งานหล่อโลหะ (Metal Casting) ในอุตสาหกรรม

งานหล่อโลหะ หรือ Metal Casting ถือเป็นหนึ่งในรากฐานสำคัญของอุตสาหกรรมการผลิต ที่ช่วยให้มนุษย์สร้างเครื่องจักรและโครงสร้างขนาดใหญ่ได้ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน เพราะกระบวนการนี้คือการ “เปลี่ยนโลหะร้อนเหลวให้กลายเป็นชิ้นส่วนที่ซับซ้อน แข็งแรง และมีความทนทาน” โดยการเทน้ำโลหะไปในแบบ (Mold) เพื่อให้เย็นแข็งตัวจนเกิดเป็นชิ้นงานตามรูปทรงที่ต้องการ โดยไม่จำเป็นต้องใช้การตัดเฉือนมากนัก จึงช่วยลดทั้งต้นทุนและเวลาในการผลิตอย่างมากเลยครับ

ไม่ว่าจะเป็นอุตสาหกรรมฝาสูบในเครื่องยนต์ จานเบรก ท่ออุตสาหกรรม หรือใบพัดกังหัน เป็นต้นนะครับ ทุกชิ้นล้วนเกิดขึ้นจากการหล่อโลหะ ที่ผสานทั้งศาสตร์ดั้งเดิมและเทคโนโลยีสมัยใหม่เข้าไว้ด้วยกัน ดังนั้น หากมองภาพรวมของการผลิตในอุตสาหกรรม “งานหล่อโลหะ” ยังคงเป็นขั้นตอนที่ขาดไม่ได้ และยังคงพัฒนาให้ทันสมัยเพื่อรองรับความต้องการของโลกอุตสาหกรรมในอนาคต ส่วนรายละเอียดจะเป็นอย่างไร เราตามไปรับชมในบทความกันนะครับ

พื้นฐานความรู้ภาพรวมของงานหล่อโลหะ (Basic of metal casting)

โดยเบสิคหรือพื้นฐานของ การหล่อโลหะ (Metal Casting) ให้เพื่อนๆคิดตามว่ามันคือกระบวน “การทำให้โลหะอยู่ในสภาพหลอมเหลว” จากนั้นเทโลหะเหลวๆที่มีอุณหภูมิสูงเทลงไปในแบบ (Mold) ที่เตรียมไว้โดยลักษณะรูปทรงจะถูกออกแบบไว้เหมือนชิ้นงานที่ต้องการ จากนั้นพออุณหภูมิน้ำโลหะเย็นตัวโลหะ โลหะจะเปลี่ยนสถานะจากของแข็งกลายเป็นของเหลว ดังนั้นจึงเกิดเป็นชิ้นงานตามรูปทรงที่ต้องการไว้นั่นเองครับ

หลักการพื้นฐาน:
โลหะ → ทำให้ร้อนจนหลอมเหลว → เทลงแม่พิมพ์ → เย็นแข็งตัว → ได้ชิ้นงาน

จุดแข็งของการหล่อโลหะ คือสามารถผลิตชิ้นส่วนที่มี รูปร่างซับซ้อน ขนาดใหญ่ และผลิตจำนวนมากได้ โดยไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องจักรกลตัดเฉือนมากนัก

อุณหภูมิการหล่อโลหะ (Melting & Pouring Temperature)

อุณหภูมิการหล่อขึ้นอยู่กับชนิดของโลหะ เนื่องจากแต่ละชนิดมีจุดหลอมเหลวไม่เท่ากัน และมักต้องเทที่สูงกว่าจุดหลอมเหลวเล็กน้อยเพื่อให้ไหลเข้าแม่พิมพ์ได้สะดวก

โลหะ / โลหะผสม	จุดหลอมเหลว (°C)	อุณหภูมิเท (Pouring Temp) โดยประมาณ
อะลูมิเนียม (Al)	660 °C	700–800 °C
ทองแดง (Cu)	1,085 °C	1,150–1,250 °C
เหล็กกล้า (Steel)	~1,370–1,540 °C	1,550–1,650 °C
เหล็กหล่อ (Cast Iron)	~1,150–1,200 °C	1,250–1,350 °C
แมกนีเซียม (Mg)	650 °C	680–750 °C
ไททาเนียม (Ti)	1,670 °C	1,700–1,800 °C

