ต่อจากบทความที่แล้วนะครับที่เราได้ทำการทำ Investment mixing ซึ่งขั้นตอนถัดไปคือการอบเอาต้นเทียนออกเพื่อสร้างแม่พิมพ์ mold สำหรับการหล่อ และเตรียมพร้อมเข้าสู่ขั้นตอนการทำ Lost Wax Casting หรือ Investment Casting ซึ่งเป็นกระบวนการหล่อโลหะที่ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายใน “อุตสาหกรรมเครื่องประดับ” เนื่องจากสามารถผลิตชิ้นงานที่มีรายละเอียดสูง ผิวเรียบ และมีความแม่นยำสูง เหมาะสำหรับการผลิตแหวน จี้ ต่างหู กำไล และเครื่องประดับที่มีลวดลายซับซ้อนนั่นเองนะครับ
เทคนิคนี้มีประวัติการใช้งานมายาวนานหลายพันปี และปัจจุบันได้รับการพัฒนาให้มีความแม่นยำสูงด้วยเครื่องจักรและเทคโนโลยีสมัยใหม่ ทำให้สามารถผลิตเครื่องประดับคุณภาพระดับอุตสาหกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพ
สำหรับบทความนี้เราตามไปดูกันนะครับว่าการล่อแบบ Lost wax casting คืออะไร? และทำไมถึงมีคุณภาพที่สูงมากๆกันครับ
ตารางเนื้อหา: วิศวกรรมการผลิตเครื่องประดับคุณภาพสูง
1. ไขเบื้องหลังโรงงานเครื่องประดับ 8 กระบวนการผลิต jewelry แบบวิศวกรรมที่แม่นยำระดับไมครอน
2. Create Wax คืออะไร? เจาะลึกเทคโนโลยี 3D Printed Wax และ Castable Resin สำหรับงานหล่อความแม่นยำสูง
3. Investment Mixing คืออะไร? การเตรียม Mold แม่พิมพ์สำหรับหล่อโลหะทำเครื่องประดับคุณภาพสูง
4. การหล่อเครื่องประดับคุณภาพสูงด้วยวิธี Lost Wax Casting
ก่อนอื่นอยากให้เพื่อนๆลองดูภาพนี้ให้เห็นภาพรวมโดยคร่าวๆกันก่อนนะครับ ก่อนไปลง detail กัน
1. ขั้นตอนการอบเอาต้นเทียน (Burnout WaxTree)
หลังจากกระบวนการ Investment Mixing และการแข็งตัวของแม่พิมพ์ ขั้นตอนถัดไปคือ Burnout ซึ่งเป็นหนึ่งในขั้นตอนที่สำคัญที่สุดของการหล่อเครื่องประดับ
แม่พิมพ์จะถูกนำเข้า เตา Burnout Furnace เพื่อให้ความร้อนอย่างค่อยเป็นค่อยไป โดยมีวัตถุประสงค์หลัก ได้แก่
- หลอมละลายและเผาแว็กซ์ออกจากแม่พิมพ์
- กำจัดความชื้นที่ตกค้างภายในแม่พิมพ์
- เพิ่มความแข็งแรงของแม่พิมพ์เซรามิก
- เตรียมอุณหภูมิของแม่พิมพ์ให้พร้อมสำหรับการหล่อโลหะ
ในระหว่างการอบ แว็กซ์ที่อยู่ภายในแม่พิมพ์จะค่อย ๆ หลอมละลายและไหลออกผ่านช่องทางเดินโลหะ (Sprue) ก่อนจะถูกเผาจนหมด เหลือเพียงโพรงแม่พิมพ์ที่มีรูปร่างเหมือนต้นแบบทุกประการ
การควบคุมอัตราการเพิ่มอุณหภูมิ (Heating Ramp) และระยะเวลาการอบมีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะหากเพิ่มอุณหภูมิเร็วเกินไป อาจทำให้แว็กซ์ขยายตัวอย่างรวดเร็ว จนเกิดแรงดันภายในและทำให้แม่พิมพ์แตกร้าวได้
