Хімічны склад керамічнага пяску ў асноўным складаецца з Al2O3 і SiO2, а мінеральная фаза керамічнага пяску ў асноўным складаецца з корундавай фазы і мулітавай фазы, а таксама невялікай колькасці аморфнай фазы.Вогнеўстойлівасць керамічнага пяску звычайна перавышае 1800 °C, і гэта вогнетрывалы алюмініева-крэмніевы матэрыял высокай цвёрдасці.
Характарыстыка керамічнага пяску
● Высокая вогнеўстойлівасць;
● Малы каэфіцыент цеплавога пашырэння;
● Высокая цеплаправоднасць;
● Прыблізная сферычная форма, малы вугал, добрая цякучасць і кампактнасць;
● Гладкая паверхня, без расколін, няроўнасцяў;
● Нейтральны матэрыял, прыдатны для розных металічных матэрыялаў для ліцця;
● Часціцы валодаюць высокай трываласцю і не лёгка разбіваюцца;
● Дыяпазон памераў часціц шырокі, і змешванне можна наладзіць у адпаведнасці з патрабаваннямі працэсу.
Прымяненне керамічнага пяску ў адліўках рухавікоў
1. Выкарыстоўвайце керамічны пясок для ліквідацыі жылак, прыліпання пяску, зламанага стрыжня і дэфармацыі пясчанага стрыжня чыгуннай галоўкі блока цыліндраў
● Блок цыліндраў і галоўка цыліндраў з'яўляюцца найбольш важнымі адліўкамі рухавіка
● Форма ўнутранай поласці складаная, і патрабаванні да дакладнасці памераў і чысціні ўнутранай поласці высокія
● Вялікая партыя
Каб забяспечыць эфектыўнасць вытворчасці і якасць прадукцыі,
● Як правіла, выкарыстоўваецца канвеерная вытворчасць зялёнага пяску (у асноўным гідрастатычнай лініі для стылю).
● У пясчаных стрыжнях звычайна выкарыстоўваецца працэс халоднай скрынкі і пакрытага смалой пяску (ядро абалонкі), а ў некаторых пясчаных стрыжнях выкарыстоўваецца працэс гарачай скрынкі.
● З-за складанай формы пясчанага стрыжня блока цыліндраў і адліўкі галоўкі некаторыя пясчаныя стрыжні маюць малую плошчу папярочнага сячэння, самая тонкая частка некаторых блокаў цыліндраў і стрыжняў вадзяной кашулі галоўкі цыліндру складае ўсяго 3-3,5 мм, і выхад пяску вузкі, стрыжань пяску пасля адліўкі на працягу доўгага часу акружаны высокатэмпературным расплаўленым жалезам, пясок цяжка ачысціць, патрабуецца спецыяльнае ачышчальнае абсталяванне і г.д. вытворчасць, што выклікала праблемы з жылкамі і наліпаннем пяску ў адліўках вадзяной кашулі блока цыліндраў і галоўкі блока цыліндраў.Праблемы з дэфармацыяй стрыжня і паломкай стрыжня вельмі распаўсюджаныя і іх цяжка вырашыць.
Для вырашэння такіх праблем, пачынаючы прыкладна з 2010 года, некаторыя вядомыя айчынныя кампаніі па вытворчасці рухавікоў, такія як FAW, Weichai, Shangchai, Shanxi Xinke і інш., пачалі даследаваць і выпрабоўваць прымяненне керамічнага пяску для вытворчасці блокаў цыліндраў, вадзяныя рубашкі галоўкі блока цыліндраў і алейныя каналы.Роўныя пясчаныя стрыжні эфектыўна ліквідуюць або памяншаюць дэфекты, такія як спяканне ўнутранай паражніны, прыліпанне пяску, дэфармацыя пясчанага стрыжня і зламаныя стрыжні.
Наступныя малюнкі зроблены керамічным пяском у працэсе халоднай скрынкі.
