ทรายเซรามิกสำหรับการหล่อแบบลงทุน: ข้อดีและการใช้งาน
การหล่อแบบหล่อลงแม่พิมพ์ (หรือที่เรียกว่าการหล่อแบบสูญเสียขี้ผึ้ง) เป็นกระบวนการหล่อที่มีความแม่นยำ ซึ่งต้องใช้วัสดุทนไฟคุณภาพสูงเพื่อผลิตชิ้นส่วนโลหะที่มีรูปร่างซับซ้อนและใกล้เคียงรูปร่างสุทธิ ทราย เซรามิก (ลูกปัดเซรามิก) ถูกนำมาใช้เป็นวัสดุหล่อขึ้นรูปในงานหล่อลงแม่พิมพ์มากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากมีคุณสมบัติที่เหนือกว่าทรายซิลิกาหรือทรายเซอร์คอนแบบดั้งเดิม
ข้อได้เปรียบหลักของทรายเซรามิกในการหล่อแบบลงทุน
1. ทนไฟและเสถียรภาพทางความร้อนสูง
-
ทนทานต่อความร้อนได้สูงเป็นพิเศษ (≥1800°C) จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับซูเปอร์อัลลอยด์ (เช่น อินโคเนล ไททาเนียม สเตนเลส)
-
การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ (เพียง ~10% ของทรายซิลิกา) ช่วยลดการแตกร้าวของเปลือกและการเสียรูปในระหว่างการหล่อ
2. รูปทรงทรงกลมเพื่อคุณภาพแม่พิมพ์ที่เหนือกว่า
-
พื้นผิวเรียบเนียน – ลดการแทรกซึมของโลหะและปรับปรุงคุณภาพพื้นผิวการหล่อ
-
ความหนาแน่นของการบรรจุสูง (68-72%) – ช่วยลดการใช้สารยึดเกาะในขณะที่ยังคงความแข็งแรงของเปลือกไว้
-
การไหลที่ดีเยี่ยม ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการเคลือบจะสม่ำเสมอในกระบวนการจุ่มสารละลาย
3. ลดข้อบกพร่องในการหล่อ
-
ความพรุนของก๊าซต่ำ – วัสดุเฉื่อยช่วยป้องกันการเกิดก๊าซในระหว่างการเท
-
การเกิดเส้นเลือดและรอยแตกร้าวให้น้อยที่สุด – การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำช่วยป้องกันความล้มเหลวของแม่พิมพ์
-
โลหะแทรกซึมน้อยลง – โครงสร้างที่หนาแน่นช่วยป้องกันไม่ให้โลหะหลอมเหลวซึมเข้าไปในแม่พิมพ์
4. ประสิทธิภาพด้านต้นทุนและการนำกลับมาใช้ใหม่
-
ความสามารถในการรีไซเคิลได้สูง (อัตราการใช้ซ้ำสูงถึง 90%) – ช่วยลดต้นทุนวัสดุในระยะยาว
-
ต้องใช้สารยึดเกาะน้อยลง เนื่องจากมีความหนาแน่นของการบรรจุสูง จึงช่วยลดค่าใช้จ่ายในการทำเปลือก
5. ประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ
-
ไม่มีซิลิกาอิสระ (SiO₂) – ช่วยขจัดความเสี่ยงโรคซิลิโคซิสสำหรับคนงาน
-
เฉื่อยทางเคมี – ไม่มีปฏิกิริยากับโลหะหลอมเหลว ลดตะกรันและสิ่งเจือปน
| ตะแกรง | 10# | 20# | 30# | 40# | 50# | 70# | 100# | 140# | 200# | 270# | กระทะ | เอเอฟเอส |
| หนึ่ง | 1700 | 850 | 600 | 425 | 300 | 212 | 150 | 106 | 75 | 53 | กระทะ | |
| 20-40# | 15-40% | 30-55% | 15-35% | ≤3% | 15-25 | |||||||
| 30-50# | ≤10% | 25-45% | 35-55% | 5-15% | ≤5% | ≤2% | 25-29 | |||||
| 40-70# | ≤10% | 25-45% | 20-40% | 5-25% | ≤7% | ≤5% | 35-39 | |||||
| 40-100# | ≤3% | 10-25% | 25-40% | 25-45% | 10-25% | ≤10% | ≤5% | 45-55 | ||||
| 50-100# | ≤10% | 10-30% | 30-50% | 15-35% | ≤15% | ≤5% | ≤2% | ≤1% | 55-65 | |||
| 50-140# | ≤8% | 10-25% | 20-45% | 20-45% | 5-20% | ≤7% | ≤2% | ≤1% | 60-70 | |||
| 70-140# | ≤10% | 10-25% | 25-45% | 15-35% | ≤15% | ≤5% | ≤2% | 75-85 | ||||
| 100-200# | ≤3% | 10-35% | 35-55% | 15-35% | ≤10% | ≤5% | 95-115 | |||||
| 140-270# | ≤5% | 5-25% | 40-60% | 25-40% | ≤15% | 155-175 | ||||||
| 6-20# | การหล่อแบบโฟมสูญหาย | |||||||||||
การประยุกต์ใช้ในการหล่อแบบลงทุน
ทรายเซรามิกเหมาะเป็นพิเศษสำหรับ:
✔ โลหะผสมที่ทนอุณหภูมิสูง (ใบพัดกังหัน ชิ้นส่วนอากาศยาน)
✔ งานหล่อที่มีความแม่นยำ (ชิ้นส่วนปลูกถ่ายทางการแพทย์ ชิ้นส่วนยานยนต์)
✔ ชิ้นส่วนที่มีผนังบางที่ซับซ้อน (ซึ่งความแม่นยำของมิติมีความสำคัญ)