De chemische samenstelling van keramisch zand bestaat voornamelijk uit Al2O3 en SiO2, en de minerale fase van keramisch zand bestaat voornamelijk uit de korundfase en de mullietfase, evenals een kleine hoeveelheid amorfe fase. De vuurvastheid van keramisch zand is over het algemeen groter dan 1800 ° C, en het is een aluminium-silicium vuurvast materiaal met hoge hardheid.
Kenmerken van keramisch zand
● Hoge vuurvastheid;
● Kleine thermische uitzettingscoëfficiënt;
● Hoge thermische geleidbaarheid;
● Geschatte bolvorm, kleine hoekfactor, goede vloeibaarheid en compactheid;
● Glad oppervlak, geen scheuren, geen stoten;
● Neutraal materiaal, geschikt voor diverse gietmetaalmaterialen;
● De deeltjes hebben een hoge sterkte en breken niet gemakkelijk;
● Het bereik van de deeltjesgrootte is breed en het mengen kan worden aangepast aan de procesvereisten.
Toepassing van keramisch zand in motorgietstukken
1. Gebruik keramisch zand om de aderen, het vastzitten van het zand, de gebroken kern en de vervorming van de zandkern van de gietijzeren cilinderkop op te lossen
● Cilinderblok en cilinderkop zijn de belangrijkste gietstukken van de motor
● De vorm van de binnenholte is complex en de eisen voor maatnauwkeurigheid en reinheid van de binnenholte zijn hoog
● Grote partij
Om de productie-efficiëntie en productkwaliteit te garanderen,
● Over het algemeen wordt gebruik gemaakt van de productielijn van groen zand (voornamelijk hydrostatische stylinglijn).
● Zandkernen maken over het algemeen gebruik van het coldbox- en met hars bedekte zandproces (shell core), en sommige zandkernen gebruiken het hotbox-proces.
● Vanwege de complexe vorm van de zandkern van het cilinderblok en het gietstuk van de kop, hebben sommige zandkernen een klein dwarsdoorsnedeoppervlak, het dunste deel van sommige cilinderblokken en watermantelkernen van de cilinderkop is slechts 3-3,5 mm, en de zanduitlaat is smal, de zandkern na het gieten is lange tijd omgeven door gesmolten ijzer op hoge temperatuur, het is moeilijk om zand te reinigen en er is speciale reinigingsapparatuur nodig, enz. In het verleden werd bij het gieten al het silicazand gebruikt productie, wat problemen veroorzaakte met het vastkleven van aderen en zand in de watermantelgietstukken van het cilinderblok en de cilinderkop. Kernvervorming en gebroken kernproblemen komen zeer vaak voor en zijn moeilijk op te lossen.
Om dergelijke problemen op te lossen, begonnen enkele bekende binnenlandse motorgietbedrijven, zoals FAW, Weichai, Shangchai, Shanxi Xinke, enz., vanaf ongeveer 2010 de toepassing van keramisch zand voor de productie van cilinderblokken te onderzoeken en te testen. cilinderkopwatermantels en oliedoorgangen. Gelijke zandkernen elimineren of verminderen effectief defecten zoals sinteren van de binnenholte, vastzitten van zand, vervorming van de zandkern en gebroken kernen.
De volgende foto's zijn gemaakt met keramisch zand met een coldbox-proces.
Sindsdien wordt het gemengde waszand met keramisch zand geleidelijk gepromoot in cold box- en hot box-processen en toegepast op watermantelkernen van cilinderkoppen. Het is al meer dan 6 jaar in stabiele productie. Het huidige gebruik van de coldbox-zandkern is: afhankelijk van de vorm en grootte van de zandkern is de toegevoegde hoeveelheid keramisch zand 30% -50%, de totale hoeveelheid toegevoegde hars is 1,2% -1,8%, en de de treksterkte bedraagt 2,2-2,7 MPa. (Laboratoriummonstertestgegevens)
Samenvatting
De gietijzeren onderdelen van het cilinderblok en de kop bevatten veel smalle binnenholtestructuren en de giettemperatuur ligt doorgaans tussen 1440 en 1500 °C. Het dunwandige deel van de zandkern kan gemakkelijk worden gesinterd onder invloed van gesmolten ijzer op hoge temperatuur, zoals gesmolten ijzer dat in de zandkern infiltreert, of een grensvlakreactie produceert om kleverig zand te vormen. De vuurvastheid van keramisch zand is groter dan 1800 ° C, terwijl de werkelijke dichtheid van keramisch zand relatief hoog is, de kinetische energie van zanddeeltjes met dezelfde diameter en snelheid is 1,28 maal die van silicazanddeeltjes bij het schieten van zand, wat kan verhoog de dichtheid van zandkernen.
