Seramik kumunun kimyasal bileşimi esas olarak Al2O3 ve SiO2'dir ve seramik kumunun mineral fazı esas olarak korindon fazı ve müllit fazının yanı sıra az miktarda amorf fazdır. Seramik kumunun refrakterliği genellikle 1800°C'nin üzerindedir ve yüksek sertlikte bir alüminyum-silikon refrakter malzemedir.
Seramik kumunun özellikleri
● Yüksek refrakterlik;
● Küçük termal genleşme katsayısı;
● Yüksek ısı iletkenliği;
● Yaklaşık küresel şekil, küçük açı faktörü, iyi akışkanlık ve kompaktlık yeteneği;
● Pürüzsüz yüzey, çatlak veya tümsek yok;
● Çeşitli metal döküm malzemelerine uygun nötr malzeme;
● Taneciklerin mukavemeti yüksektir ve kolay kırılmaz;
● Parçacık boyutu aralığı geniştir ve karıştırma, proses gereksinimlerine göre özelleştirilebilir.
Motor Dökümlerinde Seramik Kumu Uygulaması
1. Dökme demir silindir kapağının damarlanma, kum yapışması, kırık çekirdek ve kum çekirdek deformasyonunu çözmek için seramik kumu kullanın
● Silindir bloğu ve silindir kafası motorun en önemli dökümleridir
● İç boşluğun şekli karmaşıktır ve boyutsal doğruluk ve iç boşluk temizliği gereksinimleri yüksektir
● Büyük parti
Üretim verimliliğini ve ürün kalitesini sağlamak amacıyla,
● Genellikle yaş kum (ağırlıklı olarak Hidrostatik şekillendirme hattı) montaj hattı üretiminde kullanılmaktadır.
● Kum maçalarda genellikle soğuk kutu ve reçine kaplı kum (kabuk maça) prosesi, bazı kum maçalarda ise sıcak kutu prosesi kullanılmaktadır.
● Silindir bloğunun ve kafa dökümünün kum çekirdeğinin karmaşık şekli nedeniyle, bazı kum maçaları küçük bir kesit alanına sahiptir, bazı silindir bloklarının ve silindir kafası su ceketi maçalarının en ince kısmı yalnızca 3-3,5 mm'dir ve kum çıkışı dardır, dökümden sonra kum çekirdeği uzun süre yüksek sıcaklıkta erimiş demir ile çevrelenmiştir, kumun temizlenmesi zordur ve özel temizleme ekipmanına ihtiyaç vardır, vb. Geçmişte dökümde tüm silis kumu kullanılıyordu silindir bloğu ve silindir kafasının su ceketi dökümlerinde damarlanma ve kum yapışması sorunlarına neden olan üretim. Çekirdek deformasyonu ve kırık çekirdek sorunları çok yaygındır ve çözülmesi zordur.
Bu tür sorunları çözmek için, 2010 yılından itibaren FAW, Weichai, Shangchai, Shanxi Xinke vb. gibi bazı tanınmış yerli motor döküm şirketleri, silindir blokları üretmek için seramik kumu uygulamasını araştırmaya ve test etmeye başladı. silindir kapağı su ceketleri ve yağ kanalları. Eşit kum maçaları, iç boşluk sinterlemesi, kum yapışması, kum maça deformasyonu ve kırık maçalar gibi kusurları etkili bir şekilde ortadan kaldırır veya azaltır.
Takip eden resimler seramik kumu ile soğuk kutu prosesi ile yapılmıştır.
