การหล่อโลหะเป็นกระบวนการที่สำคัญในอุตสาหกรรมการผลิต โดยเฉพาะสำหรับอัลลอยด์ที่มีคุณสมบัติพิเศษ เช่น อลูมิเนียมบรอนซ์และทองแดงผสมดีบุก อย่างไรก็ตาม ข้อบกพร่องในการหล่อ เช่น ฟิล์มออกไซด์หรือการไหลปั่นป่วนของโลหะหลอมเหลว มักส่งผลต่อความแข็งแรงและความสมบูรณ์ของชิ้นงาน เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ เทคโนโลยีการพิมพ์ทรายสามมิติ (3DSP) และการออกแบบสปรูเกลียวได้กลายเป็นตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพสูง
ทองเหลืองอลูมิเนียมมีส่วนผสมของอลูมิเนียมสูงสุดถึงประมาณ 10% โดยน้ำหนัก และเนื่องจากการมีส่วนผสมของอลูมิเนียมและอุณหภูมิการหล่อที่สูงที่จำเป็น อัลลอยด์เหล่านี้จึงมีแนวโน้มสูงที่จะ形成ฟิล์มออกไซด์ซึ่งสามารถติดอยู่ในโลหะหลอมเหลวและทำให้เกิดข้อบกพร่องในการหล่อ การใช้สปรูเกลียวเพื่อลดการเกิดข้อบกพร่องดังกล่าวแสดงในรูปที่ 4(a) และ (b) ซึ่งแสดงการหล่อใบพัดน้ำหนัก 46 กก. ในอัลลอยด์ C95200 ที่มีส่วนผสมของ Cu – 9.5%Al – 3.25%Fe การใช้สปรูเกลียวยังช่วยหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องในใบพัดที่หนักกว่ามากน้ำหนัก 180 กก. ที่หล่อในอัลลอยด์ C92200 Sn Bronze โดยมีส่วนผสมของ Cu – 6%Sn – 4%Zn – 2%Pb ดังที่แสดงในรูปที่ 4(c) และ (d) เช่นเดียวกับการหล่อใบพัด ข้อบกพร่องที่ผิวเป็นสิ่งที่ต้องหลีกเลี่ยงในใบพัดน้ำเพื่อลดการเริ่มต้นของการกัดเซาะจากโพรงอากาศและการกัดกร่อนรวมถึงการเมื่อยล้าของการกัดกร่อน
ในการผลิตการหล่ออลูมิเนียมบรอนซ์ ซึ่งต้องมีความแน่นและป้องกันการรั่วไหล เช่น ชิ้นส่วนของปั๊ม การไหลที่ปั่นป่วนต้องได้รับการป้องกัน จากประสบการณ์ [9] พบว่า การรั่วไหลในการหล่ออลูมิเนียมบรอนซ์มักเกิดจากการมีฟิล์มออกไซด์ใหม่ที่พับเข้าร่างกายของการหล่อระหว่างการเติมแม่พิมพ์ที่มีการไหลปั่นป่วน ฟิล์มออกไซด์เหล่านี้จะทำให้เกิดทางรั่วผ่านผนังของการหล่อ การใช้สปรูเกลียวสามารถช่วยหลีกเลี่ยงปัญหาดังกล่าวได้ รูปที่ 5 แสดงชิ้นส่วนปั๊มแนวตั้งน้ำหนัก 200 กก. ที่หล่อใน Ni-Al Bronze C95800 โดยมีส่วนผสมของ Cu – 9%Al – 4.5%Ni – 4%Fe – 1%Mn ซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่ยากในการผลิตเนื่องจากต้องการจำนวนการพิมพ์ที่สูงในการสร้างแม่พิมพ์ที่ซับซ้อน ในกรณีนี้มีพื้นที่เพียงพอที่จะให้มีการหมุนเพียงครั้งเดียวในสปรูเกลียว อีกตัวอย่างของการหล่อ C95800 คือ ชิ้นส่วนตัวปั๊ม 36 กก. ที่ผลิตโดยไม่มีข้อบกพร่องที่ผิวและข้อบกพร่องอื่นๆ โดยใช้สปรูเกลียวดังที่แสดงในรูปที่ 6
ชุดสปรูเกลียวยังได้รับการผลิตโดย 3DSP สำหรับการใช้งานร่วมกับแม่พิมพ์ทรายที่เตรียมตามปกติเพื่อหล่อบูชาขนาดใหญ่ในอัลลอยด์ทองเหลือง ในกรณีนี้จะมีพื้นที่แม่พิมพ์มากขึ้นซึ่งทำให้จำนวนการหมุนของเกลียวไม่ถูกจำกัดเหมือนในแม่พิมพ์ 3DSP แบบเต็มรูปแบบ
