ترکیب شیمیایی ماسه سرامیکی عمدتاً Al2O3 و SiO2 است و فاز معدنی ماسه سرامیکی عمدتاً فاز کوراندوم و فاز مولایت و همچنین مقدار کمی فاز آمورف است. نسوز ماسه سرامیکی به طور کلی بیشتر از 1800 درجه سانتیگراد است و یک ماده نسوز آلومینیوم-سیلیکون با سختی بالا است.
ویژگی های ماسه سرامیکی
● نسوز بالا.
● ضریب انبساط حرارتی کوچک.
● هدایت حرارتی بالا.
● شکل کروی تقریبی، ضریب زاویه کوچک، سیالیت خوب و توانایی فشرده.
● سطح صاف، بدون ترک، بدون برآمدگی.
● مواد خنثی، مناسب برای ریخته گری مختلف مواد فلزی.
● ذرات استحکام بالایی دارند و به راحتی شکسته نمی شوند.
● محدوده اندازه ذرات گسترده است و اختلاط را می توان با توجه به نیازهای فرآیند سفارشی کرد.
کاربرد ماسه سرامیکی در ریخته گری موتور
1. از شن و ماسه سرامیکی برای حل رگه، چسبندگی ماسه، هسته شکسته و تغییر شکل هسته شنی سر سیلندر چدنی استفاده کنید.
● بلوک سیلندر و سرسیلندر از مهمترین قطعات ریخته گری موتور هستند
● شکل حفره داخلی پیچیده است و الزامات برای دقت ابعادی و تمیزی حفره داخلی بالا است.
● دسته بزرگ
به منظور اطمینان از راندمان تولید و کیفیت محصول،
● ماسه سبز (عمدتاً خط تولید یک ظاهر طراحی شده هیدرواستاتیک) خط مونتاژ به طور کلی استفاده می شود.
● هسته های شن و ماسه به طور کلی از فرآیند جعبه سرد و ماسه با پوشش رزین (هسته پوسته) استفاده می کنند و برخی از هسته های ماسه از فرآیند جعبه داغ استفاده می کنند.
● با توجه به شکل پیچیده هسته شنی بلوک سیلندر و ریخته گری سر، برخی از هسته های ماسه ای سطح مقطع کمی دارند، نازک ترین قسمت برخی از بلوک های سیلندر و هسته های غلاف آب سر سیلندر تنها 3-3.5 میلی متر است. خروجی ماسه باریک است، هسته شن و ماسه پس از ریخته‌گری به مدت طولانی توسط آهن مذاب با دمای بالا احاطه شده است، تمیز کردن ماسه دشوار است و به تجهیزات تمیزکننده خاصی نیاز است و غیره. در گذشته از تمام ماسه سیلیسی در ریخته‌گری استفاده می‌شد. تولید، که باعث ایجاد مشکلات چسبندگی رگه ها و شن و ماسه در ریخته گری ژاکت آب بلوک سیلندر و سرسیلندر می شود. تغییر شکل هسته و مشکلات هسته شکسته بسیار رایج است و حل آنها دشوار است.
به منظور حل چنین مشکلاتی، از حدود سال 2010، برخی از شرکت های معروف ریخته گری موتور داخلی مانند FAW، Weichai، Shangchai، Shanxi Xinke و غیره شروع به تحقیق و آزمایش کاربرد ماسه سرامیکی برای تولید بلوک های سیلندر کردند. جلیقه های آب سر سیلندر و گذرگاه های روغن. هسته های شنی مساوی به طور موثر عیوبی مانند تف جوشی در حفره داخلی، چسبندگی شن، تغییر شکل هسته شن و هسته های شکسته را از بین می برند یا کاهش می دهند.
تصاویر دنبال شده توسط ماسه سرامیکی با فرآیند جعبه سرد ساخته شده است.
