A kerámia homok kémiai összetétele főként Al2O3 és SiO2, a kerámia homok ásványi fázisa főként korund fázis és mullit fázis, valamint kis mennyiségű amorf fázis. A kerámia homok tűzállósága általában nagyobb, mint 1800 °C, és ez egy nagy keménységű alumínium-szilícium tűzálló anyag.
A kerámia homok jellemzői
● Magas tűzállóság;
● Kis hőtágulási együttható;
● Magas hővezető képesség;
● Hozzávetőlegesen gömb alakú, kis szögtényező, jó folyékonyság és kompakt képesség;
● Sima felület, nincs repedés, nincs ütés;
● Semleges anyag, alkalmas különféle fémanyagok öntésére;
● A részecskék nagy szilárdságúak és nem törnek könnyen;
● A részecskeméret-tartomány széles, és a keverés testreszabható a folyamat követelményei szerint.
Kerámia homok alkalmazása motoröntvényekben
1. Használjon kerámia homokot az öntöttvas hengerfej erezetének, homoktapadásának, törött magjának és homokmag deformációjának megoldására
● A hengerblokk és a hengerfej a motor legfontosabb öntvényei
● A belső üreg alakja összetett, a méretpontosságra és a belső üreg tisztaságára vonatkozó követelmények magasak
● Nagy tétel
A termelési hatékonyság és a termékminőség biztosítása érdekében
● Általában zöld homokos (főleg hidrosztatikus formázósor) futószalagos gyártást használnak.
● A homokmagok általában hidegdobozos és gyantával bevont homokos (héjmag) eljárást alkalmaznak, egyes homokmagok pedig forródobozos eljárást.
● A hengerblokk és a fejöntvény homokmagjának összetett formája miatt egyes homokmagok keresztmetszete kicsi, egyes hengerblokkok és hengerfejes vízköpeny magok legvékonyabb része mindössze 3-3,5 mm, ill. a homokkivezetés keskeny, a homokmagot öntés után hosszú ideig magas hőmérsékletű olvadt vas veszi körül, nehéz a homok tisztítása, speciális tisztítóberendezések szükségesek, stb. Régebben az öntéshez minden kovasavhomokot használtak gyártás, amely ereket és homoktapadási problémákat okozott a hengerblokk és a hengerfej vízköpeny-öntvényeiben. A mag deformációja és törött magproblémák nagyon gyakoriak és nehezen megoldhatók.
Az ilyen problémák megoldása érdekében 2010 körül néhány jól ismert hazai motoröntő cég, mint például a FAW, Weichai, Shangchai, Shanxi Xinke stb., megkezdte a kerámia homok hengerblokkok előállítására való alkalmazásának kutatását és tesztelését. hengerfejes vízköpenyek és olajjáratok. Az egyenlő homokmagok hatékonyan kiküszöbölik vagy csökkentik az olyan hibákat, mint a belső üreg szintereződése, homok tapadása, homokmag deformációja és törött magok.
A következő képek kerámia homokkal készülnek hidegdobozos eljárással.
Azóta a kerámiahomokkal kevert súrolóhomokot fokozatosan népszerűsítették a hideg- és melegdobozos eljárásokban, és felhordták a hengerfejes vízköpeny-magokra. Több mint 6 éve stabil gyártásban van. A hidegdobozos homokmag jelenlegi felhasználása: a homokmag alakja és mérete szerint a hozzáadott kerámia homok mennyisége 30%-50%, a hozzáadott gyanta teljes mennyisége 1,2%-1,8%, és a szakítószilárdsága 2,2-2,7 MPa. (Laboratóriumi mintavizsgálati adatok)
Összegzés
A hengerblokk és a fejes öntöttvas alkatrészek sok keskeny belső üreges szerkezetet tartalmaznak, és az öntési hőmérséklet általában 1440-1500°C között van. A homokmag vékony falú része könnyen szinterezhető magas hőmérsékletű olvadt vas hatására, például az olvadt vas beszivárog a homokmagba, vagy interfészreakciót vált ki, ragacsos homokot képezve. A kerámia homok tűzállósága nagyobb, mint 1800°C, eközben a kerámia homok valós sűrűsége viszonylag nagy, az azonos átmérőjű és sebességű homokszemcsék kinetikai energiája 1,28-szorosa a szilícium-dioxid homokszemcsékének homok kilövéskor, ami növeli a homokmagok sűrűségét.