รูปที่ 6 : A ตัวปั๊มหล่อจาก Ni-Al-Bronze C95800 เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 362 มม. ความสูง 256 มม. น้ำหนักที่เท 80 กก. ผลผลิตการหล่อ 45%
- แบบจำลองการจัดวาง (B) การหล่อหลังจากทำความสะอาด (C) หลังการกลึงบางส่วน
ชุดสปรูเกลียวยังถูกผลิตโดย 3DSP สำหรับการใช้งานแบบไฮบริดร่วมกับแม่พิมพ์ทรายที่เตรียมตามปกติเพื่อหล่อบูชขนาดใหญ่ในอัลลอยด์ทองเหลือง
มุ่งสู่การปรับปรุงความสมบูรณ์ของการหล่อ งานวิจัยได้แสดงให้เห็นแล้วว่า เซ็นเซอร์สำหรับวัดความเร็วการไหลของโลหะหลอมเหลวสามารถติดตั้งเข้ากับแม่พิมพ์ 3DSP ได้อย่างง่ายดาย เพื่อใช้ในการเปรียบเทียบการออกแบบระบบทางวิ่งและตรวจสอบความถูกต้องของการจำลองการไหล
ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่า ด้วยเทคโนโลยี 3DSP การออกแบบสปรูเกลียวสามารถนำมาใช้เพื่อลดข้อบกพร่องจากการไหลและปรับปรุงคุณภาพในการหล่ออัลลอยด์อลูมิเนียมและทองเหลืองในเชิงพาณิชย์ได้อย่างประสบความสำเร็จ จากประสบการณ์จนถึงปัจจุบันพบว่าการปรับปรุงที่ชัดเจนที่สุดเกิดขึ้นในการหล่อขนาดเล็กและขนาดกลาง โดยข้อเสียเพียงไม่กี่ข้อคือการบริโภคทรายที่เพิ่มขึ้นประมาณ 8-15% ขึ้นอยู่กับขนาดของแม่พิมพ์ และน้ำหนักของโลหะที่ต้องเทเพิ่มขึ้น
ในส่วนของโลหะที่ต้องการหล่อและการออกแบบการหล่อ มีหลายปัจจัยที่อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของระบบการเติมแบบเกลียวและแบบอื่นๆ ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการศึกษาเพิ่มเติม โดยใช้การจำลองการไหล ปัจจัยเหล่านี้อาจรวมถึง:
• ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางและรูปร่างของหน้าตัดของสปรู
• จำนวนรอบและขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเกลียว
• การรวมการลู่เข้าหรือขยายออกในโครงสร้างเกลียว
เพื่อปรับปรุงความสมบูรณ์ของการหล่อ ได้แสดงให้เห็นแล้วว่าเซ็นเซอร์สำหรับวัดความเร็วการไหลของโลหะหลอมเหลวสามารถติดตั้งเข้ากับแม่พิมพ์ 3DSP ได้อย่างง่ายดาย ซึ่งช่วยให้สามารถเปรียบเทียบการออกแบบระบบทางวิ่งและตรวจสอบความถูกต้องของการจำลองการไหลได้
ติดต่อสอบถามได้ที่ :
Website: https://speed3dmold.com/
Page Facebook: https://www.facebook.com/Speed3Dmold
โทร :+66(0)34 871 846, +66(0)34 871 847, +66(0)34 871 848
ที่อยู่ : 99/117-118 Moo 2, Seree Factory Land,Pantai-norasing, Muang, Samutsakhon 74000
แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ
Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Blockdit : https://www.blockdit.com/naichangmashare
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare
Youtube: https://www.youtube.com/@naichangmashare
TikTok : https://www.tiktok.com/@naichangmashare
#นายช่างมาแชร์