2. การหล่อโลหะ Lost Wax Casting
Lost Wax Casting คืออะไรกันนะ??? กระบวนการหล่อโลหะโดยใช้ ต้นแบบแว็กซ์ (Wax Pattern) เป็นแบบจำลองของชิ้นงาน จากนั้นนำมาประกอบเป็น Wax Tree แล้วหุ้มด้วยวัสดุ Investment เพื่อสร้างแม่พิมพ์เซรามิก
เมื่อแม่พิมพ์แข็งตัว จะนำเข้าสู่ขั้นตอน Burnout เพื่อเผาแว็กซ์ออกจนหมด (ที่พูดมาในข้อ 1 นั่นเองครับ) เหลือเป็นโพรงภายในแม่พิมพ์ที่มีรูปร่างเหมือนต้นแบบทุกประการ ก่อนหล่อโลหะหลอมลงไปแทนที่โพรงดังกล่าว (พูดง่ายๆคือ ต้นเทียนหายไป หรือภาษาอังกฤษคือ Lost wax (Tree) นั่นเองครับ :0 )
ด้วยเหตุนี้ จึงเรียกว่า Lost Wax Casting หรือ “การหล่อแบบสูญเสียต้นแบบแว็กซ์” เนื่องจากต้นแบบแว็กซ์จะถูกหลอมละลายและเผาออกทั้งหมดระหว่างกระบวนการผลิต
การหล่อโลหะด้วยวิธี Lost Wax Casting
เมื่อแม่พิมพ์พร้อมแล้วจากการที่เราไปอบเอาต้นเทียนออกไปโดยผ่านขั้นตอน Burnout แล้ว และอยู่ในอุณหภูมิที่เหมาะสมก็จะพร้อมเข้าสู่กระบวนการหล่อโลหะ เช่น ทอง เงิน แพลทินัม หรือโลหะผสม จะถูกหลอมจนเป็นของเหลว แล้วเทหรือฉีดเข้าสู่โพรงแม่พิมพ์ผ่านระบบทางเดินโลหะที่ถูกสร้างไว้ตั้งแต่ขั้นตอน Wax Tree
ปัจจุบันโรงงานส่วนใหญ่นิยมใช้
2.1 การหล่อด้วยระบบสุญญากาศ (Vacuum Casting Machine)
Vacuum Casting Machine คือเครื่องหล่อโลหะที่ใช้ ระบบสุญญากาศ (Vacuum) ช่วยดึงโลหะหลอมให้ไหลเข้าสู่โพรงแม่พิมพ์ได้อย่างสมบูรณ์ โดยเฉพาะชิ้นงานที่มีรายละเอียดสูงหรือมีลวดลายซับซ้อน เช่น เครื่องประดับ เครื่องชนิดนี้มักใช้ร่วมกับกระบวนการ Lost Wax Casting หลังจากแม่พิมพ์ผ่านขั้นตอน Burnout แล้ว โดยเครื่องจะหลอมโลหะให้เป็นของเหลว จากนั้นใช้แรงดันร่วมกับระบบสุญญากาศช่วยให้โลหะไหลผ่านระบบทางเดินโลหะ (Sprue) และเติมเต็มทุกส่วนของแม่พิมพ์ ลดการเกิดฟองอากาศและรูพรุนภายในชิ้นงาน
หลักการทำงานของ Vacuum Casting Machine
- หลอมโลหะ (Metal Melting)
โลหะ เช่น ทอง เงิน หรือแพลทินัม ถูกหลอมจนเป็นของเหลวด้วยระบบเหนี่ยวนำไฟฟ้า (Induction Heating) หรือแหล่งความร้อนอื่นตามชนิดของเครื่อง - สร้างสุญญากาศ (Vacuum Generation)
เครื่องจะดูดอากาศออกจากบริเวณแม่พิมพ์ ทำให้ความดันภายในลดลง - หล่อโลหะ (Casting)
เมื่อโลหะหลอมถูกเทหรือปล่อยเข้าสู่ระบบทางเดินโลหะ ความแตกต่างของความดันจะช่วยให้โลหะไหลเข้าไปเติมเต็มโพรงแม่พิมพ์ได้อย่างรวดเร็วและทั่วถึง - ปล่อยให้โลหะแข็งตัว (Solidification)
หลังจากโลหะเติมเต็มแม่พิมพ์ จะปล่อยให้เย็นตัวและแข็งตัว ก่อนนำไปสู่ขั้นตอนการทุบแม่พิมพ์และตกแต่งชิ้นงาน
