ເຄື່ອງຫຼີ້ນແບບຄວາມເຢັນໃດທີ່ເໝາະສົມກັບການຜະລິດອະລູມີເນຍ?

ເປັນຫຍັງທອງແດງຈຶ່ງຕ້ອງໃຊ້ເຄື່ອງຫຼໍ້ອນແບບຫ້ອງເຢັນ

ເນື່ອງຈາກ ເຫລັກທີ່ມີອຸນຫະພູມການຫຼີ້ນຕໍ່າທີ່ປະມານ 660 ອົງສາເຊັນຕີເགຣດ, ຜູ້ຜະລິດມັກຈະໃຊ້ວິທີການຖືກຫຼີ້ນແບບຫ້ອງເຢັນ (cold chamber die casting) ແທນທີ່ຈະໃຊ້ລະບົບຫ້ອງຮ້ອນ (hot chamber systems). ເຫດຜົນເປັນຫຍັງ? ເຫລັກທີ່ຫຼີ້ນຈະກິນສ່ວນປະກອບທີ່ຖືກຈຸ່ມຢູ່ໃນເຫລັກຢູ່ເປັນປະຈຳ ເຊັ່ນ: ສ່ວນປະກອບຮູບແບບຄ້າຍຄືຄໍຫ່ານ (gooseneck) ແລະ ປຸ້ມຂັບ (plungers) ທີ່ເຮົາເຫັນໃນລະບົບຫ້ອງຮ້ອນ ເຊິ່ງຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມເສຍຫາຍທີ່ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງຫຼາຍໃນໄລຍະຍາວ. ໃນລະບົບຫ້ອງເຢັນ, ລະບົບການສູບເຂົ້າຈິງໆຈະຢູ່ແຍກຕ່າງหากຈາກເຫລັກທີ່ຫຼີ້ນ. ສິ່ງທີ່ເກີດຂຶ້ນຄື: ພະນັກງານຈະຕ້ອງເທີເຫລັກທີ່ຫຼີ້ນເຂົ້າໄປໃນເຄື່ອງສູບເປີດທີ່ມີການຫຸ້ມດ້ວຍວັດສະດຸທີ່ຕ້ານຄວາມຮ້ອນ ໂດຍໃຊ້ມື, ຫຼັງຈາກນັ້ນປຸ້ມຂັບທີ່ຂັບດ້ວຍລະບົບໄຮໂດຣລິກທີ່ມີອຳນາດສູງຈະດັນທຸກຢ່າງເຂົ້າໄປໃນຫ້ອງທີ່ເຮັດແບບ (mold cavity) ພາຍໃຕ້ຄວາມກົດດັນທີ່ອາດຈະເກີນ 15,000 ປອນດ໌ຕໍ່ນິ້ວສີ່ຫຼ່ຽມ. ການຮັກສາໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງເຫລັກກັບອຸປະກອນບໍ່ພຽງແຕ່ຊ່ວຍປ້ອງກັນການກັດກິນເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງເຮັດໃຫ້ອຸປະກອນມີອາຍຸການໃຊ້ງານຍາວນານຂຶ້ນ ແລະ ມີການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມທີ່ດີຂຶ້ນອີກດ້ວຍ. ສິ່ງນີ້ມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍເມື່ອເຮັດວຽກກັບເຫລັກທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງເຊັ່ນ: ເຫລັກ A380 ທີ່ຄວາມຖືກຕ້ອງແລະຄວາມແນ່ນອນເປັນສິ່ງທີ່ມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍ.