O zamandan bu yana, seramik kumu ile karıştırılmış ovma kumu, soğuk kutu ve sıcak kutu proseslerinde kademeli olarak kullanılmaya başlandı ve silindir kafası su ceketi göbeklerine uygulandı. 6 yılı aşkın süredir istikrarlı bir üretime sahiptir. Soğuk kutu kum maçasının mevcut kullanımı şu şekildedir: kum maçanın şekline ve boyutuna göre eklenen seramik kumu miktarı %30-%50, eklenen toplam reçine miktarı %1,2-%1,8 ve çekme mukavemeti 2,2-2,7 MPa'dır. (Laboratuvar numunesi test verileri)
Özet
Silindir bloğu ve kafa dökme demir parçaları çok sayıda dar iç boşluk yapısı içerir ve dökme sıcaklığı genellikle 1440-1500°C arasındadır. Kum çekirdeğinin ince duvarlı kısmı, kum çekirdeğine sızan erimiş demir gibi yüksek sıcaklıktaki erimiş demirin etkisi altında kolayca sinterlenir veya yapışkan kum oluşturmak için arayüz reaksiyonu üretir. Seramik kumunun refrakterliği 1800°C'den büyüktür, bu arada seramik kumunun gerçek yoğunluğu nispeten yüksektir, aynı çapa ve hıza sahip kum parçacıklarının kinetik enerjisi, kum çekerken silika kumu parçacıklarının kinetik enerjisinin 1,28 katıdır. kum çekirdeklerinin yoğunluğunu arttırın.
Bu avantajlar, seramik kumu kullanımının, silindir kapağı dökümlerinin iç boşluğunda kumun yapışması sorununu çözebilmesinin nedenleridir.
Silindir bloğunun su ceketi, emme ve egzoz parçalarında ve silindir kapağında sıklıkla damarlanma kusurları bulunur. Çok sayıda araştırma ve döküm uygulaması, döküm yüzeyindeki damarlanma kusurlarının temel nedeninin, silis kumunun faz değişimi genleşmesi olduğunu, bunun da kum maça yüzeyinde çatlaklara yol açan termal strese neden olduğunu ve bunun da erimiş demire neden olduğunu göstermiştir. Özellikle soğuk kutu prosesinde çatlaklara nüfuz etme eğilimi daha fazladır. Aslında silis kumunun ısıl genleşme oranı %1,5 kadar yüksekken, seramik kumunun ısıl genleşme oranı yalnızca %0,13'tür (1000°C'de 10 dakika ısıtılır). Isıl genleşme gerilimi nedeniyle kum çekirdeğinin yüzeyinde çatlama olasılığı çok düşüktür. Silindir bloğunun ve silindir kafasının kum çekirdeğinde seramik kumunun kullanılması şu anda damarlanma sorununa basit ve etkili bir çözümdür.
Karmaşık, ince duvarlı, uzun ve dar silindir kafalı su ceketi kum maçaları ve silindir yağ kanalı kum maçaları, yüksek mukavemet (yüksek sıcaklık mukavemeti dahil) ve tokluk gerektirir ve aynı zamanda maça kumunun gaz üretimini kontrol etmeleri gerekir. Geleneksel olarak çoğunlukla kaplamalı kum işlemi kullanılmaktadır. Seramik kumu kullanımı reçine miktarını azaltır ve yüksek mukavemet ve düşük gaz üretimi etkisine ulaşır. Reçine ve ham kum performansının sürekli iyileştirilmesi nedeniyle, soğuk kutu işlemi son yıllarda kaplanmış kum işleminin bir kısmının yerini giderek daha fazla almış, üretim verimliliğini büyük ölçüde artırmış ve üretim ortamını iyileştirmiştir.
2. Egzoz borusunun kum çekirdeği deformasyonu problemini çözmek için seramik kumu uygulanması
Egzoz manifoldları yüksek sıcaklıktaki alternatif koşullar altında uzun süre çalışır ve malzemelerin yüksek sıcaklıklardaki oksidasyon direnci, egzoz manifoldlarının servis ömrünü doğrudan etkiler. Son yıllarda ülke, otomobil egzozunun emisyon standartlarını sürekli olarak iyileştirdi ve katalitik teknoloji ile turboşarj teknolojisinin uygulanması, egzoz manifoldunun çalışma sıcaklığını önemli ölçüde artırarak 750 °C'nin üzerine çıktı. Motor performansının daha da artmasıyla egzoz manifoldunun çalışma sıcaklığı da artacaktır. Şu anda genellikle ZG 40Cr22Ni10Si2 (JB/T 13044) vb. gibi ısıya dayanıklı çelik döküm kullanılmaktadır ve ısıya dayanıklı sıcaklığı 950°C-1100°C'dir.
