Kemijski sastav keramičkog pijeska je uglavnom Al2O3 i SiO2, a mineralna faza keramičkog pijeska je uglavnom faza korunda i faza mulita, kao i mala količina amorfne faze. Vatrostalnost keramičkog pijeska je općenito veća od 1800°C, i to je aluminij-silicijum vatrostalni materijal visoke tvrdoće.
Karakteristike keramičkog pijeska
● Visoka vatrostalnost;
● Mali koeficijent termičke ekspanzije;
● Visoka toplotna provodljivost;
● Približan sferni oblik, mali faktor ugla, dobra fluidnost i kompaktnost;
● Glatka površina, bez pukotina, bez neravnina;
● Neutralan materijal, pogodan za razne livene metalne materijale;
● Čestice imaju veliku čvrstoću i ne mogu se lako lomiti;
● Raspon veličine čestica je širok, a miješanje se može prilagoditi prema zahtjevima procesa.
Primjena keramičkog pijeska u odljevcima motora
1. Koristite keramički pijesak za rješavanje žilica, lijepljenja pijeska, slomljenog jezgra i deformacije pješčane jezgre na glavi cilindra od lijevanog željeza
● Blok cilindra i glava motora su najvažniji odlivci motora
● Oblik unutrašnje šupljine je složen, a zahtjevi za preciznošću dimenzija i čistoćom unutrašnje šupljine su visoki
● Velika serija
Kako bi se osigurala efikasnost proizvodnje i kvalitet proizvoda,
● Zeleni pijesak (uglavnom hidrostatička linija za oblikovanje) se uglavnom koristi za proizvodnju montažne linije.
● Peščana jezgra uglavnom koriste proces hladne kutije i peska obloženog smolom (jezgra ljuske), a neka jezgra peska koriste proces vruće kutije.
● Zbog složenog oblika pješčanog jezgra bloka cilindra i odlivanja glave, neke pješčane jezgre imaju malu površinu poprečnog presjeka, najtanji dio nekih blokova cilindra i jezgra vodene košuljice glave cilindra je samo 3-3,5 mm, a izlaz pijeska je uzak, pješčano jezgro nakon livenja dugo je okruženo rastopljenim željezom na visokim temperaturama, pijesak je teško očistiti, potrebna je posebna oprema za čišćenje itd. U prošlosti se za livenje koristio sav kremen pijesak proizvodnje, što je izazvalo probleme sa zalijepljenjem žila i pijeska u odljevcima vodenog omotača bloka cilindra i glave motora. Problemi s deformacijom jezgra i slomljenom jezgrom su vrlo česti i teško ih je riješiti.
U cilju rješavanja ovakvih problema, počevši od 2010. godine, neke poznate domaće kompanije za livenje motora, kao što su FAW, Weichai, Shangchai, Shanxi Xinke itd., počele su istraživati i testirati primjenu keramičkog pijeska za proizvodnju blokova cilindara, vodene košulje glave cilindra i uljne kanale. Jednake pješčane jezgre efikasno eliminišu ili smanjuju defekte kao što su sinterovanje unutrašnje šupljine, lijepljenje pijeska, deformacija pješčane jezgre i slomljena jezgra.
Sljedeće slike su izrađene keramičkim pijeskom postupkom hladnog boksa.
Od tada, keramički pijesak za ribanje postupno je promoviran u procesima hladne i vruće kutije, te se primjenjuje na jezgra vodenog omotača glave cilindra. U stabilnoj je proizvodnji više od 6 godina. Trenutna upotreba jezgre hladnog sanduka je: prema obliku i veličini pješčanog jezgra, količina dodanog keramičkog pijeska je 30%-50%, ukupna količina dodane smole je 1,2%-1,8%, a vlačna čvrstoća je 2,2-2,7 MPa. (Podaci ispitivanja laboratorijskih uzoraka)
Rezime
Dijelovi od livenog gvožđa bloka cilindra i glave sadrže mnoge uske unutrašnje šupljine, a temperatura izlivanja je uglavnom između 1440-1500°C. Tankozidni dio pješčane jezgre se lako sinterira pod djelovanjem rastopljenog željeza visoke temperature, kao što je rastopljeno željezo koje se infiltrira u pješčano jezgro, ili proizvodi međusklopnu reakciju za formiranje ljepljivog pijeska. Vatrostalnost keramičkog pijeska je veća od 1800°C, dok je stvarna gustina keramičkog pijeska relativno visoka, kinetička energija čestica pijeska istog prečnika i brzine je 1,28 puta veća od čestica silicijumskog pijeska pri pucanju pijeska, što može povećati gustinu pješčanih jezgara.
