Den kjemiske sammensetningen av keramisk sand er hovedsakelig Al2O3 og SiO2, og mineralfasen til keramisk sand er hovedsakelig korundfase og mullittfase, samt en liten mengde amorf fase. Ildfastheten til keramisk sand er generelt større enn 1800 °C, og det er et ildfast aluminium-silisiummateriale med høy hardhet.
Kjennetegn på keramisk sand
● Høy ildfasthet;
● Liten termisk utvidelseskoeffisient;
● Høy varmeledningsevne;
● Omtrentlig sfærisk form, liten vinkelfaktor, god flyt og kompakt evne;
● Glatt overflate, ingen sprekker, ingen ujevnheter;
● Nøytralt materiale, egnet for ulike støping av metallmaterialer;
● Partiklene har høy styrke og brytes ikke lett;
● Partikkelstørrelsesområdet er bredt, og blandingen kan tilpasses i henhold til prosesskravene.
Påføring av keramisk sand i motorstøpegods
1. Bruk keramisk sand for å løse åring, sandklebing, ødelagt kjerne og sandkjernedeformasjon av sylinderhodet i støpejern
● Sylinderblokk og sylinderhode er de viktigste støpegodsene til motoren
● Formen på det indre hulrommet er komplekst, og kravene til dimensjonsnøyaktighet og renheten i det indre hulrommet er høye
● Stort parti
For å sikre produksjonseffektivitet og produktkvalitet,
● Grønn sand (hovedsakelig hydrostatisk stylinglinje) samlebåndsproduksjon brukes vanligvis.
● Sandkjerner bruker vanligvis kaldboks- og harpiksbelagt sand (skallkjerne) prosess, og noen sandkjerner bruker varmboksprosess.
● På grunn av den komplekse formen til sandkjernen til sylinderblokken og hodestøpingen, har noen sandkjerner et lite tverrsnittsareal, den tynneste delen av noen sylinderblokker og sylinderhodevannkappekjerner er bare 3-3,5 mm, og sandutløpet er smalt, sandkjernen etter støping omgitt av høytemperatursmeltet jern i lang tid, det er vanskelig å rense sand, og det trengs spesialrenseutstyr osv. Tidligere ble all silikasand brukt i støpingen produksjon, noe som førte til problemer med årer og sandfeste i vannkappestøpingene til sylinderblokk og sylinderhode. Kjernedeformasjon og knuste kjerneproblemer er svært vanlige og vanskelige å løse.
For å løse slike problemer, fra rundt 2010, begynte noen kjente innenlandske motorstøpefirmaer, som FAW, Weichai, Shangchai, Shanxi Xinke, etc., å undersøke og teste bruken av keramisk sand for å produsere sylinderblokker, sylinderhodevannjakker, og oljepassasjer. Like sandkjerner eliminerer eller reduserer effektivt defekter som sintring av indre hulrom, sandklebing, deformasjon av sandkjerne og ødelagte kjerner.
Følg bildene er laget av keramisk sand med kaldboksprosess.
Siden den gang har keramisk sand blandet skrubbesand blitt gradvis fremmet i prosesser for kaldboks og varmeboks, og påført kjernene i sylinderhodet med vannkappe. Den har vært i stabil produksjon i mer enn 6 år. Den nåværende bruken av kaldbokssandkjernen er: i henhold til formen og størrelsen på sandkjernen er mengden tilsatt keramisk sand 30% -50%, den totale mengden harpiks tilsatt er 1,2% -1,8%, og strekkfasthet er 2,2-2,7 MPa. (data fra laboratorieprøver)
Sammendrag
Sylinderblokker og støpejernsdeler inneholder mange smale indre hulromsstrukturer, og helletemperaturen er vanligvis mellom 1440-1500°C. Den tynnveggede delen av sandkjernen sintres lett under påvirkning av høytemperatursmeltet jern, slik som smeltet jern som infiltrerer inn i sandkjernen, eller produserer grensesnittreaksjoner for å danne klebrig sand. Ildfastheten til keramisk sand er større enn 1800 °C, i mellomtiden er den sanne tettheten til keramisk sand relativt høy, den kinetiske energien til sandpartikler med samme diameter og hastighet er 1,28 ganger den for silikasandpartikler når du skyter sand, som kan øke tettheten av sandkjerner.
