La composició química de la sorra ceràmica és principalment Al2O3 i SiO2, i la fase mineral de la sorra ceràmica és principalment la fase de corindó i la fase de mullita, així com una petita quantitat de fase amorfa. La refractarietat de la sorra ceràmica és generalment superior a 1800 ° C i és un material refractari d'alumini-silici d'alta duresa.
Característiques de la sorra ceràmica
● Alta refractarietat;
● Petit coeficient d'expansió tèrmica;
● Alta conductivitat tèrmica;
● Forma esfèrica aproximada, factor d'angle petit, bona fluïdesa i capacitat compacta;
● Superfície llisa, sense esquerdes, sense cops;
● Material neutre, adequat per a diversos materials metàl·lics de fosa;
● Les partícules tenen una gran resistència i no es trenquen fàcilment;
● El rang de mida de partícules és ampli i la barreja es pot personalitzar segons els requisits del procés.
Aplicació de sorra ceràmica en peces de fosa de motors
1. Utilitzeu sorra ceràmica per resoldre les vetes, l'adherència de sorra, el nucli trencat i la deformació del nucli de sorra de la culata de ferro colat
● El bloc de cilindres i la culata són les peces de fosa més importants del motor
● La forma de la cavitat interior és complexa i els requisits de precisió dimensional i neteja de la cavitat interior són alts
● Lot gran
Per tal de garantir l'eficiència de la producció i la qualitat del producte,
● Generalment s'utilitza la producció de cadena de muntatge de sorra verda (principalment línia d'estil hidrostàtica).
● Els nuclis de sorra utilitzen generalment el procés de caixa freda i sorra recoberta de resina (nucli de closca), i alguns nuclis de sorra utilitzen el procés de caixa calenta.
● A causa de la forma complexa del nucli de sorra del bloc de cilindres i la fosa del capçal, alguns nuclis de sorra tenen una petita àrea de secció transversal, la part més fina d'alguns blocs de cilindres i els nuclis de la camisa d'aigua de la culata és de només 3-3,5 mm i la sortida de la sorra és estreta, el nucli de sorra després de la fosa envoltat de ferro fos a alta temperatura durant molt de temps, és difícil netejar la sorra i es necessita un equip de neteja especial, etc. En el passat, tota la sorra de sílice s'utilitzava a la fosa. producció, que va provocar problemes d'adherència de venes i sorra a les peces de fosa de la camisa d'aigua del bloc de cilindres i la culata. La deformació del nucli i els problemes del nucli trencat són molt comuns i difícils de resoldre.
Per resoldre aquests problemes, a partir del 2010, algunes empreses nacionals de fosa de motors conegudes, com ara FAW, Weichai, Shangchai, Shanxi Xinke, etc., van començar a investigar i provar l'aplicació de sorra ceràmica per produir blocs de cilindres, camises d'aigua de culata i conductes d'oli. Els nuclis de sorra iguals eliminen o redueixen eficaçment defectes com ara la sinterització de la cavitat interior, l'adherència de sorra, la deformació del nucli de sorra i els nuclis trencats.
Les imatges següents estan fetes amb sorra ceràmica amb procés de caixa freda.
Des d'aleshores, la sorra de fregat mixta de sorra ceràmica s'ha promogut gradualment en els processos de caixa freda i caixa calenta i s'ha aplicat als nuclis de la camisa d'aigua de la culata. Ha estat en producció estable durant més de 6 anys. L'ús actual del nucli de sorra de la caixa freda és: segons la forma i la mida del nucli de sorra, la quantitat de sorra ceràmica afegida és del 30% al 50%, la quantitat total de resina afegida és de l'1,2% al 1,8% i el la resistència a la tracció és de 2,2-2,7 MPa. (Dades de proves de mostres de laboratori)
Resum
El bloc de cilindres i les peces de ferro colat del capçal contenen moltes estructures de cavitat interior estretes i la temperatura d'abocament és generalment entre 1440 i 1500 °C. La part de parets primes del nucli de sorra es sinteritza fàcilment sota l'acció del ferro fos a alta temperatura, com el ferro fos que s'infiltra al nucli de sorra, o produeix una reacció d'interfície per formar sorra enganxosa. La refractarietat de la sorra ceràmica és superior a 1800 ° C, mentrestant, la veritable densitat de la sorra ceràmica és relativament alta, l'energia cinètica de les partícules de sorra amb el mateix diàmetre i velocitat és 1,28 vegades la de les partícules de sorra de sílice quan es dispara sorra, que pot augmentar la densitat dels nuclis de sorra.
