ทรายโครไมต์คืออะไร?
ทรายโครไมต์เป็นทรายแร่ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ได้มาจากแร่โครเมียม ส่วนประกอบหลักคือ โครไมต์ (FeCr₂O₄)ซึ่งเป็นแร่ในกลุ่มสปิเนล ในการใช้งานด้านโรงหล่อ จะมีการแปรรูป (บด คัดแยก และล้าง) เพื่อให้ได้ขนาดและลักษณะการกระจายตัวของเม็ดทรายที่เหมาะสมสำหรับการทำแม่พิมพ์และแกนหล่อ
เป็นทรายหล่อโลหะชนิดพิเศษที่มักใช้เป็นทางเลือกแทนทรายซิลิกา (ทรายหล่อโลหะที่พบได้ทั่วไป) และทรายเซอร์คอนในงานที่ต้องการคุณภาพสูงเป็นพิเศษ
คุณสมบัติหลักและเหตุผลที่มันสำคัญสำหรับแกนและแม่พิมพ์
ทรายโครไมต์มีคุณสมบัติเฉพาะตัวที่ผสมผสานกันอย่างลงตัว ทำให้มีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับกระบวนการหล่อบางประเภท
| คุณสมบัติ | คำอธิบาย | ประโยชน์ในการใช้งานด้านโรงหล่อ |
|---|---|---|
| การนำความร้อนสูง | มันดูดซับและถ่ายเทความร้อนออกจากชิ้นงานหล่อได้เร็วกว่าทรายซิลิกามาก | – การแข็งตัวที่เร็วขึ้น: ลดเวลาโดยรวมของกระบวนการหล่อ – โครงสร้างเกรนที่ละเอียดขึ้น: ส่งเสริมโครงสร้างทางโลหะวิทยาที่ละเอียดและแข็งแรงขึ้นในชิ้นงานหล่อ ลดความเสี่ยงของข้อบกพร่องแบบ “เส้นริ้ว” – ลดการแทรกซึม: ลดการไหม้และการแทรกซึมของโลหะเข้าไปในแม่พิมพ์ทรายให้น้อยที่สุด |
| จุดหลอมเหลวสูง (~2,180°C / ~3,960°F) | มันยังคงเป็นของแข็งที่อุณหภูมิสูงมาก | เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการหล่อ เหล็กอัลลอยสูง เหล็กแมงกานีส และโลหะผสมทนความร้อนสูงอื่นๆ ที่ทรายซิลิกาจะเกิดการหลอมละลายหรือติดกัน |
| ความเหลี่ยมคมและความแข็งสูง | เนื้อหินมีลักษณะกึ่งเหลี่ยมถึงเหลี่ยม และแข็งมาก | – พื้นผิวแม่พิมพ์ที่ยอดเยี่ยม: ผลิตแม่พิมพ์ที่มีความหนาแน่น แข็งแรง มีความแม่นยำทางมิติที่ดี และพื้นผิวการหล่อที่เรียบเนียน – ต้องการสารยึดเกาะน้อย: เม็ดทรายที่มีเหลี่ยมมุมจะยึดเกาะกันได้ดี ทำให้มักใช้สารยึดเกาะน้อยกว่าทรายเม็ดกลมเพื่อให้ได้ความแข็งแรงเท่ากัน |
| ความเฉื่อยทางเคมี | มันมีคุณสมบัติเป็นกลาง (ไม่เป็นกรดหรือด่าง) และทนต่อโลหะหลอมเหลวและตะกรันส่วนใหญ่ | – ความอเนกประสงค์: สามารถใช้ได้กับโลหะผสมเหล็กและอโลหะหลากหลายชนิดโดยไม่เกิดปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์ – ลดการเกิดคราบไหม้: ป้องกันปฏิกิริยาทางเคมีที่อาจนำไปสู่การเกิดทรายหลอมเหลวบนพื้นผิวการหล่อ |
| การขยายตัวทางความร้อนต่ำ | มันขยายตัวน้อยมากเมื่อได้รับความร้อน | – ความเสถียรของขนาดที่ยอดเยี่ยม: ช่วยขจัดปัญหาการเคลื่อนตัวของผนังแม่พิมพ์และข้อบกพร่อง “เส้นใย” ที่มักพบในทรายซิลิกาซึ่งมีการขยายตัวสูงได้อย่างแทบจะหมดสิ้น |