Egzoz manifoldunun iç boşluğunun genellikle performansı etkileyen çatlaklar, soğuk kapanmalar, büzülme boşlukları, cüruf kalıntıları vb. içermemesi gerekir ve iç boşluğun pürüzlülüğünün Ra25'ten büyük olmaması gerekir. Aynı zamanda boru et kalınlığının sapmasına ilişkin katı ve net düzenlemeler bulunmaktadır. Uzun süredir, eşit olmayan duvar kalınlığı ve egzoz manifoldu boru duvarının aşırı sapması sorunu birçok egzoz manifoldu dökümhanesini rahatsız etmiştir.
Bir dökümhane ilk olarak ısıya dayanıklı çelik egzoz manifoldları üretmek için silika kumu kaplı kum maçaları kullandı. Yüksek dökme sıcaklığı (1470-1550°C) nedeniyle kum maçalar kolayca deforme oldu ve bu da boru et kalınlığının tolerans dışı olmasına neden oldu. Silika kumu yüksek sıcaklıkta faz değişimi ile işlenmiş olmasına rağmen çeşitli faktörlerin etkisi nedeniyle hala yüksek sıcaklıkta kum çekirdeğinin deformasyonunun üstesinden gelemez, bu da boru duvarının kalınlığında geniş bir aralıkta dalgalanmalara neden olur. ve ciddi durumlarda hurdaya çıkarılacaktır. Kum çekirdeğin mukavemetini arttırmak ve kum çekirdeğinin gaz üretimini kontrol etmek amacıyla seramik kumu kaplı kum kullanılmasına karar verildi. Eklenen reçine miktarı silis kumu kaplı kuma göre %36 daha az olduğunda, oda sıcaklığında eğilme mukavemeti ve termal eğilme mukavemeti %51, %67 oranında artar ve gaz üretim miktarı %20 oranında azalır; yüksek mukavemet ve düşük gaz üretimi proses gereksinimleri.
Fabrikada eş zamanlı döküm için silika kumu kaplı kum maçalar ve seramik kumu kaplı kum maçalar kullanılıyor, dökümler temizlendikten sonra anatomik incelemeler yapılıyor.
Çekirdek silis kumu kaplı kumdan yapılmışsa, dökümlerin duvar kalınlığı eşit değildir ve ince duvarlıdır ve duvar kalınlığı 3,0-6,2 mm'dir; Çekirdek seramik kumla kaplanmış kumdan yapıldığında, dökümün duvar kalınlığı tekdüzedir ve duvar kalınlığı 4,4-4,6 mm'dir. resmi takip ettiği gibi
Silika kumu kaplı kum
Seramik kum kaplı kum
Çekirdek yapmak için seramik kum kaplı kum kullanılır, bu da kum çekirdeğinin kırılmasını ortadan kaldırır, kum çekirdeği deformasyonunu azaltır, egzoz manifoldunun iç boşluk akış kanalının boyutsal doğruluğunu büyük ölçüde artırır ve iç boşlukta kumun yapışmasını azaltarak kalitesini artırır. döküm ve bitmiş ürün oranıyla önemli ekonomik faydalar elde etti.
