กระบวนการหล่อโลหะ

การหล่อเป็นหนึ่งในวิธีการขึ้นรูปโลหะที่เก่าแก่ที่สุดที่มนุษย์รู้จัก โดยทั่วไปหมายถึงการเทโลหะหลอมเหลวลงในแม่พิมพ์วัสดุทนไฟโดยมีช่องตามรูปร่างที่ต้องการสร้างและปล่อยให้แข็งตัว เมื่อไรเมื่อแข็งตัวแล้ว วัตถุโลหะที่ต้องการจะถูกนำออกจากแม่พิมพ์ทนไฟโดยการทำลายแม่พิมพ์หรือโดยการแยกแม่พิมพ์ออกจากกัน วัตถุที่แข็งตัวเรียกว่าการหล่อ กระบวนการนี้เรียกอีกอย่างว่าการก่อตั้ง และเรียกว่าโรงงานสมัยใหม่ที่เน้นการหล่อชิ้นส่วนโลหะโรงหล่อ.

1. ประวัติความเป็นมาของกระบวนการหล่อ
กระบวนการหล่ออาจถูกค้นพบประมาณประมาณ 3,500 ปีก่อนคริสตกาลในเมโสโปเตเมีย ใน​หลาย​ส่วน​ของ​โลก​ใน​ช่วง​นั้น ขวาน​ทองแดง​และ​วัตถุ​แบน​อื่น ๆ ถูก​ทำ​ใน​แบบ​เปิด​ที่​ทำ​จาก​หิน​หรือ​อบดินเหนียว โดยพื้นฐานแล้วแม่พิมพ์เหล่านี้เป็นชิ้นเดียว แต่ในระยะต่อมาเมื่อต้องทำวัตถุทรงกลม แม่พิมพ์ดังกล่าวก็ถูกแยกออกเป็นสองส่วนขึ้นไปเพื่อความสะดวกในการถอนวัตถุทรงกลมยุคสำริด (ประมาณ 2,000 ปีก่อนคริสตกาล) ได้นำความประณีตมาสู่กระบวนการหล่อมากขึ้น อาจเป็นครั้งแรกที่มีการประดิษฐ์แกนสำหรับทำกระเป๋ากลวงในวัตถุ แกนเหล่านี้ทำจากดินเผานอกจากนี้ กระบวนการไซร์เพอร์ดิวหรือขี้ผึ้งหายยังถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการทำเครื่องประดับและงานประณีต

เทคโนโลยีการหล่อได้รับการปรับปรุงอย่างมากโดยชาวจีนตั้งแต่ประมาณ 1,500 ปีก่อนคริสตกาล ก่อนหน้านั้นยังไม่มีหลักฐานว่ามีกิจกรรมการคัดเลือกนักแสดงใด ๆ ที่พบในจีน พวกเขาไม่ได้ดูเหมือนจะได้รับที่ดีคุ้นเคยกับกระบวนการ cire perdue และไม่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่มีความเชี่ยวชาญในการทำแม่พิมพ์หลายชิ้นแทนเพื่อสร้างงานที่มีความซับซ้อนสูง พวกเขาใช้เวลามากมายในการปรับปรุงแม่พิมพ์ให้สมบูรณ์แบบจนถึงรายละเอียดสุดท้ายจนแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยจำเป็นต้องมีงานตกแต่งขั้นสุดท้ายในการหล่อที่ทำจากแม่พิมพ์ พวกเขาอาจทำแม่พิมพ์เป็นชิ้นซึ่งมีชิ้นส่วนประกอบอย่างระมัดระวัง จำนวนตั้งแต่สามสิบชิ้นขึ้นไป อันที่จริง มีการขุดพบแม่พิมพ์ดังกล่าวจำนวนมากการขุดค้นทางโบราณคดีในส่วนต่างๆ ของจีน

อารยธรรมลุ่มแม่น้ำสินธุยังเป็นที่รู้จักจากการหล่อทองแดงและทองสัมฤทธิ์อย่างกว้างขวางเพื่อใช้เป็นเครื่องประดับ อาวุธ เครื่องมือ และเครื่องใช้ต่างๆ แต่เทคโนโลยียังไม่มีการปรับปรุงมากนัก จากวารีวัตถุและรูปแกะสลักที่ขุดขึ้นมาจากแหล่งลุ่มแม่น้ำสินธุ ดูเหมือนว่าพวกเขาจะคุ้นเคยกับวิธีการหล่อที่รู้จักทั้งหมด เช่น แม่พิมพ์แบบเปิด แม่พิมพ์เป็นชิ้น และกระบวนการ cire perdue

