Keraminio smėlio cheminė sudėtis daugiausia yra Al2O3 ir SiO2, o mineralinė keraminio smėlio fazė daugiausia yra korundo fazė ir mullito fazė, taip pat nedidelis kiekis amorfinės fazės.Keraminio smėlio atsparumas ugniai paprastai yra didesnis nei 1800 ° C, ir tai yra didelio kietumo aliuminio ir silicio ugniai atspari medžiaga.
Keraminio smėlio charakteristikos
● Didelis atsparumas ugniai;
● Mažas šiluminio plėtimosi koeficientas;
● Didelis šilumos laidumas;
● Apytikslė sferinė forma, mažas kampo koeficientas, geras sklandumas ir kompaktiškumas;
● Lygus paviršius, nėra įtrūkimų, nelygumų;
● Neutrali medžiaga, tinka įvairioms metalo medžiagoms lieti;
● Dalelės pasižymi dideliu stiprumu ir nėra lengvai sulaužomos;
● Dalelių dydžio diapazonas yra platus, o maišymą galima pritaikyti pagal proceso reikalavimus.
Keraminio smėlio panaudojimas variklių liejiniuose
1. Naudokite keraminį smėlį, kad išspręstumėte ketaus cilindro galvutės gyslų susidarymą, prilipimą prie smėlio, lūžusią šerdį ir smėlio šerdies deformaciją.
● Cilindro blokas ir cilindro galvutė yra svarbiausi variklio liejiniai
● Vidinės ertmės forma yra sudėtinga, o matmenų tikslumo ir vidinės ertmės švaros reikalavimai yra aukšti.
● Didelė partija
Siekiant užtikrinti gamybos efektyvumą ir gaminių kokybę,
● Paprastai naudojama žalio smėlio (daugiausia hidrostatinio modeliavimo linijos) surinkimo linijos gamyba.
● Smėlio šerdyse paprastai naudojamas šalto dėžės ir derva padengto smėlio (apvalkalo šerdies) procesas, o kai kuriose smėlio šerdyse naudojamas karštosios dėžės procesas.
● Dėl sudėtingos cilindrų bloko ir galvutės liejimo smėlio šerdies formos kai kurios smėlio šerdys turi mažą skerspjūvio plotą, kai kurių cilindrų blokų ir cilindro galvutės vandens apvalkalo šerdies ploniausia dalis yra tik 3–3,5 mm, o smėlio išleidimo anga siaura, smėlio šerdis po liejimo ilgą laiką apsupta aukštos temperatūros lydyto geležies, sunku išvalyti smėlį, reikia specialios valymo įrangos ir tt Seniau liejant buvo naudojamas visas silikatinis smėlis gamyba, dėl kurios atsirado venų ir smėlio prilipimo problemų cilindrų bloko ir cilindro galvutės vandens apvalkalo liejiniuose.Šerdies deformacijos ir pažeistos šerdies problemos yra labai dažnos ir sunkiai išsprendžiamos.
Siekdamos išspręsti tokias problemas, maždaug nuo 2010 m. kai kurios žinomos vietinės variklių liejimo įmonės, tokios kaip FAW, Weichai, Shangchai, Shanxi Xinke ir kt., pradėjo tirti ir išbandyti keraminio smėlio panaudojimą cilindrų blokams gaminti. cilindrų galvutės vandens gaubtai ir alyvos kanalai.Vienodos smėlio šerdys efektyviai pašalina arba sumažina defektus, tokius kaip vidinės ertmės sukepinimas, smėlio prilipimas, smėlio šerdies deformacija ir lūžusios šerdys.
Toliau pateiktos nuotraukos pagamintos keraminiu smėliu šalto dėžės būdu.