3. Turboşarj muhafazasına seramik kumu uygulanması
Turboşarj kabuğunun türbin ucundaki çalışma sıcaklığı genellikle 600°C'yi aşar ve hatta bazıları 950-1050°C'ye kadar ulaşır. Kabuk malzemesinin yüksek sıcaklıklara dayanıklı olması ve iyi döküm performansına sahip olması gerekir. Kabuk yapısı daha kompakttır, duvar kalınlığı ince ve düzgündür ve iç boşluk temizdir vb. Son derece zorludur. Şu anda, turboşarj muhafazası genellikle ısıya dayanıklı çelik dökümden (Alman standardı DIN EN 10295'e göre 1.4837 ve 1.4849 gibi) yapılmakta ve ayrıca ısıya dayanıklı sünek demir de kullanılmaktadır (Alman standardı GGG SiMo, Amerikan standardı GGG SiMo gibi) standart yüksek nikel östenitik sfero demir D5S, vb.).
1,8 T motor turboşarj muhafazası, malzeme: 1,4837, yani GX40CrNiSi 25-12, ana kimyasal bileşim (%): C: 0,3-0,5, Si: 1-2,5, Cr: 24-27, Mo: Max 0,5, Ni: 11 -14, dökme sıcaklığı 1560 °C. Alaşımın yüksek bir erime noktası, büyük bir büzülme oranı, güçlü bir sıcak çatlama eğilimi ve yüksek döküm zorluğu vardır. Dökümün metalografik yapısı, artık karbürler ve metalik olmayan kalıntılar konusunda katı gereksinimlere sahiptir ve ayrıca döküm kusurlarına ilişkin özel düzenlemeler de mevcuttur. Dökümlerin kalitesini ve üretim verimliliğini sağlamak amacıyla, kalıplama prosesi, film kaplı kum kabuğu maçaları (ve bazı soğuk kutu ve sıcak kutu maçaları) ile maça dökümünü benimser. Başlangıçta AFS50 ovma kumu kullanılmış, daha sonra kavrulmuş silis kumu kullanılmış ancak kumun yapışması, çapaklanma, termal çatlaklar ve iç boşluktaki gözenekler gibi sorunlar değişen derecelerde ortaya çıkmıştır.
Fabrika, araştırma ve testlere dayanarak seramik kumu kullanmaya karar verdi. Başlangıçta bitmiş kaplamalı kum (%100 seramik kumu) satın alındı, ardından rejenerasyon ve kaplama ekipmanı satın alındı ve üretim süreci sırasında proses sürekli olarak optimize edildi, ham kumu karıştırmak için seramik kumu ve ovma kumu kullanıldı. Şu anda kaplanmış kum kabaca aşağıdaki tabloya göre uygulanmaktadır:
| Turboşarj muhafazası için seramik kum kaplı kum işlemi | ||||
| Kum Boyutu | Seramik kumu oranı % | Reçine ilavesi % | Bükülme mukavemeti MPa | Gaz çıkışı ml/g |
| AFS50 | 30-50 | 1.6-1.9 | 6.5-8 | ≤12 |
Son birkaç yıldır bu tesisin üretim süreci istikrarlı bir şekilde devam ediyor, döküm kalitesi iyi ve ekonomik ve çevresel faydaları dikkate değer. Özet şu şekildedir:
A. Maça yapmak için seramik kumu kullanmak veya seramik kumu ile silis kumu karışımını kullanmak, kumun yapışması, sinterlenmesi, damarlanması ve dökümlerde termal çatlama gibi kusurları ortadan kaldırır ve istikrarlı ve verimli üretim gerçekleştirir;
B. Maça dökümü, yüksek üretim verimliliği, düşük kum-demir oranı (genellikle 2:1'den fazla değil), daha az ham kum tüketimi ve daha düşük maliyetler;
C. Maça dökme, atık kumun genel olarak geri dönüştürülmesine ve yenilenmesine yardımcı olur ve termal ıslah, yenilenme için eşit şekilde benimsenir. Yenilenmiş kumun performansı, kumun temizlenmesi için yeni kum seviyesine ulaşmış olup, bu da ham kumun satın alma maliyetini azaltma ve katı atık deşarjını azaltma etkisine ulaşmıştır;
D. Eklenen yeni seramik kumu miktarını belirlemek için rejenere kumdaki seramik kumu içeriğinin sık sık kontrol edilmesi gerekir;
e. Seramik kumu yuvarlak şekle, iyi akışkanlığa ve yüksek özgüllüğe sahiptir. Silis kumu ile karıştırıldığında segregasyona neden olması kolaydır. Gerekirse kum atış işleminin ayarlanması gerekir;