การใช้งานหลักในแกนและแม่พิมพ์
เนื่องจากมีราคาสูง (แพงกว่าทรายซิลิกา) โครไมต์จึงมักถูกนำมาใช้เฉพาะจุดมากกว่าที่จะใช้กับแม่พิมพ์ทั้งหมด
ทรายปิดผิว: ใช้ทรายโครไมต์ (หนา 10-20 มม.) ปูทับลงบนแบบจำลอง ในขณะที่ทรายรองรับยังคงเป็นทรายซิลิกาธรรมดา วิธีนี้ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของโครไมต์ในบริเวณรอยต่อระหว่างโลหะกับแม่พิมพ์ที่สำคัญ พร้อมทั้งควบคุมต้นทุนได้
แกนสำหรับชิ้นส่วนหนา: แกนที่ถูกล้อมรอบด้วยโลหะหลอมเหลวเป็นเวลานาน (เช่น ในตัววาล์ว ตัวเรือนปั๊ม หรือบล็อกเครื่องยนต์หนา) จะได้รับประโยชน์อย่างมากจากพลังการระบายความร้อนสูงและความต้านทานต่อการแทรกซึมของโลหะของโครไมต์
แกนและแม่พิมพ์สำหรับเหล็กอัลลอยสูง: จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการหล่อเหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กกล้าเครื่องมือ และเหล็กกล้าแมงกานีส ซึ่งอุณหภูมิสูงอาจทำให้ทรายซิลิกาแตกตัวได้
บริเวณรอยต่อ: ใช้บริเวณจุดเชื่อมต่อระหว่างส่วนที่หนาและบางของชิ้นงานหล่อ เพื่อควบคุมอัตราการแข็งตัวและป้องกันข้อบกพร่องจากการหดตัว
การหล่อเหล็กแมงกานีส (เหล็กแฮดฟิลด์): ถือเป็นวิธีการมาตรฐานอย่างหนึ่ง เนื่องจากทรายซิลิกาทำปฏิกิริยาทางเคมีกับเหล็กแมงกานีส ทำให้เกิดการไหม้เกรียมอย่างรุนแรง ความเฉื่อยทางเคมีของโครไมต์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในกรณีนี้
การเปรียบเทียบกับทรายหล่อโลหะชนิดอื่นๆ
คุณสมบัติ ทรายซิลิกา ทรายโครไมต์ ทรายเซอร์คอน ค่าใช้จ่าย ต่ำ ปานกลางถึงสูง สูง การนำความร้อน ต่ำ สูง สูงมาก การขยายตัวทางความร้อน สูง ต่ำมาก ต่ำมาก จุดหลอมเหลว ปานกลาง (~1,710°C) สูง (~2,180°C) สูงมาก (~2,550°C) ความแข็ง ปานกลาง สูง สูงมาก รูปร่างเมล็ดพืช กลม ซับแองกูลาร์/แองกูลาร์ กลม/เหลี่ยม ความเสี่ยงด้านสุขภาพ โรคซิลิโคซิส โครเมียมเฮกซาวาเลนต์* กัมมันตรังสีตามธรรมชาติ* *ด้วยการจัดการและการจัดหาที่เหมาะสม ความเสี่ยงเหล่านี้จะได้รับการจัดการและลดลงในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม
บทสรุป
ทรายโครไมต์เป็น วัสดุหล่อคุณภาพสูงระดับพรีเมียม ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานที่สมบัติเฉพาะตัวของมันช่วยแก้ปัญหาเฉพาะด้านที่ทรายซิลิกาที่มีราคาถูกกว่าไม่สามารถทำได้ บทบาทหลักของมันคือการช่วยให้การผลิต ชิ้นงานหล่อที่มีความสมบูรณ์สูง ซับซ้อน และมีส่วนผสมของโลหะผสมสูงเป็นไปได้ โดยให้พลังการระบายความร้อนที่ยอดเยี่ยม ความเสถียรของมิติ และความทนทานต่อสารเคมีที่บริเวณรอยต่อที่สำคัญ