ทรายเซรามิก (เรียกอีกอย่างว่าทรายเซรามิกหลอมเหลว ทรายไข่มุก) ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการหล่อเหล็กเนื่องจากมีคุณสมบัติทนไฟที่ยอดเยี่ยม การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ ลักษณะของอนุภาคทรงกลม และข้อดีด้านสิ่งแวดล้อม ต่อไปนี้คือการใช้งานหลักและคุณสมบัติทางเทคนิคในด้านการหล่อเหล็ก:
1. วัสดุแกนทรายและทรายหล่อสำหรับงานหล่อเหล็ก
ทรายเซรามิกสามารถลดข้อบกพร่อง เช่น การรวมตัวของทราย การเกิดรอยแผลเป็น และรูพรุนในชิ้นงานหล่อเหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพในระหว่างกระบวนการเท เนื่องจากมีความสามารถในการทนไฟสูง (1,800~2,000℃) และอัตราการขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำมาก (0.13% @1,000℃)4.
กรณีการใช้งาน: Weichai Power ใช้ทรายเซรามิกและทรายคั่วแทนทรายโครไมต์เพื่อผลิตแกนทรายโพรงน้ำของกระบอกสูบเครื่องยนต์ความเร็วสูง ข้อบกพร่องในการยึดเกาะของทรายโพรงด้านในลดลงจาก 0.6% เหลือต่ำกว่า 0.2% และต้นทุนวัสดุลดลง 15%4
ข้อดี:
ความสามารถในการแตกตัวสูง: แกนทรายเรซินทำความสะอาดได้ง่ายหลังการเท ช่วยลดภาระงานในการทำความสะอาดทราย1
การปล่อยก๊าซต่ำ: ลดข้อบกพร่องของรูพรุนของชิ้นงานหล่อเหล็กและปรับปรุงอัตราผลผลิต5.
2. กระบวนการใช้ทรายเรซินแข็งตัวเองสำหรับชิ้นงานหล่อเหล็กขนาดใหญ่
ในการผลิตชิ้นงานหล่อเหล็กขนาดใหญ่ จะใช้ทรายเซรามิกเป็นทรายดิบสำหรับทรายเรซินแข็งตัวเอง ซึ่งสามารถลดปริมาณเรซินได้ (ลดลงมากกว่า 30%) ในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงความแข็งแรงของแม่พิมพ์ทราย ลดปริมาณการเกิดก๊าซ และปรับปรุงการแตกตัว15
เมื่อเปรียบเทียบกับทรายซิลิกาแบบดั้งเดิม:
ทรายซิลิกามีอัตราการขยายตัวเนื่องจากความร้อนสูง ซึ่งอาจทำให้เกิดการเบี่ยงเบนของมิติของชิ้นงานหล่อได้ง่าย ในขณะที่ทรายเซรามิกแทบไม่มีการขยายตัว และความแม่นยำในการหล่อก็สูงกว่า4
ทรายซิลิกาเป็นวัสดุที่ฟื้นฟูได้ยาก แต่ทรายเซรามิกสามารถนำกลับมารีไซเคิลได้หลายครั้งเพื่อลดการปล่อยทรายเสีย1
3. เหล็กอัลลอยด์สูงและเหล็กหล่อทนความร้อน
ปริมาณอะลูมิเนียมสูงในทรายเซรามิก (Al₂O₃≥75%) ทำให้เหมาะกับการหล่อเหล็กอัลลอยด์สูง (เช่น เหล็กทนความร้อน เหล็กกล้าไร้สนิม) ช่วยลดความเสี่ยงของการเกาะติดของทรายเคมี4.
กรณี:
คุณภาพพื้นผิวของชิ้นงานหล่อสแตนเลสที่ผลิตโดยกระบวนการแม่พิมพ์เปลือกทรายเคลือบเซรามิกนั้นใกล้เคียงกับระดับของการหล่อแบบลงทุน ในขณะเดียวกันก็ทำให้วงจรการผลิตสั้นลง8
ในการผลิตชิ้นส่วนเหล็กหล่อที่ทนต่ออุณหภูมิสูง (เช่น ZG10Cr9Mo1VNbN) ทรายเซรามิกสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงถึง 620°C5 ได้
4. การปกป้องสิ่งแวดล้อมและข้อได้เปรียบด้านต้นทุน
ลดมลพิษจากฝุ่น: อนุภาคทรายเซรามิกมีความหนาแน่นและมีอัตราการบดต่ำ ซึ่งช่วยลดอันตรายจากฝุ่นซิลิกาในโรงงานหล่อ1
ความท้าทายในการรีไซเคิลทรายเก่า: ในปัจจุบัน การแยกทรายเซรามิกออกจากทรายหล่อหลังจากการผสมเป็นเรื่องยาก และอัตราการกู้คืนก็ต่ำ และเทคโนโลยีการสร้างใหม่ต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมต่อไป47
5. แนวโน้มการพัฒนาในอนาคต
ของเทคโนโลยีการฟื้นฟูทรายด้วยการพิมพ์ 3 มิติ ตัวอย่างเช่น ระบบการฟื้นฟูทรายด้วยการพิมพ์ 3 มิติของ Lianxin Group สามารถฟื้นฟูประสิทธิภาพของทรายเก่าได้ 95% และลดการใช้ทรายลงได้ 40% ในอนาคตอาจนำไปใช้ในการฟื้นฟูทรายเซรามิกได้7
การเติบโตในตลาดเอเชียแปซิฟิก: ขับเคลื่อนโดยอุตสาหกรรมยานยนต์และการขนส่งทางรถไฟ คาดว่าการประยุกต์ใช้ทรายเซรามิกในด้านการหล่อเหล็กจะเติบโตในอัตราต่อปี 6% (2024-2029)
