ผมคิดว่าหลายคนน่าจะมีคำถามในใจว่า... การที่เราจะเลือก เหล็กมาผลิตแม่พิมพ์นั้น ต้องเลือกแบบไหนดีกันแน่นะ หลายคนก็เลือกตามคนเก่าๆ ที่เขาทำไว้ หรือ หลายคนก็มีความคิดว่าต้องเลือกเหล็กที่มีความแข็งมากๆ และก็มีอีกหลายคนที่เลือกประสบการณ์ตัวเอง ที่เคยทำๆมาก็มีครับผม... สำหรับผู้ที่ต้องการจะผลิตแม่พิมพ์งาน Die Casting ส่วนมากเลย คือ มีความคิดในหัวว่า จะเลือกเหล็กเกรดอะไรดีมาทำแม่พิมพ์ดีนะ? เป็นอันดับแรกใช่ไหมครับ? หากเราจะมองในมุมต่างจากเดิม คือ จากเดิมที่มองว่า เราจะเลือกเหล็กเกรดอะไรดีนะ? เปลี่ยนไปเป็นแม่พิมพ์ที่เรากำลังจะผลิต ต้องเจอกับสภาวะอะไรบ้างนะ? หากเราจะทำการเลือก “เหล็กแม่พิมพ์ (Mold Steel)” เพื่อมาทำแม่พิมพ์สักตัว ต้องคำนึงถึงอะไรบ้างนะ? หรือ เราจะมีหลักการในการเลือก “เหล็กแม่พิมพ์ (Mold Steel)” อย่างไรดีนะ? ส่วนตัวผมเองอยากจะขอแบ่งหัวข้อสำคัญๆ ที่เราต้องคำนึงถึง หรือเป็นหลักการในการเลือก “เหล็กแม่พิมพ์ (Mold Steel)” ไว้ดังนี้ คือ ชนิดของอะลูมิเนียมที่นำมาขึ้นรูป อุณหภูมิ แรงดันที่จะมากระทำ กระบวนการผลิต กระบวนการดูแลรักษา และเป้าหมายอายุแม่พิมพ์ที่ต้องการ หรืออื่นๆ เป็นต้นครับ สรุปง่ายๆ คือ... “Mold Steel Selection = Material + Thermal + Mechanical + Process + Die Life” 1. วัสดุอะลูมิเนียม (Aluminum Alloy): อะลูมิเนียมแต่ละประเภท ก็ส่งผลต่ออายุการใช้งานแม่พิมพ์ด้วยเช่นกัน เนื่องด้วย ส่วนผสมทางเคมีของ วัสดุอะลูมิเนียม (Aluminum Alloy) แต่ละชนิดก็มีความแตกต่างกัน เช่น ADC3 / ADC12 / AlSi9Cu3 / ADC10 / AlSi10MgFe หรือ อื่นๆ เป็นต้น ต้องดูปริมาณ สัดส่วน ของส่วนผสมทางเคมีของ Si, Cu, Mg, Fe หรือ อื่นๆ ที่ส่งผลต่อการสึกหรอของ “เหล็กแม่พิมพ์ (Mold Steel)”, ปัญหาการเกิด Soldering หรือ ปัญหาการเกิด Thermal Fatigue เป็นต้นครับผม “อย่าเลือก “เหล็กแม่พิมพ์ (Mold Steel)” ก่อนที่จะรู้ว่า “วัสดุอะลูมิเนียม (Aluminum Alloy) คือชนิดอะไร?” 2. อุณหภูมิความร้อน (Thermal): สิ่งสำคัญมากๆ อย่างหนึ่งที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของแม่พิมพ์ Die Casting เลยนั้นก็คือ ความร้อน (Thermal) ซึ่งเกิดขึ้นจากสาเหตุหลักๆ เลยคือ อุณหภูมิของน้ำหลอมเหลวอะลูมิเนียม ในขณะฉีดขึ้นรูปชิ้นงานนั้นเอง (Casting Temperature) Thermal Balancing ของแม่พิมพ์จึงเป็นสิ่งที่สำคัญมากๆ ในอันดับต้นๆ เลยที่เดียวนะครับ ในการที่จะควบคุม Higher Thermal Load = Thermal Expansion สูงขึ้น >>> Thermal Stress สูงขึ้น >>> Heat Checking สูงขึ้น >>> Die Life มีโอกาสลดลง ดังนั้นต้องพิจารณา… “Molten Metal Temperature l Die Surface Temperature l Cooling Condition l Thermal Cycle” 3. ความเร็ว และความดันการฉีดขึ้นรูป (Casting Injection Speed & Casting Pressure): งานฉีดขึ้นรูปชิ้นงานด้วยแรงดันสูง (Aluminum High Pressure Die Casting) เป็นงานที่มีทั้ง ความเร็วและแรงดันสูงมากๆ สิ่งที่ต้องพิจารณา... “Injection Velocity l Intensification Pressure l Filling Time l Metal Flow Velocity” หาก Metal Flow รุนแรงบริเวณใดมากเป็นพิเศษ อาจทำให้เกิดปัญหา Erosion, Soldering, Surface Damage หรืออื่นๆ ดังนั้นบริเวณ Gate / Runner / Overflow / High-Velocity Area อาจต้องการคุณสมบัติของ “เหล็กแม่พิมพ์ (Mold Steel)” ที่แตกต่างจากบริเวณอื่น... 4. อุณหภูมิแม่พิมพ์ และวัฏจักรของความร้อน (Die Temperature & Thermal Cycle): อุณหภูมิแม่พิมพ์ต้องร้อนแค่ไหน ร้อนเท่าไหร่ เย็นเท่าไหร่ และต้องร้อน เย็น กี่ครั้งต่อชั่วโมง นอกจากนี้ต้องดูความสมดุลของอุณหภูมิแม่พิมพ์อีกด้วย