Nuo tada keraminio smėlio mišrus šveitimo smėlis buvo palaipsniui skatinamas šaltų ir karštųjų dėžių procesuose ir naudojamas ant cilindro galvutės vandens apvalkalo šerdies.Jis buvo stabiliai gaminamas daugiau nei 6 metus.Šiuo metu šalto dėžės smėlio šerdies naudojimas yra toks: atsižvelgiant į smėlio šerdies formą ir dydį, keraminio smėlio kiekis yra 30–50%, bendras pridedamos dervos kiekis yra 1,2–1,8%, o tempiamasis stipris yra 2,2-2,7 MPa.(Laboratorinių mėginių tyrimo duomenys)
Santrauka
Cilindro bloko ir galvutės ketaus dalyse yra daug siaurų vidinių ertmių konstrukcijų, o išpylimo temperatūra paprastai yra tarp 1440–1500 °C.Plonasienė smėlio šerdies dalis lengvai sukepinama veikiant aukštos temperatūros išlydytai geležiai, pvz., išlydytai geležiai, prasiskverbiančiai į smėlio šerdį, arba sukelia sąsajos reakciją, kad susidarytų lipnus smėlis.Keraminio smėlio atsparumas ugniai yra didesnis nei 1800°C, tuo tarpu tikrasis keraminio smėlio tankis yra santykinai didelis, tokio paties skersmens ir greičio smėlio dalelių kinetinė energija yra 1,28 karto didesnė nei kvarcinio smėlio dalelių šaudant į smėlį, o tai gali padidinti smėlio šerdies tankį.
Dėl šių privalumų keraminio smėlio naudojimas gali išspręsti smėlio prilipimo cilindro galvutės liejinių vidinėje ertmėje problemą.
Vandens apvalkalas, cilindrų bloko įsiurbimo ir išmetimo dalys bei cilindro galvutė dažnai turi venų defektų.Daugybė tyrimų ir liejimo praktikos parodė, kad pagrindinė liejimo paviršiaus gyslų defektų priežastis yra kvarcinio smėlio fazinis plėtimasis, dėl kurio atsiranda šiluminis įtempis, dėl kurio smėlio šerdies paviršiuje susidaro įtrūkimai, dėl kurių išlydyta geležis. prasiskverbti į plyšius, venų polinkis yra didesnis, ypač šaldymo dėžės procese.Tiesą sakant, kvarcinio smėlio šiluminio plėtimosi greitis siekia net 1,5%, o keraminio smėlio - tik 0,13% (kaitinant 1000 °C temperatūroje 10 minučių).Smėlio šerdies paviršiuje dėl šiluminio plėtimosi įtempių įtrūkimų tikimybė yra labai maža.Keraminio smėlio naudojimas cilindrų bloko ir cilindro galvutės smėlio šerdyje šiuo metu yra paprastas ir efektyvus venų susidarymo problemos sprendimas.
Sudėtingos, plonasienės, ilgos ir siauros cilindro galvutės vandens apvalkalo smėlio šerdys ir cilindrinės alyvos kanalo smėlio šerdys reikalauja didelio stiprumo (įskaitant stiprumą aukštoje temperatūroje) ir tvirtumą, o tuo pačiu metu reikia kontroliuoti pagrindinio smėlio dujų susidarymą.Tradiciškai dažniausiai naudojamas dengto smėlio procesas.Naudojant keraminį smėlį, sumažėja dervos kiekis ir pasiekiamas didelio stiprumo bei mažo dujų susidarymo efektas.Dėl nuolatinio dervos ir žaliavinio smėlio veikimo gerinimo pastaraisiais metais šaldymo dėžės procesas vis dažniau pakeitė dalį padengto smėlio proceso, labai pagerindamas gamybos efektyvumą ir pagerindamas gamybos aplinką.
2. Keraminio smėlio panaudojimas sprendžiant išmetimo vamzdžio smėlio šerdies deformacijos problemą
Išmetimo kolektoriai ilgą laiką dirba aukštos temperatūros kintamomis sąlygomis, o medžiagų atsparumas oksidacijai aukštoje temperatūroje tiesiogiai įtakoja išmetimo kolektorių tarnavimo laiką.Pastaraisiais metais šalyje nuolat tobulinami automobilių išmetamųjų dujų emisijos standartai, o pritaikius katalizinę technologiją ir turbokompresoriaus technologiją, išmetimo kolektoriaus darbinė temperatūra ženkliai padidino iki 750 °C.Toliau gerėjant variklio veikimui, padidės ir išmetimo kolektoriaus darbinė temperatūra.Šiuo metu dažniausiai naudojamas karščiui atsparus lietinis plienas, pvz., ZG 40Cr22Ni10Si2 (JB/T 13044) ir kt., kurio karščiui atspari temperatūra yra 950–1100 °C.
