การศึกษาพฤติกรรมการไหลของน้ำโลหะเหล็กกล้าไร้สนิม AISI 430 ในแม่พิมพ์งานหล่ออินเวสต์เมนต์

Abstract

ในปัจจุบันกระบวนการหล่องานเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีความเล็กบางและมีความซับซ้อน มีการออกแบบระบบจ่ายโลหะเหลวและรูล้น โดยทั่วไปเป็นการออกแบบจากประสบการณ์และทดลองหล่อแบบลองผิดลองถูกเพื่อตรวจสอบหาจุดบกพร่องของชิ้นงาน (Defects) ที่เกิดขึ้น จากนั้นจึงทำการปรับปรุงการออกแบบและทดลองหล่ออีกครั้งจนกระทั่งมั่นใจว่างานหล่อที่ได้สมบูรณ์ปราศจากข้อบกพร่อง วิธีดังกล่าวทำให้สูญเสียเวลาและค่าใช้จ่ายอันเนื่องมาจากการทดลองหล่อเป็นจำนวนมาก ขาดความแน่นอนและความถูกต้องในการออกแบบ ปัจจุบันได้มีการพัฒนาคอมพิวเตอร์ซอฟต์แวร์ในการจำลองพฤติกรรม (Cast Designer®) เพื่อนำมาช่วยในการวิเคราะห์และออกแบบระบบงานหล่อเป็นจำนวนมาก ซึ่งส่วนใหญ่ราคาสูง ปัญหาของผู้ประกอบการคือการตัดสินใจในการจัดซื้อหรือการจัดหาคอมพิวเตอร์ซอฟต์แวร์เหล่านี้มาใช้เพื่อให้เกิดความคุ้มค่าในการทำงานหล่องาน เพื่อศึกษาการจำลองพฤติกรรมของงานหล่อโดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ซอฟต์แวร์มาใช้ในการวิเคราะห์ โดยคอมพิวเตอร์ซอฟต์แวร์ที่เลือกใช้โปรแกรม Cast Designer® ขอบเขตในการทำงานวิจัยคือออกแบบชุดแม่พิมพ์งานหล่อ 3 แบบ โดยแม่พิมพ์เป็นแบบมีทางเข้าของโลหะเหลวทางเดียว มีการจัดวางเรียงชิ้นงานเป็นมุมเอียงลงกับระนาบแนวนอน 30, 45 และ 60 องศา โดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ช่วยในการออกแบบงานหล่อ โดยทำการเปรียบเทียบลักษณะของการไหลของโลหะเหลว เวลาในการเติมเต็มโลหะเหลว และทำการวิเคราะห์แม่พิมพ์ว่าในงานหล่อแม่พิมพ์ในแต่ละแบบเกิดข้อบกพร่องตรงจุดใดของแบบแม่พิมพ์จากการจำลองพฤติกรรมกระบวนการหล่อแม่พิมพ์แบบที่ 3 มีความสมบูรณ์แบบมากที่สุด เนื่องจากจากการไหลตัวของโลหะเหลว (Fluid Fraction) มีทิศทางการไหลในทิศทางเดียวกัน ใช้เวลาในการเติมเต็มของโลหะเหลว (Fill Time) เข้าสู่โพรงแบบน้อยที่สุด โดยใช้เวลาเพียง 1.0667 วินาที และได้ชิ้นงานที่สมบูรณ์แบบเป็นแม่พิมพ์ที่ทำให้การผลิตมีประสิทธิภาพที่สุด