Deze voordelen zijn de redenen waarom het gebruik van keramisch zand het probleem van het vastzitten van zand in de binnenholte van cilinderkopgietstukken kan oplossen.
De watermantel, inlaat- en uitlaatdelen van het cilinderblok en de cilinderkop vertonen vaak aderdefecten. Een groot aantal onderzoeken en gietpraktijken hebben aangetoond dat de hoofdoorzaak van de aderdefecten op het gietoppervlak de faseveranderingsexpansie van kwartszand is, wat thermische spanning veroorzaakt en leidt tot scheuren op het oppervlak van de zandkern, wat gesmolten ijzer veroorzaakt. om in de scheuren door te dringen, is de neiging van aderen groter, vooral bij het coldbox-proces. In feite is de thermische uitzettingssnelheid van silicazand maar liefst 1,5%, terwijl de thermische uitzettingssnelheid van keramisch zand slechts 0,13% bedraagt (verwarmd tot 1000°C gedurende 10 minuten). De kans op scheuren is zeer klein op het oppervlak van de zandkern als gevolg van thermische uitzettingsspanning. Het gebruik van keramisch zand in de zandkern van het cilinderblok en de cilinderkop is momenteel een eenvoudige en effectieve oplossing voor het probleem van aders.
Gecompliceerde, dunwandige, lange en smalle watermantelzandkernen met cilinderkop en cilinderoliekanaalzandkernen vereisen hoge sterkte (inclusief hoge temperatuursterkte) en taaiheid, en moeten tegelijkertijd de gasgeneratie van het kernzand beheersen. Traditioneel wordt meestal het gecoate zandproces gebruikt. Het gebruik van keramisch zand vermindert de hoeveelheid hars en bereikt het effect van hoge sterkte en lage gasontwikkeling. Door de voortdurende verbetering van de prestaties van hars en ruw zand heeft het coldbox-proces de afgelopen jaren steeds meer een deel van het gecoate zandproces vervangen, waardoor de productie-efficiëntie en de productieomgeving aanzienlijk zijn verbeterd.
2. Toepassing van keramisch zand om het probleem van de vervorming van de zandkern van de uitlaatpijp op te lossen
Uitlaatspruitstukken werken lange tijd onder wisselende omstandigheden bij hoge temperaturen, en de oxidatieweerstand van materialen bij hoge temperaturen heeft rechtstreeks invloed op de levensduur van uitlaatspruitstukken. De afgelopen jaren heeft het land de emissienormen voor auto-uitlaatgassen voortdurend verbeterd, en de toepassing van katalytische technologie en turbotechnologie heeft de werktemperatuur van het uitlaatspruitstuk aanzienlijk verhoogd, tot boven de 750 ° C. Met de verdere verbetering van de motorprestaties zal ook de werktemperatuur van het uitlaatspruitstuk toenemen. Momenteel wordt doorgaans gebruik gemaakt van hittebestendig gietstaal, zoals ZG 40Cr22Ni10Si2 (JB/T 13044), etc., met een hittebestendige temperatuur van 950°C-1100°C.
De binnenholte van het uitlaatspruitstuk moet over het algemeen vrij zijn van scheuren, koude afsluitingen, krimpholten, slakinsluitingen enz. die de prestaties beïnvloeden, en de ruwheid van de binnenholte mag niet groter zijn dan Ra25. Tegelijkertijd zijn er strikte en duidelijke regels voor de afwijking van de buiswanddikte. Het probleem van de ongelijkmatige wanddikte en de buitensporige afwijking van de wand van de uitlaatspruitstukpijp heeft lange tijd veel gieterijen van het uitlaatspruitstuk geplaagd.
Een gieterij gebruikte eerst met silicazand gecoate zandkernen om hittebestendige stalen uitlaatspruitstukken te produceren. Door de hoge giettemperatuur (1470-1550°C) vervormden de zandkernen gemakkelijk, wat resulteerde in buitentolerantieverschijnselen in de buiswanddikte. Hoewel het kwartszand is behandeld met faseverandering bij hoge temperaturen, kan het, als gevolg van de invloed van verschillende factoren, de vervorming van de zandkern bij hoge temperaturen nog steeds niet overwinnen, wat resulteert in een breed scala aan fluctuaties in de dikte van de buiswand. , en in ernstige gevallen zal het worden gesloopt. Om de sterkte van de zandkern te verbeteren en de gasontwikkeling van de zandkern te beheersen, werd besloten om met keramisch zand bedekt zand te gebruiken. Toen de hoeveelheid toegevoegde hars 36% lager was dan die van met silicazand gecoat zand, namen de buigsterkte bij kamertemperatuur en de thermische buigsterkte toe met 51%, 67%, en werd de hoeveelheid gasontwikkeling met 20% verminderd, wat voldoet aan de procesvereisten van hoge sterkte en lage gasgeneratie.