Ezek az előnyök az oka annak, hogy a kerámia homok használata megoldhatja a homok megtapadását a hengerfejöntvények belső üregében.
A vízköpeny, a hengerblokk és a hengerfej szívó- és kipufogórészein gyakran előfordulnak erezethibák. Számos kutatás és öntési gyakorlat kimutatta, hogy az öntvény felületén kialakuló erezethibák kiváltó oka a kvarchomok fázisváltozási tágulása, ami hőfeszültséget okoz, ami repedésekhez vezet a homokmag felületén, ami vasolvadást okoz. a repedésekbe való behatolásnál nagyobb a hajlam a vénák kialakulására, különösen a hidegdobozos eljárásban. Valójában a kvarchomok hőtágulási sebessége eléri az 1,5%-ot, míg a kerámia homok hőtágulási sebessége csak 0,13% (10 percig 1000 °C-on hevítve). A homokmag felületén a hőtágulási feszültség miatt nagyon kicsi a repedés lehetősége. A kerámia homok használata a hengerblokk és a hengerfej homokmagjában jelenleg egyszerű és hatékony megoldást jelent az erezet problémájára.
A bonyolult, vékony falú, hosszú és keskeny hengerfejű vízköpenyes homokmagok és a hengeres olajcsatornás homokmagok nagy szilárdságot (beleértve a magas hőmérsékleti szilárdságot is) és szívósságot igényelnek, ugyanakkor szabályozni kell a maghomok gázképződését. Hagyományosan a bevonatos homokos eljárást használják leginkább. A kerámia homok használata csökkenti a gyanta mennyiségét, és eléri a nagy szilárdságú és alacsony gázképződés hatását. A gyanta és a nyers homok teljesítményének folyamatos javítása miatt a hidegdobozos eljárás az elmúlt években egyre inkább felváltotta a bevonatos homok eljárás egy részét, nagymértékben javítva a termelés hatékonyságát és javítva a gyártási környezetet.
2. Kerámia homok alkalmazása a kipufogócső homokmag-deformációjának problémájának megoldására
A kipufogócsonkok magas hőmérsékletű váltakozó körülmények között hosszú ideig működnek, és az anyagok magas hőmérsékleten való oxidációval szembeni ellenállása közvetlenül befolyásolja a kipufogócsonkok élettartamát. Az elmúlt években az ország folyamatosan javította az autók kipufogógáz-kibocsátási normáit, a katalitikus technológia és a turbófeltöltési technológia alkalmazása pedig jelentősen megemelte a kipufogócső üzemi hőmérsékletét, elérve a 750 °C-ot. A motor teljesítményének további javulásával a kipufogócső üzemi hőmérséklete is emelkedik. Jelenleg általában hőálló öntött acélt használnak, például ZG 40Cr22Ni10Si2 (JB/T 13044) stb., 950-1100°C hőálló hőmérséklettel.
A kipufogócső belső üregének általában mentesnek kell lennie a teljesítményt befolyásoló repedésektől, hidegzárásoktól, zsugorodási üregektől, salakzárványoktól stb., és a belső üreg érdessége nem lehet nagyobb, mint Ra25. Ugyanakkor szigorú és egyértelmű előírások vonatkoznak a csőfalvastagság eltérésére. Az egyenetlen falvastagság és a kipufogócső falának túlzott eltérése sok kipufogócső-öntödét sújtott.
Egy öntöde használt először szilícium-dioxid-homokkal bevont homokmagot hőálló acél kipufogócsonkok előállításához. A magas öntési hőmérséklet (1470-1550°C) miatt a homokmagok könnyen deformálódtak, ami a csőfalvastagság tűréshatáron túli jelenségeit eredményezte. Bár a szilícium-dioxid homokot magas hőmérsékletű fázisváltással kezelték, különböző tényezők hatására még mindig nem tudja leküzdeni a homokmag deformációját magas hőmérsékleten, ami a csőfal vastagságának széles skáláját eredményezi. , súlyos esetekben pedig selejtezésre kerül. A homokmag szilárdságának javítása és a homokmag gázképződésének szabályozása érdekében kerámia homok bevonatú homok alkalmazása mellett döntöttek. Amikor a hozzáadott gyanta mennyisége 36%-kal alacsonyabb volt, mint a kvarchomok bevonatú homok mennyisége, annak szobahőmérsékletű hajlítószilárdsága és termikus hajlítószilárdsága 51%-kal, 67%-kal nőtt, a gázképződés mennyisége pedig 20%-kal csökkent, ami megfelel a nagy szilárdságú és alacsony gáztermelési folyamat követelményei.
