Den kemiska sammansättningen av keramisk sand är huvudsakligen Al2O3 och SiO2, och mineralfasen i keramisk sand är huvudsakligen korundfas och mullitfas, såväl som en liten mängd amorf fas. Eldfastheten hos keramisk sand är i allmänhet större än 1800°C, och det är ett eldfast aluminium-kiselmaterial med hög hårdhet.
Egenskaper för keramisk sand
● Hög eldfasthet;
● Liten termisk expansionskoefficient;
● Hög värmeledningsförmåga;
● Ungefärlig sfärisk form, liten vinkelfaktor, god flytbarhet och kompakt förmåga;
● Slät yta, inga sprickor, inga stötar;
● Neutralt material, lämpligt för olika gjutmetallmaterial;
● Partiklarna har hög hållfasthet och bryts inte lätt;
● Partikelstorleksintervallet är brett och blandningen kan anpassas efter processkraven.
Applicering av keramisk sand i motorgjutgods
1. Använd keramisk sand för att lösa ådring, sandstickning, bruten kärna och sandkärnas deformation av cylinderhuvudet i gjutjärn
● Cylinderblock och cylinderhuvud är motorns viktigaste gjutgods
● Formen på den inre kaviteten är komplex och kraven på dimensionell noggrannhet och renhet i inre kaviteten är höga
● Stor sats
För att säkerställa produktionseffektivitet och produktkvalitet,
● Grön sand (huvudsakligen hydrostatisk stylinglinje) produktion av löpande band används vanligtvis.
● Sandkärnor använder vanligen kallbox- och hartsbelagd sandprocess (skalkärna), och vissa sandkärnor använder varmboxprocess.
● På grund av den komplexa formen av sandkärnan i cylinderblocket och huvudgjutningen har vissa sandkärnor en liten tvärsnittsarea, den tunnaste delen av vissa cylinderblock och cylinderhuvudvattenmantelkärnor är endast 3-3,5 mm, och sandutloppet är smalt, sandkärnan efter gjutning omgiven av högtemperatursmält järn under lång tid, det är svårt att rengöra sand och speciell rengöringsutrustning behövs etc. Tidigare användes all kiseldioxidsand vid gjutning produktion, vilket orsakade problem med ådror och sandfasthet i vattenmantelgjutningarna av cylinderblock och cylinderhuvud. Kärndeformation och trasiga kärnproblem är mycket vanliga och svåra att lösa.
För att lösa sådana problem, från omkring 2010, började några välkända inhemska motorgjutföretag, såsom FAW, Weichai, Shangchai, Shanxi Xinke, etc., forska och testa tillämpningen av keramisk sand för att producera cylinderblock, cylinderhuvudvattenjackor och oljepassager. Lika sandkärnor eliminerar eller reducerar effektivt defekter såsom sintring av inre kavitet, sandklibbning, deformation av sandkärnor och trasiga kärnor.
Följ bilder är gjorda av keramisk sand med cold box process.
Sedan dess har keramisk sandblandad skursand gradvis främjats i processer med kylboxar och varmboxar och applicerats på cylinderhuvudets vattenmantelkärnor. Den har varit i stabil produktion i mer än 6 år. Den nuvarande användningen av kallboxsandkärnan är: beroende på formen och storleken på sandkärnan är mängden tillsatt keramisk sand 30%-50%, den totala mängden tillsatt harts är 1,2%-1,8%, och draghållfastheten är 2,2-2,7 MPa. (Laboratorieprovstestdata)
Sammanfattning
Cylinderblock och huvudgjutjärnsdelar innehåller många smala inre kavitetsstrukturer, och hälltemperaturen är vanligtvis mellan 1440-1500°C. Den tunnväggiga delen av sandkärnan sintras lätt under inverkan av högtemperatursmält järn, såsom smält järn som infiltrerar in i sandkärnan, eller producerar gränssnittsreaktion för att bilda klibbig sand. Eldfastheten hos keramisk sand är större än 1800°C, samtidigt är den verkliga densiteten för keramisk sand relativt hög, den kinetiska energin för sandpartiklar med samma diameter och hastighet är 1,28 gånger den för kiseldioxidsandpartiklar när man skjuter sand, vilket kan öka densiteten av sandkärnor.
