Komposisi kimia pasir keramik terutama Al2O3 dan SiO2, dan fase mineral pasir keramik terutama fase korundum dan fase mullite, serta sejumlah kecil fase amorf. Sifat tahan api pasir keramik umumnya lebih besar dari 1800 °C, dan merupakan bahan tahan api aluminium-silikon dengan kekerasan tinggi.
Karakteristik pasir keramik
● Refraktori yang tinggi;
● Koefisien muai panas yang kecil;
● Konduktivitas termal yang tinggi;
● Perkiraan bentuk bola, faktor sudut kecil, fluiditas yang baik dan kemampuan kompak;
● Permukaan halus, tidak retak, tidak ada gundukan;
● Bahan netral, cocok untuk berbagai bahan pengecoran logam;
● Partikelnya mempunyai kekuatan tinggi dan tidak mudah pecah;
● Kisaran ukuran partikelnya luas, dan pencampurannya dapat disesuaikan sesuai dengan kebutuhan proses.
Penerapan Pasir Keramik pada Pengecoran Mesin
1. Gunakan pasir keramik untuk mengatasi urat, lengket pasir, inti patah, dan deformasi inti pasir pada kepala silinder besi cor
● Blok silinder dan kepala silinder merupakan bagian terpenting dari mesin
● Bentuk rongga bagian dalam rumit, dan persyaratan keakuratan dimensi serta kebersihan rongga bagian dalam tinggi
● Jumlah besar
Untuk memastikan efisiensi produksi dan kualitas produk,
● Produksi jalur perakitan pasir hijau (terutama jalur penataan hidrostatis) umumnya digunakan.
● Inti pasir umumnya menggunakan proses cold box dan pasir berlapis resin (shell core), dan beberapa inti pasir menggunakan proses hot box.
● Karena bentuk inti pasir yang kompleks pada blok silinder dan pengecoran kepala, beberapa inti pasir memiliki luas penampang yang kecil, bagian tertipis dari beberapa blok silinder dan inti jaket air kepala silinder hanya 3-3,5 mm, dan outlet pasirnya sempit, inti pasir setelah pengecoran dikelilingi oleh besi cair bersuhu tinggi dalam waktu lama, sulit untuk membersihkan pasir, dan diperlukan peralatan pembersih khusus, dll. Di masa lalu, semua pasir silika digunakan dalam pengecoran produksi, yang menyebabkan masalah menempelnya urat dan pasir pada pengecoran jaket air pada blok silinder dan kepala silinder. Masalah deformasi inti dan inti pecah sangat umum terjadi dan sulit dipecahkan.
Untuk mengatasi permasalahan tersebut, mulai sekitar tahun 2010, beberapa perusahaan pengecoran mesin ternama dalam negeri, seperti FAW, Weichai, Shangchai, Shanxi Xinke, dll, mulai meneliti dan menguji penerapan pasir keramik untuk memproduksi blok silinder, jaket air kepala silinder, dan saluran oli. Inti pasir yang sama secara efektif menghilangkan atau mengurangi cacat seperti sintering rongga bagian dalam, lengketnya pasir, deformasi inti pasir, dan inti yang rusak.
Gambar berikut dibuat dari pasir keramik dengan proses cold box.
Sejak itu, pasir scrubbing campuran pasir keramik telah dipromosikan secara bertahap dalam proses kotak dingin dan kotak panas, dan diterapkan pada inti jaket air kepala silinder. Telah dalam produksi yang stabil selama lebih dari 6 tahun. Penggunaan inti pasir kotak dingin saat ini adalah: sesuai dengan bentuk dan ukuran inti pasir, jumlah pasir keramik yang ditambahkan adalah 30%-50%, jumlah resin yang ditambahkan adalah 1,2%-1,8%, dan jumlah total resin yang ditambahkan adalah 1,2%-1,8%, dan kekuatan tariknya adalah 2,2-2,7 MPa. (Data pengujian sampel laboratorium)
Ringkasan
Blok silinder dan bagian besi cor kepala mengandung banyak struktur rongga bagian dalam yang sempit, dan suhu penuangan umumnya antara 1440-1500°C. Bagian inti pasir yang berdinding tipis mudah disinter di bawah aksi besi cair bersuhu tinggi, seperti besi cair yang menyusup ke dalam inti pasir, atau menghasilkan reaksi antarmuka untuk membentuk pasir lengket. Sifat refraktori pasir keramik lebih besar dari 1800°C, sedangkan massa jenis pasir keramik sebenarnya relatif tinggi, energi kinetik partikel pasir dengan diameter dan kecepatan yang sama adalah 1,28 kali lipat partikel pasir silika saat menembakkan pasir, yaitu dapat meningkatkan kepadatan inti pasir.