Disse fordelene er årsakene til at bruken av keramisk sand kan løse problemet med at sand fester seg i det indre hulrommet til sylinderhodestøpegods.
Vannkappen, inntaks- og eksosdelene på sylinderblokken og sylinderhodet har ofte årefeil. Et stort antall undersøkelser og støpepraksis har vist at grunnårsaken til åredefektene på støpeoverflaten er faseendringsutvidelsen av silikasand, som forårsaker termisk stress fører til sprekker på overflaten av sandkjernen, som forårsaker smeltet jern. å trenge inn i sprekkene, er tendensen til årer større, spesielt i kaldboksprosessen. Faktisk er den termiske ekspansjonshastigheten til silikasand så høy som 1,5 %, mens den termiske ekspansjonshastigheten til keramisk sand bare er 0,13 % (oppvarmet til 1000 °C i 10 minutter). Muligheten for oppsprekking er svært liten der på overflaten av sandkjernen på grunn av termisk ekspansjonsspenning. Bruken av keramisk sand i sandkjernen til sylinderblokken og sylinderhodet er for tiden en enkel og effektiv løsning på problemet med åring.
Kompliserte, tynnveggede, lange og smale sylinderhodevannkappe-sandkjerner og sylinderoljekanalsandkjerner krever høy styrke (inkludert høytemperaturstyrke) og seighet, og må samtidig kontrollere gassutviklingen til kjernesanden. Tradisjonelt er den belagte sandprosessen mest brukt. Bruken av keramisk sand reduserer mengden harpiks og oppnår effekten av høy styrke og lav gassutvikling. På grunn av den kontinuerlige forbedringen av ytelsen til harpiks og råsand, har kaldboksprosessen i økende grad erstattet en del av den belagte sandprosessen de siste årene, noe som har forbedret produksjonseffektiviteten og forbedret produksjonsmiljøet.
2. Påføring av keramisk sand for å løse problemet med sandkjernedeformasjon av eksosrøret
Eksosmanifolder fungerer under vekslende høytemperaturforhold i lang tid, og oksidasjonsmotstanden til materialer ved høye temperaturer påvirker direkte levetiden til eksosmanifolder. De siste årene har landet kontinuerlig forbedret utslippsstandardene for bileksos, og bruken av katalytisk teknologi og turboladeteknologi har økt arbeidstemperaturen til eksosmanifolden betydelig, og nådd over 750 °C. Med ytterligere forbedring av motorytelsen vil arbeidstemperaturen til eksosmanifolden også øke. For tiden brukes vanligvis varmebestandig støpestål, slik som ZG 40Cr22Ni10Si2 (JB/T 13044), etc., med en varmebestandig temperatur på 950°C-1100°C.
Det indre hulrommet til eksosmanifolden er generelt påkrevd å være fritt for sprekker, kalde stenger, krympehulrom, slagginneslutninger, etc. som påvirker ytelsen, og ruheten til det indre hulrommet kreves ikke å være større enn Ra25. Samtidig er det strenge og klare forskrifter om avvik i rørveggtykkelsen. I lang tid har problemet med ujevn veggtykkelse og overdreven avvik i eksosmanifoldrørveggen plaget mange eksosmanifoldstøperier.
Et støperi brukte først silikasandbelagte sandkjerner for å produsere varmebestandige eksosmanifolder av stål. På grunn av den høye helletemperaturen (1470-1550°C) ble sandkjernene lett deformert, noe som resulterte i fenomener utenfor toleranse i rørveggtykkelsen. Selv om silikasanden har blitt behandlet med høytemperatur faseendring, på grunn av påvirkning av forskjellige faktorer, kan den fortsatt ikke overvinne deformasjonen av sandkjernen ved høy temperatur, noe som resulterer i et bredt spekter av svingninger i tykkelsen på rørveggen , og i alvorlige tilfeller vil den bli skrotet. For å forbedre styrken til sandkjernen og kontrollere gassutviklingen i sandkjernen, ble det besluttet å bruke keramisk sandbelagt sand. Når mengden av tilsatt harpiks var 36 % lavere enn for silikasandbelagt sand, økte dens bøyestyrke ved romtemperatur og termisk bøyestyrke med 51 %, 67 %, og mengden av gassgenerering er redusert med 20 %, som oppfyller prosesskrav med høy styrke og lav gassutvikling.
