ทรายเซรามิกเคลือบสำหรับโรงหล่อ

ทรายเซรามิกเคลือบสำหรับงานหล่อ

ทรายเซรามิกเคลือบเป็นวัสดุประสิทธิภาพสูงที่ใช้ในอุตสาหกรรมการหล่อสำหรับทำแม่พิมพ์และแกน ถือเป็นการยกระดับที่สำคัญเหนือทรายซิลิกาแบบดั้งเดิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตชิ้นงานหล่อที่มีความสมบูรณ์สูงและมีความซับซ้อน

หากอธิบายอย่างง่ายๆ ก็คือ  ทรายเซรามิก (วัสดุฐานที่เหนือกว่า) ที่เคลือบด้วยเรซินยึดเกาะเทอร์โมเซตติง (หรือ “กาว”)ซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อให้แข็งตัวด้วยความร้อน

1. ฐาน “Ceramic Sand” คืออะไร?

ข้อได้เปรียบหลักอยู่ที่วัสดุพื้นฐาน ซึ่งมักเรียกว่า  เม็ดเซรามิก  หรือ  ทรายเซรามิกทรงกลมไม่ใช่ทรายธรรมชาติ แต่เป็นผลิตภัณฑ์ที่มนุษย์สร้างขึ้น โดยทั่วไปผลิตขึ้นโดยการหลอมบ็อกไซต์คุณภาพสูงในเตาอาร์กไฟฟ้า แล้วจึงพ่นให้กลายเป็นเม็ดทรงกลมขนาดเล็ก

คุณสมบัติหลักของฐานทรายเซรามิก:

• รูปร่างทรงกลม:  อนุภาคที่กลมสมบูรณ์แบบทำให้ไหลได้ดี ช่วยให้เติมรูปแบบแม่พิมพ์ที่ซับซ้อนได้อย่างหนาแน่นและสม่ำเสมอ

• การขยายตัวทางความร้อนต่ำ:  นี่คือคุณสมบัติที่สำคัญที่สุด ซึ่งแตกต่างจากทรายซิลิกาซึ่งขยายตัวอย่างมากเมื่อได้รับความร้อน ทรายเซรามิกมีการขยายตัวน้อยมาก วิธีนี้ช่วยขจัดข้อบกพร่องในการหล่อ เช่น  รอยเส้น  (รอยแตกในทรายที่ถูกโลหะอุดไว้) ได้เกือบหมด

• ความหักเหแสงสูง:  มีจุดหลอมเหลวสูงมาก (เกิน 1,790°C) จึงเหมาะสำหรับการหล่อโลหะทุกชนิด รวมถึงเหล็กกล้าและเหล็กอัลลอยด์สูง

• มีความแข็งแรงและทนทานสูง:  ลูกปัดที่เผาและหนาแน่นมีความแข็งแรงมากและสามารถต้านทานการพังทลายทางกลได้ ช่วยให้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่และนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างดีเยี่ยม

• เฉื่อยทางเคมี:  เป็นกลาง (ไม่เป็นกรดหรือเบส) จึงเข้ากันได้กับระบบสารยึดเกาะต่างๆ

2. กระบวนการ “เคลือบ”: การสร้างทรายเคลือบ

กระบวนการ “เคลือบ” เป็นกระบวนการเดียวกับการผลิตทรายเคลือบเรซินมาตรฐาน ซึ่งเรียกว่า  กระบวนการเคลือบร้อน :

1. การให้ความร้อน:  ทรายเซรามิกจะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด (ประมาณ 140-160°C)

2. การผสม/การเคลือบ:  ทรายร้อนจะถูกผสมในเครื่องผสม เติม  เรซินฟีน อลิกเทอร์โมเซตติง  ซึ่งจะละลายและเคลือบผิวของอนุภาคทรายทรงกลมแต่ละอนุภาค

3. การเติมตัวเร่งปฏิกิริยา: เติม  สารทำให้แข็ง (โดยปกติคือ  Hexamine  หรือ “Urotropine”) เพื่อเร่งปฏิกิริยาการบ่มของเรซินเมื่อได้รับความร้อนในภายหลัง

4. การหล่อลื่น: มี  การเติมสารเติมแต่ง เช่น  แคลเซียมสเตียเรต  เพื่อปรับปรุงการไหลและป้องกันการจับตัวเป็นก้อนระหว่างการจัดเก็บ

5. การทำให้เย็นและการคัดกรอง:  ส่วนผสมจะถูกทำให้เย็นและคัดกรองเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ไหลได้อย่างอิสระและพร้อมใช้งาน

3. ข้อดีหลักของทรายเซรามิกเคลือบ

ด้วยการผสมผสานวัสดุฐานคุณภาพสูงกับการเคลือบเรซิน จึงมอบผลประโยชน์ที่โดดเด่น:

• การกำจัดข้อบกพร่องของเส้นเลือด:  เนื่องจากการขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่เกือบเป็นศูนย์ รอยแตกร้าวจึงไม่เกิดขึ้นในแกน/แม่พิมพ์ ส่งผลให้มีอัตราการทิ้งเศษโลหะสำหรับงานหล่อที่ซับซ้อน เช่น บล็อกเครื่องยนต์และหัวกระบอกสูบลดลงอย่างมาก

• พื้นผิวการหล่อที่เหนือชั้น:  อนุภาคทรงกลม เรียบ และปฏิกิริยาต่ำทำให้ชิ้นงานหล่อมีพื้นผิวที่สะอาดและเรียบเนียนมาก

• การไหลที่ยอดเยี่ยม:  สามารถบรรจุแกนและแม่พิมพ์ได้อย่างหนาแน่นและสม่ำเสมอมากขึ้น โดยเก็บรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ด้วยความแม่นยำของมิติสูง

• ลดการใช้เรซิน:  เนื่องจากอนุภาคทรงกลมมีพื้นที่ผิวน้อยกว่าและต้องการเรซินน้อยลงในการยึดเกาะอย่างมีประสิทธิภาพ จึงสามารถ  ลดการใช้ลงได้ 15-30%  เมื่อเทียบกับทรายซิลิกาเชิงมุม นอกจากนี้ยังช่วยลดการเกิดก๊าซระหว่างการเทอีกด้วย

• ความแข็งแรงของแกนกลางสูง:  อนุภาคทรายที่แข็งแรงทนทานและการเคลือบเรซินที่มีประสิทธิภาพส่งผลให้แกนกลางมีความแข็งแรงมากซึ่งสามารถรองรับส่วนที่บางและซับซ้อนได้

• ความสามารถในการนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างดีเยี่ยม:  ลูกปัดเซรามิกมีความแข็งแรงและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลายครั้งหลังจากนำเรซินออกด้วยความร้อน ซึ่งช่วยเพิ่มความคุ้มทุนในระยะยาว

4. แอปพลิเคชันทั่วไป

• อุตสาหกรรมยานยนต์:  เสื้อสูบ หัวสูบ ท่อร่วมไอเสีย

• ส่วนประกอบไฮดรอลิก:  ตัววาล์วและตัวเรือนปั๊มที่ซับซ้อน

• การหล่อเหล็กกล้าอัลลอยด์สูง:  ที่ซึ่งความต้านทานต่อการเผาไหม้และการเจาะทะลุเป็นสิ่งสำคัญ

• แกนที่ซับซ้อนใดๆ  ที่มีแนวโน้มเกิดลายหรือต้องการพื้นผิวที่เสร็จสิ้นคุณภาพสูง