Išmetimo kolektoriaus vidinėje ertmėje paprastai neturi būti įtrūkimų, šalto uždarymo, susitraukimo ertmių, šlako intarpų ir kt., kurie turi įtakos veikimui, o vidinės ertmės šiurkštumas turi būti ne didesnis nei Ra25.Tuo pačiu metu yra griežtos ir aiškios taisyklės dėl vamzdžio sienelės storio nuokrypio.Ilgą laiką nevienodo sienelės storio ir per didelio išmetimo kolektoriaus vamzdžio sienelės nuokrypio problema kamavo daugelį išmetimo kolektoriaus liejyklų.
Karščiui atsparaus plieno išmetimo kolektorių gamybai liejykla pirmą kartą panaudojo kvarciniu smėliu dengtas smėlio šerdis.Dėl aukštos pylimo temperatūros (1470-1550°C) smėlio šerdys lengvai deformavosi, dėl to vamzdžio sienelių storyje atsirado netoleravimo reiškinių.Nors silicio smėlis buvo apdorotas aukštos temperatūros fazių kaita, dėl įvairių veiksnių įtakos jis vis dar negali įveikti smėlio šerdies deformacijos aukštoje temperatūroje, todėl vamzdžio sienelės storis svyruoja labai įvairiai. o sunkiais atvejais jis bus pašalintas.Siekiant pagerinti smėlio šerdies stiprumą ir kontroliuoti smėlio šerdies dujų susidarymą, buvo nuspręsta naudoti keraminį smėliu padengtą smėlį.Kai pridėtos dervos kiekis buvo 36 % mažesnis nei kvarco smėliu padengto smėlio, jo stipris lenkiant kambario temperatūroje ir šiluminis lenkimo stiprumas padidėjo 51 %, 67 %, o dujų susidarymo kiekis sumažėjo 20 %, o tai atitinka didelio stiprumo ir mažo dujų susidarymo proceso reikalavimai.
Gamykloje vienalaikiam liejimui naudojamos silikatiniu smėliu dengtos smėlio šerdys ir keraminės smėliu dengtos smėlio šerdys, išvalius liejinius atlieka anatominius patikrinimus.
Jei šerdis pagaminta iš kvarco smėliu padengto smėlio, liejinių sienelės storis netolygus ir sienelė plona, o sienelės storis 3,0–6,2 mm;kai šerdis pagaminta iš keraminiu smėliu padengto smėlio, liejinio sienelės storis yra vienodas, o sienelės storis – 4,4–4,6 mm.kaip seka paveikslėlyje
Silicio smėliu dengtas smėlis
Keraminiu smėliu dengtas smėlis
Keraminiu smėliu dengtas smėlis naudojamas šerdims gaminti, o tai pašalina smėlio šerdies lūžimą, sumažina smėlio šerdies deformaciją, labai pagerina išmetimo kolektoriaus vidinės ertmės srauto kanalo matmenų tikslumą ir sumažina smėlio prilipimą vidinėje ertmėje, pagerindama jo kokybę. liejinių ir gatavų gaminių normą ir pasiekė didelės ekonominės naudos.