ต้องทำการตรวจสอบว่า อุณหภูมิแม่พิมพ์ ก่อน Spray และหลัง Spray มีความแตกต่างกันมากเท่าไหร่ หากแม่พิมพ์เกิด “สภาวะความร้อนสูงเกินไป (Die Heating)” ก็ทำให้เกิด “Thermal Fatigue” ได้... ดังนั้น “เหล็กแม่พิมพ์ (Mold Steel)” ต้องมีความสามารถในการต่อต้าน “Heat Checking + Thermal Fatigue + Thermal Stress” 5. ความแข็ง (Hardness): หลายๆ คนมีความเข้าใจว่า “เหล็กแม่พิมพ์ (Mold Steel)” ยิ่งแข็ง อายุการใช้งานของแม่พิมพ์ก็จะสูงมากขึ้นตามกันไป แต่จริงๆแล้วสำหรับ งานฉีดขึ้นรูปชิ้นงานด้วยแรงดันสูง (Aluminum High Pressure Die Casting) นั้นควรที่จะทำการพิจารณาในหลายๆ ส่วนประกอบกันไป เช่น... >>> Hardness มีความสำคัญในการต่อต้าน Wear/Surface Resistance >>> Toughness มีความสำคัญในการต่อต้าน Crack >>> Thermal Fatigue Resistance มีความสำคัญในการต่อต้าน Heat Checking >>> Thermal Conductivity มีคุณสมบัติสำคัญในการถ่ายเทความร้อน >>> High-Temperature Strength มีคุณสมบัติสำคัญในการรักษาความแข็งแรงเมื่ออุณหภูมิสูง >>> Wear Resistance มีคุณสมบัติสำคัญในการต่อต้านการสึกหรอที่ Metal Flow สูง >>> Dimensional Stability มีคุณสมบัติสำคัญในการควบคุมความแม่นยำของแม่พิมพ์ 6. การออกแบบแม่พิมพ์ (Mold Design): การออกแบบแม่พิมพ์ก็เป็นสิ่งสำคัญมากๆ ต่ออายุของแม่พิมพ์ ต้องคำนึงในหลายส่วน เช่น ขนาดของแม่พิมพ์, ระบบ Heating / Cooling, การเลือกขนาดเครื่องจักร และอื่นๆ ล้วนมีผลต่อการเลือก “เหล็กแม่พิมพ์ (Mold Steel)” ทั้งนั้น โดยเฉพาะ Mega / Giga Casting จะมี Thermal Load และ Mechanical Load สูงขึ้นมาก 7. Heat Treatment: ถึงแม้ว่าเราจะทำการเลือกเกรดเหล็กที่ดีมากๆ มาแล้วก็ตาม แต่ถ้าหากขั้นตอนการทำ Heat Treatment ไม่ดีเพียงพอ ก็สามาร5ทำให้ อายุแม่พิมพ์ (Die Life) ก็อาจไม่ดีตามด้วยเช่นกันนะครับ เพราะฉะนั้นแล้วต้องทำการควบคุม กระบวนการ Heat Treatment ให้ดี เช่น Quenching, Tempering, Hardness หรือการตรวจสอบ Microstructure โดยเฉพาะเรื่อง Uniform Hardness, Toughness, Residual Stress, Microstructure หรือ Dimensional Stability ครับผม 8. Surface Treatment / Coating สำหรับบริเวณที่อาจจะมีปัญหาเฉพาะได้ อาจต้องพิจารณากระบวนการป้องกันหน้าแม่พิมพ์ไว้ด้วยครับผม เช่น Nitriding, PVD Coating หรือ Surface Treatment เพื่อเพิ่มความสามารถในการต่อต้านการสึกหรอ หรือปัญหาต่างๆ ของผิวแม่พิมพ์ (Wear / Erosion / Soldering) แต่ต้องทำการเลือกให้เหมาะกับ Mold Steel + Heat Treatment + Application ไม่ใช่เลือก Coating แล้วคาดหวังว่าจะสามารถแก้ปัญหา Die ทุกชนิดได้… 9. Digital Engineering ทำการใช้ Simulation เข้ามาช่วยในการตัดสินใจ โดยใช้ข้อมูลการ Casting Condition ต่างๆ เพื่อเปรียบเทียบช่วยในการตัดสินใจคัดเลือก “เหล็กแม่พิมพ์ (Mold Steel)” ที่เหมาะสมที่สุด สำหรับชิ้นงานของเรานั้นเองครับ นี่ก็เป็นเพียงข้อมูลบ้างส่วนที่อ้างอิงมาจาก ความรู้ ประสบการณ์ส่วนตัวนะครับ หากผิดพลาดประการใดก็แนะนำ ติชม เข้ามาได้เลยนะครับ ในครั้งหน้าผมก็จะนำบทความดีๆ มาแชร์ให้เพื่อนๆ ทุกท่านได้รับทราบกันต่อไปครับผม ขอบคุณครับ ----------------------------------------------- Mr. Adisak Banpot Aluminum High Pressure Die Casting Expert | AB Die Casting Learning Center (ความรู้ทางวิศวกรรมเชิงปฏิบัติจากประสบการณ์จริงในอุตสาหกรรม) Practical Engineering Knowledge from Real Industry Experience รูปภาพทั้งหมดโดย A.I. เปิดประสบการณ์ความบันเทิงที่หลากหลายสุดปัง บน App TrueID โหลดเลย ฟรี !