กระบวนการหล่อโลหะ

การหล่อเป็นวิธีการขึ้นรูปโลหะที่เก่าแก่ที่สุดวิธีหนึ่งที่มนุษย์รู้จัก โดยทั่วไปหมายถึงการเทโลหะหลอมเหลวลงในแม่พิมพ์ทนไฟที่มีช่องรูปร่างที่จะทำและปล่อยให้แข็งตัว เมื่อไหร่
แข็งตัววัตถุโลหะที่ต้องการจะถูกนำออกจากแม่พิมพ์ทนไฟไม่ว่าจะโดยการทำลายแม่พิมพ์หรือโดยการแยกแม่พิมพ์ออกจากกัน วัตถุที่แข็งตัวเรียกว่าการหล่อ กระบวนการนี้เรียกอีกอย่างว่าการก่อตั้ง

1. ประวัติกระบวนการหล่อ
กระบวนการหล่ออาจถูกค้นพบเมื่อประมาณค 3500 ปีก่อนคริสตกาลในเมโสโปเตเมีย ในหลายส่วนของโลกในช่วงเวลานั้นแกนทองแดงและวัตถุแบนอื่น ๆ ถูกเปิดออกในแม่พิมพ์เปิดที่ทำจากหินหรืออบ
ดินเหนียว. แม่พิมพ์เหล่านี้โดยพื้นฐานแล้วเป็นชิ้นเดียว แต่ในช่วงเวลาต่อมาเมื่อต้องการทำวัตถุทรงกลมแม่พิมพ์ดังกล่าวจึงถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนขึ้นไปเพื่อให้สะดวกในการถอนของวัตถุทรงกลม
ยุคสำริด (ค 2,000 ปีก่อนคริสตกาล) นำมาซึ่งการปรับแต่งมากขึ้นในกระบวนการหล่อ เป็นครั้งแรกที่อาจมีการประดิษฐ์แกนสำหรับทำกระเป๋ากลวงในสิ่งของ แกนเหล่านี้ทำจากดินเผา
นอกจากนี้ยังมีการใช้กระบวนการ cire perdue หรือ lost wax สำหรับการทำเครื่องประดับและงานละเอียด

เทคโนโลยีการหล่อได้รับการปรับปรุงอย่างมากโดยชาวจีนตั้งแต่ประมาณ 1,500 ปีก่อนคริสตกาล ก่อนหน้านั้นไม่มีหลักฐานเกี่ยวกับกิจกรรมการหล่อใด ๆ ที่พบในประเทศจีน พวกเขาดูเหมือนจะไม่ได้เป็นใหญ่
ใช้กระบวนการ cire perdue หรือใช้อย่างกว้างขวาง แต่แทนที่จะเชี่ยวชาญในแม่พิมพ์หลายชิ้นสำหรับงานที่มีความซับซ้อนสูง พวกเขาใช้เวลาส่วนใหญ่ในการปรับแต่งแม่พิมพ์จนละเอียดจนแทบจะไม่ได้
งานตกแต่งใด ๆ ที่จำเป็นสำหรับการหล่อที่ทำจากแม่พิมพ์ พวกเขาอาจทำแม่พิมพ์ที่มีชิ้นส่วนที่ติดตั้งอย่างระมัดระวังจำนวนสามสิบหรือมากกว่า ในความเป็นจริงมีการขุดพบแม่พิมพ์ดังกล่าวจำนวนมาก
การขุดค้นทางโบราณคดีในส่วนต่างๆของจีน

อารยธรรมลุ่มแม่น้ำสินธุเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องของการหล่อทองแดงและทองสัมฤทธิ์สำหรับเครื่องประดับอาวุธเครื่องมือและเครื่องใช้ต่างๆ แต่ไม่มีการปรับปรุงเทคโนโลยีมากนัก จากตัวแปร
วัตถุและรูปแกะสลักที่ขุดได้จากไซต์ลุ่มแม่น้ำสินธุดูเหมือนว่าพวกเขาคุ้นเคยกับวิธีการหล่อที่เป็นที่รู้จักเช่นแม่พิมพ์แบบเปิดแม่พิมพ์ชิ้นและกระบวนการ cire perdue

แม้ว่าอินเดียจะได้รับการยกย่องในเรื่องการประดิษฐ์เหล็กเบ้าหลอม แต่ก็มีการค้นพบเหล็กไม่มากนักในอินเดีย มีหลักฐานว่าการก่อตั้งเหล็กเริ่มต้นเมื่อประมาณ 1,000 ปีก่อนคริสตกาลในซีเรียและเปอร์เซีย มันจะปรากฏขึ้น
เทคโนโลยีการหล่อเหล็กในอินเดียถูกนำมาใช้ตั้งแต่ครั้งการรุกรานของอเล็กซานเดอร์มหาราชราว 300 ปีก่อนคริสตกาล

