Kemična sestava keramičnega peska je predvsem Al2O3 in SiO2, mineralna faza keramičnega peska pa je predvsem korundna faza in mulitna faza ter majhna količina amorfne faze. Ognjevzdržnost keramičnega peska je na splošno višja od 1800 °C in je aluminij-silicijev ognjevzdržni material z visoko trdoto.
Značilnosti keramičnega peska
● Visoka ognjevzdržnost;
● Majhen koeficient toplotnega raztezanja;
● Visoka toplotna prevodnost;
● Približna sferična oblika, faktor majhnega kota, dobra pretočnost in kompaktnost;
● Gladka površina, brez razpok, brez izboklin;
● Nevtralen material, primeren za različne ulivne kovinske materiale;
● Delci imajo visoko trdnost in jih ni zlahka zlomiti;
● Razpon velikosti delcev je širok, mešanje pa je mogoče prilagoditi glede na zahteve postopka.
Uporaba keramičnega peska v ulitkih motorjev
1. Uporabite keramični pesek za reševanje žil, lepljenja peska, zlomljenega jedra in deformacije peskanega jedra glave valja iz litega železa
● Blok valja in glava valja sta najpomembnejša odlitka motorja
● Oblika notranje votline je zapletena, zahteve glede dimenzijske natančnosti in čistoče notranje votline pa so visoke
● Velika serija
Da bi zagotovili učinkovitost proizvodnje in kakovost izdelkov,
● Običajno se uporablja tekoči trak za proizvodnjo zelenega peska (predvsem hidrostatične linije za oblikovanje).
● Peščena jedra na splošno uporabljajo postopek hladne škatle in s smolo prevlečenega peska (jedro lupine), nekatera peščena jedra pa uporabljajo postopek vroče škatle.
● Zaradi zapletene oblike peskanega jedra bloka cilindrov in ulitka glave imajo nekatera peščena jedra majhno površino prečnega prereza, najtanjši del nekaterih blokov cilindrov in jeder vodnega plašča glave cilindra je le 3-3,5 mm in izhod peska je ozek, jedro peska po vlivanju je dolgo časa obdano z visokotemperaturnim staljenim železom, pesek je težko očistiti in potrebna je posebna oprema za čiščenje itd. V preteklosti je bil pri litju uporabljen ves kremenčev pesek proizvodnja, ki je povzročila težave z žilami in oprijemom peska v ulitkih vodnega plašča bloka cilindra in glave valja. Težave z deformacijo jedra in zlomljenim jedrom so zelo pogoste in jih je težko rešiti.
Da bi rešili takšne težave, so približno leta 2010 nekatera znana domača podjetja za ulivanje motorjev, kot so FAW, Weichai, Shangchai, Shanxi Xinke itd., začela raziskovati in testirati uporabo keramičnega peska za izdelavo blokov cilindrov, vodni plašči glave cilindra in oljni kanali. Enakomerna peščena jedra učinkovito odpravijo ali zmanjšajo napake, kot so sintranje v notranji votlini, lepljenje peska, deformacija peščenega jedra in zlomljena jedra.
Naslednje slike so narejene s keramičnim peskom s hladnim postopkom.
Od takrat se čistilni pesek, mešan s keramičnim peskom, postopoma uveljavlja v postopkih hladne in vroče škatle ter se uporablja za jedra vodnega plašča glave cilindra. V stabilni proizvodnji je že več kot 6 let. Trenutna uporaba peskanega jedra iz hladne škatle je: glede na obliko in velikost peskanega jedra je količina dodanega keramičnega peska 30%-50%, skupna količina dodane smole je 1,2%-1,8% in natezna trdnost je 2,2-2,7 MPa. (Podatki laboratorijskega testiranja vzorcev)
Povzetek
Litoželezni deli bloka in glave cilindra vsebujejo veliko struktur z ozko notranjo votlino, temperatura vlivanja pa je običajno med 1440-1500 °C. Tankostenski del peščenega jedra se zlahka sintra pod delovanjem visokotemperaturnega staljenega železa, kot je staljeno železo, ki se infiltrira v peščeno jedro, ali povzroči reakcijo vmesnika, da nastane lepljiv pesek. Ognjevzdržnost keramičnega peska je večja od 1800 °C, medtem ko je prava gostota keramičnega peska razmeroma visoka, kinetična energija delcev peska z enakim premerom in hitrostjo je 1,28-krat večja od delcev kremenčevega peska pri streljanju peska, kar lahko povečati gostoto peščenih jeder.