แม้ว่าอินเดียอาจได้รับเครดิตจากการประดิษฐ์เหล็กเบ้าหลอม แต่การก่อตั้งเหล็กยังไม่ชัดเจนในอินเดียมากนัก มีหลักฐานว่าการก่อตั้งเหล็กเริ่มขึ้นเมื่อประมาณ 1,000 ปีก่อนคริสตกาลในซีเรียและเปอร์เซีย มันปรากฏขึ้นที่การหล่อเหล็กเทคโนโลยีในอินเดียมีการใช้งานตั้งแต่สมัยการรุกรานของพระเจ้าอเล็กซานเดอร์มหาราช ประมาณ 300 ปีก่อนคริสตกาล

เสาเหล็กอันโด่งดังซึ่งปัจจุบันตั้งอยู่ใกล้กับ Qutb minar ในเดลี เป็นตัวอย่างหนึ่งของทักษะด้านโลหะวิทยาของชาวอินเดียโบราณ มีความยาว 7.2 ม. และทำจากเหล็กอ่อนบริสุทธิ์ นี่ถือว่าเป็นของสมัยจันทรคุปต์ที่ 2 (ค.ศ. 375-413) แห่งราชวงศ์คุปตะ อัตราการเกิดสนิมของเสานี้ซึ่งตั้งอยู่กลางแจ้งในที่โล่งแทบจะเป็นศูนย์ และแม้แต่ส่วนที่ฝังอยู่ก็ยังเกิดสนิมในอัตราที่ช้ามาก นี้ต้องหล่อก่อนแล้วจึงทุบจนได้รูปทรงสุดท้าย

2. ข้อดีและข้อจำกัด
กระบวนการหล่อถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการผลิตเนื่องจากมีข้อดีหลายประการ วัสดุที่หลอมละลายจะไหลเข้าสู่ส่วนเล็กๆ ในช่องแม่พิมพ์ และรูปร่างที่ซับซ้อนใดๆ ก็ตามภายในหรือภายนอกก็สามารถทำได้ด้วยกระบวนการหล่อ สามารถหล่อวัสดุใดๆ ก็ได้ ไม่ว่าจะเป็นเหล็กหรือไม่ใช่เหล็กก็ตาม นอกจากนี้เครื่องมือที่จำเป็นสำหรับการหล่อแม่พิมพ์นั้นง่ายมากและราคาไม่แพง ด้วยเหตุนี้ สำหรับการทดลองผลิตหรือการผลิตล็อตเล็กๆ จึงเป็นวิธีการที่เหมาะสมที่สุด ในกระบวนการหล่อนั้นเป็นไปได้ โดยสามารถวางปริมาณวัสดุตามที่ต้องการได้ ส่งผลให้สามารถลดน้ำหนักในการออกแบบได้การหล่อโดยทั่วไปจะถูกระบายความร้อนอย่างสม่ำเสมอจากทุกด้าน ดังนั้นจึงคาดว่าจะไม่มีคุณสมบัติด้านทิศทาง มีโลหะและโลหะผสมบางชนิดซึ่งสามารถแปรรูปได้โดยการหล่อเท่านั้น และไม่สามารถผ่านกระบวนการอื่นใด เช่น การตีขึ้นรูป เนื่องจากคำนึงถึงโลหะวิทยา สามารถทำการหล่อได้ทุกขนาดและน้ำหนัก มากถึง 200 ตัน

อย่างไรก็ตาม ความแม่นยำของมิติและการตกแต่งพื้นผิวทำได้ตามปกติกระบวนการหล่อทรายจะไม่เพียงพอสำหรับการสมัครขั้นสุดท้ายในหลายกรณี เพื่อนำกรณีเหล่านี้มาพิจารณา จึงมีการคัดเลือกนักแสดงเป็นพิเศษกระบวนการต่างๆ เช่น การหล่อแบบไดคาสติ้งได้รับการพัฒนาขึ้น โดยมีรายละเอียดระบุไว้ในบทต่อๆ ไป นอกจากนี้ กระบวนการหล่อทรายยังต้องใช้แรงงานมากในระดับหนึ่ง ดังนั้นจึงมีการปรับปรุงหลายอย่างเช่นการขึ้นรูปด้วยเครื่องจักรและการใช้เครื่องจักรในโรงหล่อ สำหรับวัสดุบางชนิด มักจะเป็นเรื่องยากที่จะขจัดข้อบกพร่องที่เกิดจากความชื้นที่มีอยู่การหล่อทราย-

3. เงื่อนไขการคัดเลือกนักแสดง
ในบทต่อไปนี้ เราจะเห็นรายละเอียดของการหล่อทรายซึ่งแสดงถึงกระบวนการพื้นฐานของการหล่อ ก่อนที่จะลงรายละเอียดกระบวนการ จะต้องกำหนดคำศัพท์ในการหล่อจำนวนหนึ่งก่อนเหมาะสม.

