La arena cerámica (también conocida como arena cerámica fundida o arena perlada) se utiliza ampliamente en la fundición de acero debido a sus excelentes propiedades refractarias, baja expansión térmica, características de partículas esféricas y ventajas ambientales. A continuación, se presentan sus principales aplicaciones y características técnicas en la fundición de acero:
1. Materiales de arena de moldeo y núcleos de arena para piezas fundidas de acero
La arena cerámica puede reducir eficazmente defectos como inclusiones de arena, cicatrices y poros en piezas fundidas de acero durante el proceso de vertido debido a su alta refractariedad (1800~2000 ℃) y tasa de expansión térmica extremadamente baja (0,13 % a 1000 ℃)4.
Caso de aplicación: Weichai Power utiliza arena cerámica y arena tostada en lugar de arena de cromita para producir núcleos de arena para cavidades de agua en cilindros de motores de alta velocidad. El defecto de adhesión de la arena en la cavidad interna se redujo del 0,6 % a menos del 0,2 %, y el costo del material se redujo en un 15 %.
Ventajas:
Alta desintegrabilidad: el núcleo de arena de resina es fácil de limpiar después del vertido, lo que reduce la carga de trabajo de limpieza de arena1.
Baja emisión de gases: reduce los defectos de poros de las piezas fundidas de acero y mejora la tasa de rendimiento5.
2. Proceso de arena autoendurecedora de resina para fundiciones de acero de gran tamaño
En la producción de fundiciones de acero de gran tamaño, se utiliza arena cerámica como arena cruda para la arena autoendurecedora de resina, lo que puede reducir la cantidad de resina (reducida en más del 30%), al tiempo que mejora la resistencia del molde de arena, reduce la cantidad de generación de gas y mejora la desintegración15.
En comparación con la arena de sílice tradicional:
La arena de sílice tiene una alta tasa de expansión térmica, lo que puede provocar fácilmente una desviación dimensional de las piezas fundidas; la arena cerámica casi no tiene expansión y la precisión de fundición es mayor4.
La arena de sílice es difícil de regenerar y la arena cerámica se puede reciclar muchas veces para reducir las emisiones de arena residual1.
3. Fundición de acero de alta aleación y acero resistente al calor
El alto contenido de aluminio de la arena cerámica (Al₂O₃≥75%) la hace adecuada para la fundición de acero de alta aleación (como acero resistente al calor, acero inoxidable), lo que reduce el riesgo de que la arena química se adhiera4.
Caso:
La calidad de la superficie de las piezas fundidas de acero inoxidable producidas mediante el proceso de moldeo por concha de arena revestida con arena cerámica es cercana al nivel de la fundición de inversión, al tiempo que acorta el ciclo de producción8.
En la producción de piezas fundidas de acero resistentes a altas temperaturas (como ZG10Cr9Mo1VNbN), la arena cerámica puede soportar altas temperaturas de 620 °C5.
4. Protección del medio ambiente y ventajas de costo
Reduce la contaminación por polvo: las partículas de arena cerámica son densas y tienen una baja tasa de trituración, lo que reduce el daño del polvo de sílice en el taller de fundición1.
Desafíos en el reciclaje de arena vieja: En la actualidad, es difícil separar la arena cerámica de la arena de moldeo después de mezclarla, y la tasa de recuperación es baja, y la tecnología de regeneración necesita optimizarse aún más47.
5. Tendencias futuras de desarrollo
de la tecnología de regeneración de arena para impresión 3D: Por ejemplo, el sistema de regeneración de arena para impresión 3D del Grupo Lianxin puede restaurar el 95 % del rendimiento de la arena vieja y reducir el consumo de arena en un 40 %. Es posible que se utilice en la regeneración de arena cerámica en el futuro.
Crecimiento en el mercado de Asia-Pacífico: Impulsada por las industrias de automoción y transporte ferroviario, se espera que la aplicación de arena cerámica en el campo de la fundición de acero crezca a una tasa anual del 6% (2024-2029).