Dessa fördelar är anledningarna till att användningen av keramisk sand kan lösa problemet med att sand fastnar i den inre håligheten hos cylinderhuvudsgjutgods.
Vattenmanteln, insugnings- och avgasdelarna på cylinderblocket och cylinderhuvudet har ofta ådrordefekter. Ett stort antal undersökningar och gjutpraxis har visat att grundorsaken till åderdefekterna på gjutytan är fasförändringsexpansionen av kiseldioxidsand, vilket orsakar termisk stress leder till sprickor på ytan av sandkärnan, vilket orsakar smält järn för att tränga in i sprickorna, är benägenheten hos vener större, särskilt i cold box-processen. Faktum är att den termiska expansionshastigheten för kiseldioxidsand är så hög som 1,5 %, medan den termiska expansionshastigheten för keramisk sand endast är 0,13 % (uppvärmd vid 1000 °C i 10 minuter). Möjligheten för sprickbildning är mycket liten där på ytan av sandkärnan på grund av termisk expansionsspänning. Användningen av keramisk sand i sandkärnan i cylinderblocket och cylinderhuvudet är för närvarande en enkel och effektiv lösning på problemet med ådring.
Komplicerade, tunnväggiga, långa och smala cylinderhuvudvattenmantelsandkärnor och cylinderoljekanalsandkärnor kräver hög hållfasthet (inklusive högtemperaturhållfasthet) och seghet, och behöver samtidigt kontrollera gasgenereringen av kärnsanden. Traditionellt används mest den belagda sandprocessen. Användningen av keramisk sand minskar mängden harts och uppnår effekten av hög hållfasthet och låg gasgenerering. På grund av den kontinuerliga förbättringen av prestanda för harts och råsand har kylboxprocessen alltmer ersatt en del av den belagda sandprocessen under de senaste åren, vilket avsevärt förbättrat produktionseffektiviteten och förbättrat produktionsmiljön.
2. Applicering av keramisk sand för att lösa problemet med deformation av sandkärnan i avgasröret
Avgasgrenrör arbetar under växlande högtemperaturförhållanden under lång tid, och oxidationsbeständigheten hos material vid höga temperaturer påverkar direkt livslängden för avgasgrenrören. Under de senaste åren har landet kontinuerligt förbättrat utsläppsnormerna för bilavgaser, och tillämpningen av katalytisk teknik och turboladdningsteknik har avsevärt ökat arbetstemperaturen för avgasgrenröret och nått över 750 °C. Med den ytterligare förbättringen av motorns prestanda kommer även arbetstemperaturen för avgasgrenröret att öka. För närvarande används vanligtvis värmebeständigt gjutstål, såsom ZG 40Cr22Ni10Si2 (JB/T 13044), etc., med en värmebeständig temperatur på 950°C-1100°C.
Det inre hålrummet i avgasgrenröret måste i allmänhet vara fritt från sprickor, kallstängningar, krymphålor, slagginslutningar etc. som påverkar prestandan, och grovheten i den inre håligheten måste inte vara större än Ra25. Samtidigt finns det strikta och tydliga bestämmelser om rörets väggtjockleks avvikelse. Under lång tid har problemet med ojämn väggtjocklek och överdriven avvikelse i avgasgrenrörets vägg plågat många avgasgrenrörsgjuterier.
Ett gjuteri använde först silikasandbelagda sandkärnor för att tillverka värmebeständiga avgasgrenrör i stål. På grund av den höga hälltemperaturen (1470-1550°C) deformerades sandkärnorna lätt, vilket resulterade i utomtoleransfenomen i rörväggstjocklek. Även om kiseldioxidsanden har behandlats med hög temperatur fasförändring, på grund av olika faktorers inverkan, kan den fortfarande inte övervinna deformationen av sandkärnan vid hög temperatur, vilket resulterar i ett brett spektrum av fluktuationer i tjockleken på rörväggen , och i svåra fall kommer den att skrotas. För att förbättra hållfastheten hos sandkärnan och kontrollera gasbildningen i sandkärnan, beslutades att använda keramisk sandbelagd sand. När mängden tillsatt harts var 36 % lägre än för kiseldioxidsandbelagd sand, ökade dess böjhållfasthet vid rumstemperatur och termisk böjhållfasthet med 51 %, 67 %, och mängden gasgenerering minskade med 20 %, vilket motsvarar processkrav på hög hållfasthet och låg gasgenerering.