Te prednosti so razlogi, zakaj lahko uporaba keramičnega peska reši problem lepljenja peska v notranji votlini ulitkov glave cilindra.
Vodni plašč, sesalni in izpušni deli bloka cilindrov in glave valja imajo pogosto napake na žilah. Številne raziskave in prakse litja so pokazale, da je glavni vzrok napak v žilah na površini ulitka fazna sprememba ekspanzije kremenčevega peska, ki povzroči toplotno obremenitev, ki povzroči razpoke na površini peskanega jedra, kar povzroči nastanek staljenega železa. da prodrejo v razpoke, je nagnjenost žil večja zlasti pri hladnem postopku. Pravzaprav je stopnja toplotnega raztezanja kremenčevega peska kar 1,5 %, medtem ko je stopnja toplotnega raztezanja keramičnega peska le 0,13 % (segret pri 1000 °C 10 minut). Možnost razpok je zelo majhna na površini peskanega jedra zaradi napetosti pri toplotnem raztezanju. Uporaba keramičnega peska v peščenem jedru bloka valja in glave valja je trenutno preprosta in učinkovita rešitev problema žil.
Zapletena, tankostenska, dolga in ozka peščena jedra iz vodnega plašča glave cilindra in peska iz oljnega kanala za valje zahtevajo visoko trdnost (vključno z visokotemperaturno trdnostjo) in žilavost, hkrati pa morajo nadzorovati nastajanje plina iz peska v jedru. Tradicionalno se večinoma uporablja postopek s prevlečenim peskom. Z uporabo keramičnega peska zmanjšamo količino smole in dosežemo učinek visoke trdnosti in nizkega nastajanja plinov. Zaradi nenehnega izboljševanja učinkovitosti smole in surovega peska je postopek v hladni škatli v zadnjih letih vedno bolj nadomestil del postopka s prevlečenim peskom, kar močno izboljša učinkovitost proizvodnje in izboljša proizvodno okolje.
2. Uporaba keramičnega peska za rešitev problema deformacije peska v jedru izpušne cevi
Izpušni kolektorji dolgo časa delujejo v izmeničnih pogojih visoke temperature, oksidacijska odpornost materialov pri visokih temperaturah pa neposredno vpliva na življenjsko dobo izpušnih kolektorjev. V zadnjih letih je država nenehno izboljševala emisijske standarde avtomobilskih izpušnih plinov, uporaba katalitične tehnologije in tehnologije turbopolnilnikov pa je znatno povečala delovno temperaturo izpušnega kolektorja in dosegla nad 750 °C. Z nadaljnjim izboljšanjem zmogljivosti motorja se bo povečala tudi delovna temperatura izpušnega kolektorja. Trenutno se na splošno uporablja toplotno odporno lito jeklo, kot je ZG 40Cr22Ni10Si2 (JB/T 13044) itd., s toplotno odporno temperaturo 950 °C-1100 °C.
Notranja votlina izpušnega kolektorja mora biti na splošno brez razpok, hladnih zapor, votlin zaradi krčenja, vključkov žlindre itd., ki vplivajo na delovanje, hrapavost notranje votline pa ne sme biti večja od Ra25. Hkrati obstajajo strogi in jasni predpisi o odstopanju debeline stene cevi. Že dolgo časa problem neenakomerne debeline stene in prevelikega odstopanja stene cevi izpušnega kolektorja pesti številne livarne izpušnega kolektorja.
Livarna je najprej uporabila peščena jedra, prevlečena s kremenčevim peskom, za izdelavo toplotno odpornih jeklenih izpušnih kolektorjev. Zaradi visoke temperature vlivanja (1470-1550 °C) so se peščena jedra zlahka deformirala, kar je povzročilo pojav izven tolerance pri debelini stene cevi. Čeprav je bil kremenčev pesek obdelan z visokotemperaturno fazno spremembo, zaradi vpliva različnih dejavnikov še vedno ne more premagati deformacije jedra peska pri visoki temperaturi, kar ima za posledico širok razpon nihanj v debelini stene cevi. , v hujših primerih pa ga bodo zavrgli. Da bi izboljšali trdnost peskanega jedra in nadzorovali nastajanje plina v peščenem jedru, smo se odločili za uporabo peska, prevlečenega s keramičnim peskom. Ko je bila količina dodane smole 36 % manjša kot pri pesku, prevlečenem s kremenčevim peskom, se je njegova upogibna trdnost pri sobni temperaturi in toplotna upogibna trdnost povečala za 51 %, 67 %, količina nastajanja plina pa se zmanjša za 20 %, kar ustreza procesne zahteve visoke trdnosti in nizkega nastajanja plina.