De fabriek maakt gebruik van met silicazand beklede zandkernen en keramische met zand beklede zandkernen voor gelijktijdig gieten. Na het reinigen van de gietstukken voeren ze anatomische inspecties uit.
Als de kern is gemaakt van met silicazand bedekt zand, hebben de gietstukken een ongelijkmatige wanddikte en een dunne wand en is de wanddikte 3,0-6,2 mm; wanneer de kern is gemaakt van met keramisch zand bedekt zand, is de wanddikte van het gietstuk uniform en is de wanddikte 4,4-4,6 mm. als volgt foto
Met silica zand bedekt zand
Keramisch zandgecoat zand
Met keramisch zand bedekt zand wordt gebruikt om kernen te maken, waardoor het breken van de zandkern wordt geëlimineerd, de vervorming van de zandkern wordt verminderd, de maatnauwkeurigheid van het stromingskanaal van de binnenholte van het uitlaatspruitstuk aanzienlijk wordt verbeterd en het vastzitten van zand in de binnenholte wordt verminderd, waardoor de kwaliteit wordt verbeterd. gietstukken en eindproducten stijgen en behalen aanzienlijke economische voordelen.
3. Aanbrengen van keramisch zand in het turbocompressorhuis
De werktemperatuur aan het turbine-uiteinde van het turbocompressoromhulsel overschrijdt doorgaans de 600°C, en sommige bereiken zelfs 950-1050°C. Het schaalmateriaal moet bestand zijn tegen hoge temperaturen en goede werpeigenschappen hebben. De schaalstructuur is compacter, de wanddikte is dun en uniform, en de binnenholte is schoon, etc., is extreem veeleisend. Momenteel wordt het turbocompressorhuis over het algemeen gemaakt van hittebestendig gietstaal (zoals 1.4837 en 1.4849 van de Duitse norm DIN EN 10295), en wordt er ook hittebestendig gietijzer gebruikt (zoals de Duitse norm GGG SiMo, de Amerikaanse standaard austenitisch nodulair gietijzer met een hoog nikkelgehalte D5S, enz.).
Een turbocompressorhuis van 1.8 T-motor, materiaal: 1.4837, namelijk GX40CrNiSi 25-12, belangrijkste chemische samenstelling (%): C: 0,3-0,5, Si: 1-2,5, Cr: 24-27, Mo: Max 0,5, Ni: 11 -14, giettemperatuur 1560 ℃. De legering heeft een hoog smeltpunt, een grote krimpsnelheid, een sterke neiging tot heetscheuren en hoge gietproblemen. De metallografische structuur van het gietstuk stelt strenge eisen aan resterende carbiden en niet-metallische insluitsels, en er zijn ook specifieke regels voor gietfouten. Om de kwaliteit en productie-efficiëntie van gietstukken te garanderen, wordt bij het gietproces gebruik gemaakt van kerngieten met filmomhulde zandschelpkernen (en sommige coldbox- en hotbox-kernen). Aanvankelijk werd AFS50-schrobzand gebruikt en daarna geroosterd kwartszand, maar problemen zoals het kleven van zand, bramen, thermische scheuren en poriën in de binnenholte kwamen in verschillende mate voor.