З тых часоў ачышчальны пясок з керамічным пяском паступова прасоўваўся ў працэсы халоднай і гарачай камер і наносіўся на стрыжні галоўкі блока цыліндраў вадзяной кашулі.Ён стабільна працуе больш за 6 гадоў.Бягучае выкарыстанне пясчанага стрыжня халоднай скрынкі наступнае: у залежнасці ад формы і памеру пясчанага стрыжня, колькасць дададзенага керамічнага пяску складае 30%-50%, агульная колькасць дабаўленай смалы складае 1,2%-1,8%, а трываласць на разрыў 2,2-2,7 Мпа.(Даныя лабараторнага аналізу проб)
Рэзюмэ
Чыгунныя дэталі блока цыліндраў і галоўкі ўтрымліваюць мноства вузкіх унутраных паражнін, а тэмпература залівання звычайна складае 1440-1500°C.Танкасценная частка пясчанага стрыжня лёгка спекаецца пад уздзеяннем высокатэмпературнага расплаўленага жалеза, напрыклад, расплаўленае жалеза, якое пранікае ў пясчанае ядро, або стварае рэакцыю на падзеле паверхні з адукацыяй ліпкага пяску.Вогнеўстойлівасць керамічнага пяску перавышае 1800 °C, у той час як сапраўдная шчыльнасць керамічнага пяску адносна высокая, кінэтычная энергія часціц пяску з аднолькавым дыяметрам і хуткасцю ў 1,28 разы большая, чым у часціц крэмневага пяску пры стральбе ў пясок, што можа павялічыць шчыльнасць пясчаных стрыжняў.
Гэтыя перавагі з'яўляюцца прычынамі таго, што выкарыстанне керамічнага пяску можа вырашыць праблему наліпання пяску ва ўнутранай паражніны адлівак галоўкі блока цыліндраў.
Вадзяная кашуля, впускная і выпускная часткі блока цыліндраў і ГБЦ часта маюць дэфекты жылкавання.Вялікая колькасць даследаванняў і практык ліцця паказала, што асноўнай прычынай дэфектаў з жылкамі на паверхні адліўкі з'яўляецца змяненне фазы, пашырэнне крэмневага пяску, якое выклікае тэрмічнае напружанне, якое прыводзіць да расколін на паверхні пясчанага стрыжня, што выклікае расплаўлены чыгун пранікаць у расколіны, тэндэнцыя вен большая, асабліва ў працэсе халоднай скрыні.Фактычна, каэфіцыент цеплавога пашырэння кварцавага пяску дасягае 1,5%, у той час як каэфіцыент цеплавога пашырэння керамічнага пяску складае толькі 0,13% (нагрэты пры 1000°C на працягу 10 хвілін).Верагоднасць парэпання вельмі малая там, дзе на паверхні пясчанага стрыжня з-за цеплавога напружання пашырэння.Выкарыстанне керамічнага пяску ў пясчаным стрыжні блока цыліндраў і галоўкі блока цыліндраў у цяперашні час з'яўляецца простым і эфектыўным рашэннем праблемы жылак.
Складаныя, танкасценныя, доўгія і вузкія пясчаныя стрыжні з вадзяной кашулі галоўкі блока цыліндраў і пясчаныя стрыжні з алейных каналаў цыліндраў патрабуюць высокай трываласці (у тым ліку трываласці пры высокіх тэмпературах) і трываласці, і ў той жа час неабходна кантраляваць газаўтварэнне пяску стрыжня.Традыцыйна ў асноўным выкарыстоўваецца працэс пяску з пакрыццём.Выкарыстанне керамічнага пяску дазваляе паменшыць колькасць смалы і дамагчыся эфекту высокай трываласці і нізкага газаўтварэння.Дзякуючы бесперапыннаму паляпшэнню характарыстык смалы і неапрацаванага пяску, працэс халоднай камеры ў апошнія гады ўсё часцей замяняе частку працэсу пяску з пакрыццём, што значна павышае эфектыўнасць вытворчасці і паляпшае вытворчае асяроддзе.
