‘หล่อโลหะ’ ต้นกำเนิดวัสดุสำคัญที่ขับเคลื่อนทุกอุตสาหกรรม
อุตสาหกรรมหล่อโลหะถือเป็นภาคธุรกิจที่มีความสำคัญอย่างยิ่งยวด เพราะเป็นเหมือน จุดเริ่มต้น หรือ อุตสาหกรรมต้นน้ำ ของการผลิตในหลายภาคส่วน เหล็กและโลหะที่ผ่านกระบวนการหล่อนี้เป็นวัสดุตั้งต้นสำหรับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่อย่างอุตสาหกรรมยานยนต์, การก่อสร้าง, เครื่องจักรกล, ไปจนถึงเทคโนโลยีใหม่ ๆ อีกมากมาย หากจะกล่าวให้เห็นภาพ โรงงานหล่อโลหะจึงไม่ต่างอะไรกับอุตสาหกรรมหนัก ที่สร้างวัสดุพื้นฐานซึ่งเราอาจจะไม่ได้เห็นในชีวิตประจำวันบ่อยนัก แต่มีความสำคัญต่อเศรษฐกิจไทยเป็นอย่างมาก
โรงงานหล่อโลหะมีความสามารถในการหล่อโลหะได้หลายประเภทอย่างแท้จริง และมีผลิตภัณฑ์หลากหลายที่ถูกนำไปใช้เบื้องหลังการทำงานของเครื่องจักรและโครงสร้างทางวิศวกรรมต่าง ๆ ตัวอย่างชิ้นงานที่หล่อออกมามีตั้งแต่ชิ้นส่วนเล็ก ๆ ไปจนถึงชิ้นงานขนาดใหญ่และหนัก เช่น หลักผูกเรือ หรือ สมอ บก, ตะแกรงอบชุบ, ไลเนอร์ (แผ่นกันสึกของโรงปูน) ซึ่งแต่ละชิ้นงานจะถูกออกแบบและผลิตด้วยความแม่นยำสูง
สองกระบวนการหลัก พัฒนาการเหล็กหล่อจากทรายสู่แวกซ์
อุตสาหกรรมหล่อโลหะมีวิวัฒนาการมาอย่างยาวนานกว่า 50 ปี โดยมีการใช้กระบวนการผลิตทั้งแบบดั้งเดิมและแบบนวัตกรรมใหม่ ๆ
1. การหล่อแบบ Investment Casting (ใช้แวกซ์/ขี้ผึ้ง) กระบวนการนี้เริ่มต้นใน ห้องฉีดแวกซ์ ซึ่งเป็นห้องที่ต้องควบคุมอุณหภูมิ ขั้นแรกคือการนำ แม่พิมพ์ มาฉีดด้วย ขี้ผึ้ง (แวกซ์) เพื่อให้ได้ชิ้นงานแวกซ์ตัวอย่าง ชิ้นงานแวกซ์ที่ได้นี้จะเบามาก จากนั้นจะนำชิ้นงานแวกซ์เหล่านี้มา ประกอบ เข้ากับทางเดินน้ำเหล็ก (Runner) ก่อนจะมีการ ตกแต่งผิว ให้เรียบ
ขั้นตอนถัดมาคือการ เคลือบฟิล์ม หรือ เซรามิก ซึ่งต้องทำอย่างน้อย 4-8 ชั้น ขึ้นอยู่กับขนาดและปริมาตรของน้ำเหล็กที่จะเทลงไป ก่อนการเคลือบ จะมีการล้างคราบน้ำมันบนผิวแวกซ์ก่อน เพื่อให้สารเคลือบติดผิวได้ดี สารเคลือบ (Slurry) มีสารผสมที่ทำให้ทนความร้อนและทำให้ผิวงานสวย การเคลือบจะทำหลายชั้น โดยใช้ทรายที่มีความละเอียดลดหลั่นกันไป เมื่อเคลือบจนครบชั้นและตากแห้งแล้ว ชิ้นงานจะถูกนำเข้าสู่กระบวนการ เอาขี้ผึ้งออก โดยใช้ไอน้ำ (Steam) ที่มีอุณหภูมิสูงถึง 160 องศาเซลเซียส ไอน้ำจะละลายแวกซ์ออก ทำให้เหลือแต่ โพรง ภายในเปลือกเซรามิก เพื่อเตรียมเทน้ำโลหะลงไป การใช้เซรามิกหล่อนี้ถือเป็นนวัตกรรมใหม่ในปัจจุบัน
2. การหล่อแบบ Sand Casting (ใช้ทราย) วิธีการหล่อแบบทรายนี้ถือเป็นวิธี ดั้งเดิม ที่ใช้กันมาตั้งแต่ 100 ปีที่แล้ว ตั้งแต่ยุคที่ใช้ทำอาวุธสงคราม โรงหล่อบางแห่งใช้กระบวนการหล่อแบบทรายมานานกว่า 50 ปี
การหล่อทรายจะเริ่มจากการทำ แบบไม้ ก่อน แบบไม้นั้นมีหลายแบบ เช่น แบบไม้รูปเหมือน (ผลิตได้ทีละชิ้น) และแบบไม้ติดเพลท (ผลิตได้หลายชิ้นพร้อมกัน) นอกจากแบบไม้แล้ว ยังมีการใช้แบบที่เป็นอะลูมิเนียมและแบบโฟมด้วย
แบบไม้จะถูกนำมาใช้ในแผนกทำ แบบทราย ทรายที่ใช้มีหลายชนิดและมีคุณสมบัติต่างกัน:
- ทราย CO2: เป็นทรายที่ต้องใช้ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ในการเร่งให้แข็งตัว ทรายชนิดนี้มีความแข็งแรงสูง มักใช้กับ ชิ้นงานขนาดใหญ่
