Chemické složení keramického písku je převážně Al2O3 a SiO2 a minerální fáze keramického písku je převážně korundová fáze a mullitová fáze a také malé množství amorfní fáze. Žáruvzdornost keramického písku je obecně vyšší než 1800 °C a jedná se o vysoce tvrdý hliník-křemík žáruvzdorný materiál.
Charakteristika keramického písku
● Vysoká žáruvzdornost;
● Malý koeficient tepelné roztažnosti;
● Vysoká tepelná vodivost;
● Přibližný kulový tvar, malý úhlový faktor, dobrá tekutost a kompaktní schopnost;
● Hladký povrch, žádné praskliny, žádné hrboly;
● Neutrální materiál, vhodný pro různé odlévací kovové materiály;
● Částice mají vysokou pevnost a nelze je snadno rozbít;
● Rozsah velikosti částic je široký a míchání lze upravit podle požadavků procesu.
Aplikace keramického písku v odlitcích motorů
1. Použijte keramický písek k vyřešení žilkování, lepení písku, zlomeného jádra a deformace pískového jádra litinové hlavy válců
● Blok válců a hlava válců jsou nejdůležitějšími odlitky motoru
● Tvar vnitřní dutiny je složitý a požadavky na rozměrovou přesnost a čistotu vnitřní dutiny jsou vysoké
● Velká šarže
Aby byla zajištěna efektivita výroby a kvalita produktů,
● Obecně se používá výroba na montážní lince se zeleným pískem (hlavně Hydrostatic styling line).
● Písková jádra obecně používají proces studeného boxu a písku potaženého pryskyřicí (skořápkové jádro) a některá písková jádra používají proces horkého boxu.
● Kvůli složitému tvaru pískového jádra bloku válců a odlitku hlavy mají některá písková jádra malou plochu průřezu, nejtenčí část některých bloků válců a jádra vodního pláště hlavy válců má pouze 3–3,5 mm a výpust písku je úzký, pískové jádro po odlití dlouhodobě obklopené vysokoteplotním roztaveným železem, obtížně se čistí písek, je potřeba speciální čistící zařízení atd. V minulosti se při odlévání používal veškerý křemičitý písek výroby, což způsobilo problémy se žilkami a lepením písku v odlitcích vodního pláště bloku válců a hlavy válců. Problémy s deformací jádra a zlomeným jádrem jsou velmi běžné a obtížně řešitelné.
Aby se tyto problémy vyřešily, přibližně od roku 2010 začaly některé známé tuzemské společnosti zabývající se odléváním motorů, jako jsou FAW, Weichai, Shangchai, Shanxi Xinke atd., zkoumat a testovat použití keramického písku k výrobě bloků válců, vodní pláště hlavy válců a olejové kanály. Stejná písková jádra účinně odstraňují nebo redukují vady, jako je slinování vnitřní dutiny, lepení písku, deformace pískového jádra a zlomená jádra.
Následující obrázky jsou vyrobeny keramickým pískem procesem cold box.
Od té doby se v procesech studeného boxu a horkého boxu postupně prosazuje smíšený čistící písek s keramickým pískem a používá se na jádra vodních plášťů hlavy válců. Stabilně se vyrábí již více než 6 let. Současné použití pískového jádra studeného boxu je: podle tvaru a velikosti pískového jádra je množství přidaného keramického písku 30 %-50 %, celkové množství přidané pryskyřice je 1,2 %-1,8 % a pevnost v tahu je 2,2-2,7 MPa. (Údaje o laboratorním testování vzorků)
Shrnutí
Litinové díly bloku válců a hlavy obsahují mnoho úzkých struktur vnitřní dutiny a teplota lití je obecně mezi 1440-1500 °C. Tenkostěnná část pískového jádra se snadno slinuje působením vysokoteplotního roztaveného železa, jako je roztavené železo infiltrující do pískového jádra, nebo vyvolává reakci rozhraní za vzniku lepivého písku. Žáruvzdornost keramického písku je větší než 1800 °C, skutečná hustota keramického písku je přitom relativně vysoká, kinetická energie částic písku o stejném průměru a rychlosti je 1,28krát větší než u částic křemičitého písku při střelbě písku, který může zvýšit hustotu pískových jader.