การเย็นตัวและแข็งตัว (Solidification & Cooling)

1. ช่วงการเย็นตัว (Cooling Curve)

• โลหะเหลวเมื่อเทลงแม่พิมพ์จะ ลดอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว
• ถึงจุดหลอมเหลว → เกิด การแข็งตัว (Solidification) → ปลดปล่อยความร้อนแฝง (Latent Heat)
• หลังจากแข็งตัวแล้ว → ลดอุณหภูมิลงจนถึงอุณหภูมิห้อง

2. อัตราการเย็นตัวมีผลโดยตรงกับคุณภาพชิ้นงาน

• เย็นเร็ว → เนื้อโลหะละเอียด แข็งแรง แต่เสี่ยงรอยแตกร้าวเพราะความเค้น
• เย็นช้า → เนื้อโลหะหยาบขึ้น แต่ช่วยลดความเค้นและการบิดงอ

3. การควบคุมการเย็นตัว

• ใช้ แม่พิมพ์โลหะ (Metal Mold) → ระบายความร้อนเร็ว → ผิวเรียบ แข็งแรง
• ใช้ แม่พิมพ์ทราย (Sand Mold) → ระบายความร้อนช้า → เหมาะกับงานใหญ่ ลดความเค้นในชิ้นงาน
• งานพิเศษ เช่น Blade กังหันไอพ่น จะใช้การควบคุมการเย็นแบบ Directional Solidification หรือ Single Crystal เพื่อเพิ่มความทนทาน

โดยสรุป: โลหะส่วนใหญ่ต้องหล่อที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลว 50–200 °C และการเลือกแม่พิมพ์ + การควบคุมการเย็นตัว จะเป็นปัจจัยหลักที่กำหนดคุณภาพของชิ้นงาน

ขั้นตอนการหล่อโลหะแบบ Step by Step

การหล่อโลหะไม่ได้มีเพียงแค่ “การเทโลหะเหลวลงแม่พิมพ์” เท่านั้น แต่เป็นกระบวนการที่ต้องใช้ความรู้ทั้งด้านวิศวกรรมวัสดุ กลศาสตร์การไหลของของไหล และการควบคุมคุณภาพตั้งแต่ต้นน้ำไปจนถึงปลายน้ำ โดยสามารถแบ่งออกเป็น 7 ขั้นตอนหลักดังนี้นะครับ

1) การออกแบบชิ้นงาน (Design)

• ใช้ CAD/CAM/CAE: วิศวกรจะออกแบบชิ้นงานด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ 3 มิติ (เช่น SolidWorks, CATIA, AutoCAD)

• คำนวณการหดตัว (Shrinkage Allowance): โลหะทุกชนิดเมื่อเย็นตัวจะแข็งและหดตัว ต้องเผื่อขนาดตั้งแต่ 0.5–2% ขึ้นอยู่กับวัสดุ

• การจำลองการไหล (Flow Simulation): ใช้ซอฟต์แวร์จำลองการไหลและการแข็งตัวของโลหะ (เช่น MAGMASoft, ProCAST) เพื่อป้องกันการเกิด โพรงอากาศ (Porosity) หรือ รอยแตกร้าว (Crack)

2) การสร้างแบบหล่อ (Mold Making)

• แม่พิมพ์ทราย (Sand Mold):
  ทำจากทรายผสมสารยึดเกาะ ข้อดีคือราคาถูก เหมาะกับงานชิ้นใหญ่ แต่ใช้ครั้งเดียว

• แม่พิมพ์โลหะ (Metal Mold / Permanent Mold):
  ทำจากเหล็กหรือเหล็กกล้า ใช้ซ้ำได้หลายพันครั้ง ให้ผิวเรียบและความแม่นยำสูงกว่า

• การออกแบบทางเดินโลหะ (Gating System):
  ต้องกำหนด ทางไหลเข้า (Gate), ทางระบายแก๊ส (Vent), ทางวิ่งโลหะ (Runner) เพื่อควบคุมการไหลไม่ให้เกิดการกระแทกและฟองอากาศ