เสาเหล็กที่มีชื่อเสียงในปัจจุบันตั้งอยู่ใกล้กับ Qutb minar ในเดลีเป็นตัวอย่างของทักษะทางโลหะวิทยาของชาวอินเดียโบราณ มีความยาว 7.2 ม. และทำจากเหล็กอ่อนบริสุทธิ์ สิ่งนี้ถือว่ามาจากไฟล์
สมัยจันทรคุปตะที่ 2 (ค.ศ. 375-413) ของราชวงศ์คุปตะ อัตราการเกิดสนิมของเสานี้ซึ่งตั้งอยู่ด้านนอกในที่โล่งนั้นแทบจะเป็นศูนย์และแม้แต่ส่วนที่ฝังอยู่ก็เกิดสนิมในอัตราที่ช้ามาก นี้
จะต้องหล่อก่อนแล้วจึงตอกเป็นรูปร่างสุดท้าย

2. ข้อดีและข้อ จำกัด
กระบวนการหล่อถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการผลิตเนื่องจากมีข้อดีหลายประการ วัสดุที่หลอมเหลวจะไหลเข้าไปในส่วนเล็ก ๆ ในโพรงแม่พิมพ์และด้วยเหตุนี้จึงมีรูปร่างที่ซับซ้อนภายใน
หรือภายนอกสามารถทำได้ด้วยกระบวนการหล่อ เป็นไปได้ที่จะหล่อวัสดุใด ๆ ไม่ว่าจะเป็นเหล็กหรืออโลหะ นอกจากนี้เครื่องมือที่จำเป็นสำหรับการหล่อแม่พิมพ์นั้นง่ายมากและ
ราคาไม่แพง ดังนั้นสำหรับการทดลองผลิตหรือผลิตล็อตเล็ก ๆ จึงเป็นวิธีที่เหมาะ เป็นไปได้ในกระบวนการหล่อเพื่อวางจำนวนวัสดุตามที่ต้องการ ผลที่ตามมา
สามารถลดน้ำหนักในการออกแบบได้ โดยทั่วไปการหล่อจะถูกทำให้เย็นลงอย่างสม่ำเสมอจากด้านข้างทั้งหมดดังนั้นจึงคาดว่าจะไม่มีคุณสมบัติกำหนดทิศทาง มีโลหะบางชนิดและเจียด
ซึ่งสามารถแปรรูปได้โดยการหล่อเท่านั้นและไม่ใช่กระบวนการอื่นใดเช่นการปลอมเนื่องจากการพิจารณาทางโลหะวิทยา สามารถหล่อได้ทุกขนาดและน้ำหนักถึง 200 ตัน

อย่างไรก็ตามความแม่นยำของมิติและการเคลือบผิวที่ทำได้โดยกระบวนการหล่อทรายแบบปกติจะไม่เพียงพอสำหรับการใช้งานขั้นสุดท้ายในหลาย ๆ กรณี ในการพิจารณากรณีเหล่านี้แคสทินพิเศษบางอย่าง
มีการพัฒนากระบวนการต่างๆเช่นการหล่อขึ้นรูปซึ่งรายละเอียดจะได้รับในบทต่อ ๆ ไป นอกจากนี้กระบวนการหล่อทรายยังใช้แรงงานมากในระดับหนึ่งดังนั้นการปรับปรุงหลายอย่างจึงมุ่งเป้าไปที่
เช่นการขึ้นรูปด้วยเครื่องจักรและการหล่อโลหะ สำหรับวัสดุบางชนิดมักจะขจัดข้อบกพร่องที่เกิดจากความชื้นที่มีอยู่ในงานหล่อทรายได้ยาก

3. เงื่อนไขการคัดเลือกนักแสดง
ในบทต่อไปนี้จะเห็นการหล่อทรายซึ่งแสดงถึงกระบวนการพื้นฐานของการหล่อ ก่อนที่จะเข้าสู่รายละเอียดของกระบวนการการกำหนดจำนวนคำศัพท์การหล่อจะเป็น
เหมาะสม