از آن زمان، شن و ماسه مخلوط شن و ماسه سرامیکی به تدریج در فرآیندهای جعبه سرد و جعبه داغ ترویج شده است و به هسته های ژاکت آب سر سیلندر اعمال می شود. بیش از 6 سال است که در تولید پایدار بوده است. کاربرد فعلی هسته شنی جعبه سرد به این صورت است: با توجه به شکل و اندازه هسته شنی، مقدار ماسه سرامیکی اضافه شده 30٪ -50٪، مقدار کل رزین اضافه شده 1.2٪ - 1.8٪ و استحکام کششی 2.2-2.7 مگاپاسکال است. (داده های آزمایش نمونه آزمایشگاهی)
خلاصه
بلوک سیلندر و قطعات چدنی سر حاوی ساختارهای حفره داخلی باریک زیادی هستند و دمای ریختن به طور کلی بین 1440-1500 درجه سانتیگراد است. قسمت دیواره نازک هسته ماسه به راحتی تحت تأثیر آهن مذاب با دمای بالا، مانند نفوذ آهن مذاب به هسته ماسه، پخته می شود، یا واکنش رابط را برای تشکیل ماسه چسبناک ایجاد می کند. نسوز شن و ماسه سرامیکی بیشتر از 1800 درجه سانتیگراد است، در عین حال، چگالی واقعی ماسه سرامیکی نسبتا زیاد است، انرژی جنبشی ذرات ماسه با همان قطر و سرعت 1.28 برابر ذرات ماسه سیلیس در هنگام شلیک شن است که می تواند افزایش تراکم هسته های شنی
این مزایا دلیلی است که استفاده از ماسه سرامیکی می تواند مشکل چسبندگی شن و ماسه را در حفره داخلی ریخته گری های سرسیلندر حل کند.
ژاکت آب، قسمت های ورودی و خروجی بلوک سیلندر و سرسیلندر اغلب دارای نقص رگه ای هستند. تعداد زیادی از تحقیقات و روش های ریخته گری نشان داده است که علت اصلی عیوب رگه ای سطح ریخته گری تغییر فاز انبساط ماسه سیلیسی است که باعث ایجاد تنش حرارتی و ایجاد ترک در سطح هسته ماسه می شود که باعث مذاب شدن آهن می شود. برای نفوذ به داخل ترک ها، تمایل رگه ها به خصوص در فرآیند جعبه سرد بیشتر است. در واقع، نرخ انبساط حرارتی ماسه سیلیس به 1.5٪ می رسد، در حالی که نرخ انبساط حرارتی ماسه سرامیکی تنها 0.13٪ است (در دمای 1000 درجه سانتیگراد به مدت 10 دقیقه گرم می شود). احتمال ترک خوردگی در نقاطی که در سطح هسته شنی به دلیل تنش انبساط حرارتی وجود دارد بسیار کم است. استفاده از شن و ماسه سرامیکی در هسته شنی بلوک سیلندر و سرسیلندر در حال حاضر یک راه حل ساده و موثر برای مشکل رگ گیری است.
هسته های شنی ژاکت آب پیچیده، دیواره نازک، بلند و باریک سر سیلندر و هسته های شنی کانال روغن سیلندر به استحکام بالا (از جمله استحکام دمای بالا) و چقرمگی نیاز دارند و در عین حال نیاز به کنترل تولید گاز ماسه هسته دارند. به طور سنتی، فرآیند شن و ماسه پوشش داده شده بیشتر استفاده می شود. استفاده از ماسه سرامیکی باعث کاهش میزان رزین و دستیابی به اثر استحکام بالا و تولید گاز کم می شود. با توجه به بهبود مستمر عملکرد رزین و ماسه خام، فرآیند جعبه سرد به طور فزاینده ای جایگزین بخشی از فرآیند شن و ماسه پوشش داده شده در سال های اخیر شده است و راندمان تولید و محیط تولید را بهبود می بخشد.
2. استفاده از ماسه سرامیکی برای حل مشکل تغییر شکل هسته ماسه لوله اگزوز
منیفولدهای اگزوز برای مدت طولانی در شرایط متناوب با دمای بالا کار می کنند و مقاومت اکسیداسیون مواد در دماهای بالا مستقیماً بر عمر مفید منیفولدهای اگزوز تأثیر می گذارد. در سال های اخیر، این کشور به طور مداوم استانداردهای آلایندگی اگزوز خودروها را بهبود بخشیده است و استفاده از فناوری کاتالیزوری و فناوری توربوشارژ دمای کار منیفولد اگزوز را به طور قابل توجهی افزایش داده و به بالای 750 درجه سانتی گراد رسیده است. با بهبود بیشتر عملکرد موتور، دمای کار منیفولد اگزوز نیز افزایش می یابد. در حال حاضر معمولاً از فولاد ریخته گری مقاوم در برابر حرارت مانند ZG 40Cr22Ni10Si2 (JB/T 13044) و غیره با دمای مقاوم در برابر حرارت 950-1100 درجه سانتی گراد استفاده می شود.