ຜູ້ຜະລິດໃນຂະແວງນີ້ໄດ້ພົບວ່າການປະເພດທອງແດງດ້ວຍເຄື່ອງຈັກຫ້ອງຮ້ອນ (hot chamber) ສາມາດເຮັດໃຫ້ເສຍຄ່າປະມານ 740,000 ໂດລາຕໍ່ປີ ເນື່ອງຈາກຄວາມເສຍຫາຍຂອງອຸປະກອນ ອີງຕາມການສຶກສາຂອງ Ponemon Institute ໃນປີ 2023. ການປ່ຽນໄປໃຊ້ລະບົບຫ້ອງເຢັນ (cold chamber) ຈະຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນສິ່ງປົນເປື້ອນທີ່ເກີດຈາກລູກສູບທີ່ເສື່ອມສະພາບ ເຊິ່ງເປັນເລື່ອງສຳຄັນຫຼາຍສຳລັບອຸດສາຫະກຳດ້ານອາວະກາດ ແລະ ລົດ ໂດຍທີ່ຄຸນນະພາບຂອງທອງແດງຕ້ອງຖືກຕ້ອງຢ່າງແທ້ຈິງ. ວິທີການຫ້ອງເຢັນເຫຼົ່ານີ້ສາມາດໃຫ້ຄວາມຖືກຕ້ອງສູງຫຼາຍ ໃນຂອບເຂດປະມານບວກຫຼືລົບ 0.1 ມີລີແມັດເຕີ ແລະ ຍັງສ້າງຜິວໜ້າທີ່ດີຂຶ້ນອີກດ້ວຍ. ນີ້ເຮັດໃຫ້ມັນເໝາະສົມຢ່າງຍິ່ງສຳລັບການຜະລິດຊິ້ນສ່ວນທີ່ສັບສົນໃນປະລິມານຫຼາຍ ເຊິ່ງຕ້ອງໄດ້ຮັບການຮັບຮອງຕາມມາດຕະຖານຄວາມປອດໄພທີ່ເຂັ້ມງວດ ເຊັ່ນ: ຕົວເຄື່ອງຈັກ (engine blocks) ຫຼື ສ່ວນຮັບນ້ຳໜັກໂຄງສ້າງຂອງລົດ.

ເງື່ອນໄຂສຳຄັນໃນການເລືອກເຄື່ອງຈັກຫຼືນດ້ວຍວິທີ die casting ປະເພດຫ້ອງເຢັນສຳລັບການນຳໃຊ້ກັບທອງແດງ

ຄວາມຕ້ອງການຂອງແຮງຈັບ (Clamping Force) ສຳລັບທອງແດງອະລູມິເນີ້ມທີ່ນິຍົມໃຊ້ (A380, A383, A390)

ເມື່ອເຮັດວຽກກັບທອງສຳລັບທີ່ເປັນເຫລັກອະລູມິເນີ້ມເຊັ່ນ: A380, A383 ແລະ A390, ກຳລັງການຈັບທີ່ເໝາະສົມຈະຂຶ້ນກັບການປະພຶດຕົວຂອງວັດຖຸເຫຼົ່ານີ້ເວລາທີ່ເຢັນຕົວແລະຂະຫຍາຍຕົວເນື່ອງຈາກຄວາມຮ້ອນ. ຍົກຕົວຢ່າງເຊັ່ນ: A380 ມີຄວາມລື່ນດີ, ດັ່ງນັ້ນກຳລັງການກົດທີ່ປະມານ 800 ຫາ 1,200 ຕັນຈະເໝາະສົມສຳລັບການຜະລິດຊິ້ນສ່ວນທີ່ມີຜນະງານບາງ. ແຕ່ການເຮັດວຽກກັບ A390 ຈະເປັນເລື່ອງທີ່ຍາກຂຶ້ນເນື່ອງຈາກໂຄງສ້າງອີໄຟຕີກທີ່ຄ່ອນຂ້າງຄາບເຄື່ອນ ແລະ ມີແນວໂນ້ມທີ່ຫຼຸດລົງຫຼາຍຂື້ນເວລາເຢັນ. ຜູ້ຜະລິດມັກຈະຕ້ອງໃຊ້ກຳລັງການກົດຫຼາຍກວ່າ 2,500 ຕັນ ເພື່ອປ້ອງກັນການເກີດແຜ່ນເລືອນ (flash) ທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ ແລະ ຮັກສາຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງຂະໜາດ, ໂດຍເປັນພິເສດເວລາຜະລິດຮູບຮ່າງທີ່ສັບສົນທີ່ມີລາຍລະອຽດຫຼາຍ. ສຳລັບຜູ້ທີ່ຄຳນວນເນື້ອທີ່ທີ່ຖືກຄາດຄະເນ, ຄວນຈະຄຳນຶງເຖິງລັກສະນະການຂະຫຍາຍຕົວເນື່ອງຈາກຄວາມຮ້ອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງທອງສຳລັບແຕ່ລະຊະນິດດ້ວຍ. ສິ່ງນີ້ຈະຊ່ວຍໃຫ້ແບບພິມຄົງທີ່ຢູ່ໃນສະພາບດີຫຼັງຈາກເຂົ້າໄປໃນວຟູງການຮ້ອນ-ເຢັນຊ້ຳໆກັນຫຼາຍຄັ້ງໂດຍບໍ່ເກີດການບິດເບືອນ ຫຼື ສຶກຫຼຸດລົງກ່ອນເວລາ.

ການຄວບຄຸມການຍິງທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງສູງ ແລະ ຄວາມສະຖຽນທາງຄວາມຮ້ອນທີ່ອຸນຫະພູມຂອງເຫຼັກອະລູມິເນີ້ມທີ່ເປັນຂອງເຫຼວ (650–760°C)

ການຮັກສາອຸນຫະພູມໃຫ້ຄົງທີ່ຢູ່ລະຫວ່າງປະມານ 650 ອົງສາເຊັນຕີເགຣດ ເຖິງປະມານ 760 ອົງສາເຊັນຕີເກຣດ ແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຢ່າງຍິ່ງໃນການຮັກສາຄວາມໄຫຼວຂອງແອລູມີເນີ້ມໃນຂະນະທີ່ປະກອບ (casting) ໂດຍບໍ່ໃຫ້ມັນແຂງຕົວເກີນໄປໃນເວລາທີ່ຍັງບໍ່ທັນເຖິງເວລາ ຫຼື ເກີດເປັນຮູບ່ອນ (pores) ທີ່ເກີດຈາກການເຄື່ອນທີ່ທີ່ບໍ່ສະເໝີພາບ (turbulence). ເຄື່ອງຈັກ die casting ປະເພດ cold chamber ລຸ້ນໃໝ່ມາພ້ອມດ້ວຍລະບົບຄວບຄຸມການຍິງຫຼາຍຂັ້ນຕອນ (multi-stage shot controls) ທີ່ທັນສະໄໝ ເຊິ່ງສາມາດຈັດການຄວາມໄວ້ໃນການຍິງໄດ້ເຖິງເກີນ 6 ແມັດຕີຕໍ່ວິນາທີ ໂດຍຍັງຮັກສາການໄຫຼວໄດ້ຢ່າງລຽບລ້ອນເປັນຊັ້ນໆ ແທນທີ່ຈະເປັນການໄຫຼວທີ່ບໍ່ເປັນລະບົບ (chaotic swirls). ດ້ວຍສ່ວນປະກອບທີ່ມີການຫຸ້ມດ້ວຍເຊລາມິກ (ceramic lined parts) ທີ່ຕິດຕັ້ງຢູ່ໃນຕົວເຄື່ອງ ແລະ ລະບົບລະບາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ເคลື່ອນທີ່ໄດ້ (moving cooling circuits) ເຫຼົ່ານີ້ ສາມາດຮັກສາການແຈກຢາຍຄວາມຮ້ອນໃຫ້ຄົງທີ່ພາຍໃນຂອບເຂດປະມານ ບວກຫຼື ລົບ 5 ອົງສາເຊັນຕີເກຣດ. ສິ່ງນີ້ຊ່ວຍປ້ອງກັນບັນຫາ 'cold shut' ໂດຍເປັນພິເສດໃນສ່ວນລາຍລະອຽດທີ່ສັບສົນເຊັ່ນ: ສ່ວນທີ່ເປັນແຖວຂອງຕົວຈັບ (bracket ribs) ແລະ ໃບເຫຼັກທີ່ມີຂະໜາດນ້ອຍ (small fillet areas) ເຊິ່ງສຸດທ້າຍຈະເຮັດໃຫ້ໂຄງສ້າງທັງໝົດມີຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນເມື່ອຖືກນຳໄປໃຊ້ໃນສະພາບການຈິງ.