Keunggulan inilah yang menjadi alasan mengapa penggunaan pasir keramik dapat mengatasi masalah menempelnya pasir pada rongga bagian dalam coran kepala silinder.
Jaket air, bagian masuk dan buang pada blok silinder dan kepala silinder sering kali mengalami cacat urat. Sejumlah besar penelitian dan praktik pengecoran menunjukkan bahwa akar penyebab cacat urat pada permukaan pengecoran adalah pemuaian perubahan fasa pasir silika, yang menyebabkan tegangan termal menyebabkan retakan pada permukaan inti pasir, yang menyebabkan besi cair. untuk menembus ke dalam retakan, kecenderungan urat semakin besar terutama pada proses cold box. Faktanya, laju muai panas pasir silika mencapai 1,5%, sedangkan laju muai panas pasir keramik hanya 0,13% (dipanaskan pada suhu 1000°C selama 10 menit). Kemungkinan terjadinya keretakan sangat kecil dimana pada permukaan inti pasir akibat tegangan muai panas. Penggunaan pasir keramik pada pasir inti blok silinder dan kepala silinder saat ini merupakan solusi sederhana dan efektif untuk mengatasi masalah urat.
Inti pasir jaket air kepala silinder yang rumit, berdinding tipis, panjang dan sempit serta inti pasir saluran minyak silinder memerlukan kekuatan dan ketangguhan tinggi (termasuk kekuatan suhu tinggi), dan pada saat yang sama perlu mengontrol pembentukan gas dari pasir inti. Secara tradisional, proses pasir berlapis paling banyak digunakan. Penggunaan pasir keramik mengurangi jumlah resin dan mencapai efek kekuatan tinggi dan produksi gas yang rendah. Karena peningkatan berkelanjutan dalam kinerja resin dan pasir mentah, proses kotak dingin semakin banyak menggantikan bagian dari proses pasir berlapis dalam beberapa tahun terakhir, sehingga sangat meningkatkan efisiensi produksi dan meningkatkan lingkungan produksi.
2. Penerapan pasir keramik untuk mengatasi masalah deformasi inti pasir pada pipa knalpot
Manifold buang bekerja dalam kondisi bolak-balik suhu tinggi untuk waktu yang lama, dan ketahanan oksidasi bahan pada suhu tinggi secara langsung mempengaruhi masa pakai manifold buang. Dalam beberapa tahun terakhir, negara ini terus meningkatkan standar emisi gas buang mobil, dan penerapan teknologi katalitik serta teknologi turbocharging telah meningkatkan suhu kerja manifold buang secara signifikan, hingga mencapai di atas 750 °C. Dengan semakin meningkatnya performa mesin maka temperatur kerja exhaust manifold juga akan semakin meningkat. Saat ini umumnya digunakan baja tuang tahan panas, seperti ZG 40Cr22Ni10Si2 (JB/T 13044), dll, dengan suhu tahan panas 950°C-1100°C.
Rongga bagian dalam manifold buang umumnya harus bebas dari retakan, penutup dingin, rongga penyusutan, inklusi terak, dll. yang mempengaruhi kinerja, dan kekasaran rongga bagian dalam harus tidak lebih besar dari Ra25. Pada saat yang sama, terdapat peraturan yang ketat dan jelas mengenai penyimpangan ketebalan dinding pipa. Sejak lama, masalah ketebalan dinding yang tidak rata dan penyimpangan yang berlebihan pada dinding pipa manifold buang telah menjangkiti banyak pengecoran manifold buang.
Pabrik pengecoran pertama kali menggunakan inti pasir berlapis pasir silika untuk memproduksi manifold buang baja tahan panas. Karena suhu penuangan yang tinggi (1470-1550°C), inti pasir mudah berubah bentuk, mengakibatkan fenomena ketidaktoleransian pada ketebalan dinding pipa. Meskipun pasir silika telah diolah dengan perubahan fasa suhu tinggi, namun karena pengaruh berbagai faktor, pasir silika masih belum dapat mengatasi deformasi inti pasir pada suhu tinggi, yang mengakibatkan berbagai fluktuasi ketebalan dinding pipa. , dan dalam kasus yang parah, itu akan dihapus. Untuk meningkatkan kekuatan inti pasir dan mengendalikan pembentukan gas inti pasir, diputuskan untuk menggunakan pasir berlapis pasir keramik. Ketika jumlah resin yang ditambahkan 36% lebih rendah dibandingkan pasir berlapis pasir silika, kekuatan lentur suhu kamar dan kekuatan lentur termal meningkat sebesar 51%, 67%, dan jumlah gas yang dihasilkan berkurang sebesar 20%, yang memenuhi persyaratan proses kekuatan tinggi dan pembangkitan gas rendah.
