Химическият състав на керамичния пясък е главно Al2O3 и SiO2, а минералната фаза на керамичния пясък е главно корундова фаза и мулитна фаза, както и малко количество аморфна фаза. Огнеупорността на керамичния пясък обикновено е по-висока от 1800°C и той е алуминиево-силициев огнеупорен материал с висока твърдост.
Характеристики на керамичния пясък
● Висока огнеупорност;
● Малък коефициент на топлинно разширение;
● Висока топлопроводимост;
● Приблизителна сферична форма, малък ъглов фактор, добра течливост и компактност;
● Гладка повърхност, без пукнатини, без неравности;
● Неутрален материал, подходящ за различни леярски метални материали;
● Частиците имат висока якост и не се чупят лесно;
● Диапазонът на размера на частиците е широк и смесването може да се персонализира според изискванията на процеса.
Приложение на керамичния пясък в отливките на двигатели
1. Използвайте керамичен пясък, за да разрешите жилките, залепването на пясъка, счупената сърцевина и деформацията на пясъчната сърцевина на чугунената цилиндрова глава
● Цилиндровият блок и цилиндровата глава са най-важните отливки на двигателя
● Формата на вътрешната кухина е сложна и изискванията за точност на размерите и чистота на вътрешната кухина са високи
● Голяма партида
За да се гарантира ефективността на производството и качеството на продукта,
● Обикновено се използва поточна линия за производство на зелен пясък (главно хидростатична стилизираща линия).
● Пясъчните сърцевини обикновено използват процес на студена кутия и покрит със смола пясък (черупкова сърцевина), а някои пясъчни сърцевини използват процес на гореща кутия.
● Поради сложната форма на пясъчната сърцевина на цилиндровия блок и отливката на главата, някои пясъчни сърцевини имат малка площ на напречното сечение, най-тънката част на някои цилиндрови блокове и сърцевините на водната риза на главата на цилиндъра е само 3-3,5 mm и изходът за пясък е тесен, сърцевината на пясъка след отливане е заобиколена от разтопено при висока температура желязо за дълго време, трудно е да се почиства пясък и е необходимо специално оборудване за почистване и т.н. В миналото целият силициев пясък е бил използван при отливането производство, което причини проблеми с вени и залепване на пясък в отливките на водната риза на цилиндровия блок и главата на цилиндъра. Проблемите с деформацията на сърцевината и счупената сърцевина са много чести и трудни за разрешаване.
За да разрешат подобни проблеми, започвайки от около 2010 г., някои добре известни местни компании за отливане на двигатели, като FAW, Weichai, Shangchai, Shanxi Xinke и др., започнаха да изследват и тестват приложението на керамичен пясък за производство на цилиндрови блокове, водни ризи на цилиндровата глава и маслени канали. Равните пясъчни сърцевини ефективно елиминират или намаляват дефекти като синтероване на вътрешната кухина, залепване на пясък, деформация на пясъчната сърцевина и счупени сърцевини.
Следващите снимки са направени от керамичен пясък с процес на студена кутия.
Оттогава смесеният скруберен пясък с керамичен пясък постепенно се насърчава в процесите на студена и гореща кутия и се прилага към сърцевините на водната риза на цилиндровата глава. Той е в стабилно производство повече от 6 години. Текущата употреба на пясъчната сърцевина на студената кутия е: според формата и размера на пясъчната сърцевина, количеството добавен керамичен пясък е 30%-50%, общото количество добавена смола е 1,2%-1,8%, а якостта на опън е 2,2-2,7 MPa. (Данни от изследване на лабораторни проби)
Резюме
Цилиндровият блок и чугунените части на главата съдържат много тесни структури с вътрешна кухина и температурата на изливане обикновено е между 1440-1500°C. Тънкостенната част на пясъчното ядро лесно се синтерува под действието на високотемпературно разтопено желязо, като например разтопеното желязо, проникващо в пясъчното ядро, или предизвиква интерфейсна реакция за образуване на лепкав пясък. Огнеупорността на керамичния пясък е по-голяма от 1800°C, междувременно истинската плътност на керамичния пясък е сравнително висока, кинетичната енергия на пясъчните частици със същия диаметър и скорост е 1,28 пъти по-голяма от тази на частиците силициев пясък при стрелба с пясък, което може увеличаване на плътността на пясъчните ядра.