Tyto výhody jsou důvodem, proč použití keramického písku může vyřešit problém ulpívání písku ve vnitřní dutině odlitků hlav válců.
Vodní plášť, sací a výfukové části bloku válců a hlavy válců mají často vady žilkování. Velké množství výzkumů a slévárenských postupů ukázalo, že hlavní příčinou žilkování na povrchu odlitku je fázová změna expanze křemičitého písku, která způsobuje tepelné namáhání, vede k prasklinám na povrchu pískového jádra, což způsobuje roztavené železo. k pronikání do trhlin je tendence žilek větší zejména v procesu studeného boxu. Ve skutečnosti je míra tepelné roztažnosti křemičitého písku až 1,5 %, zatímco míra tepelné roztažnosti keramického písku je pouze 0,13 % (zahřátý na 1000 °C po dobu 10 minut). Možnost praskání je velmi malá tam, kde na povrchu pískového jádra v důsledku namáhání tepelnou roztažností. Použití keramického písku v pískovém jádru bloku válců a hlavy válců je v současnosti jednoduchým a efektivním řešením problému žilkování.
Složitá, tenkostěnná, dlouhá a úzká písková jádra vodního pláště hlavy válců a písková jádra válců s olejovým kanálem vyžadují vysokou pevnost (včetně pevnosti při vysokých teplotách) a houževnatost a zároveň potřebují řídit tvorbu plynu z písku jádra. Tradičně se většinou používá proces potahovaného písku. Použití keramického písku snižuje množství pryskyřice a dosahuje efektu vysoké pevnosti a nízké tvorby plynu. Vzhledem k neustálému zlepšování výkonu pryskyřice a surového písku proces studeného boxu v posledních letech stále více nahrazoval část procesu potahovaného písku, což výrazně zlepšuje efektivitu výroby a zlepšuje výrobní prostředí.
2. Aplikace keramického písku k řešení problému deformace pískového jádra výfukového potrubí
Výfukové potrubí pracuje za vysokoteplotních střídavých podmínek po dlouhou dobu a oxidační odolnost materiálů při vysokých teplotách přímo ovlivňuje životnost výfukových potrubí. V posledních letech země neustále zlepšuje emisní normy automobilových výfukových plynů a aplikace katalytické technologie a technologie přeplňování turbodmychadlem výrazně zvýšila pracovní teplotu výfukového potrubí až nad 750 °C. S dalším zlepšováním výkonu motoru se zvýší i pracovní teplota výfukového potrubí. V současnosti se obecně používá žáruvzdorná litá ocel, např. ZG 40Cr22Ni10Si2 (JB/T 13044) atd., s teplotou žáruvzdorné 950°C-1100°C.
Obecně se požaduje, aby vnitřní dutina výfukového potrubí byla bez trhlin, studených uzávěrů, smršťovacích dutin, vměstků strusky atd., které ovlivňují výkon, a požaduje se, aby drsnost vnitřní dutiny nebyla větší než Ra25. Zároveň existují přísné a jasné předpisy o odchylce tloušťky stěny potrubí. Problém nerovnoměrné tloušťky stěny a nadměrného vychýlení stěny potrubí výfukového potrubí již dlouhou dobu sužuje mnoho sléváren výfukového potrubí.
Slévárna nejprve použila písková jádra potažená křemičitým pískem k výrobě tepelně odolného ocelového výfukového potrubí. Kvůli vysoké teplotě lití (1470-1550°C) se písková jádra snadno deformovala, což vedlo k netoleranci tloušťky stěny trubky. Přestože byl křemičitý písek zpracován vysokoteplotní fázovou změnou, vlivem různých faktorů stále nedokáže překonat deformaci pískového jádra při vysoké teplotě, což má za následek širokou škálu kolísání tloušťky stěny potrubí. a ve vážných případech bude sešrotován. Aby se zlepšila pevnost pískového jádra a řídilo se vytváření plynu v pískovém jádru, bylo rozhodnuto použít písek potažený keramickým pískem. Když bylo množství přidané pryskyřice o 36 % nižší než u písku potaženého křemičitým pískem, jeho pevnost v ohybu při pokojové teplotě a pevnost v ohybu za tepla se zvýšily o 51 %, 67 % a množství vyvíjeného plynu se snížilo o 20 %, což splňuje požadavky procesní požadavky na vysokou pevnost a nízkou tvorbu plynu.