حفره داخلی منیفولد اگزوز عموماً باید عاری از ترک ها، بسته های سرد، حفره های جمع شدگی، آخال های سرباره و غیره باشد که بر عملکرد تأثیر می گذارد و زبری حفره داخلی باید بیشتر از Ra25 نباشد. در عین حال، مقررات دقیق و روشنی در مورد انحراف ضخامت دیواره لوله وجود دارد. برای مدت طولانی، مشکل ضخامت دیواره ناهموار و انحراف بیش از حد دیواره لوله منیفولد اگزوز بسیاری از ریخته‌گری‌های منیفولد اگزوز را درگیر کرده است.
یک کارخانه ریخته گری برای اولین بار از هسته های ماسه ای با پوشش شن سیلیس برای تولید منیفولدهای اگزوز فولادی مقاوم در برابر حرارت استفاده کرد. به دلیل دمای ریزش بالا (1470-1550 درجه سانتیگراد)، هسته های ماسه به راحتی تغییر شکل داده و در نتیجه پدیده های خارج از تحمل در ضخامت دیواره لوله ایجاد می شود. اگرچه ماسه سیلیسی با تغییر فاز در دمای بالا درمان شده است، اما به دلیل تأثیر عوامل مختلف، هنوز نمی تواند بر تغییر شکل هسته ماسه در دمای بالا غلبه کند و در نتیجه دامنه وسیعی از نوسانات در ضخامت دیواره لوله ایجاد می شود. و در موارد شدید، اسقاط می شود. به منظور بهبود استحکام هسته شنی و کنترل تولید گاز هسته شنی، تصمیم گرفته شد از ماسه روکش دار با ماسه سرامیکی استفاده شود. هنگامی که مقدار رزین اضافه شده 36% کمتر از ماسه پوشش داده شده با ماسه سیلیس بود، استحکام خمشی دمای اتاق و مقاومت خمشی حرارتی آن به میزان 51% و 67% افزایش یافت و میزان تولید گاز تا 20% کاهش یافت که مطابق با الزامات فرآیند تولید گاز کم و استحکام بالا
این کارخانه برای ریخته‌گری همزمان از هسته‌های ماسه‌ای با پوشش سیلیسی و از هسته‌های ماسه‌ای با پوشش سرامیکی استفاده می‌کند که پس از تمیز کردن قطعات ریخته‌گری، بازرسی آناتومیکی انجام می‌دهند.
اگر هسته از ماسه با پوشش ماسه سیلیس ساخته شده باشد، قطعات ریخته گری دارای ضخامت دیواره ناهموار و دیواره نازک هستند و ضخامت دیواره 3.0-6.2 میلی متر است. هنگامی که هسته از ماسه با پوشش شن و ماسه سرامیکی ساخته شده است، ضخامت دیواره ریخته گری یکنواخت است و ضخامت دیواره 4.4-4.6 میلی متر است. مطابق تصویر زیر
شن و ماسه پوشش داده شده سیلیس
شن و ماسه با پوشش شن و ماسه سرامیکی
ماسه با پوشش شن و ماسه سرامیکی برای ساخت هسته ها استفاده می شود که شکستگی هسته شن و ماسه را از بین می برد، تغییر شکل هسته ماسه را کاهش می دهد، دقت ابعادی کانال جریان حفره داخلی منیفولد اگزوز را تا حد زیادی بهبود می بخشد، و چسبندگی شن و ماسه در حفره داخلی را کاهش می دهد و کیفیت را بهبود می بخشد. ریخته‌گری‌ها و محصولات نهایی به سود اقتصادی قابل توجهی دست یافتند.
