Sintered iron ในการผลิตแม่พิมพ์โลหะ – ตัวเลือกที่ใช่

เหล็กจากกระบวนการซินเตอร์ (Sintered iron) ได้รับการยกย่องว่าเป็นตัวเลือกที่ดีในการผลิตแม่พิมพ์โลหะ (die making) จากคุณสมบัติด้านความแข็งแกร่ง เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับใช้ทำลูกปืนสไลด์ (slide bearing) ด้วยคุณสมบัติความทนทานการสึกหรอสูง รวมถึงฟีทเจอร์ emergency operating ที่ดีเยี่ยม

Sintered iron เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่เก่าแก่ที่สุดในการขึ้นรูปชิ้นงานด้วยกรรมวิธีผง (powder metallurgy) ในกระบวนการผลิตนั้น ผงโลหะ หรือ metal powders ของส่วนผสมที่กำหนดไว้แล้วอย่างแม่นยำและขนาดของเม็ดขัด (grit size) จะถูกอัดก่อนด้วยแรงกดสูงเพื่อให้ได้ขนาดและรูปร่างที่เหมาะสม ส่งผลให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า ‘green compact’ ในระหว่างกระบวนการให้ความร้อน (sintering process) ขั้นต่อมา green compact จะถูกควบแน่นและแข็งตัวภายใต้อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลว กระบวนการนี้ช่วยให้ชิ้นงานมีความพรุนและความแข็งตามที่ต้องการ เพื่อการันตีว่าองค์ประกอบต่างๆ ของ sliding guide มีความถูกต้องในระดับสูงจึงต้องทำการขัดละเอียดในขั้นตอนสุดท้าย

กรรมวิธีผง (Powder Metallurgy) เป็นกระบวนการขึ้นรูปชิ้นงานโดยมีวัสดุตั้งต้นเป็นผง นำมาอัดให้ได้รูปทรงที่ต้องการแล้วนำไปให้ความร้อนแบบ sintering (ให้ความร้อนโดยไม่มีการหลอมเหลว) เพื่อให้ผงและส่วนผสมอื่นประสานติดกันเป็นชิ้นงานของแข็ง

*กรีนคอมแพกต์ (green compact) หรือ กรีน เป็นวัสดุที่ได้จากการขึ้นรูปด้วยกรรมวิธีผง ด้วยการนำผงโลหะ หรือผงวัสดุอื่น เช่น ผงยา ผงแป้ง ผงเซรามิก นำไปเข้าโมลด์ (mold) เพื่อฉีดขึ้นรูป (injection molding) หรือ อัดขึ้นรูป (compaction) ผลิตภัณฑ์ที่ออกมาเป็นรูปร่างต่าง ๆ เรียกว่า กรีน (green หรือ green compact)

ความพรุนของวัสดุ คือสิ่งที่จะบอกว่า sliding guide ที่ทำจากเหล็กซินเตอร์ดีกว่า ตลับลูกปืนแบบโซลิดสไลด์ จากปริมาณน้ำมันที่เก็บกักไว้ได้ในรูพรุน ซึ่งทำหน้าที่เป็นเหมือนที่เก็บน้ำมัน เมื่อรวมกับสารหล่อลื่นโซลิด MoS2 ในชั้นซินเตอร์จะทำให้ได้คุณสมบัติการเลื่อนที่ดีกว่า

แรงเสียดทานจะนำน้ำมันไปยังพื้นผิวการเลื่อน (sliding surface) โดยซึมผ่านไปตามรูเล็กๆ นำของเหลวไหลย้อนกลับเข้าสู่ชั้นซินเตอร์ในระหว่างที่เครื่องจักรหยุดทำงาน นอกจากนี้ sliding guides ที่ทำจากเหล็กซินเทอร์ยังมีคุณสมบัติต้านทานการสึกหรอสูงและยังมีคุณสมบัติ emergency running ที่ดีมากโดยไม่ต้องเพิ่มการหล่อลื่นแต่ประการใด

Guide bushes

ในส่วนของ bushes เหล็ก 1.0503 – 50 HRC ทำหน้าที่เป็นวัสดุตัวนำสำหรับ sinter layer ทั้งนี้ โซนการกระจายตัวที่เหมาะสมที่สุดระหว่าง sinter layer และ steel sheath คือสิ่งรับประกันว่าพันธะระหว่างอนุภาค (molecular bond) จะไม่แยกออกจากกัน  Guide bushes จึงถูกนำมาใช้ในการปั๊มแม่พิมพ์ด้วยความเร็วประมาณ 50 เมตร / นาที และเมื่อแรงตามขวางเกิดขึ้นระดับปานกลาง bushe ก็พร้อมด้วย collar (E 5122) ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 20 ถึง 63 มม. และสำหรับการ gluing in (E 5152) ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางตั้งแต่ 12 ถึง 40 มม. น้ำมันเครื่องสังเคราะห์คุณภาพสูง VLS 250 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการหล่อลื่นครั้งใหม่

Flat guiding rails

รางแนวราบ (Flat guiding rails) ทำจากเหล็กซินเตอร์ sliding surfaces ใช้ในการ transfer และในแม่พิมพ์ขนาดใหญ่ ให้แรงกดพื้นผิวสูงสุดและความเร็วในการเลื่อนสูงสุด flat guiding rails รุ่น E 6110 SIN สามารถตัดให้ยาวและกลึงได้ตามต้องการไม่ยาก

---

เกร็ดความรู้:

Sintering คือกระบวนการให้ความร้อนกับ green compact ภายใต้ภาวะการควบคุมบรรยากาศ ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของโลหะ แต่สูงพียงพอจะทำให้เกิดพันธะระหว่างอนุภาค

---

อ้างอิง:

https://www.etmm-online.com/sintered-iron-in-die-makingthe-strong-alternative-a-937558/

การขึ้นรูปโลหะ (Metal Forming) ดร.วสวัชร นาคเขียว ภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

About The Author