Aquests avantatges són els motius pels quals l'ús de sorra ceràmica pot resoldre el problema de l'adhesió de la sorra a la cavitat interior de les peces de fosa de la culata.
La camisa d'aigua, les peces d'admissió i d'escapament del bloc de cilindres i la culata sovint tenen defectes de vetes. Un gran nombre d'investigacions i pràctiques de fosa han demostrat que la causa principal dels defectes de vetes a la superfície de fosa és l'expansió del canvi de fase de la sorra de sílice, que provoca que l'estrès tèrmic condueixi a esquerdes a la superfície del nucli de sorra, que provoca ferro fos. per penetrar a les esquerdes, la tendència de les venes és major sobretot en el procés de la caixa freda. De fet, la taxa d'expansió tèrmica de la sorra de sílice és tan alta com l'1,5%, mentre que la taxa d'expansió tèrmica de la sorra ceràmica és només del 0,13% (escalfada a 1000 ° C durant 10 minuts). La possibilitat d'esquerdes és molt petita a la superfície del nucli de sorra a causa de l'estrès d'expansió tèrmica. L'ús de sorra ceràmica al nucli de sorra del bloc de cilindres i la culata és actualment una solució senzilla i eficaç al problema de les vetes.
Els nuclis de sorra de la capsa d'aigua de la culata del cilindre complicats, de parets primes, llargs i estrets i els nuclis de sorra del canal d'oli del cilindre requereixen una gran resistència (inclosa la resistència a alta temperatura) i duresa, i al mateix temps necessiten controlar la generació de gas de la sorra del nucli. Tradicionalment, s'utilitza principalment el procés de sorra recoberta. L'ús de sorra ceràmica redueix la quantitat de resina i aconsegueix l'efecte d'alta resistència i baixa generació de gas. A causa de la millora contínua del rendiment de la resina i la sorra en brut, el procés de caixa freda ha substituït cada cop més part del procés de sorra recoberta en els últims anys, millorant considerablement l'eficiència de la producció i millorant l'entorn de producció.
2. Aplicació de sorra ceràmica per resoldre el problema de la deformació del nucli de sorra del tub d'escapament
Els col·lectors d'escapament funcionen en condicions alternes d'alta temperatura durant molt de temps i la resistència a l'oxidació dels materials a altes temperatures afecta directament la vida útil dels col·lectors d'escapament. En els darrers anys, el país ha millorat contínuament els estàndards d'emissions de l'escapament dels automòbils, i l'aplicació de la tecnologia catalítica i la tecnologia de turboalimentació ha augmentat significativament la temperatura de treball del col·lector d'escapament, arribant a superar els 750 °C. Amb la millora del rendiment del motor, també augmentarà la temperatura de treball del col·lector d'escapament. Actualment, s'utilitza generalment acer fos resistent a la calor, com ara ZG 40Cr22Ni10Si2 (JB/T 13044), etc., amb una temperatura resistent a la calor de 950 °C-1100 °C.
En general, es requereix que la cavitat interior del col·lector d'escapament estigui lliure d'esquerdes, tancaments en fred, cavitats de contracció, inclusions d'escòria, etc. que afectin el rendiment, i la rugositat de la cavitat interior no és superior a Ra25. Al mateix temps, hi ha regulacions estrictes i clares sobre la desviació del gruix de la paret de la canonada. Durant molt de temps, el problema del gruix desigual de la paret i la desviació excessiva de la paret del tub del col·lector d'escapament ha afectat moltes fundicions del col·lector d'escapament.
Una foneria va utilitzar per primera vegada nuclis de sorra recoberts de sorra de sílice per produir col·lectors d'escapament d'acer resistents a la calor. A causa de l'alta temperatura d'abocament (1470-1550 °C), els nuclis de sorra es van deformar fàcilment, donant lloc a fenòmens de fora de tolerància en el gruix de la paret de la canonada. Tot i que la sorra de sílice ha estat tractada amb un canvi de fase a alta temperatura, a causa de la influència de diversos factors, encara no pot superar la deformació del nucli de sorra a alta temperatura, donant lloc a una àmplia gamma de fluctuacions en el gruix de la paret de la canonada. , i en casos greus, serà descartat. Per tal de millorar la resistència del nucli de sorra i controlar la generació de gas del nucli de sorra, es va decidir utilitzar sorra recoberta de sorra ceràmica. Quan la quantitat de resina afegida va ser un 36% inferior a la de la sorra recoberta de sorra de sílice, la seva resistència a la flexió a temperatura ambient i la seva resistència a la flexió tèrmica van augmentar un 51%, un 67% i la quantitat de generació de gas es redueix en un 20%, la qual cosa compleix els requisits requisits de procés d'alta resistència i baixa generació de gas.
