกับกระบวนการขึ้นรูปโลหะอื่นๆ (เช่น การกลึง)
• ชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงสูงที่ผลิตในสภาพหล่อ (ขึ้นอยู่กับการออกแบบชิ้นส่วน)
• ความสามารถในการทำซ้ำมิติ
• สามารถทำส่วนผนังบางได้ (เช่น 1-2.5 มม.)
• ความคลาดเคลื่อนเชิงเส้นที่ดี (เช่น 2 มม./ม.)
• พื้นผิวสำเร็จดี (เช่น 0.5-3 µm)
กระบวนการหล่อโลหะด้วยแรงดันแบบห้องร้อน (Hot Chamber Pressure Die Casting) เกี่ยวข้องกับการหลอมโลหะแท่งภายในเตาหลอมซึ่งตั้งอยู่ใกล้กับแผ่นหล่อครึ่งหนึ่งของเครื่องหล่อ และฉีดโลหะหลอมเหลวผ่านลูกสูบที่จมอยู่ใต้น้ำโดยตรงผ่านคอห่านและหัวฉีดเข้าสู่แม่พิมพ์ คอห่านและหัวฉีดต้องได้รับความร้อนเพื่อป้องกันการแข็งตัวของโลหะก่อนที่จะเข้าสู่โพรงแม่พิมพ์ องค์ประกอบความร้อนและโลหะหลอมเหลวทั้งหมดของกระบวนการนี้คือที่มาของคำว่าห้องร้อน น้ำหนักของโลหะหล่อจะถูกกำหนดโดยระยะชัก ความยาว และเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกสูบ รวมถึงขนาดของปลอก/ห้องหล่อ และหัวฉีดก็มีบทบาทสำคัญที่ควรพิจารณาในการออกแบบแม่พิมพ์ เมื่อโลหะแข็งตัวในโพรงแม่พิมพ์แล้ว (ใช้เวลาเพียงไม่กี่วินาที) แผ่นหล่อครึ่งหนึ่งของเครื่องซึ่งยึดแม่พิมพ์ครึ่งหนึ่งที่เคลื่อนที่อยู่จะเปิดออก และชิ้นงานหล่อจะถูกดีดออกจากหน้าแม่พิมพ์และนำออกจากเครื่องมือ จากนั้นหน้าแม่พิมพ์จะได้รับการหล่อลื่นผ่านระบบสเปรย์ แม่พิมพ์จะปิดลง และกระบวนการจะดำเนินต่อไปอีกครั้ง
ด้วยระบบหลอมโลหะ/ฉีดแบบ “ปิด” และการเคลื่อนที่เชิงกลที่น้อยที่สุด การหล่อแบบห้องร้อนจึงช่วยประหยัดต้นทุนการผลิตได้ดีกว่า โลหะผสมสังกะสีส่วนใหญ่ถูกนำมาใช้ในการหล่อแบบห้องร้อนด้วยแรงดัน ซึ่งมีจุดหลอมเหลวค่อนข้างต่ำ ซึ่งทำให้เครื่องจักรมีการสึกหรอต่ำ (เช่น หม้อ, คอห่าน, ปลอก, ลูกสูบ, หัวฉีด) และยังช่วยลดการสึกหรอของแม่พิมพ์ (จึงมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเมื่อเทียบกับแม่พิมพ์หล่อแบบอะลูมิเนียม ซึ่งขึ้นอยู่กับคุณภาพการหล่อ)
ชื่อห้องเย็น (cold chamber) มาจากกระบวนการเทโลหะหลอมเหลวลงในห้องเย็น/ปลอกฉีด ซึ่งยึดติดผ่านแผ่นแม่พิมพ์ครึ่งตัวแบบคงที่เข้ากับด้านหลังของเครื่องมือแม่พิมพ์ครึ่งตัวแบบคงที่ โดยทั่วไปแล้ว เตาหลอม/เตาหลอมโลหะหลอมเหลวจะตั้งอยู่ใกล้กับปลายด้านที่ฉีดของเครื่องหล่อโลหะ เพื่อให้ผู้ปฏิบัติงานหรือทัพพีเทโลหะหลอมเหลวที่จำเป็นสำหรับการหล่อโลหะแต่ละครั้งด้วยทัพพี และเทโลหะหลอมเหลวลงในรูเทภายในปลอก/ห้องฉีดโลหะ ปลายลูกสูบ (ซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่สึกหรอและเปลี่ยนได้ ผ่านการกลึงอย่างแม่นยำให้เข้ากับเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของปลอกฉีดโลหะ โดยเผื่อการขยายตัวเนื่องจากความร้อน) ที่เชื่อมต่อกับแกนอัดของเครื่องจักร จะดันโลหะหลอมเหลวผ่านห้องฉีดโลหะและเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ เมื่อได้รับคำสั่ง เครื่องหล่อโลหะจะดำเนินขั้นตอนแรกเพื่อดันโลหะหลอมเหลวผ่านรูเทในปลอก ขั้นตอนต่อไปจะเกิดขึ้นภายใต้แรงดันไฮดรอลิกที่เพิ่มขึ้นจากแกนอัดเพื่อฉีดโลหะหลอมเหลวเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ กระบวนการทั้งหมดใช้เวลาเพียงไม่กี่วินาที แรงดันที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและรุนแรง รวมถึงอุณหภูมิของโลหะที่ลดลง จะทำให้โลหะแข็งตัวในโพรงแม่พิมพ์ เพลทโลหะครึ่งหนึ่งของเครื่องหล่อแบบฉีดจะเปิดออก (ซึ่งยึดแม่พิมพ์ครึ่งหนึ่งที่เคลื่อนที่อยู่) และดันชิ้นงานหล่อที่แข็งตัวออกจากหน้าแม่พิมพ์ของเครื่องมือ ชิ้นงานหล่อจะถูกถอดออก หล่อลื่นหน้าแม่พิมพ์ด้วยระบบสเปรย์ แล้วจึงทำซ้ำขั้นตอนเดิม
เครื่องห้องเย็นเหมาะสำหรับการหล่ออะลูมิเนียมแบบฉีดขึ้นรูป ชิ้นส่วนบนเครื่อง (ปลอกฉีด, ปลายลูกสูบ) สามารถเปลี่ยนได้เมื่อเวลาผ่านไป ปลอกฉีดสามารถชุบโลหะเพื่อเพิ่มความทนทานได้ โลหะผสมอะลูมิเนียมถูกหลอมในเบ้าหลอมเซรามิกเนื่องจากจุดหลอมเหลวของอะลูมิเนียมค่อนข้างสูงและจำเป็นต้องลดความเสี่ยงของการเกิดเหล็กติด ซึ่งเป็นความเสี่ยงในเบ้าหลอมเหล็ก เนื่องจากอะลูมิเนียมเป็นโลหะผสมที่มีน้ำหนักเบา จึงเหมาะสำหรับการหล่อชิ้นงานหล่อขนาดใหญ่และหนัก หรือในกรณีที่ต้องการความแข็งแรงและความเบามากขึ้นในการหล่อแบบฉีดขึ้นรูป