3. Keraminio smėlio panaudojimas turbokompresoriaus korpuse
Darbinė temperatūra turbokompresoriaus korpuso turbinos gale paprastai viršija 600°C, o kai kurios netgi siekia 950-1050°C.Korpuso medžiaga turi būti atspari aukštai temperatūrai ir turėti geras liejimo savybes.Korpuso struktūra yra kompaktiškesnė, sienelės storis plonas ir vienodas, o vidinė ertmė švari ir pan., yra itin reiklūs.Šiuo metu turbokompresoriaus korpusas dažniausiai gaminamas iš karščiui atsparaus plieno liejinio (pvz., 1.4837 ir 1.4849 pagal Vokietijos standartą DIN EN 10295), taip pat naudojamas karščiui atsparus kaliojo ketaus (pvz., Vokietijos standartas GGG SiMo, amerikietiškas). standartinė daug nikelio turinti austenitinė mazginė geležis D5S ir kt.).
1,8 T variklio turbokompresoriaus korpusas, medžiaga: 1,4837, būtent GX40CrNiSi 25-12, pagrindinė cheminė sudėtis (%): C: 0,3-0,5, Si: 1-2,5, Cr: 24-27, Mo: Max 0,5, Ni: 11 -14, pylimo temperatūra 1560 ℃.Lydinys turi aukštą lydymosi temperatūrą, didelį susitraukimo greitį, stiprią karštojo įtrūkimo tendenciją ir didelius liejimo sunkumus.Liejinio metalografinei struktūrai keliami griežti reikalavimai likutiniams karbidams ir nemetaliniams intarpams, taip pat yra specialių reglamentų dėl liejimo defektų.Siekiant užtikrinti liejinių kokybę ir gamybos efektyvumą, liejimo procese naudojamas šerdies liejimas su plėvele dengtais smėlio apvalkalo šerdimis (ir kai kuriomis šaldymo dėžės ir karšto dėžės šerdimis).Iš pradžių buvo naudojamas AFS50 šveitimo smėlis, o vėliau buvo naudojamas skrudintas silicio dioksido smėlis, tačiau problemų, tokių kaip smėlio prilipimas, įtrūkimai, terminiai įtrūkimai ir poros vidinėje ertmėje, atsirado įvairaus laipsnio.
Remdamasi tyrimais ir bandymais, gamykla nusprendė naudoti keraminį smėlį.Iš pradžių įsigytas baigtas padengtas smėlis (100 % keraminis smėlis), o vėliau įsigyta regeneravimo ir dengimo įranga, o gamybos proceso metu nuolat optimizuotas procesas, žaliaviniam smėliui maišyti naudojamas keraminis smėlis ir šveitimo smėlis.Šiuo metu padengtas smėlis apytiksliai įgyvendinamas pagal šią lentelę:
| Keraminis smėliu padengtas smėlio procesas, skirtas turbokompresoriaus korpusui | ||||
| Smėlio dydis | Keraminio smėlio norma % | Dervos pridėjimas % | Lenkimo stipris MPa | Dujų išeiga ml/g |
| AFS50 | 30-50 | 1,6-1,9 | 6,5-8 | ≤12 |
Per pastaruosius kelerius metus šios gamyklos gamybos procesas vyksta stabiliai, liejinių kokybė gera, o nauda ekonomikai ir aplinkai – nepaprasta.Santrauka yra tokia:
a.Naudojant keraminį smėlį arba naudojant keraminio smėlio ir kvarcinio smėlio mišinį šerdims gaminti, pašalinami tokie defektai kaip smėlio prilipimas, sukepinimas, gyslų susidarymas ir terminis liejinių įtrūkimai, užtikrinama stabili ir efektyvi gamyba;
b.Šerdies liejimas, didelis gamybos efektyvumas, mažas smėlio ir geležies santykis (paprastai ne didesnis kaip 2:1), mažesnis žaliavinio smėlio suvartojimas ir mažesnės sąnaudos;
c.Šerdies išpylimas skatina bendrą atliekų smėlio perdirbimą ir regeneravimą, o regeneracijai taikomas vienodas terminis regeneravimas.Atnaujinto smėlio eksploatacinės savybės pasiekė naujo smėlio, skirto šveitimui, lygį, o tai sumažino žaliavinio smėlio pirkimo išlaidas ir sumažino kietųjų atliekų išmetimą;
d.Būtina dažnai tikrinti keraminio smėlio kiekį regeneruotame smėlyje, kad būtų galima nustatyti naujo keraminio smėlio kiekį;
e.Keraminis smėlis turi apvalią formą, gerą sklandumą ir didelį specifiškumą.Sumaišius su silicio dioksido smėliu, lengva sukelti segregaciją.Jei reikia, smėlio šaudymo procesą reikia koreguoti;
f.Dengdami plėvelę stenkitės naudoti kokybišką fenolio dervą, o įvairius priedus naudokite atsargiai.