Ove prednosti su razlozi zbog kojih upotreba keramičkog pijeska može riješiti problem zalijepanja pijeska u unutrašnju šupljinu odljevaka glave cilindra.
Vodeni plašt, usisni i izduvni dijelovi bloka cilindra i glave cilindra često imaju defekte žila. Veliki broj istraživanja i praksi livenja pokazao je da je osnovni uzrok nastanka žilastih defekata na površini odlivaka fazna promena ekspanzije silicijum peska, što izaziva termičko naprezanje dovodi do pukotina na površini pješčanog jezgra, što uzrokuje rastaljeno željezo. da prodiru u pukotine, tendencija vena je veća, posebno u hladnom procesu. U stvari, stopa termičke ekspanzije silicijum peska je čak 1,5%, dok je stopa termičkog širenja keramičkog peska samo 0,13% (zagrevan na 1000°C 10 minuta). Mogućnost pucanja je vrlo mala na površini pješčane jezgre zbog naprezanja toplinskog širenja. Upotreba keramičkog pijeska u pješčanoj jezgri bloka cilindra i glave cilindra trenutno je jednostavno i efikasno rješenje problema žilica.
Komplikovane, tanke stijenke, duge i uske jezgre vodene košuljice glave cilindra i pješčane jezgre cilindričnih uljnih kanala zahtijevaju visoku čvrstoću (uključujući čvrstoću na visokim temperaturama) i žilavost, a u isto vrijeme moraju kontrolirati stvaranje plina u pijesku jezgre. Tradicionalno se najčešće koristi proces premazanog pijeska. Upotreba keramičkog pijeska smanjuje količinu smole i postiže efekat visoke čvrstoće i niske proizvodnje gasova. Zbog stalnog poboljšanja performansi smole i sirovog pijeska, proces hladne kutije posljednjih godina sve više zamjenjuje dio procesa premazanog pijeska, značajno poboljšavajući efikasnost proizvodnje i poboljšavajući proizvodno okruženje.
2. Primjena keramičkog pijeska za rješavanje problema deformacije pješčane jezgre izduvne cijevi
Ispušne grane rade pod visokim temperaturama naizmjeničnim uvjetima dugo vremena, a otpornost materijala na oksidaciju na visokim temperaturama direktno utječe na vijek trajanja ispušne grane. Posljednjih godina zemlja je kontinuirano poboljšavala standarde emisije izduvnih gasova automobila, a primjena katalitičke tehnologije i tehnologije turbo punjenja značajno je povećala radnu temperaturu izduvnog razvodnika, dostižući iznad 750 °C. Uz daljnje poboljšanje performansi motora, radna temperatura izduvnog razvodnika će se također povećati. Trenutno se uglavnom koristi liveni čelik otporan na toplotu, kao što je ZG 40Cr22Ni10Si2 (JB/T 13044), itd., sa temperaturom otpornom na toplotu od 950°C-1100°C.
Unutarnja šupljina ispušnog razvodnika općenito mora biti bez pukotina, hladnih zatvarača, šupljina skupljanja, inkluzija šljake, itd. koji utiču na performanse, a hrapavost unutrašnje šupljine ne smije biti veća od Ra25. Istovremeno, postoje strogi i jasni propisi o odstupanju debljine stijenke cijevi. Problem neujednačene debljine stijenke i prekomjernog odstupanja stijenke cijevi ispušnog razvodnika dugo vremena muči mnoge livnice ispušnog razvodnika.
Livnica je prvi put koristila pješčana jezgra obložena silikatnim pijeskom za proizvodnju čeličnih ispušnih razvodnika otpornih na toplinu. Zbog visoke temperature izlijevanja (1470-1550°C), pješčane jezgre su se lako deformirale, što je rezultiralo pojavom izvan tolerancije u debljini stijenke cijevi. Iako je kremeni pijesak tretiran visokotemperaturnom faznom promjenom, zbog utjecaja različitih faktora, još uvijek ne može prevladati deformaciju pješčane jezgre na visokoj temperaturi, što rezultira širokim rasponom fluktuacija u debljini stijenke cijevi. , au teškim slučajevima će biti uklonjen. U cilju poboljšanja čvrstoće pješčane jezgre i kontrole stvaranja plinova u pješčanoj jezgri, odlučeno je da se koristi pijesak obložen keramičkim pijeskom. Kada je količina dodane smole bila 36% manja od količine pijeska obloženog silikatnim pijeskom, njegova čvrstoća na savijanje na sobnoj temperaturi i toplotna čvrstoća na savijanje su se povećale za 51%, 67%, a količina stvaranja plina je smanjena za 20%, što zadovoljava procesni zahtjevi visoke čvrstoće i niske proizvodnje plina.