กระติกน้ำ - กระติกน้ำขึ้นรูปคือสิ่งที่เก็บแม่พิมพ์ทรายไว้เหมือนเดิม ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของขวดในโครงสร้างแม่พิมพ์จะเรียกตามชื่อต่างๆเช่นลากรับมือและแก้ม มันถูกสร้างขึ้นจากไม้
สำหรับการใช้งานชั่วคราวหรือโดยทั่วไปของโลหะสำหรับการใช้งานในระยะยาว
ลาก - กระติกน้ำขึ้นรูปล่าง
Cope - กระติกน้ำด้านบน
แก้ม - กระติกน้ำขั้นกลางที่ใช้ในการปั้นสามชิ้น
รูปแบบ - รูปแบบคือแบบจำลองของวัตถุสุดท้ายที่จะทำขึ้นโดยมีการปรับเปลี่ยนบางอย่าง โพรงแม่พิมพ์ทำด้วยความช่วยเหลือของรูปแบบ
เส้นแบ่ง - นี่คือเส้นแบ่งระหว่างขวดพลาสติกทั้งสองที่ประกอบกันเป็นแม่พิมพ์ทราย ในรูปแบบแยกยังเป็นเส้นแบ่งระหว่างสองครึ่งของรูปแบบ
กระดานด้านล่าง - เป็นกระดานปกติที่ทำจากไม้ซึ่งใช้ในช่วงเริ่มต้นของการทำแม่พิมพ์ รูปแบบจะถูกเก็บไว้ที่กระดานด้านล่างก่อนแล้วโรยทรายลงไปจากนั้นจึงทำการกระแทกในการลาก
หันหน้าไปทางทราย - วัสดุคาร์บอเนเซียสจำนวนเล็กน้อยโรยลงบนพื้นผิวด้านในของช่องปั้นเพื่อให้ผิวสำเร็จดีขึ้นในการหล่อ
ทรายปั้น - เป็นวัสดุทนไฟที่เตรียมสดใหม่สำหรับทำโพรงแม่พิมพ์ เป็นส่วนผสมของซิลิกาเคลย์และความชื้นในสัดส่วนที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการและล้อมรอบ
รูปแบบขณะทำแม่พิมพ์
ทรายสำรอง - เป็นวัสดุทนไฟส่วนใหญ่ที่พบในแม่พิมพ์ ซึ่งประกอบด้วยทรายที่ใช้แล้วและเผา
แกนกลาง - ใช้สำหรับทำโพรงกลวงในการหล่อ
เทอ่าง - ช่องรูปกรวยเล็ก ๆ ที่ด้านบนของแม่พิมพ์ที่เทโลหะหลอมเหลว
Spure - ทางผ่านที่โลหะหลอมเหลวจากอ่างเทไปถึงโพรงแม่พิมพ์ ในหลายกรณีจะควบคุมการไหลของโลหะเข้าสู่แม่พิมพ์
Runner - ทางเดินในระนาบการแยกซึ่งมีการควบคุมการไหลของโลหะหลอมเหลวก่อนที่จะถึงโพรงแม่พิมพ์
ประตู - จุดเข้าจริงที่โลหะหลอมเหลวเข้าสู่โพรงแม่พิมพ์

Chaplet - Chaplets ใช้เพื่อรองรับแกนภายในโพรงแม่พิมพ์เพื่อดูแลน้ำหนักของตัวเองและเอาชนะกองกำลังโลหะ
Chill - Chills เป็นวัตถุที่เป็นโลหะซึ่งวางอยู่ในแม่พิมพ์เพื่อเพิ่มอัตราการหล่อเย็นของการหล่อเพื่อให้ได้อัตราการทำความเย็นที่สม่ำเสมอหรือตามที่ต้องการ
Riser - เป็นแหล่งกักเก็บโลหะหลอมเหลวที่มีอยู่ในการหล่อเพื่อให้โลหะร้อนสามารถไหลกลับเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ได้เมื่อปริมาณโลหะลดลงเนื่องจากการแข็งตัว

4. ขั้นตอนการทำแม่พิมพ์ทราย
ขั้นตอนในการทำแม่พิมพ์ทรายโดยทั่วไปอธิบายไว้ในขั้นตอนต่อไปนี้

ขั้นแรกให้วางกระดานด้านล่างไว้บนแท่นปั้นหรือบนพื้นทำให้พื้นผิวเรียบเสมอกัน กระติกน้ำแบบลากจะถูกคว่ำลงบนกระดานด้านล่างพร้อมกับส่วนลากของ
รูปแบบที่กึ่งกลางของขวดบนกระดาน ควรมีระยะห่างเพียงพอระหว่างรูปแบบและผนังของขวดซึ่งควรมีขนาด 50 ถึง 100 มม. โรยทรายหน้าแห้ง
กระดานและรูปแบบเพื่อให้เป็นเลเยอร์ที่ไม่เหนียว ทรายปั้นที่เตรียมสดใหม่ที่มีคุณภาพตามต้องการจะถูกเทลงในการลากและบนแบบที่มีความหนา 30 ถึง 50 มม. ส่วนที่เหลือของขวดลากคือ
เต็มไปด้วยทรายสำรองและกระแทกอย่างสม่ำเสมอเพื่ออัดทราย การกระแทกทรายควรทำอย่างเหมาะสมเพื่อไม่ให้อัดแน่นเกินไปซึ่งจะทำให้การหลบหนีของก๊าซทำได้ยาก
หรือหลวมเกินไปจนทำให้แม่พิมพ์มีความแข็งแรงไม่เพียงพอ หลังจากเสร็จสิ้นการกระแทกทรายส่วนเกินในขวดจะถูกขูดออกทั้งหมดโดยใช้แท่งแบนจนถึงระดับขอบขวด