4. Keraminio smėlio panaudojimas variklio aliuminio lydinio cilindro galvutėje
Siekiant pagerinti automobilių galią, sumažinti degalų sąnaudas, išmetamųjų teršalų taršą ir apsaugoti aplinką, lengvieji automobiliai yra automobilių pramonės plėtros tendencija.Šiuo metu automobilių variklių (įskaitant dyzelinius variklius) liejiniai, tokie kaip cilindrų blokai ir cilindrų galvutės, dažniausiai liejami iš aliuminio lydinių, o cilindrų blokų ir cilindrų galvučių liejimo procese naudojamos smėlio šerdys, metalo liejimo formos gravitacija ir žemo slėgio liejimas. liejiniai (LPDC) yra reprezentatyviausi.
Aliuminio lydinio cilindrų blokų ir galvučių liejinių smėlio šerdis, padengtas smėlis ir šaldymo dėžės procesas yra labiau paplitęs, tinkamas didelio tikslumo ir didelio masto gamybos charakteristikoms.Keraminio smėlio naudojimo būdas yra panašus į ketaus cilindro galvutės gamybą.Dėl žemos pylimo temperatūros ir mažo aliuminio lydinio savitojo sunkio paprastai naudojamas mažo stiprumo šerdies smėlis, pvz., gamykloje šalto dėžės smėlio šerdis, pridedamos dervos kiekis yra 0,5–0,6%, o atsparumas tempimui yra 0,8-1,2 MPa.Reikalingas šerdies smėlis Turi gerą sulankstymą.Naudojant keraminį smėlį, sumažėja pridedamos dervos kiekis ir labai pagerėja smėlio šerdies griūtis.
Pastaraisiais metais, siekiant gerinti gamybinę aplinką ir gerinti liejinių kokybę, vis dažniau atliekami neorganinių rišiklių (įskaitant modifikuotą vandens stiklą, fosfatų rišiklius ir kt.) tyrimų ir pritaikymų.Žemiau esančiame paveikslėlyje parodyta gamyklos, kurioje naudojamas keramikinis smėlio neorganinis rišiklis, smėlio aliuminio lydinio cilindro galvutė, liejimo vieta.
Gamykloje šerdies gamybai naudojamas keraminis smėlio neorganinis rišiklis, o pridedamo rišiklio kiekis yra 1,8–2,2%.Dėl gero keraminio smėlio sklandumo smėlio šerdis yra tanki, paviršius pilnas ir lygus, o tuo pačiu metu susidaro nedidelis dujų kiekis, tai labai pagerina liejinių išeigą, pagerina šerdies smėlio sulankstymą. , gerina gamybos aplinką, tampa žaliosios gamybos modeliu.
Keraminio smėlio panaudojimas variklių liejimo pramonėje pagerino gamybos efektyvumą, pagerino darbo aplinką, pašalino liejimo defektus ir pasiekė reikšmingos ekonominės naudos bei geros aplinkosauginės naudos.
Variklių liejyklų pramonė turėtų ir toliau didinti šerdies smėlio regeneraciją, toliau gerinti keraminio smėlio naudojimo efektyvumą ir mažinti kietųjų atliekų emisiją.
Naudojimo efekto ir naudojimo apimties požiūriu keraminis smėlis šiuo metu yra ypatingas liejimo smėlis, pasižymintis geriausiomis visapusiškomis savybėmis ir didžiausiu suvartojimu variklių liejimo pramonėje.
Paskelbimo laikas: 2023-03-27