Fabrika za istovremeno livenje koristi jezgra peska obložena silikatnim peskom i keramičkim peskom obložena peskom, nakon čišćenja odlivaka vrše anatomske preglede.
Ako je jezgro izrađeno od pijeska obloženog silikatnim pijeskom, odljevci imaju neujednačenu debljinu stijenke i tanke stijenke, a debljina stijenke je 3,0-6,2 mm; kada je jezgro izrađeno od pijeska obloženog keramičkim pijeskom, debljina stijenke odljevka je ujednačena, a debljina stijenke je 4,4-4,6 mm. kao na sledećoj slici
Pesak obložen silikatnim peskom
Pijesak premazan keramičkim pijeskom
Pijesak obložen keramičkim pijeskom koristi se za izradu jezgara, što eliminira lomljenje pješčane jezgre, smanjuje deformaciju pješčane jezgre, uvelike poboljšava dimenzionalnu točnost kanala protoka unutrašnje šupljine ispušnog razvodnika i smanjuje zalijepljenost pijeska u unutrašnju šupljinu, poboljšavajući kvalitetu odljevci i gotovi proizvodi stopa i ostvarili značajne ekonomske koristi.
3. Nanošenje keramičkog pijeska u kućište turbopunjača
Radna temperatura na kraju turbine kućišta turbopunjača općenito prelazi 600°C, a neke čak dosežu i 950-1050°C. Materijal ljuske mora biti otporan na visoke temperature i imati dobre performanse livenja. Struktura ljuske je kompaktnija, debljina stijenke je tanka i ujednačena, a unutrašnja šupljina je čista itd., izuzetno zahtjevna. Trenutno je kućište turbopunjača uglavnom napravljeno od čeličnog liva otpornog na toplotu (kao što su 1.4837 i 1.4849 nemačkog standarda DIN EN 10295), a takođe se koristi nodularno gvožđe otporno na toplotu (kao što je nemački standard GGG SiMo, američki standardno visoko-nikl austenitno nodularno gvožđe D5S, itd.).
Kućište turbopunjača motora 1,8 T, materijal: 1,4837, odnosno GX40CrNiSi 25-12, glavni hemijski sastav (%): C: 0,3-0,5, Si: 1-2,5, Cr: 24-27, Mo: Max 0,5, Ni: 11 -14, temperatura izlivanja 1560 ℃. Legura ima visoku tačku topljenja, veliku stopu skupljanja, jaku sklonost pucanju od vrućine i veliku poteškoću livenja. Metalografska struktura odlivaka ima stroge zahteve za zaostale karbide i nemetalne inkluzije, a postoje i posebni propisi o defektima odlivaka. Kako bi se osigurao kvalitet i efikasnost proizvodnje odljevaka, proces oblikovanja usvaja livenje jezgra sa jezgrima od pješčane školjke obložene filmom (i nekim hladnim i vrućim jezgramima). U početku se koristio AFS50 pijesak za ribanje, a zatim je korišten prženi pijesak od silicijum dioksida, ali problemi poput lijepljenja pijeska, neravnina, termičkih pukotina i pora u unutrašnjoj šupljini javljali su se u različitom stepenu.
