การหล่อด้วยแรงดันต่ำหมายถึงวิธีการหล่อที่โดยทั่วไปจะวางแม่พิมพ์ไว้เหนือเบ้าหลอมที่ปิดสนิท และใส่ลมอัดเข้าไปในเบ้าหลอมเพื่อสร้างแรงดันต่ำ (0.06-0.15 MPa) บนพื้นผิวของโลหะที่หลอมละลาย ทำให้ของเหลวโลหะลอยขึ้นจากไรเซอร์และเติมแม่พิมพ์ และควบคุมการแข็งตัว วิธีการหล่อนี้มีการชดเชยการหดตัวที่ดี โครงสร้างการหล่อหนาแน่น และสามารถหล่อชิ้นงานหล่อที่ซับซ้อนที่มีผนังบางขนาดใหญ่ได้ง่ายโดยไม่ต้องใช้ไรเซอร์ โดยมีอัตราการกู้คืนโลหะ 95% ไม่มีมลพิษ สามารถทำระบบอัตโนมัติได้ง่าย แต่ต้นทุนอุปกรณ์สูงและประสิทธิภาพการผลิตต่ำ โดยทั่วไปใช้สำหรับการหล่อโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก
หลักการ
การหล่อด้วยแรงดันต่ำเป็นวิธีการหล่อโดยใช้โลหะผสมเหลวกดลงในโพรงแม่พิมพ์จากล่างขึ้นบนภายใต้แรงดัน และแข็งตัวภายใต้แรงดันเพื่อให้ได้ชิ้นงานหล่อ หลักการของการหล่อด้วยแรงดันต่ำแสดงไว้ในรูปที่ 1 "หลักการของการหล่อด้วยแรงดันต่ำ" อากาศอัดแห้งหรือก๊าซเฉื่อยจะถูกใส่เข้าไปในเบ้าหลอมที่ปิดสนิท และด้วยความช่วยเหลือของแรงดันที่กระทำกับพื้นผิวของเหลวโลหะ ของเหลวโลหะจะถูกเติมลงในแม่พิมพ์อย่างราบรื่นผ่านสปริงจากล่างขึ้นบนตามไรเซอร์ แรงดันในการเติมโดยทั่วไปคือ 20-60kPa หลังจากที่ชิ้นงานหล่อแข็งตัวอย่างสมบูรณ์แล้ว ให้ปล่อยแรงดันก๊าซบนพื้นผิวของเหลว เพื่อให้ของเหลวโลหะที่ยังไม่แข็งตัวในไรเซอร์และรันเนอร์ไหลเข้าไปในเบ้าหลอมด้วยน้ำหนักของมันเอง จากนั้นจึงเปิดแม่พิมพ์เพื่อนำชิ้นงานหล่อออก
กระบวนการพื้นฐาน:
1.การเตรียมแม่พิมพ์
ประการแรก จำเป็นต้องสร้างแม่พิมพ์ที่สามารถใช้ในการหล่อด้วยแรงดันต่ำ แม่พิมพ์นี้จะต้องทนต่ออุณหภูมิและแรงดันสูงของโลหะเหลวได้ และมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะรับประกันคุณภาพของชิ้นส่วน โดยทั่วไป แม่พิมพ์จะทำจากวัสดุทนไฟและเคลือบด้วยวัสดุชั้นพิเศษภายในเพื่อป้องกันการยึดเกาะของโลหะ
2.การเตรียมเตาเผา
เพื่อที่จะให้ความร้อนแก่โลหะจนถึงอุณหภูมิที่สูงเพียงพอเพื่อให้ไหลได้ จำเป็นต้องเตรียมเตาเผาสำหรับทำความร้อน โดยทั่วไปแล้ว เตาเผาสำหรับทำความร้อนจะใช้ก๊าซธรรมชาติหรือไฟฟ้าเพื่อให้พลังงานความร้อน เมื่อให้ความร้อนแก่โลหะในเตาเผา จำเป็นต้องแน่ใจว่าโลหะถึงอุณหภูมิที่เพียงพอที่จะเปลี่ยนโลหะให้กลายเป็นของเหลว
3. การหลอมโลหะ
ให้ความร้อนโลหะในเตาจนละลายหมด ในระหว่างกระบวนการนี้ จำเป็นต้องคนโลหะอย่างต่อเนื่องเพื่อให้แน่ใจว่าโลหะได้รับความร้อนและหลอมละลายอย่างทั่วถึง
4. การเตรียมแม่พิมพ์ล่วงหน้า
ก่อนที่จะเทโลหะลงในแม่พิมพ์ จำเป็นต้องเตรียมแม่พิมพ์ก่อน โดยขั้นตอนนี้ได้แก่ การทำความสะอาดแม่พิมพ์และทาชั้นวัสดุพิเศษเพื่อป้องกันการยึดเกาะของโลหะ จากนั้นจึงนำแม่พิมพ์ไปวางในเครื่องหล่อแรงดันต่ำเพื่อเตรียมการฉีดโลหะ