Pabrik menggunakan inti pasir berlapis pasir silika dan inti pasir berlapis pasir keramik untuk pengecoran simultan, setelah membersihkan coran, mereka melakukan inspeksi anatomi.
Jika inti terbuat dari pasir berlapis pasir silika, coran memiliki ketebalan dinding tidak rata dan dinding tipis, serta ketebalan dinding 3,0-6,2 mm; bila inti terbuat dari pasir berlapis pasir keramik, ketebalan dinding pengecoran seragam, dan ketebalan dinding 4,4-4,6 mm. seperti gambar berikut
Pasir dilapisi pasir silika
Pasir dilapisi pasir keramik
Pasir berlapis pasir keramik digunakan untuk membuat inti, yang menghilangkan kerusakan inti pasir, mengurangi deformasi inti pasir, sangat meningkatkan akurasi dimensi saluran aliran rongga bagian dalam dari manifold buang, dan mengurangi pasir yang menempel di rongga bagian dalam, meningkatkan kualitas dari tingkat pengecoran dan produk jadi dan mencapai manfaat ekonomi yang signifikan.
3. Penerapan pasir keramik pada housing turbocharger
Suhu kerja di ujung turbin cangkang turbocharger umumnya melebihi 600°C, bahkan ada yang mencapai 950-1050°C. Bahan cangkang harus tahan terhadap suhu tinggi dan memiliki kinerja pengecoran yang baik. Struktur cangkang lebih kompak, ketebalan dinding tipis dan seragam, dan rongga bagian dalam bersih, dll., Sangat menuntut. Saat ini, rumah turbocharger umumnya terbuat dari baja tuang tahan panas (seperti 1,4837 dan 1,4849 dari standar Jerman DIN EN 10295), dan juga digunakan besi ulet tahan panas (seperti standar Jerman GGG SiMo, standar Amerika besi nodular austenitik nikel tinggi standar D5S, dll.).
Housing turbocharger mesin 1,8 T, material : 1,4837 yaitu GX40CrNiSi 25-12, komposisi kimia utama (%) : C: 0.3-0.5, Si: 1-2.5, Cr: 24-27, Mo: Max 0.5, Ni: 11 -14, suhu penuangan 1560 ℃. Paduan ini memiliki titik leleh yang tinggi, laju penyusutan yang besar, kecenderungan retak panas yang kuat, dan kesulitan pengecoran yang tinggi. Struktur metalografi pengecoran memiliki persyaratan ketat terhadap sisa karbida dan inklusi non-logam, dan terdapat juga peraturan khusus mengenai cacat pengecoran. Untuk memastikan kualitas dan efisiensi produksi coran, proses pencetakan mengadopsi pengecoran inti dengan inti cangkang pasir berlapis film (dan beberapa inti kotak dingin dan kotak panas). Awalnya, pasir scrubbing AFS50 digunakan, dan kemudian pasir silika panggang digunakan, namun masalah seperti pasir lengket, gerinda, retakan termal, dan pori-pori di rongga bagian dalam muncul pada tingkat yang berbeda-beda.