A gyár egyidejű öntéshez szilikahomok bevonatos homokmagot és kerámia homok bevonatú homokmagot használ, az öntvények tisztítása után anatómiai vizsgálatokat végeznek.
Ha a mag szilika homokkal bevont homokból készül, az öntvény falvastagsága egyenetlen, fala vékony, falvastagsága 3,0-6,2 mm; ha a mag kerámia homokkal bevont homokból készül, az öntvény falvastagsága egyenletes, a falvastagság 4,4-4,6 mm. a következő kép szerint
Szilika homok bevonatú homok
Kerámia homok bevonatú homok
Kerámia homok bevonatú homokot használnak magok készítéséhez, ami kiküszöböli a homokmag törését, csökkenti a homokmag deformációját, nagymértékben javítja a kipufogócső belső üreges áramlási csatornájának méretpontosságát, valamint csökkenti a homok megtapadását a belső üregben, javítva a homokmag minőségét. öntvények és késztermékek aránya és jelentős gazdasági hasznot ért el.
3. Kerámia homok alkalmazása a turbófeltöltő házában
A turbófeltöltő köpeny turbina végének üzemi hőmérséklete általában meghaladja a 600°C-ot, sőt egyes esetekben a 950-1050°C-ot is eléri. A héj anyagának ellenállónak kell lennie a magas hőmérsékletekkel szemben, és jó öntési teljesítménnyel kell rendelkeznie. A héjszerkezet kompaktabb, a falvastagság vékony és egyenletes, a belső üreg tiszta stb., rendkívül igényes. Jelenleg a turbófeltöltő háza általában hőálló acélöntvényből készül (például a német DIN EN 10295 szabvány 1.4837 és 1.4849), és hőálló gömbgrafitos vasat is használnak (például a német szabvány GGG SiMo, az amerikai szabvány). szabványos magas nikkeltartalmú ausztenites gömbölyű vas D5S stb.).
1,8 T-s motor turbófeltöltő ház, anyaga: 1,4837, mégpedig GX40CrNiSi 25-12, fő kémiai összetétel (%): C: 0,3-0,5, Si: 1-2,5, Cr: 24-27, Mo: Max 0,5, Ni: 11 -14, öntési hőmérséklet 1560 ℃. Az ötvözet magas olvadásponttal, nagy zsugorodási sebességgel, erős melegrepedési hajlammal és magas öntési nehézséggel rendelkezik. Az öntvény metallográfiai szerkezete szigorú követelményeket támaszt a maradék keményfémekkel és nemfémes zárványokkal szemben, valamint az öntési hibákra is külön előírások vonatkoznak. Az öntvények minőségének és gyártási hatékonyságának biztosítása érdekében az öntési folyamat magöntést alkalmaz filmbevonatú homokhéj-magokkal (és néhány hidegdoboz- és melegdobozmaggal). Kezdetben AFS50 súrolóhomokot, majd pörkölt szilícium-dioxid homokot használtak, de különböző mértékben jelentkeztek olyan problémák, mint a homok ragadása, sorja, hőrepedések és pórusok a belső üregben.
