Keraamisen hiekan kemiallinen koostumus on pääasiassa Al2O3 ja SiO2, ja keraamisen hiekan mineraalifaasi on pääasiassa korundifaasia ja mulliittifaasia sekä pieni määrä amorfista faasia. Keraamisen hiekan tulenkestävyys on yleensä yli 1800 °C, ja se on korkean kovuuden alumiini-pii tulenkestävää materiaalia.
Keraamisen hiekan ominaisuudet
● Korkea tulenkestävyys;
● Pieni lämpölaajenemiskerroin;
● Korkea lämmönjohtavuus;
● Likimääräinen pallomainen muoto, pieni kulmatekijä, hyvä juoksevuus ja kompakti kyky;
● Sileä pinta, ei halkeamia, ei kolhuja;
● Neutraali materiaali, joka sopii erilaisiin metallimateriaalien valuun;
● Hiukkaset ovat lujia, eivätkä ne hajoa helposti;
● Hiukkaskokoalue on laaja, ja sekoitus voidaan räätälöidä prosessivaatimusten mukaan.
Keraamisen hiekan käyttö moottorivaluissa
1. Käytä keraamista hiekkaa valurautaisen sylinterinkannen suonten, hiekan tarttumisen, murtuneen ytimen ja hiekkaytimen muodonmuutosten ratkaisemiseen
● Sylinterilohko ja sylinterinkansi ovat moottorin tärkeimmät valukappaleet
● Sisäontelon muoto on monimutkainen, ja vaatimukset mittatarkkuudelle ja sisäontelon puhtaudelle ovat korkeat.
● Suuri erä
Tuotannon tehokkuuden ja tuotteiden laadun varmistamiseksi
● Vihreä hiekka (pääasiassa hydrostaattinen muotoilulinja) kokoonpanolinjatuotantoa käytetään yleensä.
● Hiekkasydämissä käytetään yleensä kylmälaatikko- ja hartsipinnoitettua hiekkaa (kuoriydin) ja joissakin hiekkaytimissä kuumalaatikkoprosessia.
● Sylinterilohkon hiekkaytimen ja päävalukappaleen monimutkaisen muodon vuoksi joillakin hiekkasydämillä on pieni poikkileikkausala, joidenkin sylinterilohkojen ja sylinterikannen vesivaippaytimien ohuin osa on vain 3-3,5 mm, ja hiekanpoistoaukko on kapea, hiekkaydin valun jälkeen pitkään korkean lämpötilan sulan raudan ympäröimänä, hiekkaa on vaikea puhdistaa ja tarvitaan erityisiä puhdistuslaitteita jne. Valussa käytettiin ennen kaikkea piidioksidihiekkaa tuotanto, joka aiheutti suonet ja hiekan tarttumisongelmia sylinterilohkon ja sylinterinkannen vesivaippavaluissa. Ytimen muodonmuutos ja murtunut ydinongelmat ovat hyvin yleisiä ja vaikeita ratkaista.
Tällaisten ongelmien ratkaisemiseksi noin vuodesta 2010 alkaen jotkut tunnetut kotimaiset moottoreiden valuyritykset, kuten FAW, Weichai, Shangchai, Shanxi Xinke jne., alkoivat tutkia ja testata keraamisen hiekan käyttöä sylinterilohkojen valmistukseen, sylinterikannen vesivaipat ja öljykanavat. Tasaiset hiekkaytimet poistavat tai vähentävät tehokkaasti vikoja, kuten sisäontelon sintrautumista, hiekan tarttumista, hiekkaytimen muodonmuutoksia ja murtuneita ytimiä.
Seuraavat kuvat on tehty keraamisella hiekalla kylmälaatikkoprosessilla.
