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 először használt szilícium-dioxiddal bevont homokmagokat 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 selejtezzük.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 ötvözetnek magas az olvadáspontja, nagy a zsugorodási sebessége, erős melegrepedési hajlam és magas az öntési nehézség.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.Gyakran ellenőrizni kell a kerámia homok tartalmát a regenerált homokban 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 képen egy kerámia homokos, szervetlen kötőanyagú, homokos alumíniumötvözet hengerfejet használó gyár öntőhelye látható.
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 regenerálódását, 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