Op basis van onderzoek en testen besloot de fabriek keramisch zand te gebruiken. In eerste instantie gekocht afgewerkt gecoat zand (100% keramisch zand), en vervolgens regeneratie- en coatingapparatuur aangeschaft, en het proces tijdens het productieproces continu geoptimaliseerd, gebruik keramisch zand en waszand om ruw zand te mengen. Momenteel wordt het gecoate zand grofweg uitgevoerd volgens onderstaande tabel:
| Keramisch zandgecoat zandproces voor turbocompressorbehuizing | ||||
| Zandgrootte | Tarief keramisch zand % | Hars toevoeging % | Buigsterkte MPa | Gasopbrengst ml/g |
| AFS50 | 30-50 | 1,6-1,9 | 6,5-8 | ≤12 |
De afgelopen jaren is het productieproces van deze fabriek stabiel verlopen, is de kwaliteit van de gietstukken goed en zijn de economische en ecologische voordelen opmerkelijk. De samenvatting is als volgt:
A. Het gebruik van keramisch zand, of het gebruik van een mengsel van keramisch zand en silicazand om kernen te maken, elimineert defecten zoals het kleven van zand, sinteren, adervorming en thermisch kraken van gietstukken, en realiseert een stabiele en efficiënte productie;
B. Kerngieten, hoge productie-efficiëntie, lage zand-ijzerverhouding (doorgaans niet meer dan 2:1), minder verbruik van ruw zand en lagere kosten;
C. Kerngieten is bevorderlijk voor de algehele recycling en regeneratie van afvalzand, en de thermische terugwinning wordt uniform toegepast voor regeneratie. De prestaties van geregenereerd zand hebben het niveau bereikt van nieuw zand voor het wassen van zand, waardoor de aankoopkosten van ruw zand zijn verlaagd en de lozing van vast afval is verminderd;
D. Het is noodzakelijk om regelmatig het gehalte aan keramisch zand in geregenereerd zand te controleren om de hoeveelheid nieuw toegevoegd keramisch zand te bepalen;
e. Keramisch zand heeft een ronde vorm, goede vloeibaarheid en een grote specificiteit. Wanneer gemengd met kwartszand, is het gemakkelijk om segregatie te veroorzaken. Indien nodig moet het zandschietproces worden aangepast;
F. Probeer bij het bedekken van de film hoogwaardige fenolhars te gebruiken en wees voorzichtig met het gebruik van verschillende additieven.
4. Toepassing van keramisch zand in de cilinderkop van aluminiumlegering
Om de kracht van auto's te verbeteren, het brandstofverbruik te verminderen, de uitlaatvervuiling te verminderen en het milieu te beschermen, zijn lichtgewicht auto's de ontwikkelingstrend van de auto-industrie. Momenteel worden gietstukken van automotoren (inclusief dieselmotoren), zoals cilinderblokken en cilinderkoppen, over het algemeen gegoten met aluminiumlegeringen, en het gietproces van cilinderblokken en cilinderkoppen, bij gebruik van zandkernen, zwaartekrachtgieten in metalen mallen en lagedrukgieten casting (LPDC) zijn het meest representatief.
Het zandkern-, gecoat zand- en coldbox-proces van cilinderblokken en kopgietstukken van aluminiumlegeringen komen vaker voor, geschikt voor hoge precisie en grootschalige productiekenmerken. De methode voor het gebruik van keramisch zand is vergelijkbaar met de productie van gietijzeren cilinderkoppen. Vanwege de lage giettemperatuur en het kleine soortelijk gewicht van de aluminiumlegering, wordt over het algemeen kernzand met een lage sterkte gebruikt, zoals een coldbox-zandkern in een fabriek, de toegevoegde hoeveelheid hars is 0,5-0,6% en de treksterkte is 0,8-1,2 MPa. Kernzand is vereist. Heeft een goede inklapbaarheid. Het gebruik van keramisch zand vermindert de hoeveelheid toegevoegde hars en verbetert het inzakken van de zandkern aanzienlijk.
Om de productieomgeving en de kwaliteit van gietstukken te verbeteren, zijn er de afgelopen jaren steeds meer onderzoeken en toepassingen van anorganische bindmiddelen (waaronder gemodificeerd waterglas, fosfaatbinders, enz.). De onderstaande afbeelding is de gietlocatie van een fabriek die gebruik maakt van keramisch zand, een anorganische bindmiddelkern en een cilinderkop van aluminiumlegering.
De fabriek gebruikt een anorganisch bindmiddel van keramisch zand om de kern te maken, en de toegevoegde hoeveelheid bindmiddel is 1,8 ~ 2,2%. Vanwege de goede vloeibaarheid van keramisch zand is de zandkern dicht, het oppervlak is compleet en glad en tegelijkertijd is de hoeveelheid gasontwikkeling klein, het verbetert de opbrengst van gietstukken aanzienlijk en verbetert de inklapbaarheid van kernzand , verbetert de productieomgeving en wordt een model voor groene productie.
De toepassing van keramisch zand in de motorgietindustrie heeft de productie-efficiëntie verbeterd, de werkomgeving verbeterd, gietfouten opgelost en aanzienlijke economische voordelen en goede milieuvoordelen opgeleverd.
De motorengieterij-industrie moet de regeneratie van kernzand blijven vergroten, de gebruiksefficiëntie van keramisch zand verder verbeteren en de uitstoot van vast afval verminderen.
Vanuit het perspectief van het gebruikseffect en de omvang van het gebruik is keramisch zand momenteel het speciale gietzand met de beste totaalprestaties en het grootste verbruik in de motorengietindustrie.
Posttijd: 27 maart 2023