Siitä lähtien keraamista hiekkaa sekoitettua pesuhiekkaa on vähitellen edistetty kylmälaatikko- ja kuumalaatikkoprosesseissa ja levitetty sylinterikannen vesivaipan ytimiin. Se on ollut vakaassa tuotannossa yli 6 vuotta. Kylmälaatikkohiekkaytimen nykyinen käyttö on: hiekkaytimen muodon ja koon mukaan lisätyn keraamisen hiekan määrä on 30–50%, hartsin kokonaismäärä on 1,2–1,8% ja vetolujuus on 2,2-2,7 MPa. (Laboratorionäytteiden testaustiedot)
Yhteenveto
Sylinterilohkon ja kannan valurautaosat sisältävät monia kapeita sisäontelorakenteita ja valulämpötila on yleensä 1440-1500°C. Hiekkasydämen ohutseinämäinen osa sintrautuu helposti korkean lämpötilan sulan raudan vaikutuksesta, kuten sulan raudan tunkeutuessa hiekkaytimeen, tai tuottaa rajapintareaktion tahmean hiekan muodostamiseksi. Keraamisen hiekan tulenkestävyys on suurempi kuin 1800°C, kun taas keraamisen hiekan todellinen tiheys on suhteellisen korkea, saman halkaisijan ja nopeuden omaavien hiekkahiukkasten liike-energia on 1,28 kertaa kvartsihiekapartikkeleiden kineettinen energia ammuttaessa hiekkaa, mikä voi lisää hiekkaytimien tiheyttä.
Nämä edut ovat syyt siihen, miksi keraamisen hiekan käyttö voi ratkaista hiekan tarttumisen ongelman sylinterinkannen valukappaleiden sisäonteloon.
Sylinterilohkon ja sylinterinkannen vesivaipassa, imu- ja poisto-osissa on usein suonivirheitä. Lukuisat tutkimukset ja valukäytännöt ovat osoittaneet, että valupinnan suonivirheiden perimmäinen syy on piidioksidihiekan faasimuutoslaajeneminen, joka aiheuttaa lämpöjännitystä ja johtaa halkeamiin hiekkaytimen pinnalla, mikä aiheuttaa sulaa rautaa. tunkeutua halkeamiin, suonten taipumus on suurempi erityisesti kylmälaatikkoprosessissa. Itse asiassa piidioksidihiekan lämpölaajenemisnopeus on jopa 1,5 %, kun taas keraamisen hiekan lämpölaajenemisnopeus on vain 0,13 % (kuumennettuna 1000 °C:ssa 10 minuuttia). Säröilyn mahdollisuus on hyvin pieni hiekkaytimen pinnalla lämpölaajenemisjännityksen vuoksi. Keraamisen hiekan käyttö sylinterilohkon ja sylinterinkannen hiekkaytimessä on tällä hetkellä yksinkertainen ja tehokas ratkaisu suoniongelmaan.
Monimutkaiset, ohutseinäiset, pitkät ja kapeat sylinterikannen vesivaippahiekkaisydämet ja sylinteriöljykanavahiekkasydämet vaativat suurta lujuutta (mukaan lukien lujuus korkeissa lämpötiloissa) ja sitkeyttä, ja samalla on säädettävä ydinhiekan kaasun muodostusta. Perinteisesti pinnoitettua hiekkaprosessia käytetään enimmäkseen. Keraamisen hiekan käyttö vähentää hartsin määrää ja saavuttaa lujuuden ja alhaisen kaasunmuodostuksen vaikutuksen. Hartsin ja raakahiekan suorituskyvyn jatkuvan parantamisen vuoksi kylmälaatikkoprosessi on viime vuosina yhä useammin korvannut osan päällystetystä hiekkaprosessista, mikä parantaa huomattavasti tuotannon tehokkuutta ja parantaa tuotantoympäristöä.
2. Keraamisen hiekan käyttö pakoputken hiekkaytimen muodonmuutosongelman ratkaisemiseksi
Pakosarjat toimivat korkean lämpötilan vaihtelevissa olosuhteissa pitkään ja materiaalien hapettumisenkestävyys korkeissa lämpötiloissa vaikuttaa suoraan pakosarjan käyttöikään. Viime vuosina maa on jatkuvasti parantanut autojen pakokaasujen päästöstandardeja, ja katalyyttitekniikan ja turboahdintekniikan soveltaminen on nostanut pakosarjan käyttölämpötilaa merkittävästi yli 750 °C:een. Moottorin suorituskyvyn edelleen parantuessa myös pakosarjan työlämpötila nousee. Tällä hetkellä käytetään yleisesti lämmönkestävää valuterästä, kuten ZG 40Cr22Ni10Si2 (JB/T 13044) jne., jonka lämmönkestävä lämpötila on 950–1100 °C.