Na osnovu istraživanja i testiranja, fabrika je odlučila da koristi keramički pesak. Prvobitno kupljen gotov premazani pijesak (100% keramički pijesak), a zatim kupljena oprema za regeneraciju i premazivanje, te kontinuirano optimiziran proces u toku procesa proizvodnje, korištenje keramičkog pijeska i pijeska za ribanje za miješanje sirovog pijeska. Trenutno se obloženi pijesak grubo implementira prema sljedećoj tabeli:
| Proces pijeska premazanog keramičkim pijeskom za kućište turbopunjača | ||||
| Sand Size | Stopa keramičkog pijeska % | Dodatak smole % | Čvrstoća na savijanje MPa | Izlaz plina ml/g |
| AFS50 | 30-50 | 1.6-1.9 | 6.5-8 | ≤12 |
Proteklih nekoliko godina proizvodni proces ove fabrike teče stabilno, kvalitet odlivaka je dobar, a ekonomske i ekološke koristi su izuzetne. Sažetak je sljedeći:
a. Korišćenjem keramičkog peska, ili upotrebom mešavine keramičkog peska i silicijum peska za izradu jezgara, eliminišu se nedostaci kao što su lepljenje peska, sinterovanje, žilanje i termičko pucanje odlivaka i ostvaruje stabilna i efikasna proizvodnja;
b. Livenje jezgre, visoka efikasnost proizvodnje, nizak omjer pijeska i željeza (uglavnom ne više od 2:1), manja potrošnja sirovog pijeska i niži troškovi;
c. Izlivanje jezgra pogoduje sveukupnoj reciklaži i regeneraciji otpadnog peska, a termička rekultivacija je ujednačeno usvojena za regeneraciju. Performanse regenerisanog peska dostigle su nivo novog peska za ribanje, čime je postignut efekat smanjenja nabavne cene sirovog peska i smanjenja ispuštanja čvrstog otpada;
d. Potrebno je često provjeravati sadržaj keramičkog pijeska u regeneriranom pijesku kako bi se odredila količina dodanog novog keramičkog pijeska;
e. Keramički pijesak je okruglog oblika, dobre fluidnosti i velike specifičnosti. Kada se pomeša sa silicijum peskom, lako je izazvati segregaciju. Ako je potrebno, proces gađanja pijeska treba prilagoditi;
f. Kada prekrivate film, pokušajte koristiti visokokvalitetnu fenolnu smolu i oprezno koristite razne aditive.
4. Nanošenje keramičkog pijeska u glavu motora od aluminijumske legure
U cilju poboljšanja snage automobila, smanjenja potrošnje goriva, smanjenja zagađenja izduvnim gasovima i zaštite životne sredine, laki automobili su trend razvoja automobilske industrije. Trenutno se odljevci za automobilske motore (uključujući dizel motore), kao što su blokovi cilindara i glave cilindra, uglavnom lijevaju od aluminijskih legura, a proces lijevanja blokova cilindra i glava cilindra, kada se koristi jezgra od pijeska, metalno livenje u kalupe i niski pritisak livenje (LPDC) su najreprezentativniji.
Pješčana jezgra, obloženi pijesak i proces hladne kutije od aluminijske legure blok cilindra i odljevci glave su češći, pogodni za visoke precizne i velike proizvodne karakteristike. Način upotrebe keramičkog pijeska sličan je proizvodnji glave cilindra od lijevanog željeza. Zbog niske temperature izlivanja i male specifične težine legure aluminijuma, uglavnom se koristi pesak za jezgro male čvrstoće, kao što je hladno jezgro peska u fabrici, količina dodane smole je 0,5-0,6%, a vlačna čvrstoća je 0,8-1,2 MPa. Potreban je pijesak za jezgro. Ima dobru sklopivost. Upotreba keramičkog pijeska smanjuje količinu dodane smole i uvelike poboljšava kolaps jezgre pijeska.
Posljednjih godina, u cilju poboljšanja proizvodnog okruženja i poboljšanja kvalitete odljevaka, sve je više istraživanja i primjena neorganskih veziva (uključujući modificirano vodeno staklo, fosfatna veziva itd.). Slika ispod je mjesto za livenje u fabrici koja koristi keramički pesak, anorgansko vezivo, jezgro glave cilindra od legura aluminijuma.
Fabrika koristi neorgansko vezivo od keramičkog pijeska za izradu jezgra, a količina dodanog veziva je 1,8~2,2%. Zbog dobre fluidnosti keramičkog pijeska, pješčano jezgro je gusto, površina je potpuna i glatka, a u isto vrijeme, količina stvaranja plina je mala, što uvelike poboljšava prinos odljevaka, poboljšava sklopivost pijeska jezgre , poboljšava proizvodno okruženje i postaje model zelene proizvodnje.
Primjena keramičkog pijeska u industriji livenja motora poboljšala je efikasnost proizvodnje, poboljšala radno okruženje, riješila nedostatke livenja i postigla značajne ekonomske koristi i dobre ekološke prednosti.
Industrija ljevaonice motora trebala bi nastaviti povećavati regeneraciju pijeska u jezgri, dodatno poboljšati efikasnost upotrebe keramičkog pijeska i smanjiti emisije čvrstog otpada.
Iz perspektive upotrebnog učinka i obima upotrebe, keramički pijesak je trenutno specijalni pijesak za livenje sa najboljim sveobuhvatnim performansama i najvećom potrošnjom u industriji livenja motora.
Vrijeme objave: Mar-27-2023