Továrna používá písková jádra potažená křemičitým pískem a písková jádra s keramickým pískem pro simultánní lití, po vyčištění odlitků provádějí anatomické kontroly.
Pokud je jádro vyrobeno z písku potaženého křemičitým pískem, mají odlitky nestejnou tloušťku stěny a tenkou stěnu a tloušťka stěny je 3,0-6,2 mm; když je jádro vyrobeno z písku potaženého keramickým pískem, tloušťka stěny odlitku je stejnoměrná a tloušťka stěny je 4,4-4,6 mm. jako následující obrázek
Písek potažený křemičitým pískem
Písek potažený keramickým pískem
K výrobě jader se používá písek potažený keramickým pískem, který eliminuje lámání pískového jádra, snižuje deformaci pískového jádra, výrazně zlepšuje rozměrovou přesnost průtokového kanálu vnitřní dutiny výfukového potrubí a snižuje ulpívání písku ve vnitřní dutině, čímž zlepšuje kvalitu odlitky a hotové výrobky ohodnotily a dosáhly významných ekonomických přínosů.
3. Aplikace keramického písku do skříně turbodmychadla
Pracovní teplota na konci turbíny v plášti turbodmychadla obecně přesahuje 600 °C a některé dokonce dosahují až 950-1050 °C. Materiál skořepiny musí být odolný vůči vysokým teplotám a musí mít dobrý odlévací výkon. Struktura pláště je kompaktnější, tloušťka stěny je tenká a rovnoměrná a vnitřní dutina je čistá atd., což je extrémně náročné. Skříň turbodmychadla je v současnosti obecně vyrobena ze žáruvzdorného ocelového odlitku (např. 1.4837 a 1.4849 německé normy DIN EN 10295), dále se používá žáruvzdorná tvárná litina (např. německá norma GGG SiMo, americká standardní vysokoniklová austenitická tvárná litina D5S atd.).
Skříň turbodmychadla motoru 1,8 T, materiál: 1,4837, konkrétně GX40CrNiSi 25-12, hlavní chemické složení (%): C: 0,3-0,5, Si: 1-2,5, Cr: 24-27, Mo: Max 0,5, Ni: 11 -14, teplota lití 1560 ℃. Slitina má vysoký bod tání, velkou rychlost smrštění, silnou tendenci k praskání za tepla a vysokou obtížnost odlévání. Metalografická struktura odlitku má přísné požadavky na zbytkové karbidy a nekovové vměstky a existují i specifické předpisy o vadách odlitků. Aby byla zajištěna kvalita a efektivita výroby odlitků, proces formování využívá odlévání jádra s jádry z pískových skořepin potažených filmem (a některých jader studeného boxu a horkého boxu). Zpočátku se používal písek AFS50 a poté pražený křemičitý písek, ale problémy jako ulpívání písku, otřepy, tepelné trhliny a póry ve vnitřní dutině se objevovaly v různé míře.