3. کاربرد ماسه سرامیکی در محفظه توربوشارژر
دمای کار در انتهای توربین پوسته توربوشارژر معمولاً از 600 درجه سانتیگراد تجاوز می کند و برخی حتی به 950-1050 درجه سانتیگراد می رسد. مواد پوسته باید در برابر دماهای بالا مقاوم باشد و عملکرد ریخته گری خوبی داشته باشد. ساختار پوسته فشرده تر است، ضخامت دیوار نازک و یکنواخت است، و حفره داخلی تمیز است، و غیره، بسیار سخت است. در حال حاضر، محفظه توربوشارژر عموماً از ریخته گری فولادی مقاوم در برابر حرارت (مانند 1.4837 و 1.4849 استاندارد آلمانی DIN EN 10295) ساخته شده است و از آهن داکتیل مقاوم در برابر حرارت نیز استفاده می شود (مانند استاندارد آلمانی GGG SiMo، آمریکایی آهن ندولر آستنیتی استاندارد D5S با نیکل بالا و غیره).
محفظه توربوشارژر موتور 1.8 T، جنس: 1.4837، یعنی GX40CrNiSi 25-12، ترکیب شیمیایی اصلی (%): C: 0.3-0.5، Si: 1-2.5، Cr: 24-27، مو: حداکثر 0.5، Ni: 11 -14، دمای ریختن 1560 ℃. این آلیاژ دارای نقطه ذوب بالا، نرخ انقباض زیاد، تمایل به ترک خوردگی داغ و دشواری ریخته‌گری بالا است. ساختار متالوگرافیک ریخته گری الزامات سختگیرانه ای در مورد کاربیدهای باقیمانده و اجزاء غیرفلزی دارد و همچنین مقررات خاصی در مورد عیوب ریخته گری وجود دارد. به منظور اطمینان از کیفیت و کارایی تولید ریخته‌گری‌ها، فرآیند قالب‌گیری، ریخته‌گری هسته را با هسته‌های پوسته شنی روکش‌شده با فیلم (و برخی از هسته‌های جعبه سرد و جعبه داغ) اتخاذ می‌کند. در ابتدا از ماسه ساینده AFS50 استفاده شد و سپس از ماسه سیلیکا بوداده استفاده شد، اما مشکلاتی مانند چسبندگی ماسه، فرورفتگی، ترک های حرارتی و منافذ در حفره داخلی به درجات متفاوتی ظاهر شد.
بر اساس تحقیقات و آزمایشات، کارخانه تصمیم به استفاده از ماسه سرامیکی گرفت. در ابتدا ماسه روکش شده تمام شده (100٪ ماسه سرامیکی) خریداری کرد و سپس تجهیزات احیا و پوشش را خریداری کرد و به طور مداوم فرآیند را در طول فرآیند تولید بهینه کرد، از شن و ماسه سرامیکی و ماسه پاک کننده برای مخلوط کردن ماسه خام استفاده کرد. در حال حاضر، ماسه پوشش داده شده به طور تقریبی مطابق جدول زیر اجرا می شود:
| فرآیند شن و ماسه سرامیکی برای محفظه توربوشارژر | ||||
| اندازه شن و ماسه | درصد شن و ماسه سرامیکی | درصد اضافه رزین | مقاومت خمشی MPa | خروجی گاز میلی لیتر بر گرم |
| AFS50 | 30-50 | 1.6-1.9 | 6.5-8 | ≤12 |
طی چند سال گذشته روند تولید این کارخانه پایدار بوده و کیفیت ریخته گری ها خوب بوده و مزایای اقتصادی و زیست محیطی آن قابل توجه است. خلاصه به شرح زیر است:
الف استفاده از شن و ماسه سرامیکی یا استفاده از مخلوط ماسه سرامیکی و ماسه سیلیسی برای ساخت هسته، عیوب مانند چسبندگی ماسه، تف جوشی، رگه شدن و ترک حرارتی قطعات ریخته گری را از بین می برد و تولید پایدار و کارآمد را محقق می کند.
ب ریخته گری هسته، راندمان تولید بالا، نسبت شن و ماسه به آهن کم (معمولاً بیش از 2:1)، مصرف ماسه خام کمتر و هزینه کمتر.
ج ریختن هسته منجر به بازیافت و بازسازی کلی شن و ماسه زباله می شود و احیای حرارتی به طور یکنواخت برای بازسازی اتخاذ می شود. عملکرد شن و ماسه احیا شده به سطح شن و ماسه جدید برای شن و ماسه شستشو رسیده است که باعث کاهش هزینه خرید ماسه خام و کاهش تخلیه زباله جامد شده است.
د لازم است مکرراً محتوای ماسه سرامیکی در ماسه احیا شده بررسی شود تا میزان ماسه سرامیکی جدید اضافه شده مشخص شود.