ตอนนี้ด้วยลวดระบายซึ่งเป็นลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ถึง 2 มม. พร้อมปลายแหลมรูระบายจะถูกสร้างขึ้นในการลากไปจนสุดความลึกของขวดรวมถึงรูปแบบเพื่อความสะดวกในการกำจัดก๊าซ ระหว่างการหล่อ
การแข็งตัว เสร็จสิ้นการเตรียมการลาก

ตอนนี้ขวดลากที่เสร็จแล้วจะถูกกลิ้งไปที่กระดานด้านล่างเพื่อเผยให้เห็นรูปแบบดังที่แสดงในภาพ ใช้ขอบทรายรอบ ๆ ลวดลายได้รับการซ่อมแซมและวางครึ่งหนึ่งของรูปแบบไว้
รูปแบบการลากจัดแนวด้วยความช่วยเหลือของหมุดเดือย ขวดรับมือที่ด้านบนของการลากตั้งอยู่ในแนวเดียวกันอีกครั้งด้วยความช่วยเหลือของหมุด ทรายที่แยกส่วนแห้งจะถูกโรยให้ทั่วตามรอยลากและบนแบบ

หมุดป่วงสำหรับสร้างทางเดินป่วงอยู่ห่างจากแบบเล็กน้อยประมาณ 50 มม. นอกจากนี้ถ้าจำเป็นต้องเก็บพิน Ariser ไว้ในสถานที่ที่เหมาะสมและทรายปั้นที่เตรียมไว้ใหม่ในลักษณะเดียวกัน
ของการลากพร้อมกับทรายสำรองถูกโรย ทรายถูกกระแทกอย่างทั่วถึงเศษทรายส่วนเกินและรูระบายจะถูกสร้างขึ้นทั้งหมดในการรับมือเช่นเดียวกับการลาก

หมุดป่วงและพินไรเซอร์ถูกดึงออกจากขวดอย่างระมัดระวัง ต่อมากะละมังที่ตัดไว้ใกล้กับยอดป่วง การรับมือจะแยกออกจากการลากและทรายหลวม ๆ บนอินเทอร์เฟซการรับมือและการลาก
ของการลากถูกเป่าออกด้วยความช่วยเหลือของเครื่องสูบลม ตอนนี้การรับมือและรูปแบบการลากจะถูกถอนออกครึ่งหนึ่งโดยใช้เดือยวาดและเคาะรูปแบบรอบ ๆ เพื่อขยายโพรงแม่พิมพ์เล็กน้อยเพื่อให้
ผนังแม่พิมพ์ไม่ได้รับความเสียหายจากรูปแบบการถอน ทางวิ่งและประตูจะถูกตัดในแม่พิมพ์อย่างระมัดระวังโดยไม่ทำให้แม่พิมพ์เสีย ทรายส่วนเกินหรือหลวมที่พบในช่องวิ่งและโพรงแม่พิมพ์จะถูกเป่า
ออกไปโดยใช้ที่สูบลม ตอนนี้ทรายที่หันหน้าไปทางในรูปแบบของการวางถูกนำไปใช้ทั่วโพรงแม่พิมพ์และทางวิ่งซึ่งจะทำให้การหล่อที่เสร็จแล้วมีพื้นผิวที่ดี

แกนทรายแห้งเตรียมโดยใช้กล่องแกน หลังจากการอบที่เหมาะสมแล้วให้วางลงในช่องแม่พิมพ์ดังที่แสดงในรูปถ่าย การรับมือจะถูกแทนที่ด้วยการลากโดยดูแลการจัดตำแหน่งของทั้งสองโดยใช้
หมุด น้ำหนักที่เหมาะสมจะถูกเก็บไว้ในการรับมือเพื่อดูแลแรงโลหะที่สูงขึ้นในระหว่างการเทโลหะหลอมเหลว ตอนนี้แม่พิมพ์ดังที่แสดงในภาพพร้อมสำหรับการเทแล้ว