Fabrikken bruker silikasandbelagte sandkjerner og keramiske sandbelagte sandkjerner for samtidig støping, etter rengjøring av støpegods utfører de anatomiske inspeksjoner.
Hvis kjernen er laget av silikasandbelagt sand, har støpegodset ujevn veggtykkelse og tynn vegg, og veggtykkelsen er 3,0-6,2 mm; når kjernen er laget av keramisk sandbelagt sand, er veggtykkelsen på støpen jevn, og veggtykkelsen er 4,4-4,6 mm. som følger bilde
Silikasandbelagt sand
Keramisk sandbelagt sand
Keramisk sandbelagt sand brukes til å lage kjerner, noe som eliminerer brudd på sandkjerne, reduserer sandkjernedeformasjon, forbedrer dimensjonsnøyaktigheten til den indre hulrommets strømningskanal i eksosmanifolden og reduserer sand som fester seg i det indre hulrommet, og forbedrer kvaliteten på støpegods og ferdige produkter rate og oppnådde betydelige økonomiske fordeler.
3. Påføring av keramisk sand i turboladerhus
Arbeidstemperaturen ved turbinenden av turboladerskallet overstiger generelt 600°C, og noen når til og med så høyt som 950-1050°C. Skallmaterialet må være motstandsdyktig mot høye temperaturer og ha god støpeytelse. Skallstrukturen er mer kompakt, veggtykkelsen er tynn og jevn, og det indre hulrommet er rent, etc. , er ekstremt krevende. For tiden er turboladerhuset vanligvis laget av varmebestandig stålstøping (som 1.4837 og 1.4849 i den tyske standarden DIN EN 10295), og varmebestandig seigjern brukes også (som den tyske standarden GGG SiMo, den amerikanske standard høy-nikkel austenittisk nodulært jern D5S, etc.).
Et 1,8 T motor turboladerhus, materiale: 1,4837, nemlig GX40CrNiSi 25-12, kjemisk hovedsammensetning (%): C: 0,3-0,5, Si: 1-2,5, Cr: 24-27, Mo: Maks 0,5, Ni: 11 -14, helletemperatur 1560 ℃. Legeringen har et høyt smeltepunkt, en stor krympehastighet, en sterk varmesprekningstendens og høy støpevanskelighet. Den metallografiske strukturen til støpegodset har strenge krav til restkarbider og ikke-metalliske inneslutninger, og det er også spesifikke forskrifter om støpefeil. For å sikre kvaliteten og produksjonseffektiviteten til støpegods, vedtar støpeprosessen kjernestøping med filmbelagte sandskallkjerner (og noen kaldboks- og varmebokskjerner). Til å begynne med ble det brukt AFS50 skuresand, og deretter ble det brukt brent silikasand, men problemer som sandfesting, grader, termiske sprekker og porer i det indre hulrommet viste seg i varierende grad.