ข้อดีของ Vacuum Casting Machine
- ช่วยให้โลหะไหลเข้าสู่รายละเอียดเล็ก ๆ ได้ดี
- ลดการเกิดรูพรุนจากอากาศ (Gas Porosity)
- เพิ่มความสมบูรณ์ของการหล่อ (Complete Filling)
- เหมาะกับชิ้นงานที่มีลวดลายซับซ้อนและผนังบาง
- ลดของเสียและเพิ่มความสม่ำเสมอในการผลิต
- รองรับการหล่อโลหะมีค่า เช่น ทอง เงิน แพลทินัม และโลหะผสมต่าง ๆ
2.2 การหล่อแบบเหวี่ยงหนีศูนย์ (Centrifugal Casting Machine)
Centrifugal Casting Machine คือเครื่องหล่อโลหะที่ใช้ แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง (Centrifugal Force) เป็นตัวผลักโลหะหลอมให้ไหลเข้าสู่โพรงแม่พิมพ์อย่างรวดเร็วและทั่วถึง เหมาะสำหรับกระบวนการ Lost Wax Casting ในอุตสาหกรรมเครื่องประดับ โดยเฉพาะชิ้นงานที่มีรายละเอียดซับซ้อนและมีจำนวนหลายชิ้นในแม่พิมพ์เดียว
เมื่อโลหะหลอมมีอุณหภูมิพร้อมสำหรับการหล่อ เครื่องจะหมุนด้วยความเร็วสูง ทำให้เกิดแรงเหวี่ยงผลักโลหะผ่านก้านทางเดินโลหะ (Sprue) ไปยังทุกโพรงของแม่พิมพ์ ช่วยให้โลหะเติมเต็มชิ้นงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
หลักการทำงานของ Centrifugal Casting Machine
- หลอมโลหะ (Metal Melting)
หลอมโลหะ เช่น ทอง เงิน หรือแพลทินัม จนเป็นของเหลว - ติดตั้งแม่พิมพ์ (Investment Mold)
นำแม่พิมพ์ที่ผ่านกระบวนการ Burnout แล้วติดตั้งเข้ากับเครื่องหล่อ - สร้างแรงเหวี่ยง (Centrifugal Force)
เครื่องจะหมุนด้วยความเร็วสูง ทำให้เกิดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง - หล่อโลหะ (Casting)
แรงเหวี่ยงจะผลักโลหะหลอมให้ไหลผ่านระบบทางเดินโลหะและเติมเต็มโพรงแม่พิมพ์อย่างรวดเร็ว - ปล่อยให้โลหะแข็งตัว (Solidification)
หลังจากโลหะเติมเต็มแม่พิมพ์ จะปล่อยให้เย็นตัวก่อนนำไปสู่ขั้นตอนการทำความสะอาดและตกแต่งชิ้นงาน
ข้อดีของ Centrifugal Casting Machine
- ใช้แรงเหวี่ยงช่วยให้โลหะไหลเข้าแม่พิมพ์ได้รวดเร็ว
- เหมาะกับการผลิตเครื่องประดับหลายชิ้นในแม่พิมพ์เดียว
- ลดปัญหาการหล่อไม่เต็ม (Misrun)
- เครื่องจักรมีโครงสร้างไม่ซับซ้อน ดูแลรักษาง่าย
- เหมาะกับการผลิตทั้งระดับเวิร์กช็อปและอุตสาหกรรม
ข้อจำกัด
- การตั้งค่าความเร็วรอบต้องเหมาะสมกับชนิดของโลหะและขนาดของชิ้นงาน
- หากแรงเหวี่ยงมากเกินไป อาจเกิดการไหลปั่นป่วน (Turbulence) และเพิ่มโอกาสเกิดตำหนิในชิ้นงาน
- สำหรับชิ้นงานที่มีรายละเอียดเล็กมากหรือผนังบางมาก ระบบ Vacuum Casting อาจให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่า
แล้วถ้า Vacuum Casting เปรียบเทียบกับ Centrifugal Casting หละ?