3) การหลอมโลหะ (Melting)

ใช้ เตาหลอม ตามชนิดวัสดุ เช่น

• Induction Furnace (เตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า) – ให้ความร้อนเร็ว ควบคุมได้แม่นยำ
• Electric Arc Furnace – เหมาะสำหรับการหลอมเหล็กกล้าในปริมาณมาก

โลหะที่นิยมหล่อ: เหล็กหล่อ, เหล็กกล้า, อะลูมิเนียม, ทองแดง, แมกนีเซียม, ไททาเนียม

ต้องควบคุมอุณหภูมิให้สูงกว่าจุดหลอมเหลว 50–200 °C เพื่อความไหลตัวที่ดี

4) การเทโลหะ (Pouring)

• โลหะที่หลอมเหลวจะถูกเทลงแม่พิมพ์ผ่าน ทางวิ่งโลหะ (Runner)

การเทมี 2 วิธีหลัก:

• Gravity Pouring → เทโดยแรงโน้มถ่วง
• Pressure / Vacuum Pouring → ใช้แรงดัน/สุญญากาศช่วยดันโลหะเพื่อให้ไหลเต็มแม่พิมพ์

ปัจจัยสำคัญ: ความเร็วการเท

• ถ้าเร็วเกินไป = ฟองอากาศและการกระแทก → เกิดโพรง
• ถ้าช้าเกินไป = โลหะเย็นตัวก่อน → ไม่เต็มแม่พิมพ์

5) การเย็นตัวและแข็งตัว (Solidification)

เมื่อโลหะในแม่พิมพ์ลดอุณหภูมิถึงจุดหลอมเหลว → เกิดการแข็งตัว

การแข็งตัวมี 2 ลักษณะ:

• Equiaxed Solidification: เกิดผลึกโลหะหลายทิศทาง → เนื้อไม่สม่ำเสมอ
• Directional Solidification: ควบคุมให้แข็งตัวในทิศทางเดียว → เนื้อแน่น แข็งแรงกว่า

การควบคุมอัตราการเย็นมีผลโดยตรงกับความแข็งแรงและโครงสร้างจุลภาคของโลหะ

6) การนำออกจากแบบ (Shakeout & Removal)

• เมื่อโลหะเย็นตัวจนแข็ง → ต้องแยกชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์

• สำหรับแม่พิมพ์ทราย: ทุบ/สั่นสะเทือน เพื่อให้ทรายแตกตัว

• สำหรับแม่พิมพ์โลหะ: เปิดแม่พิมพ์ เหมือนการเปิดโมลด์ฉีดพลาสติก

7) การทำความสะอาดและปรับแต่ง (Cleaning & Finishing)

• ตัดส่วนเกิน: เช่น Gate, Runner, Riser ออก

• ทำความสะอาดผิว: ใช้วิธี Shot Blasting, Grinding, หรือ Pickling (กรดกัดสนิม)

8) ตรวจสอบคุณภาพ (Quality Inspection)

• การทดสอบไม่ทำลาย (NDT) เช่น X-Ray, Ultrasonic Test เพื่อตรวจหาช่องว่างภายใน
• ตรวจสอบขนาดด้วย CMM (Coordinate Measuring Machine)

3. ประเภทของงานหล่อโลหะ (Types of Metal Casting)

1) การหล่อทราย (Sand Casting)

การหล่อทรายเป็นวิธีที่เก่าแก่และแพร่หลายที่สุดในอุตสาหกรรม เนื่องจากใช้วัสดุที่หาง่ายอย่าง “ทราย” ผสมกับดินเหนียวหรือสารยึดเกาะมาทำแม่พิมพ์ หลังจากเทโลหะแล้ว แม่พิมพ์ทรายจะถูกทำลายเพื่อดึงชิ้นงานออกมา

• ลักษณะเด่น: เหมาะกับการผลิตชิ้นงานขนาดใหญ่ เช่น ฝาสูบ บล็อกเครื่องยนต์ หรือชิ้นส่วนโครงสร้างที่ไม่ต้องการความละเอียดสูงมาก
• ข้อจำกัด: ผิวชิ้นงานที่ได้มักไม่เรียบ ต้องนำไปกลึง เจียร หรือตกแต่งเพิ่มเติม