2. Прымяненне керамічнага пяску для вырашэння праблемы дэфармацыі пясчанага стрыжня выхлапной трубы
Выпускныя калектары працяглы час працуюць у пераменных умовах высокай тэмпературы, і ўстойлівасць матэрыялаў да акіслення пры высокіх тэмпературах непасрэдна ўплывае на тэрмін службы выпускных калектараў.У апошнія гады краіна пастаянна ўдасканальвала стандарты выкідаў аўтамабільных выхлапных газаў, а прымяненне каталітычнай тэхналогіі і тэхналогіі турбанаддува значна павялічыла працоўную тэмпературу выпускнога калектара, дасягнуўшы вышэй за 750 °C.З далейшым паляпшэннем характарыстык рухавіка будзе павышацца і рабочая тэмпература выпускнога калектара.У цяперашні час звычайна выкарыстоўваецца тэрмаўстойлівая літая сталь, такая як ZG 40Cr22Ni10Si2 (JB/T 13044) і інш., з тэрмаўстойлівай тэмпературай 950°C-1100°C.
Унутраная паражніна выпускнога калектара, як правіла, павінна быць свабоднай ад расколін, халодных закрыццяў, усаджвальных паражнін, уключэнняў дзындры і г.д., якія ўплываюць на прадукцыйнасць, а шурпатасць унутранай паражніны не павінна перавышаць Ra25.Пры гэтым існуюць строгія і выразныя нормы па адхіленні таўшчыні сценкі трубы.На працягу доўгага часу праблема нераўнамернай таўшчыні сценкі і празмернага адхілення сценкі трубы выпускнога калектара мучыла многія ліцейныя вытворчасці выпускнога калектара.
Ліцейная вытворчасць упершыню выкарыстала пясчаныя стрыжні з пакрыццём з кварцавага пяску для вытворчасці выпускных калектараў з тэрмаўстойлівай сталі.З-за высокай тэмпературы залівання (1470-1550°C) пяшчаныя стрыжні лёгка дэфармаваліся, што прывяло да з'яў, якія выходзіць за межы таўшчыні сценкі трубы.Хоць кварцавы пясок быў апрацаваны з дапамогай высокатэмпературнага змены фазы, з-за ўздзеяння розных фактараў ён усё яшчэ не можа пераадолець дэфармацыю пясчанага ядра пры высокай тэмпературы, што прыводзіць да шырокага дыяпазону ваганняў таўшчыні сценкі трубы. , а ў цяжкіх выпадках ён будзе скасаваны.Каб палепшыць трываласць пясчанага стрыжня і кантраляваць газаўтварэнне пясчанага стрыжня, было вырашана выкарыстоўваць пясок з керамічным пяском.Калі колькасць дабаўленай смалы было на 36 % ніжэй, чым у пяску з пакрыццём з кварцавага пяску, яго трываласць на выгіб пры пакаёвай тэмпературы і трываласць на выгіб пры тэмпературы павялічыліся на 51 %, 67 %, а колькасць газаўтварэння зніжаецца на 20 %, што адпавядае патрабаванням тэхналагічныя патрабаванні высокай трываласці і нізкага выпрацоўкі газу.
На фабрыцы для адначасовага ліцця выкарыстоўваюцца пясчаныя стрыжні з крэмнеземным пакрыццём і пясчаныя стрыжні з керамічным пяском, пасля ачысткі адлівак яны праводзяць анатамічны агляд.
Калі стрыжань выраблены з пяску з пакрыццём з крэмневага пяску, адліўкі маюць нераўнамерную таўшчыню сценкі і тонкую сценку, а таўшчыня сценкі складае 3,0-6,2 мм;калі стрыжань выраблены з пяску з керамічным пяском, таўшчыня сценкі адліўкі аднастайная, а таўшчыня сценкі складае 4,4-4,6 мм.як на наступным малюнку
Пясок з крэмневым пяском
Пясок з керамічным пяском
Пясок, пакрыты керамічным пяском, выкарыстоўваецца для вырабу стрыжняў, што выключае паломку пясчанага стрыжня, памяншае дэфармацыю пясчанага стрыжня, значна паляпшае дакладнасць памераў канала ўнутранай паражніны выпускнога калектара і памяншае наліпанне пяску ва ўнутранай поласці, паляпшаючы якасць адлівак і гатовых вырабаў стаўка і дасягнута значная эканамічная выгада.
