โดยทีมวิศวกรรมผู้เชี่ยวชาญ บริษัท โพรเทค ทรานสเฟอร์ จำกัด
โรงงานจิวเวลรี่ส่วนใหญ่สร้างขึ้นมาเพื่อหล่อทองคำและเงิน การทำงานของเครื่องหล่อโลหะ จึงล้วนถูกปรับให้เข้ากับโลหะมีค่าที่ไหลลื่นและยืดหยุ่นได้ดีมากกว่าโลหะที่ ยืดหยุ่นยาก(สแตนเลส) แต่เมื่อลูกค้าต้องการชิ้นงานสแตนเลส กฎทุกข้อจึงเปลี่ยนไปในทันที
การทำแม่พิมพ์เพื่อการหล่อสแตนเลสเป็นหนึ่งในกลุ่มที่เติบโตเร็วที่สุดในอุตสาหกรรมจิวเวลรี่ นาฬิกา ตะขอ แหวน จี้ เครื่องประดับระดับ การแพทย์ และแฟชั่นที่ต้องการความทนทานสูง และทั้งหมดนี้ทำให้มีความต้องการใช้ที่มากขึ้น แต่หลายโรงงานก็มักเจอผลลัพธ์ที่น่าหงุดหงิดเหมือนกัน ไม่ว่าจะเป็นผิวขรุขระ การหล่อไม่เต็มแม่พิมพ์ และอัตราของเสียที่สูง ข่าวดีคือปัญหาเหล่านี้ไม่ใช่เรื่องดวง มันสามารถคาดเดาได้ และแก้ไขได้
ปัญหาไม่ได้อยู่ที่โลหะ แต่อยู่ที่กระบวนการ
ทองคำละลายที่อุณหภูมิประมาณ 1,064°C และไหลเข้าแม่พิมพ์ได้เหมือนน้ำ แต่สแตนเลสละลายที่ที่อุณหภูมิประมาณ 1,500°C และมีความหนืดใกล้เคียงกับน้ำเชื่อมข้น ความต่างในจุดนี้เปลี่ยนแปลงเกือบทุกขั้นตอน ที่คุณจะต้องทำงาน และเริ่มต้นจากสิ่งที่โรงงานส่วนใหญ่มักมองข้าม นั่นคือต้นเทียน
ระบบสปรูและฟีดเดอร์ที่ใช้ได้ผลดีกับทองคำและเงินจะล้มเหลวเมื่อใช้กับการหล่อสแตนเลส เพราะโลหะชนิดนี้หนักกว่า ไหลช้ากว่า และแข็งตัวเร็วกว่าในช่องแคบ ในทางปฏิบัติหมายความว่าสปรูของคุณต้องมีเส้นผ่าศูนย์กลางใหญ่กว่าที่คุณเคยใช้อย่างมีนัยสำคัญ อย่างน้อย 1.2 ถึง 1.5 เท่าของความหนาในส่วนที่หนาที่สุดของชิ้นงาน ตัวอย่างเช่น ถ้าคุณใช้สปรู 3 มล. กับทอง สแตนเลสจะต้องใช้ 4.5 มล. ขึ้นไป สปรูที่เล็กเกินไปจะแข็งตัวก่อนที่โพรงแม่พิมพ์จะเต็ม และไม่มีการปรับอุณหภูมิใดที่จะแก้ต้นหล่อที่ออกแบบมาสำหรับโลหะอีกชนิดได้
ฟีดเดอร์ ชิ้นส่วนกักเก็บโลหะที่ติดเพิ่มในบริเวณที่หนาของชิ้นงาน มีความสำคัญไม่แพ้กัน และมักถูกออกแบบให้เล็กเกินไปในการพยายามครั้งแรก สแตนเลสหดตัวประมาณ 4% เมื่อแข็งตัว ซึ่งมากกว่าทองคำหรือเงิน หากไม่มีฟีดเดอร์ที่มีขนาดเหมาะสมในทุกส่วนที่หนา การหดตัวนั้นจะกลายเป็นรูพรุน ตามดที่ติดอยู่ภายในชิ้นงาน คุณจะไม่เห็นมันจนกว่าจะขัดผิวงานเสร็จ และตอนนั้นชิ้นงานก็กลายเป็นของเสียไปแล้ว ฟีดเดอร์ที่ใหญ่ขึ้นและวางตำแหน่งถูกต้องจะรักษาโลหะเหลวให้พร้อมชดเชยการหดตัวที่เกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลา
การเลือกวัสดุฝังหล่อ: ขั้นตอนที่โรงงานส่วนใหญ่ทำพลาด
หากโรงงานของคุณใช้ ปูนยิปซัม ปูนมาตรฐานสำหรับทองคำและเงิน คุณไม่สามารถนำมาใช้กับสแตนเลสได้เลย