La fàbrica utilitza nuclis de sorra recoberts de sorra de sílice i nuclis de sorra recoberts de sorra ceràmica per a la colada simultània, després de netejar les peces de fosa, realitzen inspeccions anatòmiques.
Si el nucli està fet de sorra recoberta de sorra de sílice, les peces de fosa tenen un gruix de paret desigual i una paret prima, i el gruix de la paret és de 3,0-6,2 mm; quan el nucli està fet de sorra recoberta de sorra ceràmica, el gruix de la paret de la fosa és uniforme i el gruix de la paret és de 4,4-4,6 mm. com la imatge següent
Sorra recoberta de sorra de sílice
Sorra recoberta de sorra ceràmica
La sorra recoberta de sorra de ceràmica s'utilitza per fer nuclis, que elimina el trencament del nucli de sorra, redueix la deformació del nucli de sorra, millora considerablement la precisió dimensional del canal de flux de la cavitat interna del col·lector d'escapament i redueix l'adherència de sorra a la cavitat interior, millorant la qualitat de les peces de fosa i els productes acabats ritmen i van aconseguir importants beneficis econòmics.
3. Aplicació de sorra ceràmica a la carcassa del turbocompressor
La temperatura de treball a l'extrem de la turbina de la carcassa del turbocompressor generalment supera els 600 °C, i alguns fins i tot arriben als 950-1050 °C. El material de la closca ha de ser resistent a altes temperatures i té un bon rendiment de fosa. L'estructura de la closca és més compacta, el gruix de la paret és prim i uniforme i la cavitat interior està neta, etc., és extremadament exigent. Actualment, la carcassa del turbocompressor està feta generalment de fosa d'acer resistent a la calor (com ara 1.4837 i 1.4849 de la norma alemanya DIN EN 10295), i també s'utilitza ferro dúctil resistent a la calor (com l'estàndard alemany GGG SiMo, l'americà). ferro nodular austenític estàndard d'alt níquel D5S, etc.).
Carcassa del turbocompressor del motor 1,8 T, material: 1,4837, és a dir, GX40CrNiSi 25-12, composició química principal (%): C: 0,3-0,5, Si: 1-2,5, Cr: 24-27, Mo: Max 0,5, Ni: 11 -14, temperatura d'abocament 1560 ℃. L'aliatge té un punt de fusió elevat, una gran taxa de contracció, una forta tendència a l'esquerdament en calent i una gran dificultat de colada. L'estructura metal·logràfica de la fosa té requisits estrictes sobre carburs residuals i inclusions no metàl·liques, i també hi ha regulacions específiques sobre defectes de fosa. Per garantir la qualitat i l'eficiència de producció de les peces de fosa, el procés d'emmotllament adopta la fosa del nucli amb nuclis de closca de sorra recoberts de pel·lícula (i alguns nuclis de caixa freda i caixa calenta). Inicialment, es va utilitzar sorra de fregat AFS50, i després es va utilitzar sorra de sílice torrada, però els problemes com l'adherència de sorra, les rebaves, les esquerdes tèrmiques i els porus a la cavitat interna van aparèixer en diferents graus.