Pakosarjan sisäontelossa ei yleensä saa olla halkeamia, kylmäsulkuja, kutistuvia onteloita, kuonasulkeumia jne., jotka vaikuttavat suorituskykyyn, ja sisäontelon karheuden ei tarvitse olla suurempi kuin Ra25. Samanaikaisesti putken seinämän paksuuden poikkeamaa koskevat tiukat ja selkeät määräykset. Epätasaisen seinämän paksuuden ja pakosarjan putken seinämän liiallisen poikkeaman ongelma on pitkään vaivannut monia pakosarjan valimoita.
Valimo käytti ensimmäisen kerran piidioksidihiekkapäällysteisiä hiekkasydämiä lämmönkestävän teräksen pakosarjan valmistukseen. Korkeasta valulämpötilasta (1470-1550°C) johtuen hiekkaytimet muodostivat helposti, mikä johti putken seinämän paksuudessa toleranssin ulkopuolisiin ilmiöihin. Vaikka piidioksidihiekkaa on käsitelty korkean lämpötilan faasimuutoksella, se ei eri tekijöiden vaikutuksesta silti voi voittaa hiekkaytimen muodonmuutosta korkeassa lämpötilassa, mikä johtaa monenlaisiin vaihteluihin putken seinämän paksuudessa. , ja vaikeissa tapauksissa se romutetaan. Hiekkaytimen lujuuden parantamiseksi ja hiekkaytimen kaasunmuodostuksen hallitsemiseksi päätettiin käyttää keraamista hiekkapinnoitettua hiekkaa. Kun lisätyn hartsin määrä oli 36 % pienempi kuin piidioksidihiekalla päällystetyn hiekan, sen huoneenlämpötilan taivutuslujuus ja lämpötaivutuslujuus kasvoivat 51 %, 67 % ja kaasunmuodostuksen määrä väheni 20 %, mikä täyttää korkean lujuuden ja vähäisen kaasuntuoton prosessivaatimukset.
Tehdas käyttää piidioksidihiekkapinnoitettuja hiekkahylsyjä ja keraamisia hiekkapinnoitettuja hiekkahylsyjä samanaikaisessa valussa, valukappaleiden puhdistamisen jälkeen tehdään anatomiset tarkastukset.
Jos ydin on silikahiekalla päällystettyä hiekkaa, valukappaleiden seinämän paksuus on epätasainen ja seinämä ohut ja seinämän paksuus on 3,0-6,2 mm; kun ydin on valmistettu keraamisesta hiekkapäällystetystä hiekasta, valun seinämän paksuus on tasainen ja seinämän paksuus 4,4-4,6 mm. seuraavan kuvan mukaisesti
Piidioksidihiekkapinnoitettu hiekka
Keraaminen hiekkapinnoitettu hiekka
Keraamista hiekkapäällystettyä hiekkaa käytetään ytimien valmistukseen, mikä eliminoi hiekkaytimen rikkoutumisen, vähentää hiekkaytimen muodonmuutoksia, parantaa huomattavasti pakosarjan sisäontelon virtauskanavan mittatarkkuutta ja vähentää hiekan tarttumista sisäonteloon, mikä parantaa hiekan laatua. valujen ja valmiiden tuotteiden nopeus ja saavutti merkittäviä taloudellisia etuja.