ยิปซัมสลายตัวระหว่าง 700–800°C และปล่อยก๊าซซัลเฟอร์เข้าไปในแม่พิมพ์โดยตรง ก๊าซเหล่านี้จะละลายเข้าสู่สแตนเลสที่หลอมเหลวและปรากฏเป็น รูพรุน หรือ ตามด คือ ฟองอากาศเล็กๆ ที่ติดอยู่ในชิ้นงาน ทำให้อ่อนแอและผิวเสีย ตัวเลือกที่ถูกต้องคือ ปูนฟอสเฟต มันคงตัวได้ดีเกิน 1,000°C ขยายตัวได้อย่างคาดเดาได้เพื่อป้องกันแม่พิมพ์แตก และยอมให้ก๊าซระบายออกแทนที่จะกักไว้ การเปลี่ยนวัสดุฝังหล่อเพียงอย่างเดียวสามารถกำจัดข้อบกพร่องที่พบบ่อยที่สุดได้เมื่อโรงงานเริ่มหล่อสแตนเลส
การควบคุมอุณหภูมิ: คลาดเคลื่อนเพียงเล็กน้อย ผลลัพธ์อาจแตกต่างอย่างมาก
สแตนเลสมีช่วงการเทที่เฉพาะเจาะจงมาก คือระหว่าง 1,500°C ถึง 1,550°C ต่ำกว่านั้น โลหะจะเริ่มแข็งตัวก่อนที่จะเต็มแม่พิมพ์ ซึ่งเรียกว่า มิสรัน หรือการหล่อไม่สมบูรณ์ หล่อไม่เต็มแบบ สูงกว่านั้น คุณภาพผิวจะลดลงอย่างรวดเร็ว
เบ้าหล่อ(แม่พิมพ์) ก็ต้องอยู่ที่อุณหภูมิที่เหมาะสมเมื่อทำการเท คือ โดยทั่วไปอยู่ที่ 850–950°C ขึ้นอยู่กับความหนาของชิ้นงาน แม่พิมพ์ที่เย็นเกินไปจะทำให้โลหะแข็งตัวในช่องก่อนที่จะไปถึงส่วนที่บาง นี่คือสาเหตุหลักของ การหล่อไม่เต็มแม่พิมพ์ ในงานจิวเวลรี่ และเกือบทั้งหมดเป็นปัญหาการจัดการอุณหภูมิ ไม่ใช่ปัญหาของเครื่องจักร
วิธีการเทโลหะมีผลมากกว่าที่คิด
เครื่องหล่อสมัยใหม่ที่ออกแบบสำหรับโลหะหนักอย่างสแตนเลส แพลทินัม หรือพัลลาเดียม ใช้ระบบการเทแบบเอียง (tilting pour) แทนที่จะเป็นระบบระบายจากก้นแบบดั้งเดิม เมื่อเทเอียง โลหะจะถูกถ่ายโอนในแนวนอนแทนที่จะตกลงจากด้านบน การเคลื่อนที่แบบคลื่นนิ่มๆ นี้รักษาสิ่งสกปรกให้อยู่บนผิว แทนที่จะพับรวมเข้ากับชิ้นงาน และเมื่อรวมกับการดูดสูญญากาศช่วยเติม จะผลักโลหะเข้าไปในรายละเอียดที่ละเอียดอ่อนซึ่งโลหะที่มีความหนืดสูงจะทิ้งให้ว่างไว้
ผลลัพธ์คือการ ลดของเสียในการหล่อ ลงอย่างมากรวมถึง ลดต้นทุนในการหล่อ และได้ผิวสำเร็จที่สม่ำเสมอพอที่จะนำไปขัดได้ทันทีโดยไม่ต้องแก้ไขเพิ่มเติม
สรุป
สแตนเลสต้องอาศัยความละเอียดในขั้นตอนการผลิตในทุกขั้นตอน ตั้งแต่การออกแบบระบบทางวิ่งโลหะ โดยขยายขนาดสปรู (Sprue) และฟีดเดอร์ (Feeder) ให้ใหญ่กว่าที่ใช้กับทองคำหรือเงิน การเลือกใช้ปูนหล่อชนิดฟอสเฟต (Phosphate-bonded Investment) ไปจนถึงการควบคุมอุณหภูมิของทั้งแม่พิมพ์และน้ำโลหะอย่างแม่นยำ
เมื่อปฏิบัติตามหลักการเหล่านี้อย่างถูกต้อง อัตราของเสียจะลดลงอย่างเห็นได้ชัด พร้อมทั้งช่วยเพิ่มคุณภาพและความสม่ำเสมอของชิ้นงาน แม้ว่าช่วงเริ่มต้นของการเรียนรู้จะมีความท้าทายอยู่บ้าง แต่เมื่อเข้าใจเหตุผลและหลักการของแต่ละขั้นตอนแล้ว คุณจะสามารถพัฒนาทักษะได้อย่างรวดเร็ว และสร้างกระบวนการผลิตที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ในระยะยาว
สำหรับโรงงานที่ต้องการขยายไปสู่การหล่อสแตนเลส แพลทินัม หรือโลหะที่ต้องการอุณหภูมิสูง บริษัท โพรเทค ทรานสเฟอร์ จำกัด ให้บริการคำปรึกษาทางเทคนิคและโซลูชันเครื่องจักรผลิตจิวเวลรี่ในประเทศไทย www.protech-transfer.com