- ทราย Finolic Resin: ทรายชนิดนี้จะ แข็งตัวเอง ด้วยน้ำยาของมันโดยไม่ต้องใช้สารเร่ง (CO2) ใช้กับ ชิ้นงานขนาดปานกลาง
- ทราย Green Sand: ทรายที่ใช้กับ ชิ้นงานขนาดเล็ก ซึ่งมีความแข็งน้อยกว่าทรายแบบอื่น แต่ทำงานได้รวดเร็วกว่า
ในการทำแบบทราย จะมีการใช้ หีบบน และ หีบล่าง เพื่อนำมาประกบกัน และมีการออกแบบ ระบบทางวิ่ง ทางเข้า เพื่อให้น้ำเหล็กไหลเข้าสู่ชิ้นงานได้ ผู้ปฏิบัติงานจะใช้แป้งโรยที่แบบก่อนใส่ทราย เพื่อป้องกันไม่ให้ทรายติดกับแพทเทิร์น และถอดแบบออกได้ง่ายขึ้น
หล่อหลอมและการควบคุมคุณภาพที่เข้มงวด
ก่อนจะหล่อโลหะจริง ๆ ต้องมีการเตรียม เศษเหล็ก (Scrap) ซึ่งมาจากซัพพลายเออร์หลายเจ้า เศษเหล็กเหล่านี้จะถูกคัดเกรดและคัดแยกอย่างเข้มงวด เพื่อควบคุมส่วนผสมทางเคมีของน้ำเหล็กให้ได้ตามที่กำหนด
การหล่อหลอมใช้ เตาหลอม ที่สร้างอุณหภูมิสูงถึงประมาณ 1,600 องศาเซลเซียส ด้วยการใช้ การเหนี่ยวนำสนามไฟฟ้า เมื่อน้ำเหล็กได้ที่แล้ว จะถูกเทลงใน เบ้า (เบ้าจะมีการซ่อมแซมและปะใหม่ด้วยทราย CO2 ก่อนนำมาใช้)
ข้อควรระวังอย่างยิ่งยวดคือ ความชื้น หรือ น้ำเพียงหยดเดียว ที่อาจตกลงบนพื้นซีเมนต์ หรือสัมผัสกับน้ำเหล็กที่ร้อนจัดได้ เนื่องจากความชื้นจะทำให้เกิดการระเบิดได้ ดังนั้นพื้นโรงหล่อจึงมักโรยด้วยทรายเพื่อป้องกันอันตรายจากซีเมนต์ที่มีความชื้น
โรงงานหล่อโลหะให้ความสำคัญกับ คุณภาพ มาเป็นอันดับแรก จึงต้องมีการ ตรวจสอบและทดสอบ ชิ้นงานมากกว่า 10 ขั้นตอน ตั้งแต่ต้นจนจบกระบวนการ การตรวจสอบที่สำคัญ ได้แก่:
- การตรวจสอบส่วนผสมทางเคมี: ทำ 2 ครั้ง โดยครั้งแรกจากการคำนวณ และครั้งที่สองจากชิ้นทดสอบที่เทจากแม่พิมพ์เล็ก
- การตรวจสอบโครงสร้างของเหล็ก: เพื่อยืนยันว่าโครงสร้างที่ได้นั้นสมบูรณ์หรือไม่
- การทดสอบความแข็งและแรงดึง (Tensile Test): เพื่อให้มั่นใจว่าเหล็กมีความแข็งแรงและความเหนียวตามสเปคที่ลูกค้ากำหนด
- การจำลองพฤติกรรมการเย็นตัว (Simulation): เพื่อทำนายจุดที่เกิดตำหนิ (Defect) จากการเย็นตัวของน้ำเหล็ก
Key Takeaway
ปัจจุบัน อุตสาหกรรมหล่อโลหะของไทยกำลังเผชิญกับความท้าทายจากการแข่งขันที่รุนแรง เนื่องจากโลกที่แคบลง ทำให้ผู้ประกอบการต้องแข่งขันกันในเรื่องของ ราคา การแข่งขันที่สูงขึ้นนี้เป็นผลมาจากสินค้าจากต่างประเทศ (โดยเฉพาะสินค้าจีน) ที่เข้ามาในตลาดไทยค่อนข้างมาก และบางครั้งก็มาในราคาที่ต่ำจนน่าแปลกใจ ซึ่งอาจเป็นผลมาจากการอุดหนุนจากภาครัฐของประเทศนั้น ๆ
ผู้ประกอบการจึงต้อง ฝากความหวังไปยังภาครัฐ ให้ช่วยเหลือและสนับสนุนผู้ประกอบการไทย โดยเฉพาะการ สนับสนุนให้ใช้ของไทยที่ผลิตในประเทศ เพื่อให้คนไทยสามารถอยู่รอดได้ในโลกอุตสาหกรรม นอกจากเรื่องการแข่งขันแล้ว การทำงานในโรงหล่อยังเป็นชีวิตที่ เปื้อนฝุ่นและร้อน แต่เบื้องหลังของงานนี้คือการผสมผสานทั้งเทคโนโลยี, ทักษะของคน, และความทุ่มเทอย่างสูงเพื่อให้ได้มาซึ่งชิ้นงานเหล็กที่มีคุณภาพและความแข็งแรงตามที่อุตสาหกรรมต้องการ
Source : อุตสา หาทำ ตอนที่ 14 “จากเหล็กหลอมสู่ชิ้นงาน” วัสดุสำคัญของอุตสาหกรรม