3. Keraamisen hiekan levitys turboahtimen koteloon
Turboahtimen vaipan turbiinipäässä työskentelylämpötila ylittää yleensä 600°C ja jotkut jopa 950-1050°C. Kuorimateriaalin tulee kestää korkeita lämpötiloja ja sillä on hyvä valukyky. Kuorirakenne on kompaktimpi, seinämän paksuus on ohut ja tasainen, ja sisäontelo on puhdas jne., on erittäin vaativa. Tällä hetkellä turboahtimen kotelo on yleensä valmistettu lämmönkestävästä teräsvalusta (esim. saksalaisen standardin DIN EN 10295 1.4837 ja 1.4849), ja lisäksi käytetään lämmönkestävää pallografiittirautaa (kuten saksalainen standardi GGG SiMo, amerikkalainen standardi tavallinen runsaasti nikkeliä sisältävä austeniittinen nodulaarinen rauta D5S jne.).
1,8 T moottorin turboahtimen kotelo, materiaali: 1,4837, nimittäin GX40CrNiSi 25-12, pääkemiallinen koostumus (%): C: 0,3-0,5, Si: 1-2,5, Cr: 24-27, Mo: Max 0,5, Ni: 11 -14, valumislämpötila 1560 ℃. Seoksella on korkea sulamispiste, suuri kutistumisnopeus, voimakas kuumahalkeilutaipumus ja korkea valuvaikeus. Valun metallografisella rakenteella on tiukat vaatimukset jäännöskarbideille ja ei-metallisille inkluusioille, ja myös valuvirheitä koskevat erityismääräykset. Valukappaleiden laadun ja tuotantotehokkuuden varmistamiseksi muovausprosessissa käytetään kalvopinnoitettujen hiekkakuoriytimien (ja joidenkin kylmälaatikko- ja kuumalaatikkoytimien) hylsyvalua. Aluksi käytettiin AFS50-hankaushiekkaa ja sitten paahdettua piidioksidihiekkaa, mutta ongelmia, kuten hiekan takertumista, purseet, lämpöhalkeamat ja sisäontelon huokoset ilmenivät vaihtelevasti.
Tutkimuksen ja testauksen perusteella tehdas päätti käyttää keraamista hiekkaa. Aluksi ostettiin valmiiksi päällystettyä hiekkaa (100 % keraaminen hiekka), sitten hankittiin regenerointi- ja päällystyslaitteet ja optimoitiin jatkuvasti prosessia tuotantoprosessin aikana. Käytä keraamista hiekkaa ja pesuhiekkaa raakahiekan sekoittamiseen. Tällä hetkellä päällystetty hiekka toteutetaan karkeasti seuraavan taulukon mukaan:
| Keraaminen hiekkapinnoitettu hiekkaprosessi turboahtimen koteloon | ||||
| Hiekka koko | Keraamisen hiekan määrä % | Hartsin lisäys % | Taivutuslujuus MPa | Kaasun tuotto ml/g |
| AFS50 | 30-50 | 1,6-1,9 | 6,5-8 | ≤12 |
Viime vuosina tehtaan tuotantoprosessi on sujunut vakaasti, valukappaleiden laatu on hyvä ja taloudelliset ja ympäristöhyödyt huomattavat. Yhteenveto on seuraava:
a. Käyttämällä keraamista hiekkaa tai käyttämällä keraamisen hiekan ja piidioksidihiekan seosta ytimien valmistukseen, eliminoidaan viat, kuten hiekan tarttuminen, sintraus, suonittuminen ja valukappaleiden lämpöhalkeilu, ja saadaan aikaan vakaa ja tehokas tuotanto;
b. Sydänvalu, korkea tuotantotehokkuus, alhainen hiekka-rauta-suhde (yleensä enintään 2:1), pienempi raakahiekan kulutus ja alhaisemmat kustannukset;
c. Sydämen kaataminen edistää jätehiekan yleistä kierrätystä ja regeneraatiota, ja lämpökäsittely otetaan käyttöön yhtenäisesti regeneroinnissa. Regeneroidun hiekan suorituskyky on saavuttanut uuden pesuhiekan tason, mikä on vähentänyt raakahiekan hankintakustannuksia ja vähentänyt kiinteiden jätteiden poistumista;
d. Keraamisen hiekan pitoisuus regeneroidussa hiekassa on tarkistettava säännöllisesti lisätyn uuden keraamisen hiekan määrän määrittämiseksi;
e. Keraamisella hiekalla on pyöreä muoto, hyvä juoksevuus ja suuri spesifisyys. Piidioksidihiekkaan sekoitettuna se on helppo aiheuttaa segregaatiota. Tarvittaessa hiekkaammuntaprosessia on säädettävä;
f. Kun peität kalvoa, yritä käyttää korkealaatuista fenolihartsia ja käyttää erilaisia lisäaineita varoen.