Kutatások és tesztelések alapján a gyár a kerámia homok alkalmazása mellett döntött. Kezdetben kész bevonatos homokot (100% kerámia homok), majd regeneráló és bevonó berendezéseket vásárolt, és a gyártási folyamat során folyamatosan optimalizálta a folyamatot, kerámia homokot és súrolóhomokot használ a nyers homok keveréséhez. Jelenleg a bevonatos homokot nagyjából az alábbi táblázat szerint hajtják végre:
| Kerámia homok bevonatú homok eljárás turbófeltöltő házhoz | ||||
| Homok méret | Kerámia homok aránya % | Gyanta hozzáadása % | Hajlítószilárdság MPa | Gázkibocsátás ml/g |
| AFS50 | 30-50 | 1,6-1,9 | 6,5-8 | ≤12 |
Az elmúlt években az üzem gyártási folyamata stabilan zajlott, az öntvények minősége jó, a gazdasági és környezeti előnyök pedig figyelemre méltóak. Az összefoglaló a következő:
a. A kerámia homok vagy kerámia homok és kvarchomok keverékének használata magok készítéséhez kiküszöböli az olyan hibákat, mint a homok ragadása, szintereződése, erezetesedése és az öntvények hőrepedése, és stabil és hatékony gyártást valósít meg;
b. Magöntés, magas gyártási hatékonyság, alacsony homok-vas arány (általában nem több, mint 2:1), kevesebb nyers homok fogyasztás és alacsonyabb költségek;
c. A magöntés elősegíti a hulladékhomok általános újrahasznosítását és regenerálódását, és a hővisszanyerést egységesen alkalmazzák a regeneráláshoz. A regenerált homok teljesítménye elérte az új homok súrolóhomok szintjét, ami csökkentette a nyers homok beszerzési költségét és csökkentette a szilárd hulladék kibocsátását;
d. A regenerált homok kerámia homok tartalmát gyakran ellenőrizni kell a hozzáadott új kerámia homok mennyiségének meghatározásához;
e. A kerámia homok kerek alakú, jó folyékonysággal és nagy fajlagossággal rendelkezik. Szilícium-dioxid homokkal keverve könnyen szegregációt okozhat. Ha szükséges, a homoklövés folyamatát módosítani kell;
f. A fólia letakarásakor próbáljon jó minőségű fenolgyantát használni, és óvatosan használjon különféle adalékokat.
4. Kerámia homok alkalmazása a motor alumínium ötvözet hengerfejében
Az autók teljesítményének javítása, az üzemanyag-fogyasztás csökkentése, a kipufogógáz-szennyezés csökkentése és a környezet védelme érdekében a könnyű autók az autóipar fejlődési irányai. Jelenleg az autómotorok (beleértve a dízelmotorokat is) öntvényeit, például a hengerblokkokat és a hengerfejeket általában alumíniumötvözetből öntik, és a hengerblokkok és hengerfejek öntési eljárása során homokmagot, fém öntőformát gravitációs öntést és alacsony nyomást alkalmaznak. öntés (LPDC) a legreprezentatívabb.
Az alumíniumötvözet hengertömbök és fejöntvények homokmagos, bevonatos homok- és hidegdobozos eljárása elterjedtebb, alkalmas nagy pontosságú és nagyméretű gyártási jellemzőkre. A kerámia homok felhasználási módja hasonló az öntöttvas hengerfej gyártásához. Az alacsony öntési hőmérséklet és az alumíniumötvözet kis fajsúlya miatt általában kis szilárdságú maghomokot használnak, például egy gyárban hidegdobozos homokmagot, a hozzáadott gyanta mennyisége 0,5-0,6%, a szakítószilárdsága pedig 0,8-1,2 MPa. Maghomok szükséges Jó összecsukhatósággal rendelkezik. A kerámia homok használata csökkenti a hozzáadott gyanta mennyiségét, és nagymértékben javítja a homokmag összeomlását.
Az utóbbi években a gyártási környezet javítása és az öntvények minőségének javítása érdekében egyre több szervetlen kötőanyag (többek között módosított vízüveg, foszfát kötőanyag stb.) kutatása és alkalmazása folyik. Az alábbi kép egy kerámia-homokos szervetlen kötőanyagmagos homokos alumíniumötvözet hengerfejet használó gyár öntőhelye.
A gyár kerámia homok szervetlen kötőanyagot használ a mag elkészítéséhez, és a hozzáadott kötőanyag mennyisége 1,8-2,2%. A kerámia homok jó folyékonyságának köszönhetően a homokmag sűrű, a felülete teljes és sima, ugyanakkor a gázképződés mennyisége kicsi, nagymértékben javítja az öntvények hozamát, javítja a maghomok összenyomhatóságát , javítja a termelési környezetet, és a zöld termelés mintájává válik.
A kerámia homok alkalmazása a motoröntőiparban javította a termelés hatékonyságát, javította a munkakörnyezetet, megoldotta az öntési hibákat, valamint jelentős gazdasági előnyöket és jó környezeti előnyöket ért el.
A motoröntödei iparnak továbbra is fokoznia kell a maghomok regenerációját, tovább kell javítania a kerámia homok felhasználási hatékonyságát, és csökkentenie kell a szilárd hulladék kibocsátását.
A felhasználási hatás és a felhasználási kör szempontjából a kerámia homok jelenleg a legjobb átfogó teljesítményű és legnagyobb fogyasztású öntési homok a motoröntőiparban.
Feladás időpontja: 2023. március 27