3. Нанясенне керамічнага пяску ў корпус турбакампрэсара
Працоўная тэмпература на канцы корпуса турбакампрэсара звычайна перавышае 600 °C, а некаторыя нават дасягаюць 950-1050 °C.Матэрыял абалонкі павінен быць устойлівым да высокіх тэмператур і мець добрыя характарыстыкі ліцця.Структура абалонкі больш кампактная, таўшчыня сценкі тонкая і аднастайная, унутраная паражніна чыстая і г.д., вельмі патрабавальна.У цяперашні час корпус турбакампрэсара звычайна вырабляецца з гарачатрывалага стальнога ліцця (напрыклад, 1.4837 і 1.4849 нямецкага стандарту DIN EN 10295), а таксама выкарыстоўваецца тэрмаўстойлівы каваны чыгун (напрыклад, нямецкі стандарт GGG SiMo, амерыканскі стандартны высоканікелевы аўстенітны чыгун з шарападобным графітам D5S і інш.).
Корпус турбакампрэсара рухавіка 1,8 Т, матэрыял: 1.4837, а менавіта GX40CrNiSi 25-12, асноўны хімічны склад (%): C: 0,3-0,5, Si: 1-2,5, Cr: 24-27, Mo: макс. 0,5, Ni: 11 -14, тэмпература залівання 1560 ℃.Сплаў мае высокую тэмпературу плаўлення, вялікую хуткасць ўсаджвання, моцную тэндэнцыю да адукацыі гарачых расколін і высокую складанасць ліцця.Металаграфічная структура адліўкі прад'яўляе строгія патрабаванні да рэшткавых карбідаў і неметалічных уключэнняў, а таксама ёсць спецыяльныя правілы да дэфектаў адліўкі.Для таго, каб забяспечыць якасць і эфектыўнасць вытворчасці адлівак, працэс фармавання выкарыстоўвае стрыжні для ліцця з пясчаных абалонак, пакрытых плёнкай (і некаторых стрыжняў для халоднага і гарачага боксаў).Першапачаткова выкарыстоўваўся ачышчальны пясок AFS50, а затым абсмажаны кварцавы пясок, але такія праблемы, як прыліпанне пяску, задзірыны, цеплавыя расколіны і пары ва ўнутранай поласці, з'явіліся ў рознай ступені.
На аснове даследаванняў і выпрабаванняў завод вырашыў выкарыстоўваць керамічны пясок.Першапачаткова быў набыты гатовы пясок з пакрыццём (100% керамічны пясок), а затым набыта абсталяванне для рэгенерацыі і нанясення пакрыццяў і сталая аптымізацыя працэсу падчас вытворчага працэсу, выкарыстанне керамічнага пяску і пяску для ачысткі для змешвання сырога пяску.У цяперашні час пясок з пакрыццём прыкладна рэалізуецца ў адпаведнасці з наступнай табліцай:
| Пясок з керамічным пакрыццём для корпуса турбакампрэсара | ||||
| Памер пяску | Норма керамічнага пяску % | Даданне смалы % | Трываласць на выгіб МПа | Выхад газу мл/г |
| AFS50 | 30-50 | 1,6-1,9 | 6,5-8 | ≤12 |
За апошнія некалькі гадоў вытворчы працэс на гэтым прадпрыемстве працуе стабільна, якасць адлівак добрая, а эканамічныя і экалагічныя выгады выдатныя.Рэзюмэ наступнае:
а.Выкарыстанне керамічнага пяску або сумесі керамічнага пяску і кварцавага пяску для вырабу стрыжняў ліквідуе такія дэфекты, як прыліпанне пяску, спяканне, жылкі і тэрмічнае парэпанне адлівак, і забяспечвае стабільную і эфектыўную вытворчасць;
б.Ліццё стрыжня, высокая эфектыўнасць вытворчасці, нізкае суадносіны пяску і жалеза (як правіла, не больш за 2:1), меншы расход сырога пяску і меншыя выдаткі;
в.Заліванне стрыжня спрыяе агульнай перапрацоўцы і рэгенерацыі адпрацаванага пяску, а тэрмічная рэкультывацыя раўнамерна прымяняецца для рэгенерацыі.Прадукцыйнасць рэгенераванага пяску дасягнула ўзроўню новага пяску для ачысткі пяску, што дасягнула эфекту зніжэння кошту пакупкі сырога пяску і зніжэння выкіду цвёрдых адходаў;
d.Неабходна часта правяраць утрыманне керамічнага пяску ў рэгенераваным пяску, каб вызначыць колькасць дададзенага новага керамічнага пяску;
д.Керамічны пясок мае круглую форму, добрую цякучасць і вялікую спецыфічнасць.Пры змешванні з сілікатным пяском лёгка выклікаць аддзяленне.Пры неабходнасці працэс здымкі пяском неабходна адрэгуляваць;
е.Пры пакрыцці плёнкай старайцеся выкарыстоўваць якасную фенольную смалу, з асцярожнасцю выкарыстоўвайце розныя дабаўкі.