På grunnlag av forskning og testing bestemte fabrikken seg for å bruke keramisk sand. Opprinnelig kjøpt ferdig belagt sand (100 % keramisk sand), og deretter kjøpt regenererings- og belegningsutstyr, og kontinuerlig optimalisert prosessen under produksjonsprosessen, bruk keramisk sand og skrubbesand for å blande råsand. For tiden er den belagte sanden omtrent implementert i henhold til følgende tabell:
| Keramisk sandbelagt sandprosess for turboladerhus | ||||
| Sand størrelse | Prosentandel av keramisk sand | Harpikstilsetning % | Bøyestyrke MPa | Gasseffekt ml/g |
| AFS50 | 30-50 | 1,6-1,9 | 6,5-8 | ≤12 |
I løpet av de siste årene har produksjonsprosessen til dette anlegget gått stabilt, kvaliteten på støpegods er god, og de økonomiske og miljømessige fordelene er bemerkelsesverdige. Sammendraget er som følger:
en. Bruk av keramisk sand, eller bruk av en blanding av keramisk sand og silikasand for å lage kjerner, eliminerer defekter som sandklebing, sintring, åring og termisk sprekkdannelse av støpegods, og oppnår stabil og effektiv produksjon;
b. Kjernestøping, høy produksjonseffektivitet, lavt forhold mellom sand og jern (vanligvis ikke mer enn 2:1), mindre forbruk av råsand og lavere kostnader;
c. Kjernestøping bidrar til generell resirkulering og regenerering av avfallssand, og den termiske gjenvinningen blir brukt jevnt for regenerering. Ytelsen til regenerert sand har nådd nivået av ny sand for skrubbesand, som har oppnådd effekten av å redusere kjøpskostnadene for råsand og redusere utslipp av fast avfall;
d. Det er nødvendig å kontrollere innholdet av keramisk sand i regenerert sand ofte for å bestemme mengden ny keramisk sand som er tilsatt;
e. Keramisk sand har rund form, god flyt og stor spesifisitet. Når det blandes med silikasand, er det lett å forårsake segregering. Om nødvendig må sandskytingsprosessen justeres;
f. Når du dekker filmen, prøv å bruke fenolharpiks av høy kvalitet, og bruk forskjellige tilsetningsstoffer med forsiktighet.
4. Påføring av keramisk sand i motorens sylinderhode av aluminiumslegering
For å forbedre kraften til biler, redusere drivstofforbruket, redusere eksosforurensning og beskytte miljøet, er lette biler utviklingstrenden i bilindustrien. For tiden støpes bilmotorer (inkludert dieselmotorer), slik som sylinderblokker og sylinderhoder, vanligvis med aluminiumslegeringer, og støpeprosessen av sylinderblokker og sylinderhoder, ved bruk av sandkjerner, støping av metallform og lavtrykk. casting (LPDC) er de mest representative.
Sandkjernen, belagt sand og kaldboksprosessen av sylinderblokker og hodestøper av aluminiumslegering er mer vanlige, egnet for høypresisjon og storskala produksjonsegenskaper. Metoden for å bruke keramisk sand ligner på produksjon av sylinderhode i støpejern. På grunn av den lave helletemperaturen og den lille egenvekten til aluminiumslegering, brukes generelt lavfast kjernesand, for eksempel en kaldbokssandkjerne i en fabrikk, mengden tilsatt harpiks er 0,5-0,6%, og strekkstyrken er 0,8-1,2 MPa. Det kreves kjernesand Har god sammenleggbarhet. Bruken av keramisk sand reduserer mengden harpiks som tilsettes og forbedrer sammenbruddet av sandkjernen betydelig.
De siste årene, for å forbedre produksjonsmiljøet og forbedre kvaliteten på støpegods, er det flere og flere undersøkelser og anvendelser av uorganiske bindemidler (inkludert modifisert vannglass, fosfatbindemidler, etc.). Bildet nedenfor er støpestedet til en fabrikk som bruker keramisk sand uorganisk bindemiddelkjerne sand aluminiumslegering sylinderhode.
Fabrikken bruker keramisk sand uorganisk bindemiddel for å lage kjernen, og mengden bindemiddel tilsatt er 1,8 ~ 2,2%. På grunn av den gode fluiditeten til keramisk sand, er sandkjernen tett, overflaten er fullstendig og glatt, og samtidig er mengden gassgenerering liten, det forbedrer utbyttet av støpegods, forbedrer sammenleggbarheten til kjernesand. , forbedrer produksjonsmiljøet, og blir en modell for grønn produksjon.
Bruken av keramisk sand i motorstøpeindustrien har forbedret produksjonseffektiviteten, forbedret arbeidsmiljøet, løst støpefeil og oppnådd betydelige økonomiske fordeler og gode miljøfordeler.
Motorstøperiindustrien bør fortsette å øke regenereringen av kjernesand, forbedre brukseffektiviteten til keramisk sand ytterligere og redusere utslipp av fast avfall.
Fra perspektivet til brukseffekten og bruksomfanget er keramisk sand for tiden den støpespesielle sanden med den beste omfattende ytelsen og det største forbruket i motorstøpeindustrien.
Innleggstid: 27. mars 2023