ສ່ວນປະກອບທີ່ສຳຄັນຂອງເຄື່ອງຈັກ die casting ປະເພດ cold chamber ສຳລັບການໃຊ້ກັບແອລູມີເນີ້ມ

ຄວາມເປັນທີ່ສາມາດເກີດປະຕິກິລິຍາໄດ້ຂອງ ອາລູມີເນີ້ມ ແລະ ອຸນຫະພູມໃນການຜະລິດທີ່ສູງ ຕ້ອງການສ່ວນປະກອບຂອງເຄື່ອງຈັກທີ່ມີຄວາມຊຳນິຊຳນານເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການເກີດການເຊື່ອມຕໍ່ດ້ວຍຄວາມຮ້ອນ (ການຢູ່ຕິດກັນຂອງໂລຫະ), ການປ່ຽນແປງຂະໜາດ, ແລະ ການປົນເປືືອນ. ໂດຍບໍ່ມີຄວາມຕ້ານທານທີ່ແຂງແຮງຕໍ່ຄວາມຮ້ອນ ແລະ ຄວາມຕ້ານທານທາງເຄມີ, ສ່ວນປະກອບທີ່ເຮັດຈາກເຫຼັກທົ່ວໄປຈະເສື່ອມສະຫຼາຍຢ່າງໄວວ່າເມື່ອຖືກສັມຜັດຊ້ຳໆກັບອາລູມີເນີ້ມທີ່ຢູ່ໃນສະຖານະລະຫວ່າງຫຼວງ (molten aluminum) ທີ່ມີອຸນຫະພູມເກີນ 700°C—ເຊິ່ງຈະສົ່ງຜົນຕໍ່ທັງຄຸນນະພາບຂອງຊິ້ນສ່ວນ ແລະ ເວລາການຜະລິດທີ່ເກີດຂື້ນຈາກການຂັດຂວາງ.

ທໍ່ສົ່ງ (Shot Sleeve) ທີ່ມີການຫຸ້ມດ້ວຍວັດສະດຸທີ່ຕ້ານຄວາມຮ້ອນ ແລະ ປຸ້ນທີ່ມີການຫຸ້ມດ້ວຍເຊລາມິກ

ທໍ່ສົ່ງ (shot sleeve) ໃຊ້ການຫຸ້ມດ້ວຍວັດສະດຸທີ່ຕ້ານຄວາມຮ້ອນທີ່ເຮັດຈາກ silicon carbide ເພື່ອປ້ອງກັນຄວາມຮ້ອນທີ່ເຂັ້ມແຂງ—ຊ່ວຍຫຼຸດການຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນໄປຫາໂຄງສ້າງຂອງເຄື່ອງຈັກທີ່ຢູ່ເຄີ່ງຄຽງລົງໄດ້ຈົນເຖິງ 40% ແລະ ປ້ອງກັນການຢູ່ຕິດກັນຂອງອາລູມີເນີ້ມ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ປຸ້ນ (plunger) ຖືກຫຸ້ມດ້ວຍເຊລາມິກທີ່ບໍ່ມີປະຕິກິລິຍາ ແລະ ມີຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການສຶກສູນສູງ ເຊັ່ນ: ອົກຊີໄດ໌ຂອງຄຣོມ (chromium oxide) ຫຼື ອົກຊີໄດ໌ຂອງອາລູມີເນີ້ມ (alumina), ເຊິ່ງສະເໜີຂໍ້ດີສຳຄັນ 3 ຂໍ້:

• ຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການຂັດ ຕໍ່ຕ້ານເຟດຕີ້ນທີ່ແຂງ (hard intermetallic phases) ໃນອາລູມີເນີ້ມ
• ຄວາມອ່ອນແອທາງເຄມີ , ຍົກເລີກຂໍ້ບົກຜ່ອງທີ່ເກີດຈາກປະຕິກິລິຍາເຊັ່ນ: ການຈັບຕິດຂອງດຣອດ (dross entrapment)
• ຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງການປິດຜນ , ຮັກສາຄວາມກົດດັນໃນການສົ່ງ (injection pressures) ໄດ້ຈົນເຖິງ 150 MPa

ຍุດທະສາດວັດຖຸສອງຊະນິດນີ້ເຮັດໃຫ້ອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງຊິ້ນສ່ວນຍາວຂຶ້ນ 3–5 ເທົ່າເມື່ອທຽບກັບເຫຼັກທີ່ບໍ່ໄດ້ຖືກປົກຄຸມ—ຊຶ່ງເຮັດໃຫ້ຄວາມຖີ່ຂອງການບໍາລຸງຮັກສາ ແລະ ອັດຕາການປະເພດຂະຫວາກຫຼຸດລົງໂດຍກົງໃນການຜະລິດແອລູມີເນີ້ມປະລິມານສູງ.

ການຢືນຢັນປະສິດທິພາບ: ຜົນໄດ້ຮັບຈິງໃນທຸກວັນ ແລະ ມາດຕະຖານການຜະລິດແອລູມີເນີ້ມ

ການທົດສອບເຄື່ອງຈັກໃນສະຖານທີ່ຜະລິດຈິງ ສະແດງໃຫ້ເຮົາຮູ້ວ່າລະບົບການຖືກຫຼັ້ມແບບຫ້ອງເຢັນ (cold chamber die casting) ຈະເຮັດວຽກໄດ້ດີແທ້ໆກັບແອລູມີເນຍ ຫຼືບໍ່ ນອກຈາກຂໍ້ກຳນົດທີ່ຜູ້ຜະລິດກ່າວໄວ້. ສິ່ງທີ່ຕ້ອງກວດສອບຢ່າງເປັນພິເສດແມ່ນຄວາມສະເໝີພາບຂອງຂະໜາດເມື່ອອຸນຫະພູມປ່ຽນແປງ, ແລະການຄວບຄຸມຈຳນວນຂໍ້ບົກບ່ອນໃຫ້ຕ່ຳພໍທີ່ຈະບັນລຸມາດຕະຖານອຸດສາຫະກຳ ເຊັ່ນ: ອັດຕາຂອງຊິ້ນສ່ວນທີ່ບໍ່ຜ່ານການທົດສອບ (scrap rate) ຕ້ອງຕ່ຳກວ່າ 1% ສຳລັບຊິ້ນສ່ວນລົດທີ່ຕ້ອງຮັກສາຄວາມເຂັ້ມແຂງໃນການເຊື່ອມຕໍ່. ການໃຊ້ພະລັງງານກໍເປັນສິ່ງທີ່ສຳຄັນເຊັ່ນກັນ ໂດຍເປັນພິເສດເມື່ອເຄື່ອງຈັກເຮັດວຽກຢູ່ຄວາມສາມາດສູງສຸດເປັນເວລາດົນ. ໃນການຜະລິດຊິ້ນສ່ວນລົດ ມີການທົດສອບຫຼາຍຢ່າງທີ່ຕ້ອງຜ່ານ. ຢ່າງທຳອິດແມ່ນການທົດສອບການຮັບຄວາມກົດດັນເພື່ອກວດສອບວ່າມີການຮັບນ້ຳມັນຫຼືຂອງເຫຼວອື່ນໆລົ້ນຜ່ານບໍ່. ຕໍ່ມາ ພວກເຮົາຈະຈຳລອງສະພາບການທີ່ເກີດຈາກການໃຊ້ງານຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ (wear and tear) ດ້ວຍການທົດສອບໃຕ້ຄວາມເຄັ່ງຕຶງທີ່ເກີດຂຶ້ນຊ້ຳໆ. ສຸດທ້າຍ ພວກເຮົາຈະຢືນຢັນວ່າວັດສະດຸສາມາດຮັບມືກັບການປ່ຽນແປງອຸນຫະພູມຢ່າງທັນທີທັນໃດໄດ້ດີເທົ່າໃດ. ການທົດສອບເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍໃຫ້ມີຄວາມແນ່ໃຈວ່າຄຸນນະພາບຂອງເຄື່ອງຈັກແລະໂລຫະຈະຖືກຮັກສາໄວ້ໃຫ້ດີ ເພື່ອບໍ່ໃຫ້ຂໍ້ບົກບ່ອນນ້ອຍໆເຫຼົ່ານີ້ກາຍເປັນບັນຫາໃຫຍ່ໃນອະນາຄົດ.