2) การหล่อแบบถาวร (Permanent Mold Casting)

ในวิธีนี้ใช้แม่พิมพ์ที่ทำจากโลหะ เช่น เหล็กหรือเหล็กกล้า ซึ่งสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้หลายร้อยถึงหลายพันครั้ง โลหะหลอมเหลวจะถูกเทลงแม่พิมพ์โลหะโดยตรง

• ลักษณะเด่น: ได้ผิวงานที่เรียบและมีความแม่นยำมากกว่าแบบหล่อทราย อายุการใช้งานของแม่พิมพ์ยาวนาน ทำให้เหมาะสำหรับงานผลิตจำนวนปานกลางถึงมาก
• ข้อจำกัด: ต้นทุนการทำแม่พิมพ์สูง และไม่เหมาะกับงานชิ้นใหญ่เกินไป

3) การหล่อด้วยแรงดัน (Die Casting)

เป็นกระบวนการที่ใช้ “แรงดันสูง” ฉีดโลหะเหลวเข้าสู่แม่พิมพ์โลหะ ทำให้โลหะไหลเต็มและได้รูปร่างที่ละเอียดมาก วิธีนี้นิยมมากในอุตสาหกรรมยานยนต์และอิเล็กทรอนิกส์

• ลักษณะเด่น: ได้ชิ้นงานที่มีผิวเรียบ รายละเอียดคมชัด และผลิตในปริมาณมากได้อย่างรวดเร็ว เช่น อะไหล่รถยนต์ ฝาครอบเครื่องจักร
• ข้อจำกัด: ค่าแม่พิมพ์สูงมาก จึงเหมาะกับการผลิตแบบ Mass Production เท่านั้น

4) การหล่อแบบ Investment (Lost Wax Casting)

เป็นเทคนิคที่ใช้ “ขี้ผึ้ง” มาปั้นเป็นต้นแบบ แล้วนำไปเคลือบด้วยเซรามิกหลายชั้น เมื่อเผาออก ขี้ผึ้งจะละลายหายไป เหลือช่องว่างสำหรับเทโลหะ วิธีนี้ให้ความละเอียดสูงที่สุดในบรรดาวิธีการหล่อ

• ลักษณะเด่น: ได้ชิ้นงานที่ซับซ้อน รายละเอียดเล็ก ๆ เช่น ช่องเล็ก ครีบ หรือฟันละเอียด สามารถผลิตได้อย่างแม่นยำ เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมการบิน ใบพัดกังหัน และงานศิลป์ประณีต
• ข้อจำกัด: ขั้นตอนมาก ใช้เวลานาน และต้นทุนต่อชิ้นสูงกว่าวิธีอื่น

5) การหล่อแรงเหวี่ยง (Centrifugal Casting)

ใช้หลักการหมุนแม่พิมพ์ด้วยความเร็วสูง แล้วเทโลหะเหลวเข้าไป แรงเหวี่ยงจะทำให้โลหะกระจายตัวไปเกาะผนังแม่พิมพ์และแข็งตัวเป็นรูปทรงกลม/ทรงกระบอก

• ลักษณะเด่น: เหมาะสำหรับผลิตชิ้นงานทรงกระบอก เช่น ท่อ ปลอกกระบอก เสื้อสูบ หรือแหวน โดยได้เนื้อโลหะที่หนาแน่นและแข็งแรงบริเวณผิว
• ข้อจำกัด: จำกัดรูปทรงผลิตได้เฉพาะชิ้นงานวงกลม/ทรงกระบอก