Тези предимства са причините, поради които използването на керамичен пясък може да реши проблема със залепването на пясък във вътрешната кухина на отливките на цилиндровата глава.
Водната риза, всмукателните и изпускателните части на цилиндровия блок и главата на цилиндъра често имат дефекти с жилки. Голям брой изследвания и леярски практики са показали, че основната причина за дефектите на жилките върху повърхността на отливката е разширяването на фазовата промяна на силициевия пясък, което причинява топлинно напрежение, което води до пукнатини по повърхността на пясъчната сърцевина, което причинява разтопено желязо да проникнат в пукнатините, тенденцията на вените е по-голяма, особено при процеса на студена кутия. Всъщност степента на термично разширение на силициевия пясък достига до 1,5%, докато степента на термично разширение на керамичния пясък е само 0,13% (нагряване при 1000°C за 10 минути). Възможността за напукване е много малка на повърхността на пясъчната сърцевина поради топлинно разширение. Използването на керамичен пясък в пясъчната сърцевина на цилиндровия блок и главата на цилиндъра в момента е просто и ефективно решение на проблема с жилките.
Сложните, тънкостенни, дълги и тесни пясъчни сърцевини с водна риза на главата на цилиндъра и пясъчни сърцевини на цилиндричния маслен канал изискват висока якост (включително якост при висока температура) и издръжливост и в същото време е необходимо да се контролира генерирането на газ от пясъчната сърцевина. Традиционно се използва най-вече процесът с пясък с покритие. Използването на керамичен пясък намалява количеството смола и постига ефекта на висока якост и ниско газообразуване. Поради непрекъснатото подобряване на производителността на смолата и суровия пясък, процесът на студена кутия все повече замества част от процеса на пясък с покритие през последните години, значително подобрявайки ефективността на производството и подобрявайки производствената среда.
2. Приложение на керамичен пясък за решаване на проблема с деформацията на пясъчната сърцевина на изпускателната тръба
Изпускателните колектори работят при високотемпературни променливи условия за дълго време и устойчивостта на окисляване на материалите при високи температури пряко влияе върху експлоатационния живот на изпускателните колектори. През последните години страната непрекъснато подобрява стандартите за емисии на автомобилните отработени газове, а прилагането на каталитична технология и технология за турбокомпресор значително повиши работната температура на изпускателния колектор, достигайки над 750 °C. С по-нататъшното подобряване на работата на двигателя, работната температура на изпускателния колектор също ще се повиши. Понастоящем обикновено се използва топлоустойчива лята стомана, като ZG 40Cr22Ni10Si2 (JB/T 13044) и др., с топлоустойчива температура от 950°C-1100°C.
Вътрешната кухина на изпускателния колектор обикновено се изисква да няма пукнатини, студени затваряния, кухини при свиване, включвания на шлака и т.н., които влияят на работата, а грапавостта на вътрешната кухина не трябва да бъде по-голяма от Ra25. В същото време има строги и ясни разпоредби относно отклонението на дебелината на стената на тръбата. Дълго време проблемът с неравномерната дебелина на стената и прекомерното отклонение на стената на тръбата на изпускателния колектор измъчва много леярни за изпускателни колектори.
Леярна за първи път използва пясъчни сърцевини, покрити със силициев пясък, за да произведе топлоустойчиви стоманени изпускателни колектори. Поради високата температура на изливане (1470-1550°C), пясъчните сърцевини лесно се деформират, което води до явления извън допустимите граници на дебелината на стената на тръбата. Въпреки че силициевият пясък е обработен с високотемпературна фазова промяна, поради влиянието на различни фактори, той все още не може да преодолее деформацията на пясъчната сърцевина при висока температура, което води до широк диапазон от колебания в дебелината на стената на тръбата. , а в тежки случаи ще бъде бракуван. За да се подобри здравината на пясъчната сърцевина и да се контролира генерирането на газ от пясъчната сърцевина, беше решено да се използва пясък, покрит с керамичен пясък. Когато количеството на добавената смола е с 36% по-ниско от това на пясъка, покрит със силициев пясък, неговата якост на огъване при стайна температура и якостта на термично огъване се увеличават с 51%, 67%, а количеството генериран газ се намалява с 20%, което отговаря на изисквания към процеса за висока якост и ниско генериране на газ.