Berdasarkan penelitian dan pengujian, pihak pabrik memutuskan untuk menggunakan pasir keramik. Awalnya membeli pasir lapis jadi (100% pasir keramik), kemudian membeli peralatan regenerasi dan pelapisan, dan terus mengoptimalkan proses selama proses produksi, menggunakan pasir keramik dan pasir gosok untuk mencampur pasir mentah. Saat ini, pasir berlapis diimplementasikan secara kasar sesuai tabel berikut:
| Proses pasir berlapis keramik untuk housing turbocharger | ||||
| Ukuran Pasir | Tingkat pasir keramik% | Penambahan resin% | Kekuatan lentur MPa | Keluaran gas ml/g |
| AFS50 | 30-50 | 1.6-1.9 | 6.5-8 | ≤12 |
Selama beberapa tahun terakhir, proses produksi pabrik ini berjalan stabil, kualitas corannya bagus, dan manfaat ekonomi serta lingkungannya luar biasa. Ringkasannya adalah sebagai berikut:
A. Menggunakan pasir keramik, atau menggunakan campuran pasir keramik dan pasir silika untuk membuat inti, menghilangkan cacat seperti pasir lengket, sintering, urat, dan keretakan termal pada coran, serta mewujudkan produksi yang stabil dan efisien;
B. Pengecoran inti, efisiensi produksi tinggi, rasio pasir-besi rendah (umumnya tidak lebih dari 2:1), konsumsi pasir mentah lebih sedikit, dan biaya lebih rendah;
C. Penuangan inti kondusif untuk daur ulang dan regenerasi pasir limbah secara keseluruhan, dan reklamasi termal diterapkan secara seragam untuk regenerasi. Kinerja pasir regenerasi telah mencapai tingkat pasir baru untuk pasir scrubbing, yang telah mencapai efek pengurangan biaya pembelian pasir mentah dan pengurangan pembuangan limbah padat;
D. Kandungan pasir keramik pada pasir regenerasi perlu sering diperiksa untuk mengetahui jumlah pasir keramik baru yang ditambahkan;
e. Pasir keramik mempunyai bentuk bulat, fluiditas baik, dan spesifisitas besar. Jika dicampur dengan pasir silika, mudah menyebabkan segregasi. Jika perlu, proses penembakan pasir perlu disesuaikan;
F. Saat menutupi film, coba gunakan resin fenolik berkualitas tinggi, dan gunakan berbagai bahan tambahan dengan hati-hati.
4. Penerapan pasir keramik pada kepala silinder mesin paduan aluminium
Untuk meningkatkan tenaga mobil, mengurangi konsumsi bahan bakar, mengurangi polusi gas buang, dan melindungi lingkungan, mobil ringan menjadi tren perkembangan industri otomotif. Saat ini, pengecoran mesin otomotif (termasuk mesin diesel), seperti blok silinder dan kepala silinder, umumnya dicor dengan paduan aluminium, dan proses pengecoran blok silinder dan kepala silinder, bila menggunakan inti pasir, pengecoran gravitasi cetakan logam, dan tekanan rendah casting (LPDC) adalah yang paling representatif.
Proses inti pasir, pasir berlapis, dan kotak dingin dari blok silinder paduan aluminium dan pengecoran kepala lebih umum, cocok untuk karakteristik produksi presisi tinggi dan skala besar. Cara penggunaan pasir keramik mirip dengan produksi kepala silinder besi cor. Karena suhu penuangan yang rendah dan berat jenis paduan aluminium yang kecil, umumnya digunakan pasir inti berkekuatan rendah, seperti inti pasir kotak dingin di pabrik, jumlah resin yang ditambahkan adalah 0,5-0,6%, dan kekuatan tariknya adalah 0,8-1,2 MPa. Pasir inti diperlukan Memiliki kemampuan keruntuhan yang baik. Penggunaan pasir keramik mengurangi jumlah resin yang ditambahkan dan sangat meningkatkan keruntuhan inti pasir.
Dalam beberapa tahun terakhir, untuk memperbaiki lingkungan produksi dan meningkatkan kualitas coran, semakin banyak penelitian dan penerapan pengikat anorganik (termasuk gelas air yang dimodifikasi, pengikat fosfat, dll.). Gambar di bawah ini adalah lokasi pengecoran sebuah pabrik yang menggunakan kepala silinder paduan aluminium pasir inti pengikat anorganik pasir keramik.
Pabrik menggunakan pengikat anorganik pasir keramik untuk membuat inti, dan jumlah pengikat yang ditambahkan adalah 1,8~2,2%. Karena fluiditas pasir keramik yang baik, inti pasirnya padat, permukaannya lengkap dan halus, dan pada saat yang sama, jumlah gas yang dihasilkan kecil, ini sangat meningkatkan hasil coran, meningkatkan keruntuhan pasir inti. , memperbaiki lingkungan produksi, dan menjadi model produksi ramah lingkungan.
Penerapan pasir keramik dalam industri pengecoran mesin telah meningkatkan efisiensi produksi, memperbaiki lingkungan kerja, mengatasi cacat pengecoran, dan mencapai manfaat ekonomi yang signifikan serta manfaat lingkungan yang baik.
Industri pengecoran mesin harus terus meningkatkan regenerasi pasir inti, lebih meningkatkan efisiensi penggunaan pasir keramik, dan mengurangi emisi limbah padat.
Dilihat dari efek penggunaan dan ruang lingkup penggunaannya, pasir keramik saat ini merupakan pasir khusus pengecoran dengan kinerja komprehensif terbaik dan konsumsi terbesar dalam industri pengecoran mesin.
Waktu posting: 27 Maret 2023