กระติกน้ำ– ขวดปั้นคือขวดที่ยึดแม่พิมพ์ทรายไว้ครบถ้วน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของขวดในโครงสร้างของแม่พิมพ์ จึงมีชื่อเรียกต่างๆ มากมาย เช่น ลาก รับมือ และแก้ม มันถูกสร้างขึ้นจากไม้สำหรับการใช้งานชั่วคราวหรือโลหะโดยทั่วไปสำหรับการใช้งานในระยะยาว
ลาก– ขวดปั้นด้านล่าง
รับมือ– ขวดปั้นด้านบน
แก้ม– ขวดขึ้นรูประดับกลางที่ใช้ในการขึ้นรูปสามชิ้น
ลวดลาย– Pattern เป็นแบบจำลองของวัตถุขั้นสุดท้ายที่จะทำการปรับเปลี่ยนบางอย่าง โพรงแม่พิมพ์ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ลวดลาย
เส้นพรากจากกัน– นี่คือเส้นแบ่งระหว่างขวดขึ้นรูปสองขวดที่ประกอบเป็นแม่พิมพ์ทราย ในรูปแบบแยก ยังเป็นเส้นแบ่งระหว่างสองซีกของรูปแบบด้วย
กระดานล่าง– เป็นกระดานที่ปกติทำจากไม้ซึ่งใช้เมื่อเริ่มทำแม่พิมพ์ ขั้นแรกลวดลายจะถูกเก็บไว้บนกระดานด้านล่าง จากนั้นโรยทรายลงไป จากนั้นจึงทำการชนด้วยการลาก
หันหน้าไปทางทราย– วัสดุคาร์บอนจำนวนเล็กน้อยโรยบนพื้นผิวด้านในของช่องขึ้นรูปเพื่อให้พื้นผิวการหล่อดีขึ้น
ทรายปั้น– เป็นวัสดุทนไฟที่เตรียมใหม่เพื่อใช้ทำโพรงแม่พิมพ์ เป็นส่วนผสมของดินซิลิกาและความชื้นในสัดส่วนที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการและล้อมรอบลวดลายขณะทำแม่พิมพ์
ทรายรอง– มันเป็นสิ่งที่ถือเป็นวัสดุทนไฟส่วนใหญ่ที่พบในแม่พิมพ์ ประกอบด้วยทรายใช้แล้วและทรายเผา
แกนกลาง– ใช้สำหรับทำโพรงกลวงในการหล่อ
อ่างล้างหน้า– ช่องรูปกรวยเล็กๆ ที่ด้านบนของแม่พิมพ์เพื่อเทโลหะหลอมเหลวลงไป
เดือย– ช่องทางที่โลหะหลอมเหลวจากอ่างเทไปถึงโพรงแม่พิมพ์ ในหลายกรณีจะควบคุมการไหลของโลหะเข้าสู่แม่พิมพ์
นักวิ่ง– ทางเดินในระนาบการแยกส่วนซึ่งมีการควบคุมการไหลของโลหะหลอมเหลวก่อนที่จะถึงโพรงแม่พิมพ์
ประตู– จุดเริ่มต้นจริงที่โลหะหลอมเหลวจะเข้าสู่โพรงแม่พิมพ์
ประคำ– Chaplets ถูกใช้เพื่อรองรับแกนภายในโพรงแม่พิมพ์เพื่อดูแลน้ำหนักของมันเองและเอาชนะแรงทางโลหะ
เย็น– Chills คือวัตถุที่เป็นโลหะซึ่งถูกใส่ไว้ในแม่พิมพ์เพื่อเพิ่มอัตราการทำความเย็นของการหล่อเพื่อให้ได้อัตราการทำความเย็นที่สม่ำเสมอหรือตามที่ต้องการ
ไรเซอร์– เป็นที่กักเก็บโลหะหลอมเหลวไว้ในการหล่อเพื่อให้โลหะร้อนไหลกลับเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ได้เมื่อมีปริมาณโลหะลดลงเนื่องจากการแข็งตัว

4. ขั้นตอนการทำแม่พิมพ์ทราย
ขั้นตอนการทำแม่พิมพ์ทรายทั่วไปมีอธิบายไว้ในขั้นตอนต่อไปนี้:

ขั้นแรก ให้วางกระดานด้านล่างไว้บนแท่นขึ้นรูปหรือบนพื้น เพื่อทำให้พื้นผิวเรียบเสมอกัน ขวดลากขึ้นรูปจะถูกคว่ำไว้ที่กระดานด้านล่างพร้อมกับส่วนลากของลวดลายตรงกลางขวดบนกระดาน ควรมีระยะห่างเพียงพอระหว่างลวดลายและผนังขวด ซึ่งควรมีระยะห่างระหว่าง 50 ถึง 100 มม. โรยทรายที่หันหน้าแห้งให้ทั่วกระดานและลวดลายเพื่อให้เป็นชั้นที่ไม่เหนียวเหนอะหนะ ทรายปั้นที่เตรียมสดใหม่ที่มีคุณภาพตามต้องการจะถูกเทลงในแบบลากและบนลวดลายให้มีความหนา 30 ถึง 50 มม. ขวดลากที่เหลือคือเติมทรายสำรองให้เต็มและอัดทรายให้แน่นสม่ำเสมอ การกระแทกทรายควรทำอย่างถูกต้องเพื่อไม่ให้อัดแน่นจนเกินไปซึ่งจะทำให้ก๊าซหลุดออกได้ยากหรือหลวมจนเกินไปจนแม่พิมพ์มีกำลังไม่เพียงพอ หลังจากการกระแทกเสร็จสิ้น ทรายส่วนเกินในขวดจะถูกขูดให้หมดโดยใช้แท่งแบนจนถึงระดับขอบขวด

ขณะนี้ด้วยลวดระบายอากาศซึ่งเป็นลวดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ถึง 2 มม. ที่มีปลายแหลม รูระบายอากาศจะถูกสร้างโดยการลากจนเต็มความลึกของขวดตลอดจนตามรูปแบบที่อำนวยความสะดวกในการกำจัดก๊าซ ระหว่างการคัดเลือกนักแสดงการแข็งตัว เสร็จสิ้นการเตรียมการลาก

ขณะนี้ขวดลากที่เสร็จแล้วถูกกลิ้งไปที่กระดานด้านล่างโดยเผยให้เห็นรูปแบบตามที่แสดงในรูปภาพ ใช้วัสดุขัดเงา ขอบทรายรอบๆ ลวดลายได้รับการซ่อมแซม และวางครึ่งหนึ่งของลวดลายไว้ด้านบนรูปแบบการลากโดยจัดตำแหน่งด้วยหมุดเดือย ขวดรับมือที่ด้านบนของตัวลากนั้นอยู่ในแนวเดียวกันอีกครั้งโดยใช้หมุดช่วย ทรายแห้งที่แยกออกจากกันจะถูกโรยให้ทั่วตัวลากและบนลวดลาย

หมุดป่วงสำหรับทำทางป่วงจะอยู่ห่างจากรูปแบบเล็กน้อยประมาณ 50 มม. นอกจากนี้ หากจำเป็น ให้เก็บพินไรเซอร์ไว้ในสถานที่ที่เหมาะสม และทรายปั้นที่เตรียมไว้ใหม่ในลักษณะเดียวกันของการลากพร้อมกับทรายรองจะถูกโรย ทรายถูกกระแทกอย่างทั่วถึง ทรายที่ขูดส่วนเกินและมีรูระบายอากาศทั่วทั้งตัวรับมือเหมือนกับตอนลาก

หมุดป่วงและหมุดตัวยก e ถูกดึงออกจากขวดอย่างระมัดระวัง ต่อมามีการตัดอ่างเทบริเวณใกล้ด้านบนของป่วง รับมือจะถูกแยกออกจากการลากและทรายที่หลุดร่อนบนส่วนต่อประสานการรับมือและลากของการลากถูกเป่าออกด้วยความช่วยเหลือของเครื่องสูบลม ตอนนี้ ครึ่งรับมือและรูปแบบการลากจะถูกถอนออกโดยใช้เดือยแหลมและเคาะรูปแบบไปรอบๆ เพื่อขยายช่องแม่พิมพ์เล็กน้อยเพื่อให้ผนังแม่พิมพ์ไม่เสียหายจากรูปแบบการถอนออก นักวิ่งและประตูถูกตัดด้วยแม่พิมพ์อย่างระมัดระวังโดยไม่ทำให้แม่พิมพ์เสีย ทรายส่วนเกินหรือหลวมที่พบในรางน้ำและโพรงแม่พิมพ์จะถูกเป่าออกออกไปโดยใช้เครื่องเป่าลม ตอนนี้ ทรายที่หันหน้าออกจะถูกทาให้ทั่วโพรงแม่พิมพ์และรันเนอร์ ซึ่งจะทำให้การหล่อสำเร็จมีพื้นผิวที่ดี

แกนทรายแห้งเตรียมโดยใช้กล่องแกน หลังจากการอบที่เหมาะสมแล้ว ก็นำไปใส่ในช่องแม่พิมพ์ตามภาพ การรับมือจะถูกแทนที่ด้วยการลากเพื่อดูแลการจัดตำแหน่งของทั้งสองโดยใช้หมุด น้ำหนักที่เหมาะสมจะถูกเก็บไว้ที่ด้ามจับเพื่อดูแลแรงทางโลหะวิทยาที่สูงขึ้นในระหว่างการเทโลหะหลอมเหลว ตอนนี้แม่พิมพ์ตามภาพพร้อมสำหรับการเทแล้ว