Фабриката използва пясъчни сърцевини, покрити със силициев диоксид и пясъчни сърцевини, покрити с керамичен пясък, за едновременно леене, след почистване на отливките, те извършват анатомични инспекции.
Ако сърцевината е направена от пясък, покрит със силициев пясък, отливките имат неравномерна дебелина на стената и тънка стена, а дебелината на стената е 3,0-6,2 mm; когато сърцевината е направена от пясък с покритие от керамичен пясък, дебелината на стената на отливката е еднаква, а дебелината на стената е 4,4-4,6 mm. както следва снимката
Пясък с покритие от силициев пясък
Пясък с покритие от керамичен пясък
Пясък с покритие от керамичен пясък се използва за направата на ядра, което елиминира счупването на пясъчната сърцевина, намалява деформацията на пясъчната сърцевина, значително подобрява точността на размерите на канала за потока на вътрешната кухина на изпускателния колектор и намалява залепването на пясък във вътрешната кухина, подобрявайки качеството на отливки и готови продукти скорост и постигнати значителни икономически ползи.
3. Нанасяне на керамичен пясък в корпуса на турбокомпресора
Работната температура в края на турбината на корпуса на турбокомпресора обикновено надвишава 600°C, а някои дори достигат до 950-1050°C. Материалът на обвивката трябва да е устойчив на високи температури и да има добри характеристики при леене. Структурата на черупката е по-компактна, дебелината на стената е тънка и еднаква, а вътрешната кухина е чиста и т.н., е изключително взискателна. Понастоящем корпусът на турбокомпресора обикновено е изработен от топлоустойчива стоманена отливка (като 1.4837 и 1.4849 от немския стандарт DIN EN 10295), а също така се използва топлоустойчив сферографитен чугун (като немския стандарт GGG SiMo, американския стандартен аустенитен чугун с високо съдържание на никел D5S и др.).
Корпус на турбокомпресора на двигател 1,8 T, материал: 1.4837, а именно GX40CrNiSi 25-12, основен химичен състав (%): C: 0,3-0,5, Si: 1-2,5, Cr: 24-27, Mo: Макс. 0,5, Ni: 11 -14, температура на изливане 1560 ℃. Сплавта има висока точка на топене, голяма степен на свиване, силна тенденция към горещо напукване и висока трудност при леене. Металографската структура на отливката има строги изисквания за остатъчни карбиди и неметални включвания, а също така има специфични разпоредби относно дефектите на отливката. За да се гарантира качеството и ефективността на производството на отливките, процесът на формоване използва отливане на сърцевини с покрити с филм сърцевини от пясъчни черупки (и някои сърцевини за студени и горещи кутии). Първоначално беше използван почистващ пясък AFS50, а след това беше използван печен силициев пясък, но проблеми като залепване на пясък, неравности, термични пукнатини и пори във вътрешната кухина се появиха в различна степен.