Tovarna uporablja peščena jedra s kremenčevim peskom in peščena jedra s keramičnim peskom za sočasno ulivanje, po čiščenju ulitkov opravijo anatomske preglede.
Če je jedro izdelano iz peska, prevlečenega s kremenčevim peskom, imajo ulitki neenakomerno debelino stene in tanko steno, debelina stene pa je 3,0–6,2 mm; ko je jedro izdelano iz peska, prevlečenega s keramičnim peskom, je debelina stene ulitka enakomerna, debelina stene pa 4,4-4,6 mm. kot sledi slika
Pesek, prevlečen s kremenčevim peskom
Pesek prevlečen s keramičnim peskom
Pesek, prevlečen s keramičnim peskom, se uporablja za izdelavo jeder, kar odpravlja lomljenje peščenega jedra, zmanjšuje deformacijo peščenega jedra, močno izboljša dimenzijsko natančnost pretočnega kanala notranje votline izpušnega kolektorja in zmanjša prijemanje peska v notranji votlini, kar izboljša kakovost ulitkov in končnih izdelkov ter dosegel pomembne gospodarske koristi.
3. Nanos keramičnega peska v ohišje turbopolnilnika
Delovna temperatura na turbinskem koncu ohišja turbopolnilnika običajno presega 600 °C, nekatere pa celo dosežejo 950-1050 °C. Material lupine mora biti odporen na visoke temperature in imeti dobro zmogljivost pri litju. Struktura lupine je bolj kompaktna, debelina stene je tanka in enakomerna, notranja votlina pa čista itd., Je izjemno zahtevna. Trenutno je ohišje turbopolnilnika običajno izdelano iz toplotno odporne jeklene litine (kot je 1.4837 in 1.4849 nemškega standarda DIN EN 10295), uporablja pa se tudi toplotno odporna nodularna litina (kot je nemški standard GGG SiMo, ameriški standardno avstenitno nodularno lito z visoko vsebnostjo niklja D5S itd.).
Ohišje turbopolnilnika motorja 1,8 T, material: 1.4837, in sicer GX40CrNiSi 25-12, glavna kemična sestava (%): C: 0,3-0,5, Si: 1-2,5, Cr: 24-27, Mo: največ 0,5, Ni: 11 -14, temperatura vlivanja 1560 ℃. Zlitina ima visoko tališče, veliko stopnjo krčenja, močno nagnjenost k vročim razpokam in visoko težavnost ulivanja. Metalografska struktura ulitka ima stroge zahteve glede ostankov karbidov in nekovinskih vključkov, obstajajo pa tudi posebni predpisi o napakah pri litju. Da bi zagotovili kakovost in proizvodno učinkovitost ulitkov, postopek oblikovanja uporablja ulivanje jedra s filmsko prevlečenimi jedri iz peščenih lupin (in nekaj jeder za hladne in vroče škatle). Sprva je bil uporabljen čistilni pesek AFS50, nato pa pražen kremenčev pesek, vendar so se težave, kot so sprijemanje peska, robovi, toplotne razpoke in pore v notranji votlini, pojavile v različnih stopnjah.