5. การฉีดโลหะ
เมื่อโลหะหลอมละลายจนหมดแล้วและแม่พิมพ์พร้อมแล้ว ก็ถึงเวลาเริ่มฉีดโลหะ ในการหล่อแบบแรงดันต่ำ จะใช้หัวเติมเพื่อฉีดโลหะเข้าไปในแม่พิมพ์ หัวเติมมักประกอบด้วยรูจำนวนหนึ่ง ซึ่งสามารถควบคุมอัตราการไหลและความเร็วได้
6. การระบายความร้อนส่วนประกอบ
เมื่อโลหะเต็มแม่พิมพ์และเย็นลงแล้วก็สามารถถอดชิ้นงานหล่อออกได้ โดยปกติแล้ว จำเป็นต้องรอสักระยะหนึ่งเพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นงานหล่อเย็นลงและแข็งตัวอย่างสมบูรณ์ จากนั้นจึงถอดชิ้นงานหล่อออกจากแม่พิมพ์ได้
7. การประมวลผลหลังการผลิตชิ้นส่วน
ขั้นตอนสุดท้ายคือกระบวนการหลังการผลิตสำหรับการหล่อ ซึ่งรวมไปถึงการกำจัดวัสดุส่วนเกินและการเคลือบผิว โดยปกติแล้ว จำเป็นต้องใช้เครื่องจักรหรือเครื่องมือมือในการดำเนินการงานเหล่านี้
แอปพลิเคชัน
การหล่อด้วยแรงดันต่ำเป็นเทคโนโลยีการหล่อแบบต้านแรงโน้มถ่วงที่เก่าแก่ที่สุด ซึ่งเริ่มใช้ในการผลิตทางอุตสาหกรรมในช่วงทศวรรษปี 1940 ปัจจุบัน การหล่อด้วยแรงดันต่ำส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนโลหะผสมอลูมิเนียมและโลหะผสมแมกนีเซียม เช่น ล้อรถยนต์ในอุตสาหกรรมยานยนต์ บล็อกกระบอกสูบ หัวกระบอกสูบ ลูกสูบ ปลอกขีปนาวุธ ใบพัด ตัวเบี่ยงลม และการหล่ออื่นๆ ที่มีรูปร่างซับซ้อนและข้อกำหนดคุณภาพสูงสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน เมื่อใช้การหล่อด้วยแรงดันต่ำเพื่อผลิตเหล็กกล้าหล่อ เช่น ล้อเหล็กกล้าหล่อ จำเป็นต้องใช้วัสดุทนไฟพิเศษสำหรับท่อยก การหล่อด้วยแรงดันต่ำยังสามารถนำไปใช้กับการหล่อโลหะผสมทองแดงขนาดเล็ก เช่น อุปกรณ์ท่อ ก๊อกน้ำในห้องน้ำ เป็นต้น
อุตสาหกรรมการผลิตยานยนต์: การผลิตยานยนต์เป็นพื้นที่การประยุกต์ใช้หลักของการหล่อด้วยแรงดันต่ำ ด้วยการใช้เทคโนโลยีการหล่อด้วยแรงดันต่ำ ผู้ผลิตยานยนต์สามารถผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนได้หลากหลาย รวมถึงชิ้นส่วนเครื่องยนต์และชิ้นส่วนระบบส่งกำลัง
อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ: ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ จำเป็นต้องผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนหลายชิ้น เช่น ใบพัดกังหันและส่วนประกอบเครื่องยนต์เครื่องบิน เทคโนโลยีการหล่อแรงดันต่ำช่วยให้ผู้ผลิตสามารถผลิตชิ้นส่วนคุณภาพสูงเหล่านี้ได้
3. อุตสาหกรรมการผลิตเครื่องจักรอุตสาหกรรม: การผลิตเครื่องจักรอุตสาหกรรมเป็นอีกสาขาการประยุกต์ใช้หลักของโดเมนการหล่อแรงดันต่ำ ด้วยการใช้เทคโนโลยีการหล่อแรงดันต่ำ จึงสามารถผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักรอุตสาหกรรมคุณภาพสูงได้หลากหลายประเภท เช่น เฟือง กระปุกเกียร์ และระบบส่งกำลัง