Na základě výzkumu a testování se továrna rozhodla použít keramický písek. Zpočátku byl zakoupen hotový obalovaný písek (100% keramický písek) a poté zakoupeno regenerační a nátěrové zařízení a průběžně optimalizován proces během výrobního procesu, k míchání surového písku byl použit keramický písek a písek. V současné době se obalovaný písek provádí zhruba podle následující tabulky:
| Proces písku s keramickým pískem pro skříň turbodmychadla | ||||
| Velikost písku | Míra keramického písku % | % přídavku pryskyřice | Pevnost v ohybu MPa | Výdej plynu ml/g |
| AFS50 | 30-50 | 1,6-1,9 | 6,5-8 | ≤12 |
V posledních letech výrobní proces tohoto závodu probíhá stabilně, kvalita odlitků je dobrá a ekonomické a ekologické přínosy jsou pozoruhodné. Shrnutí je následující:
A. Použití keramického písku nebo použití směsi keramického písku a křemičitého písku k výrobě jader eliminuje vady, jako je lepení písku, slinování, žilkování a tepelné praskání odlitků, a realizuje stabilní a efektivní výrobu;
b. Odlévání jádra, vysoká efektivita výroby, nízký poměr písku a železa (obecně ne více než 2:1), menší spotřeba surového písku a nižší náklady;
C. Lití jádra přispívá k celkové recyklaci a regeneraci odpadního písku a tepelná rekultivace je pro regeneraci přijata jednotně. Výkon regenerovaného písku dosáhl úrovně nového písku pro praní písku, čímž bylo dosaženo efektu snížení pořizovací ceny surového písku a snížení vypouštění tuhého odpadu;
d. Je nutné často kontrolovat obsah keramického písku v regenerovaném písku, aby se zjistilo množství přidaného nového keramického písku;
E. Keramický písek má kulatý tvar, dobrou tekutost a velkou specifičnost. Při smíchání s křemičitým pískem je snadné způsobit segregaci. V případě potřeby je třeba upravit proces pískové střelby;
F. Při zakrývání fólie se snažte použít kvalitní fenolovou pryskyřici a opatrně používejte různé přísady.
4. Aplikace keramického písku v hlavě válců z hliníkové slitiny motoru
S cílem zlepšit výkon automobilů, snížit spotřebu paliva, snížit znečištění výfukovými plyny a chránit životní prostředí jsou lehké automobily vývojovým trendem automobilového průmyslu. V současné době se odlitky automobilových motorů (včetně dieselových motorů), jako jsou bloky válců a hlavy válců, obecně odlévají z hliníkových slitin a proces odlévání bloků válců a hlav válců při použití pískových jader, gravitačního lití kovových forem a nízkotlakého odlévání (LPDC) jsou nejreprezentativnější.
Pískové jádro, potažený písek a proces studeného boxu odlitků bloku válců a hlavy z hliníkové slitiny jsou běžnější a jsou vhodné pro vysoce přesné výrobní charakteristiky ve velkém měřítku. Způsob použití keramického písku je podobný jako při výrobě litinové hlavy válců. Vzhledem k nízké teplotě lití a malé měrné hmotnosti hliníkové slitiny se obecně používá jádrový písek s nízkou pevností, jako je pískové jádro studeného boxu v továrně, množství přidané pryskyřice je 0,5-0,6% a pevnost v tahu je 0,8-1,2 MPa. Je vyžadován jádrový písek Má dobrou skládací schopnost. Použití keramického písku snižuje množství přidané pryskyřice a výrazně zlepšuje kolaps pískového jádra.
V posledních letech se za účelem zlepšení výrobního prostředí a zlepšení kvality odlitků stále častěji objevují výzkumy a aplikace anorganických pojiv (včetně modifikovaného vodního skla, fosfátových pojiv atd.). Na obrázku níže je místo odlévání továrny používající hlavu válců z keramického písku s anorganickým pojivem z písku z hliníkové slitiny.
Továrna používá k výrobě jádra keramické pískové anorganické pojivo a množství přidaného pojiva je 1,8 ~ 2,2%. Díky dobré tekutosti keramického písku je pískové jádro husté, povrch je úplný a hladký a zároveň je množství vyvíjeného plynu malé, výrazně zlepšuje výtěžnost odlitků, zlepšuje stlačitelnost jádrového písku , zlepšuje produkční prostředí a stává se modelem zelené výroby.
Použití keramického písku v průmyslu odlévání motorů zlepšilo efektivitu výroby, zlepšilo pracovní prostředí, vyřešilo vady odlitků a dosáhlo významných ekonomických výhod a dobrých ekologických přínosů.
Odvětví sléváren motorů by mělo pokračovat ve zvyšování regenerace jádrového písku, dále zlepšovat efektivitu využití keramického písku a snižovat emise tuhého odpadu.
Z hlediska efektu použití a rozsahu použití je keramický písek v současnosti licím speciálním pískem s nejlepším komplexním výkonem a největší spotřebou v průmyslu odlévání motorů.
Čas odeslání: 27. března 2023