ه. ماسه سرامیکی شکل گرد، سیالیت خوب و ویژگی بزرگ دارد. هنگامی که با ماسه سیلیس مخلوط می شود، به راحتی باعث جداسازی می شود. در صورت لزوم، فرآیند تیراندازی با ماسه باید تنظیم شود.
f. هنگام پوشاندن فیلم سعی کنید از رزین فنولیک با کیفیت بالا استفاده کنید و از افزودنی های مختلف با احتیاط استفاده کنید.
4. کاربرد ماسه سرامیکی در سرسیلندر آلیاژ آلومینیوم موتور
به منظور بهبود قدرت خودروها، کاهش مصرف سوخت، کاهش آلودگی اگزوز و حفاظت از محیط زیست، خودروهای سبک وزن روند توسعه صنعت خودرو هستند. در حال حاضر، ریخته‌گری‌های موتور خودرو (از جمله موتورهای دیزل)، مانند بلوک‌های سیلندر و سرسیلندرها، معمولاً با آلیاژهای آلومینیوم و فرآیند ریخته‌گری بلوک‌های سیلندر و سرسیلندرها، هنگام استفاده از هسته‌های شنی، ریخته‌گری گرانشی قالب فلزی و فشار کم ریخته‌گری می‌شوند. ریخته گری (LPDC) نماینده ترین هستند.
هسته ماسه، ماسه پوشش داده شده و فرآیند جعبه سرد بلوک سیلندر آلیاژ آلومینیوم و ریخته گری سر رایج تر است، مناسب برای مشخصات تولید با دقت بالا و مقیاس بزرگ. روش استفاده از ماسه سرامیکی مشابه تولید سرسیلندر چدنی است. به دلیل دمای پایین ریختن و وزن مخصوص کم آلیاژ آلومینیوم، معمولاً از ماسه هسته کم استحکام استفاده می شود، مانند هسته شنی جعبه سرد در یک کارخانه، مقدار رزین اضافه شده 0.5-0.6٪ و استحکام کششی آن است. 0.8-1.2 مگاپاسکال. ماسه هسته مورد نیاز است دارای قابلیت جمع شدن خوب است. استفاده از شن و ماسه سرامیکی میزان رزین اضافه شده را کاهش می دهد و فروپاشی هسته ماسه را تا حد زیادی بهبود می بخشد.
در سال های اخیر به منظور بهبود محیط تولید و ارتقای کیفیت قطعات ریخته گری، تحقیقات و کاربردهای بیشتری از بایندرهای معدنی (شامل شیشه آب اصلاح شده، بایندرهای فسفاته و ...) بیشتر شده است. تصویر زیر محل ریخته‌گری کارخانه‌ای است که از سرسیلندر آلیاژ آلومینیوم با هسته بایندر معدنی شن و ماسه سرامیکی استفاده می‌کند.
این کارخانه از چسب معدنی شن و ماسه سرامیکی برای ساخت هسته استفاده می کند و مقدار چسب اضافه شده 1.8 تا 2.2٪ است. به دلیل سیالیت خوب ماسه سرامیکی، هسته ماسه متراکم است، سطح کامل و صاف است، و در عین حال، میزان تولید گاز کم است، عملکرد ریخته گری را تا حد زیادی بهبود می بخشد، قابلیت جمع شدن ماسه هسته را بهبود می بخشد. ، محیط تولید را بهبود می بخشد و الگویی از تولید سبز می شود.
استفاده از ماسه سرامیکی در صنعت ریخته گری موتور باعث بهبود راندمان تولید، بهبود محیط کار، رفع عیوب ریخته گری و دستیابی به منافع اقتصادی قابل توجه و مزایای زیست محیطی خوب شده است.
صنعت ریخته گری موتور باید به افزایش بازسازی شن و ماسه هسته، بهبود بیشتر بهره وری استفاده از ماسه سرامیکی و کاهش انتشار مواد زائد جامد ادامه دهد.
ماسه سرامیکی از منظر اثر استفاده و دامنه استفاده در حال حاضر ماسه مخصوص ریخته گری با بهترین عملکرد جامع و بیشترین مصرف در صنعت ریخته گری موتور می باشد.
زمان ارسال: مارس-27-2023