Sobre la base de la investigació i les proves, la fàbrica va decidir utilitzar sorra ceràmica. Inicialment va comprar sorra recoberta acabada (100% sorra ceràmica), i després va comprar equips de regeneració i recobriment, i va optimitzar contínuament el procés durant el procés de producció, utilitzeu sorra ceràmica i sorra de fregat per barrejar sorra crua. Actualment, la sorra recoberta s'implementa aproximadament segons la taula següent:
| Procés de sorra recobert de sorra ceràmica per a la carcassa del turbocompressor | ||||
| Mida de la sorra | Taxa de sorra ceràmica % | Addició de resina % | Resistència a la flexió MPa | Sortida de gas ml/g |
| AFS50 | 30-50 | 1,6-1,9 | 6,5-8 | ≤12 |
Durant els darrers anys, el procés de producció d'aquesta planta ha funcionat de manera estable, la qualitat de les peces de fosa és bona i els beneficis econòmics i ambientals són notables. El resum és el següent:
a. L'ús de sorra ceràmica, o l'ús d'una barreja de sorra ceràmica i sorra de sílice per fer nuclis, elimina defectes com ara l'adherència de sorra, la sinterització, les vetes i el craqueig tèrmic de les peces de fosa, i aconsegueix una producció estable i eficient;
b. Colada de nucli, alta eficiència de producció, baixa relació sorra-ferro (generalment no més de 2:1), menys consum de sorra bruta i menors costos;
c. L'abocament del nucli és propici per al reciclatge i la regeneració globals de sorra residual, i la recuperació tèrmica s'adopta de manera uniforme per a la regeneració. El rendiment de la sorra regenerada ha assolit el nivell de sorra nova per fregar sorra, la qual cosa ha aconseguit l'efecte de reduir el cost de compra de sorra bruta i reduir l'abocament de residus sòlids;
d. Cal comprovar amb freqüència el contingut de sorra ceràmica en sorra regenerada per determinar la quantitat de sorra ceràmica nova afegida;
e. La sorra ceràmica té forma rodona, bona fluïdesa i gran especificitat. Quan es barreja amb sorra de sílice, és fàcil provocar segregació. Si cal, cal ajustar el procés de tir de sorra;
f. Quan cobreixi la pel·lícula, intenteu utilitzar resina fenòlica d'alta qualitat i utilitzeu diversos additius amb precaució.
4. Aplicació de sorra ceràmica a la culata del motor d'aliatge d'alumini
Per tal de millorar la potència dels automòbils, reduir el consum de combustible, reduir la contaminació dels gasos d'escapament i protegir el medi ambient, els automòbils lleugers són la tendència de desenvolupament de la indústria de l'automòbil. En l'actualitat, les peces de fosa de motors d'automoció (inclòs el motor dièsel), com ara blocs de cilindres i culata, generalment es fan amb aliatges d'alumini, i el procés de colada de blocs de cilindres i culata, quan s'utilitzen nuclis de sorra, fosa per gravetat de motlle metàl·lic i baixa pressió. casting (LPDC) són els més representatius.
El nucli de sorra, la sorra recoberta i el procés de caixa freda del bloc de cilindres d'aliatge d'alumini i les peces de fosa del capçal són més comuns, adequats per a característiques de producció d'alta precisió i gran escala. El mètode d'ús de sorra ceràmica és similar a la producció de culata de ferro colat. A causa de la baixa temperatura d'abocament i la petita gravetat específica de l'aliatge d'alumini, generalment s'utilitza sorra del nucli de baixa resistència, com ara un nucli de sorra de caixa freda en una fàbrica, la quantitat de resina afegida és del 0,5 al 0,6% i la resistència a la tracció és 0,8-1,2 MPa. Es requereix sorra del nucli Té una bona col·lapse. L'ús de sorra ceràmica redueix la quantitat de resina afegida i millora molt el col·lapse del nucli de sorra.
En els darrers anys, per tal de millorar l'entorn de producció i millorar la qualitat de les peces de fosa, cada cop hi ha més investigacions i aplicacions d'aglutinants inorgànics (incloent vidre d'aigua modificat, aglutinants de fosfat, etc.). La imatge següent és el lloc de fosa d'una fàbrica que utilitza una culata de cilindres d'aliatge d'alumini de sorra inorgànica de sorra ceràmica.
La fàbrica utilitza un aglutinant inorgànic de sorra ceràmica per fer el nucli, i la quantitat d'aglutinant afegit és de l'1,8 ~ 2,2%. A causa de la bona fluïdesa de la sorra ceràmica, el nucli de sorra és dens, la superfície és completa i llisa i, al mateix temps, la quantitat de generació de gas és petita, millora molt el rendiment de les peces de fosa, millora la col·lapse de la sorra del nucli. , millora l'entorn de producció i esdevé un model de producció verda.
L'aplicació de sorra ceràmica a la indústria de la fosa de motors ha millorat l'eficiència de la producció, ha millorat l'entorn de treball, ha resolt defectes de fosa i ha aconseguit beneficis econòmics significatius i bons beneficis ambientals.
La indústria de la foneria de motors hauria de continuar augmentant la regeneració de la sorra del nucli, millorar encara més l'eficiència d'ús de la sorra ceràmica i reduir les emissions de residus sòlids.
Des de la perspectiva de l'efecte d'ús i l'abast d'ús, la sorra ceràmica és actualment la sorra especial de fosa amb el millor rendiment integral i el major consum de la indústria de la fosa de motors.
Hora de publicació: 27-mar-2023