F. Filmi kaplarken yüksek kaliteli fenolik reçine kullanmaya çalışın ve çeşitli katkı maddelerini dikkatli kullanın.
4. Motor alüminyum alaşımlı silindir kafasına seramik kumu uygulanması
Otomobillerin gücünü artırmak, yakıt tüketimini azaltmak, egzoz kirliliğini azaltmak ve çevreyi korumak için hafif otomobiller, otomobil endüstrisinin gelişme eğilimidir. Şu anda, silindir blokları ve silindir kafaları gibi otomotiv motor (dizel motor dahil) dökümleri genellikle alüminyum alaşımlarıyla dökülmektedir ve kum maçaları, metal kalıba yerçekimi dökümü ve düşük basınç kullanıldığında silindir blokları ve silindir kafalarının döküm işlemi döküm (LPDC) en temsili olanlardır.
Alüminyum alaşımlı silindir bloğu ve kafa dökümlerinin kum çekirdeği, kaplanmış kum ve soğuk kutu işlemi daha yaygındır, yüksek hassasiyetli ve büyük ölçekli üretim özelliklerine uygundur. Seramik kumunun kullanım yöntemi, dökme demir silindir kapağı üretimine benzer. Alüminyum alaşımının düşük dökme sıcaklığı ve küçük özgül ağırlığı nedeniyle, genellikle bir fabrikadaki soğuk kutu kum maçası gibi düşük mukavemetli maça kumu kullanılır, eklenen reçine miktarı %0,5-0,6'dır ve çekme mukavemeti 0,8-1,2 MPa. Maça kumu gereklidir. İyi bir çökme kabiliyetine sahiptir. Seramik kumunun kullanılması eklenen reçine miktarını azaltır ve kum çekirdeğinin çökmesini büyük ölçüde artırır.
Son yıllarda, üretim ortamını iyileştirmek ve döküm kalitesini artırmak amacıyla inorganik bağlayıcılara (modifiye su camı, fosfat bağlayıcılar vb. dahil) yönelik giderek daha fazla araştırma ve uygulama yapılmaktadır. Aşağıdaki resim seramik kumu inorganik bağlayıcı maça kumu alüminyum alaşımlı silindir kafası kullanan bir fabrikanın döküm alanını göstermektedir.
Fabrika, çekirdeği yapmak için seramik kumu inorganik bağlayıcı kullanıyor ve eklenen bağlayıcı miktarı %1,8~2,2'dir. Seramik kumunun iyi akışkanlığı nedeniyle kum çekirdeği yoğundur, yüzey tam ve pürüzsüzdür ve aynı zamanda gaz üretimi miktarı azdır, döküm verimini büyük ölçüde artırır, maça kumunun çökebilirliğini artırır , üretim ortamını iyileştirir ve yeşil üretimin bir modeli haline gelir.
Motor döküm endüstrisinde seramik kumunun uygulanması, üretim verimliliğini artırdı, çalışma ortamını iyileştirdi, döküm kusurlarını çözdü ve önemli ekonomik faydalar ve iyi çevresel faydalar elde etti.
Motor döküm endüstrisi maça kumunun yenilenmesini artırmaya, seramik kumunun kullanım verimliliğini daha da artırmaya ve katı atık emisyonlarını azaltmaya devam etmelidir.
Kullanım etkisi ve kullanım kapsamı açısından seramik kumu şu anda motor döküm endüstrisinde en iyi kapsamlı performansa ve en büyük tüketime sahip döküm özel kumudur.
Gönderim zamanı: Mar-27-2023