Fabriken använder kiseldioxidsandbelagda sandkärnor och keramiska sandbelagda sandkärnor för samtidig gjutning, efter rengöring av gjutgods genomför de anatomiska inspektioner.
Om kärnan är gjord av silikasandbelagd sand, har gjutgodset ojämn väggtjocklek och tunn vägg, och väggtjockleken är 3,0-6,2 mm; när kärnan är gjord av keramisk sandbelagd sand är väggtjockleken på gjutgodset enhetlig och väggtjockleken är 4,4-4,6 mm. som följer bild
Silikasandbelagd sand
Keramisk sandbelagd sand
Keramisk sandbelagd sand används för att tillverka kärnor, vilket eliminerar brott av sandkärnan, minskar sandkärnans deformation, förbättrar avsevärt dimensionsnoggrannheten i avgasgrenrörets inre kavitetsflödeskanal och minskar sand som fastnar i den inre kaviteten, vilket förbättrar kvaliteten på gjutgods och färdiga produkter hastighet och uppnådde betydande ekonomiska fördelar.
3. Applicering av keramisk sand i turboladdarhuset
Arbetstemperaturen vid turbinänden av turboladdarskalet överstiger i allmänhet 600°C, och vissa når till och med så högt som 950-1050°C. Skalmaterialet måste vara beständigt mot höga temperaturer och ha bra gjutprestanda. Skalstrukturen är mer kompakt, väggtjockleken är tunn och enhetlig, och den inre kaviteten är ren, etc., är extremt krävande. För närvarande är turboladdarhuset i allmänhet tillverkat av värmebeständigt stålgjutgods (som 1.4837 och 1.4849 i den tyska standarden DIN EN 10295), och värmebeständigt segjärn används också (som den tyska standarden GGG SiMo, den amerikanska standard austenitiskt nodulärt järn med hög nickelhalt D5S, etc.).
Ett 1,8 T-motorhus för turboladdare, material: 1,4837, nämligen GX40CrNiSi 25-12, huvudsaklig kemisk sammansättning (%): C: 0,3-0,5, Si: 1-2,5, Cr: 24-27, Mo: Max 0,5, Ni: 11 -14, hälltemperatur 1560 ℃. Legeringen har hög smältpunkt, stor krympningshastighet, stark varmsprickningstendens och hög gjutsvårighet. Den metallografiska strukturen av gjutgodset har stränga krav på restkarbider och icke-metalliska inneslutningar, och det finns även särskilda bestämmelser om gjutdefekter. För att säkerställa kvaliteten och produktionseffektiviteten hos gjutgods, antar gjutningsprocessen kärngjutning med filmbelagda sandskalskärnor (och några kylbox- och varmboxkärnor). Till en början användes AFS50 skursand och sedan användes rostad kiseldioxidsand, men problem som sandfasthet, grader, termiska sprickor och porer i den inre håligheten uppträdde i varierande grad.