Въз основа на проучвания и тестове фабриката реши да използва керамичен пясък. Първоначално закупен завършен пясък с покритие (100% керамичен пясък), а след това закупено оборудване за регенериране и покритие и непрекъснато оптимизиране на процеса по време на производствения процес, използвайте керамичен пясък и пясък за почистване, за да смесите суровия пясък. Понастоящем пясъкът с покритие се прилага грубо съгласно следната таблица:
| Пясъчен процес с керамично пясъчно покритие за корпус на турбокомпресор | ||||
| Размер на пясъка | Степен на керамичен пясък % | Добавяне на смола % | Якост на огъване MPa | Изход на газ ml/g |
| AFS50 | 30-50 | 1,6-1,9 | 6,5-8 | ≤12 |
През последните няколко години производственият процес на този завод върви стабилно, качеството на отливките е добро, а икономическите и екологичните ползи са забележителни. Резюмето е следното:
а. Използването на керамичен пясък или използването на смес от керамичен пясък и силициев пясък за направата на сърцевини елиминира дефекти като залепване на пясък, синтероване, жилки и термично напукване на отливки и реализира стабилно и ефективно производство;
b. Леене на сърцевина, висока производствена ефективност, ниско съотношение пясък-желязо (обикновено не повече от 2:1), по-малко потребление на суров пясък и по-ниски разходи;
c. Изливането на ядрото благоприятства цялостното рециклиране и регенериране на отпадъчен пясък, а термичната регенерация се приема равномерно за регенериране. Производителността на регенерирания пясък е достигнала нивото на нов пясък за почистване на пясък, което е постигнало ефекта от намаляване на разходите за закупуване на суров пясък и намаляване на изхвърлянето на твърди отпадъци;
d. Необходимо е често да се проверява съдържанието на керамичен пясък в регенериран пясък, за да се определи количеството добавен нов керамичен пясък;
д. Керамичният пясък има кръгла форма, добра течливост и голяма специфичност. Когато се смеси със силициев пясък, е лесно да се предизвика сегрегация. Ако е необходимо, процесът на заснемане на пясък трябва да се коригира;
f. Когато покривате филма, опитайте се да използвате висококачествена фенолна смола и използвайте различни добавки с повишено внимание.
4. Нанасяне на керамичен пясък в цилиндровата глава на двигателя от алуминиева сплав
За да се подобри мощността на автомобилите, да се намали разходът на гориво, да се намали замърсяването с отработени газове и да се защити околната среда, леките автомобили са тенденцията за развитие на автомобилната индустрия. Понастоящем отливките за автомобилни двигатели (включително дизелови двигатели), като цилиндрови блокове и цилиндрови глави, обикновено се отливат с алуминиеви сплави, а процесът на леене на цилиндрови блокове и цилиндрови глави, когато се използват пясъчни сърцевини, гравитационно леене в метална форма и ниско налягане леене (LPDC) са най-представителни.
Пясъчната сърцевина, покритият пясък и процесът на студена кутия на цилиндровия блок от алуминиева сплав и отливките на главата са по-често срещани, подходящи за високопрецизни и широкомащабни производствени характеристики. Методът за използване на керамичен пясък е подобен на производството на чугунена цилиндрова глава. Поради ниската температура на изливане и малкото специфично тегло на алуминиевата сплав, обикновено се използва пясъчна сърцевина с ниска якост, като пясъчна сърцевина в студена кутия във фабрика, количеството добавена смола е 0,5-0,6%, а якостта на опън е 0,8-1,2 MPa. Необходим е основен пясък Има добра свиваемост. Използването на керамичен пясък намалява количеството добавена смола и значително подобрява разпадането на пясъчната сърцевина.
През последните години, за да се подобри производствената среда и да се подобри качеството на отливките, има все повече изследвания и приложения на неорганични свързващи вещества (включително модифицирано водно стъкло, фосфатни свързващи вещества и др.). Картината по-долу е мястото за отливане на фабрика, използваща цилиндрова глава от керамичен пясък, неорганично свързващо вещество, пясък, алуминиева сплав.
Фабриката използва неорганично свързващо вещество от керамичен пясък, за да направи сърцевината, а добавеното количество свързващо вещество е 1,8~2,2%. Благодарение на добрата течливост на керамичния пясък, пясъчната сърцевина е плътна, повърхността е пълна и гладка и в същото време количеството генериран газ е малко, което значително подобрява добива на отливки, подобрява свиваемостта на сърцевината от пясък , подобрява производствената среда и се превръща в модел на зелено производство.
Прилагането на керамичен пясък в индустрията за леене на двигатели подобри ефективността на производството, подобри работната среда, разреши дефектите на леярството и постигна значителни икономически ползи и добри ползи за околната среда.
Индустрията за леене на двигатели трябва да продължи да увеличава регенерацията на сърцевината на пясъка, да подобри допълнително ефективността на използване на керамичния пясък и да намали емисиите на твърди отпадъци.
От гледна точка на ефекта от употребата и обхвата на употреба, керамичният пясък в момента е специалният пясък за леене с най-добра цялостна производителност и най-голямо потребление в индустрията за леене на двигатели.
Време на публикуване: 27 март 2023 г