4. Прымяненне керамічнага пяску ў галоўцы блока цыліндраў рухавіка з алюмініевага сплаву
Каб палепшыць магутнасць аўтамабіляў, знізіць расход паліва, паменшыць забруджванне выхлапнымі газамі і абараніць навакольнае асяроддзе, лёгкія аўтамабілі з'яўляюцца тэндэнцыяй развіцця аўтамабільнай прамысловасці.У цяперашні час адліўкі аўтамабільных рухавікоў (уключаючы дызельныя рухавікі), такія як блокі цыліндраў і галоўкі цыліндраў, звычайна адліваюцца з алюмініевых сплаваў, а працэс ліцця блокаў цыліндраў і галовак цыліндраў пры выкарыстанні пясчаных стрыжняў, гравітацыйнага ліцця ў металічныя формы і нізкага ціску ліцця (LPDC) з'яўляюцца найбольш прадстаўнічымі.
Пясочны стрыжань, пясок з пакрыццём і працэс халоднай камеры для блока цыліндраў і галоўкі з алюмініевага сплаву больш распаўсюджаныя, прыдатныя для высокадакладных і буйнамаштабных вытворчых характарыстык.Спосаб выкарыстання керамічнага пяску аналагічны вытворчасці чыгуннай ГБЦ.З-за нізкай тэмпературы залівання і невялікай удзельнай вагі алюмініевага сплаву звычайна выкарыстоўваецца пясок нізкай трываласці, напрыклад, пясок у халоднай скрынцы на заводзе, колькасць дабаўленай смалы складае 0,5-0,6%, а трываласць на разрыў роўная 0,8-1,2 МПа.Неабходны стрыжневы пясок. Мае добрую здольнасць да складання.Выкарыстанне керамічнага пяску памяншае колькасць дабаўленай смалы і значна паляпшае калапс пясчанага стрыжня.
У апошнія гады з мэтай паляпшэння вытворчага асяроддзя і павышэння якасці адлівак праводзіцца ўсё больш даследаванняў і прымянення неарганічных звязальных (уключаючы мадыфікаванае вадкае шкло, фасфатныя звязальныя і г.д.).На малюнку ніжэй паказаны ліцейны ўчастак завода, дзе выкарыстоўваецца керамічны пясок, неарганічнае звязальнае, стрыжань, пясок, галоўка блока цыліндраў з алюмініевага сплаву.
Завод выкарыстоўвае неарганічнае звязальнае з керамічнага пяску для вырабу стрыжня, а колькасць дабаўленага звязальнага складае 1,8-2,2%.З-за добрай цякучасці керамічнага пяску пясчанае ядро шчыльнае, паверхня цэласная і гладкая, і ў той жа час колькасць газаўтварэння невялікая, гэта значна павышае выхад адлівак, паляпшае разгортванне пяску стрыжня , паляпшае вытворчае асяроддзе і становіцца мадэллю экалагічна чыстай вытворчасці.
Прымяненне керамічнага пяску ў ліцейнай прамысловасці рухавікоў павысіла эфектыўнасць вытворчасці, палепшыла працоўнае асяроддзе, ліквідавала дэфекты ліцця і дасягнула значных эканамічных і экалагічных выгод.
Ліцейная прамысловасць рухавікоў павінна працягваць павялічваць рэгенерацыю стрыжневага пяску, далейшае павышэнне эфектыўнасці выкарыстання керамічнага пяску і скарачэнне выкідаў цвёрдых адходаў.
З пункту гледжання эфекту выкарыстання і сферы выкарыстання керамічны пясок у цяперашні час з'яўляецца спецыяльным пяском для ліцця з найлепшымі комплекснымі характарыстыкамі і найбольшым спажываннем у прамысловасці ліцця рухавікоў.
Час публікацыі: 27 сакавіка 2023 г