På grundval av forskning och testning beslutade fabriken att använda keramisk sand. Initialt köpte färdig belagd sand (100% keramisk sand), och köpte sedan regenererings- och beläggningsutrustning, och optimerade kontinuerligt processen under produktionsprocessen, använd keramisk sand och skursand för att blanda råsand. För närvarande är den belagda sanden grovt implementerad enligt följande tabell:
| Keramisk sandbelagd sandprocess för turboladdarhus | ||||
| Sandstorlek | Antal keramisk sand % | hartstillsats % | Böjhållfasthet MPa | Gaseffekt ml/g |
| AFS50 | 30-50 | 1,6-1,9 | 6,5-8 | ≤12 |
Under de senaste åren har produktionsprocessen för denna anläggning löpt stabilt, kvaliteten på gjutgods är god och de ekonomiska och miljömässiga fördelarna är anmärkningsvärda. Sammanfattningen är som följer:
a. Att använda keramisk sand, eller att använda en blandning av keramisk sand och kiseldioxidsand för att tillverka kärnor, eliminerar defekter som sandklibbning, sintring, ådring och termisk sprickbildning av gjutgods, och uppnår en stabil och effektiv produktion;
b. Kärngjutning, hög produktionseffektivitet, lågt förhållande mellan sand och järn (i allmänhet inte mer än 2:1), mindre förbrukning av råsand och lägre kostnader;
c. Kärngjutning bidrar till den övergripande återvinningen och regenereringen av avfallssand, och termisk återvinning används enhetligt för regenerering. Prestandan för regenererad sand har nått nivån för ny sand för skursand, vilket har uppnått effekten av att minska inköpskostnaden för råsand och minska utsläppet av fast avfall;
d. Det är nödvändigt att ofta kontrollera innehållet av keramisk sand i regenererad sand för att bestämma mängden ny keramisk sand som tillsätts;
e. Keramisk sand har rund form, god flytbarhet och stor specificitet. När det blandas med kiseldioxidsand är det lätt att orsaka segregation. Vid behov måste sandskjutningsprocessen justeras;
f. När du täcker filmen, försök att använda högkvalitativt fenolharts och använd olika tillsatser med försiktighet.
4. Applicering av keramisk sand i motorns cylinderhuvud av aluminiumlegering
För att förbättra kraften hos bilar, minska bränsleförbrukningen, minska avgasföroreningarna och skydda miljön, är lätta bilar utvecklingstrenden inom bilindustrin. För närvarande gjuts gjutgods för bilmotorer (inklusive dieselmotorer), såsom cylinderblock och cylinderhuvuden, i allmänhet med aluminiumlegeringar, och gjutningsprocessen av cylinderblock och cylinderhuvuden, när man använder sandkärnor, metallgjutning och lågtrycksgjutning. gjutning (LPDC) är de mest representativa.
Sandkärnan, belagd sand och kallboxprocessen av cylinderblock och huvudgjutgods av aluminiumlegering är vanligare, lämpliga för högprecision och storskaliga produktionsegenskaper. Metoden att använda keramisk sand liknar produktionen av cylinderhuvud i gjutjärn. På grund av den låga hälltemperaturen och den lilla specifika vikten hos aluminiumlegering används generellt låghållfast kärnsand, såsom en kallboxsandkärna i en fabrik, mängden tillsatt harts är 0,5-0,6%, och draghållfastheten är 0,8-1,2 MPa. Kärnsand krävs Har god hopfällbarhet. Användningen av keramisk sand minskar mängden tillsatt harts och förbättrar avsevärt kollapsen av sandkärnan.
Under de senaste åren, för att förbättra produktionsmiljön och förbättra kvaliteten på gjutgods, finns det fler och fler undersökningar och tillämpningar av oorganiska bindemedel (inklusive modifierat vattenglas, fosfatbindemedel, etc.). Bilden nedan är gjutplatsen för en fabrik som använder keramisk sand oorganisk bindemedel kärna sand aluminiumlegering cylinderhuvud.
Fabriken använder keramiskt sand oorganiskt bindemedel för att göra kärnan, och mängden bindemedel som tillsätts är 1,8 ~ 2,2%. På grund av den goda flytbarheten hos keramisk sand är sandkärnan tät, ytan är komplett och slät, samtidigt som mängden gasgenerering är liten, det förbättrar avsevärt utbytet av gjutgods, förbättrar hopfällbarheten av kärnsand. , förbättrar produktionsmiljön och blir en modell för grön produktion.
Användningen av keramisk sand i motorgjutningsindustrin har förbättrat produktionseffektiviteten, förbättrat arbetsmiljön, löst gjutdefekter och uppnått betydande ekonomiska fördelar och goda miljöfördelar.
Motorgjuteriindustrin bör fortsätta att öka regenereringen av kärnsand, ytterligare förbättra användningseffektiviteten för keramisk sand och minska utsläppen av fast avfall.
Ur perspektivet av användningseffekten och användningsomfånget är keramisk sand för närvarande den specialgjutna sanden med den bästa heltäckande prestandan och den största förbrukningen i motorgjutindustrin.
Posttid: Mar-27-2023