วิธีการหล่อ	วัสดุแม่พิมพ์	ลักษณะงานที่เหมาะสม	ข้อดี	ข้อเสีย	ตัวอย่างการใช้งาน
หล่อทราย (Sand Casting)	ทรายผสมดินเหนียว/สารยึดเกาะ	งานขนาดใหญ่ ซับซ้อนปานกลาง ผลิตไม่มาก	ราคาถูก ทำง่าย ใช้ได้กับงานชิ้นใหญ่	ผิวงานหยาบ ต้อง Machining เพิ่ม	ฝาสูบ บล็อกเครื่องยนต์ ฐานเครื่องจักร
หล่อแบบถาวร (Permanent Mold)	แม่พิมพ์โลหะ (เหล็ก/เหล็กกล้า)	งานปริมาณปานกลาง-มาก รูปร่างไม่ซับซ้อนเกินไป	ผิวเรียบ แข็งแรง ใช้ซ้ำได้หลายครั้ง	ค่าแม่พิมพ์สูง ไม่เหมาะกับงานชิ้นใหญ่มาก	ล้อแม็กซ์ อะไหล่ยานยนต์ทั่วไป
หล่อด้วยแรงดัน (Die Casting)	แม่พิมพ์โลหะ + เครื่องฉีดแรงดัน	งานจำนวนมาก ต้องการความละเอียดสูง	ผลิตเร็ว รายละเอียดคม ผิวเรียบ	ค่าแม่พิมพ์และเครื่องจักรสูงมาก	ฝาครอบเครื่องจักร อะไหล่รถยนต์
หล่อ Investment (Lost Wax)	ขี้ผึ้ง + เซรามิกเคลือบ	งานซับซ้อนมาก รายละเอียดเล็ก	ความละเอียดสูงที่สุด ทำงานซับซ้อนได้	ขั้นตอนมาก ใช้เวลานาน ต้นทุนสูง	ใบพัดกังหัน อะไหล่อากาศยาน งานศิลป์
หล่อแรงเหวี่ยง (Centrifugal)	แม่พิมพ์โลหะหมุน	งานทรงกระบอก/วงกลม	เนื้อโลหะหนาแน่น แข็งแรง เหมาะกับท่อ	จำกัดรูปทรงผลิตได้	ท่อ เสื้อสูบ แหวนโลหะ

4. จุดเด่น–จุดด้อยของการหล่อโลหะ

จุดเด่น :

• ผลิตชิ้นงาน ขนาดใหญ่และซับซ้อนได้ง่าย

• ต้นทุนต่อชิ้นต่ำ (เมื่อผลิตจำนวนมาก)

• วัสดุหลากหลาย (เหล็ก, อลูมิเนียม, ทองแดง, ไททาเนียม)

• ไม่จำเป็นต้อง Machining ทั้งหมด (ลดต้นทุนการตัดเฉือน)

จุดด้อย

• ความแม่นยำต่ำกว่า Machining หรือ 3D Printing

• อาจเกิด รูพรุน/รอยแตกร้าว จากการเย็นตัวไม่สม่ำเสมอ

• ต้องใช้เวลาในการเตรียมแม่พิมพ์

• ไม่เหมาะกับการผลิตจำนวนน้อยที่ต้องการความละเอียดสูง

สรุป

กล่าวโดยสรุป การหล่อโลหะเป็นรากฐานของงานวิศวกรรมการผลิต ที่ยังคงสำคัญอย่างยิ่ง แม้จะมีเทคโนโลยีใหม่ ๆ เช่น CNC หรือ 3D Printing แต่การหล่อก็ยังเป็นกระบวนการที่ประหยัด คุ้มค่า และตอบโจทย์การผลิตจำนวนมากในปัจจุบัน

พบกับเทรนด์ล่าสุดของอุตสาหกรรมการหล่อโลหะ! ✨

หากคุณอยากอัปเดตความรู้และเทคโนโลยีใหม่ ๆ ในวงการ การหล่อโลหะ (Metal Casting) ไม่ว่าจะเป็น การประยุกต์ใช้งานจริงในอุตสาหกรรมยานยนต์ ก่อสร้าง พลังงาน และอากาศยานห้ามพลาดงาน หลักการทำงานของการหล่อโลหะ เทคนิคการผลิตและประเภทการหล่อต่าง ๆ เช่น Sand Casting, Die Casting, Investment Casting จุดเด่น จุดด้อย และข้อควรรู้ในการเลือกวิธีการหล่อ ห้ามพลาดงาน

WIRE & TUBE SOUTHEAST ASIA 2025 | GIFA & METEC SOUTHEAST ASIA 2025
📍 ณ ไบเทค บางนา กรุงเทพฯ

---

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