ການສຶກສາເຄື່ອງຈັກ: ການຜະລິດເຄື່ອງຈັກສຳລັບລົດຈຳນວນຫຼາຍດ້ວຍວັດສະດຸ A380 ໃນເຄື່ອງຈັກຖືກຫຼັ້ມແບບຫ້ອງເຢັນ (cold chamber die casting machine) ຄວາມສາມາດ 2,500 ຕັນ

ຜູ້ສະໜອງລະດັບ 1 ໄດ້ບັນລຸຄວາມຖືກຕ້ອງດ້ານມິຕິ 98.7% ສຳລັບແທັກເຫຼັກອະລູມີເນີ້ມ A380 ໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງຈັກຫຼື້ນແບບຫ້ອງເຢັນຄວາມຈຸ 2,500 ຕັນ. ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ສຳຄັນປະກອບມີ:

• ເວລາວົງຈອນ 22 ວິນາທີ ຖືກຮັກສາໄວ້ທີ່ອຸນຫະພູມຂອງອະລູມີເນີ້ມທີ່ເປັນຂອງເຫຼວ 720°C
• ອັດຕາຂອງຊິ້ນສ່ວນທີ່ບໍ່ຜ່ານການຜະລິດຖືກຄວບຄຸມໃຫ້ຕ່ຳກວ່າ 0.8% ດ້ວຍການຄວບຄຸມການຫຼື້ນແບບປິດວົງຈອນ (closed-loop shot control) ແລະ ການຕິດຕາມຄວາມໜືດໃນເວລາຈິງ
• ການບັນລຸການຫຼຸດຜ່ອນການບໍລິໂພກພະລັງງານລົງ 18% ເມື່ອທຽບກັບລະບົບໄຮໂດຣລິກເກົ່າ

ຄວາມສະຖຽນຂອງອຸນຫະພູມໄດ້ກຳຈັດບັນຫາການແຕກເປີດເນື່ອງຈາກຄວາມຮ້ອນ (hot tearing) ທີ່ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ຂອງແທັກ, ໃນຂະນະທີ່ການຄວບຄຸມຂະບວນການແບບປັບຕົວໄດ້ຊົດເຊີຍຄວາມແຕກຕ່າງນ້ອຍໆ ຂອງສ່ວນປະກອບເຄື່ອງສຳລັບແຕ່ລະຊຸດ. ລະບົບດັ່ງກ່າວສາມາດຜະລິດຊິ້ນສ່ວນໄດ້ຢ່າງເຊື່ອຖືໄດ້ 14,000 ໜ່ວຍຕໍ່ມື້—ເປັນການຢືນຢັນເທັກໂນໂລຍີການຫຼື້ນແບບຫ້ອງເຢັນສຳລັບຊິ້ນສ່ວນໂຄງສ້າງຂອງລົດ ເຊິ່ງບັນລຸມາດຕະຖານຄວາມເປັນເອກະລາດ ASM Class 2.