4. Keraamisen hiekan levitys moottorin alumiiniseoksesta valmistettuun sylinterinkanteen
Autojen tehon parantamiseksi, polttoaineen kulutuksen vähentämiseksi, pakokaasupäästöjen vähentämiseksi ja ympäristön suojelemiseksi kevyet autot ovat autoteollisuuden kehitystrendi. Tällä hetkellä autojen moottoreiden (mukaan lukien dieselmoottorien) valukappaleet, kuten sylinterilohkot ja sylinterinkannet, valetaan yleensä alumiiniseoksista, ja sylinterilohkojen ja sylinterinkansien valuprosessissa käytetään hiekkaytimiä, metallimuottipainovalua ja matalapaineista valu (LPDC) ovat edustavimmat.
Alumiinilejeeringistä valmistettujen sylinterilohkojen ja valukappaleiden hiekkaydin, päällystetty hiekka ja kylmälaatikkoprosessi ovat yleisempiä, sopivat erittäin tarkkoihin ja laajamittaisiin tuotantoominaisuuksiin. Keraamisen hiekan käyttötapa on samanlainen kuin valurautaisen sylinterinkannen valmistus. Alumiiniseoksen alhaisesta kaatolämpötilasta ja pienestä ominaispainosta johtuen käytetään yleensä heikkolujuista ydinhiekkaa, kuten tehtaalla kylmälaatikkohiekkaydintä, lisätyn hartsin määrä on 0,5-0,6 % ja vetolujuus on 0,8-1,2 MPa. Ydinhiekkaa tarvitaan Hyvä kokoon taittuva. Keraamisen hiekan käyttö vähentää lisätyn hartsin määrää ja parantaa huomattavasti hiekkaytimen luhistumista.
Tuotantoympäristön parantamiseksi ja valukappaleiden laadun parantamiseksi on viime vuosina tehty yhä enemmän epäorgaanisten sideaineiden tutkimuksia ja sovelluksia (mukaan lukien muunneltu vesilasi, fosfaattisideaineet jne.). Alla olevassa kuvassa on valupaikka tehtaalla, jossa käytetään keraamista hiekkaa epäorgaanista sideaineydintä hiekka-alumiiniseoksesta sylinterin päätä.
Tehdas käyttää keraamista epäorgaanista sideainetta ytimen valmistukseen, ja lisätyn sideaineen määrä on 1,8–2,2 %. Keraamisen hiekan hyvän juoksevuuden ansiosta hiekkaydin on tiivis, pinta on täydellinen ja sileä, ja samalla kaasunmuodostuksen määrä on pieni, se parantaa huomattavasti valujen tuottoa, parantaa ydinhiekan taittuvuutta , parantaa tuotantoympäristöä ja siitä tulee vihreän tuotannon malli.
Keraamisen hiekan käyttö moottorivaluteollisuudessa on parantanut tuotannon tehokkuutta, parantanut työympäristöä, ratkaissut valuviat ja saavuttanut merkittäviä taloudellisia hyötyjä ja hyviä ympäristöhyötyjä.
Moottorivalimoteollisuuden tulisi edelleen lisätä ydinhiekan regeneraatiota, parantaa edelleen keraamisen hiekan käyttötehokkuutta ja vähentää kiinteiden jätteiden päästöjä.
Käyttövaikutuksen ja käyttöalueen näkökulmasta keraaminen hiekka on tällä hetkellä valun erikoishiekka, jolla on paras kokonaisteho ja suurin kulutus moottorivaluteollisuudessa.
Postitusaika: 27.3.2023