Na podlagi raziskav in testiranj so se v tovarni odločili za uporabo keramičnega peska. Sprva kupljen končni premazani pesek (100 % keramični pesek), nato kupljena oprema za regeneracijo in premazovanje ter nenehno optimiziran postopek med proizvodnim procesom, uporaba keramičnega peska in peska za čiščenje za mešanje surovega peska. Trenutno se premazani pesek v grobem uporablja v skladu z naslednjo tabelo:
| Peščeni postopek s keramičnim peskom za ohišje turbopolnilnika | ||||
| Velikost peska | Stopnja keramičnega peska % | % dodatka smole | Upogibna trdnost MPa | Izpust plina ml/g |
| AFS50 | 30-50 | 1,6-1,9 | 6,5-8 | ≤12 |
V zadnjih nekaj letih proizvodni proces te tovarne poteka stabilno, kakovost ulitkov je dobra, gospodarske in okoljske koristi pa izjemne. Povzetek je naslednji:
a. Uporaba keramičnega peska ali uporaba mešanice keramičnega peska in kremenčevega peska za izdelavo jeder odpravlja napake, kot so sprijemanje peska, sintranje, žilanje in toplotno razpokanje ulitkov, ter zagotavlja stabilno in učinkovito proizvodnjo;
b. Ulivanje jedra, visoka proizvodna učinkovitost, nizko razmerje med peskom in železom (na splošno ne več kot 2:1), manjša poraba surovega peska in nižji stroški;
c. Vlivanje jedra prispeva k splošnemu recikliranju in regeneraciji odpadnega peska, toplotna predelava pa je sprejeta enotno za regeneracijo. Zmogljivost regeneriranega peska je dosegla raven novega peska za čiščenje peska, kar je doseglo učinek zmanjšanja nabavnih stroškov surovega peska in zmanjšanja odvajanja trdnih odpadkov;
d. Potrebno je pogosto preverjanje vsebnosti keramičnega peska v regeneriranem pesku, da se določi količina dodanega novega keramičnega peska;
e. Keramični pesek je okrogle oblike, dobre fluidnosti in velike specifičnosti. Pri mešanju s kremenčevim peskom je enostavno povzročiti ločevanje. Če je potrebno, je treba postopek snemanja peska prilagoditi;
f. Pri prekrivanju filma poskušajte uporabiti visokokakovostno fenolno smolo in previdno uporabljati različne dodatke.
4. Uporaba keramičnega peska v glavi valja motorja iz aluminijeve zlitine
Da bi izboljšali moč avtomobilov, zmanjšali porabo goriva, zmanjšali onesnaževanje z izpušnimi plini in zaščitili okolje, so lahki avtomobili trend razvoja avtomobilske industrije. Trenutno so ulitki avtomobilskih motorjev (vključno z dizelskimi motorji), kot so bloki cilindrov in glave cilindrov, na splošno uliti z aluminijevimi zlitinami, postopek ulivanja blokov cilindrov in glav cilindrov pa z uporabo peščenih jeder, gravitacijskega litja v kovinske kalupe in nizkega tlaka litje (LPDC) so najbolj reprezentativni.
Peščeno jedro, prevlečeni pesek in postopek hladne škatle bloka cilindrov iz aluminijeve zlitine in ulitkov glave so pogostejši, primerni za visoko natančne in obsežne proizvodne značilnosti. Metoda uporabe keramičnega peska je podobna izdelavi glave cilindra iz litega železa. Zaradi nizke temperature vlivanja in majhne specifične teže aluminijeve zlitine se običajno uporablja pesek z nizko trdnostjo jedra, kot je pesek iz hladne škatle v tovarni, količina dodane smole je 0,5-0,6 %, natezna trdnost pa je 0,8-1,2 MPa. Potreben je jedrni pesek Ima dobro zložljivost. Uporaba keramičnega peska zmanjša količino dodane smole in močno izboljša sesedanje peščene sredice.
V zadnjih letih je za izboljšanje proizvodnega okolja in izboljšanje kakovosti ulitkov vse več raziskav in aplikacij anorganskih veziv (vključno z modificiranim vodnim steklom, fosfatnimi vezivi itd.). Spodnja slika prikazuje mesto ulivanja tovarne, ki uporablja glavo valja iz keramičnega peska, anorganskega veziva, jedra, peska, aluminijeve zlitine.
Tovarna za izdelavo jedra uporablja anorgansko vezivo iz keramičnega peska, količina dodanega veziva pa je 1,8–2,2 %. Zaradi dobre fluidnosti keramičnega peska je jedro peska gosto, površina je popolna in gladka, hkrati pa je količina nastajanja plina majhna, kar močno izboljša izkoristek ulitkov, izboljša zložljivost peska jedra , izboljša proizvodno okolje in postane model zelene proizvodnje.
Uporaba keramičnega peska v industriji litja motorjev je izboljšala učinkovitost proizvodnje, izboljšalo delovno okolje, odpravila napake pri litju in dosegla znatne gospodarske koristi in dobre okoljske koristi.
Industrija livarstva motorjev bi morala še naprej povečevati regeneracijo jedrnega peska, nadalje izboljšati učinkovitost uporabe keramičnega peska in zmanjšati emisije trdnih odpadkov.
Z vidika uporabnega učinka in obsega uporabe je keramični pesek trenutno specialni pesek za vlivanje z najboljšo celovito zmogljivostjo in največjo porabo v industriji motornega litja.
Čas objave: 27. marec 2023