ง Vacuum Casting และ Centrifugal Casting เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในกระบวนการ Lost Wax Casting เพื่อให้โลหะหลอมเติมเต็มแม่พิมพ์ได้อย่างสมบูรณ์ โดย Vacuum Casting เหมาะกับชิ้นงานที่มีรายละเอียดสูงและต้องการลดการเกิดรูพรุน ส่วน Centrifugal Casting เหมาะกับการผลิตที่ต้องการความรวดเร็ว คุ้มค่า และมีประสิทธิภาพในการหล่อหลายชิ้นพร้อมกัน
การเลือกใช้เครื่องหล่อจึงขึ้นอยู่กับ ลักษณะของชิ้นงาน คุณภาพที่ต้องการ และกำลังการผลิตของโรงงาน มากกว่าจะมีเทคโนโลยีใดที่ดีที่สุดสำหรับทุกการใช้งานครับ
| หัวข้อ | Vacuum Casting | Centrifugal Casting |
|---|---|---|
| หลักการ | ใช้แรงดูดสุญญากาศช่วยให้โลหะไหล | ใช้แรงเหวี่ยงผลักโลหะเข้าสู่แม่พิมพ์ |
| เหมาะกับ | ชิ้นงานละเอียด ผนังบาง และลวดลายซับซ้อน | ชิ้นงานทั่วไปหรือชิ้นงานขนาดใหญ่กว่า |
| คุณภาพผิว | ดีมาก ลดรูพรุน | ดี แต่ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าการเหวี่ยง |
| การควบคุม | ควบคุมการหล่อได้แม่นยำ | โครงสร้างเครื่องเรียบง่ายและต้นทุนต่ำกว่า |
ปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อคุณภาพการหล่อ
แม้จะใช้เครื่องจักรที่ทันสมัย แต่คุณภาพของชิ้นงานยังขึ้นอยู่กับการควบคุมทุกขั้นตอน ได้แก่
- การออกแบบ Wax Tree
- การผสม Investment อย่างถูกต้อง
- การกำจัดฟองอากาศด้วยระบบสุญญากาศ
- การควบคุมโปรแกรม Burnout
- การควบคุมอุณหภูมิของแม่พิมพ์และโลหะหลอม
- การเลือกเทคโนโลยีการหล่อที่เหมาะสม
เมื่อทุกขั้นตอนทำงานร่วมกันอย่างถูกต้อง จะช่วยลดตำหนิ เช่น รูพรุน (Porosity) การหล่อไม่เต็ม (Misrun) และการแตกร้าวของแม่พิมพ์ ส่งผลให้ได้เครื่องประดับที่มีคุณภาพสูงและมีความสม่ำเสมอในการผลิต
3. ขั้นตอนหลังการหล่อโลหะ (Post-Casting Process)
หลังจากโลหะหลอมถูกเติมเต็มภายในแม่พิมพ์และเย็นตัวจนแข็งตัวสมบูรณ์ กระบวนการผลิตจะเข้าสู่ขั้นตอน Post-Casting Process เพื่อแยกชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์และเตรียมความพร้อมก่อนเข้าสู่การตกแต่งผิว โดยประกอบด้วย 3 ขั้นตอนหลัก ได้แก่ Knockout (Divesting), Cleaning และ Cutting
1. Knockout / Divesting (การทุบแม่พิมพ์)
เมื่อโลหะแข็งตัวและมีอุณหภูมิที่เหมาะสม จะนำ Flask ออกจากเครื่องหล่อ จากนั้นทำการ Knockout หรือ Divesting ซึ่งเป็นกระบวนการแยกแม่พิมพ์ Investment ออกจากชิ้นงานโลหะ โรงงานสามารถใช้หลายวิธี เช่น การเคาะด้วยค้อนยาง เครื่องสั่น (Vibration Machine) หรือเครื่องฉีดน้ำแรงดันสูง (High Pressure Water Jet) เพื่อทำลายแม่พิมพ์เซรามิกโดยไม่ทำให้ชิ้นงานเสียหาย
หลังจากแยกแม่พิมพ์ออกแล้ว จะพบ Metal Tree ซึ่งเป็นชิ้นงานโลหะทั้งหมดที่ยังเชื่อมต่อกับก้านทางเดินโลหะ (Sprue) ในลักษณะเดียวกับต้นเทียน (Wax Tree) ก่อนการหล่อ
2. Cleaning (การทำความสะอาดต้นโลหะ)
แม้แม่พิมพ์จะถูกแยกออกแล้ว แต่บนผิวของ Metal Tree ยังอาจมีเศษ Investment หรือคราบออกไซด์ตกค้างอยู่ โดยเฉพาะบริเวณซอกลึกและรายละเอียดของชิ้นงาน
จึงต้องทำความสะอาดด้วยวิธีต่าง ๆ เช่น
- เครื่องฉีดน้ำแรงดันสูง (High Pressure Water Jet)
- เครื่องพ่นทรายหรือเม็ดแก้ว (Sand Blasting / Glass Bead Blasting)
- เครื่องล้างอัลตราโซนิก (Ultrasonic Cleaning)
- การแช่น้ำยาทำความสะอาดเฉพาะทาง
ขั้นตอนนี้ช่วยเผยให้เห็นพื้นผิวโลหะที่แท้จริง และทำให้สามารถตรวจสอบตำหนิจากการหล่อได้อย่างชัดเจน ก่อนเข้าสู่การตัดแยกชิ้นงาน
3. Cutting (การตัดชิ้นงานออกจากก้านโลหะ)
เมื่อทำความสะอาดเรียบร้อยแล้ว จะนำ Metal Tree ไปตัดแยกชิ้นงานออกจากก้านทางเดินโลหะ (Sprue)
เครื่องมือที่นิยมใช้ ได้แก่
- เลื่อยช่างอัญมณี (Jeweler’s Saw)
- เครื่องตัดใบไฟเบอร์ (Cutting Disc)
- เครื่องเจียรความเร็วสูง (Rotary Tool)
- เครื่องตัดก้านอัตโนมัติ (Automatic Sprue Cutter)
หลังการตัด จะทำการเจียรแต่งบริเวณรอยตัด (Gate Removal) เพื่อให้พื้นผิวเรียบและเตรียมพร้อมสำหรับกระบวนการ Polishing หรือการขัดเงาในขั้นตอนถัดไป
บทสรุป
การหล่อเครื่องประดับด้วยวิธี Lost Wax Casting เป็นกระบวนการที่ผสมผสานทั้งศาสตร์ด้านวัสดุศาสตร์ วิศวกรรมการหล่อ และเทคโนโลยีการผลิตเข้าด้วยกัน โดยเฉพาะขั้นตอน Burnout ซึ่งมีหน้าที่กำจัดต้นแบบแว็กซ์และเตรียมแม่พิมพ์ให้พร้อมสำหรับการหล่อโลหะ หากสามารถควบคุมอุณหภูมิ เวลา และพารามิเตอร์ต่าง ๆ ได้อย่างเหมาะสม จะช่วยให้ได้แม่พิมพ์ที่แข็งแรง ถ่ายทอดรายละเอียดได้คมชัด และผลิตเครื่องประดับคุณภาพสูงที่มีความแม่นยำในทุกชิ้นงาน
ขอขอบคุณผู้สนับสนุน “บริษัท โพรเทค ทรานสเฟอร์ จำกัด”
ขอขอบคุณ บริษัท โพรเทค ทรานสเฟอร์ จำกัด (Protech Transfer Co., Ltd.) ที่ให้การสนับสนุนข้อมูลและองค์ความรู้ด้านเทคโนโลยีการผลิตเครื่องประดับ เพื่อให้บทความนี้มีความถูกต้องและเป็นประโยชน์ต่อผู้อ่าน
หากท่านกำลังมองหา ผู้เชี่ยวชาญด้านเครื่องจักรและเทคโนโลยีสำหรับการผลิตเครื่องประดับ ไม่ว่าจะเป็นระบบ Wax Injection, 3D Printing, Investment Mixing, Burnout, Metal Casting, Polishing, Laser Welding ตลอดจนโซลูชันสำหรับโรงงานผลิตเครื่องประดับแบบครบวงจร สามารถติดต่อ บริษัท โพรเทค ทรานสเฟอร์ จำกัด เพื่อขอคำปรึกษาและรับคำแนะนำจากทีมผู้เชี่ยวชาญได้โดยตรง
ช่องทางการติดต่อ:
📍 โทรศัพท์: 02 683 4990-1
📠 แฟกซ์: 02 683 4992
📧 อีเมล: [email protected]
🛠 สายด่วนทีมช่าง (24/7): 089 227 9154
📞 สายด่วนทีมขาย: 086 332 9347
🌐 เว็บไซต์: www.protech-transfer.com
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
