세라믹 샌드의 화학적 조성은 주로 Al2O3 및 SiO2이며 세라믹 샌드의 광물상은 주로 강옥상과 멀라이트 상이며 소량의 비정질상입니다. 세라믹 모래의 내화도는 일반적으로 1800°C보다 높으며 경도가 높은 알루미늄-실리콘 내화물입니다.
세라믹 샌드의 특성
● 높은 내화성;
● 열팽창 계수가 작습니다.
● 높은 열 전도성;
● 대략적인 구형, 작은 각도 계수, 우수한 유동성 및 컴팩트한 능력;
● 매끄러운 표면, 균열 없음, 범프 없음;
● 다양한 주조 금속 재료에 적합한 중립 재료;
● 입자의 강도가 높아 쉽게 부서지지 않습니다.
● 입자 크기 범위가 넓고 공정 요구 사항에 따라 혼합을 맞춤화할 수 있습니다.
엔진 주물에 세라믹 샌드 적용
1. 주철 실린더 헤드의 정맥, 모래 고착, 깨진 코어 및 모래 코어 변형을 해결하기 위해 세라믹 모래를 사용하십시오.
● 실린더 블록과 실린더 헤드는 엔진의 가장 중요한 주물입니다.
● 내부 캐비티의 형상이 복잡하며, 치수 정확도 및 내부 캐비티 청결도에 대한 요구 사항이 높습니다.
● 대규모 배치
생산 효율성과 제품 품질을 보장하기 위해,
● 그린샌드(주로 정수압 스타일링 라인) 조립 라인 생산이 일반적으로 사용됩니다.
● 샌드코어는 일반적으로 콜드박스(Cold Box)와 수지코팅샌드(쉘코어) 공정을 사용하며, 일부 샌드코어는 핫박스(Hot Box) 공정을 사용합니다.
● 실린더 블록의 샌드 코어와 헤드 주조의 복잡한 형상으로 인해 일부 샌드 코어는 단면적이 작고 일부 실린더 블록과 실린더 헤드 워터 재킷 코어의 가장 얇은 부분은 3-3.5mm에 불과합니다. 모래 배출구가 좁고 주조 후 모래 코어가 고온의 용철에 오랫동안 둘러싸여 있으며 모래 청소가 어렵고 특수 청소 장비가 필요합니다. 과거에는 주조에 모든 규사를 사용했습니다. 이로 인해 실린더 블록과 실린더 헤드의 워터 재킷 주물에 정맥과 모래가 달라붙는 문제가 발생했습니다. 코어 변형 및 코어 파손 문제는 매우 일반적이며 해결하기 어렵습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 2010년경부터 FAW, Weichai, Shangchai, Shanxi Xinke 등과 같은 일부 국내 유명 엔진 주조 회사에서는 세라믹 샌드를 사용하여 실린더 블록을 생산하는 방법을 연구 및 테스트하기 시작했습니다. 실린더 헤드 워터 재킷 및 오일 통로. 동일한 모래 코어는 내부 공동 소결, 모래 고착, 모래 코어 변형 및 깨진 코어와 같은 결함을 효과적으로 제거하거나 줄입니다.
다음 사진은 콜드 박스 공정을 통해 세라믹 샌드로 만들어졌습니다.
그 이후로 세라믹 샌드 혼합 스크러빙 샌드는 콜드 박스 및 핫 박스 공정에서 점차적으로 촉진되어 실린더 헤드 워터 재킷 코어에 적용되었습니다. 6년 이상 안정적으로 생산되어 왔습니다. 콜드 박스 샌드 코어의 현재 사용량은 다음과 같습니다: 샌드 코어의 모양과 크기에 따라 추가된 세라믹 샌드의 양은 30%-50%, 추가된 수지의 총량은 1.2%-1.8%이며, 인장 강도는 2.2-2.7 MPa입니다. (실험실 샘플 테스트 데이터)
요약
실린더 블록과 헤드 주철 부품에는 좁은 내부 공동 구조가 많이 포함되어 있으며, 주입 온도는 일반적으로 1440~1500°C입니다. 모래 코어의 얇은 벽 부분은 모래 코어에 침투하는 용융 철과 같은 고온 용융 철의 작용으로 쉽게 소결되거나 끈적한 모래를 형성하는 계면 반응을 생성합니다. 세라믹 모래의 내화도는 1800°C보다 크고, 세라믹 모래의 실제 밀도는 상대적으로 높으며, 모래를 발사할 때 동일한 직경과 속도를 가진 모래 입자의 운동 에너지는 규사 입자의 1.28배입니다. 모래 코어의 밀도를 증가시킵니다.
이러한 장점은 세라믹 모래를 사용하면 실린더 헤드 주물 내부 구멍에 모래가 달라붙는 문제를 해결할 수 있는 이유입니다.
실린더 블록과 실린더 헤드의 워터 재킷, 흡입 및 배기 부품에 정맥 결함이 있는 경우가 많습니다. 많은 연구 및 주조 관행에 따르면 주조 표면의 정맥 결함의 근본 원인은 규사의 상변화 팽창이며, 이로 인해 열 응력이 발생하여 모래 코어 표면에 균열이 발생하여 용융 철이 발생하는 것으로 나타났습니다. 균열에 침투하기 위해 특히 콜드 박스 공정에서 정맥의 경향이 더 큽니다. 실제로 규사의 열팽창률은 1.5%에 달하는 반면 세라믹 모래의 열팽창률은 0.13%에 불과합니다(1000°C에서 10분간 가열). 열팽창 응력으로 인해 샌드 코어 표면에 균열이 발생할 가능성은 매우 작습니다. 실린더 블록과 실린더 헤드의 모래 코어에 세라믹 모래를 사용하는 것은 현재 정맥 문제에 대한 간단하고 효과적인 해결책입니다.
복잡하고 벽이 얇고 길고 좁은 실린더 헤드 워터 재킷 샌드 코어와 실린더 오일 채널 샌드 코어는 고강도(고온 강도 포함)와 인성을 요구하는 동시에 코어 샌드의 가스 발생을 제어해야 합니다. 전통적으로 코팅사 공정이 주로 사용된다. 세라믹 샌드를 사용하여 수지의 양을 줄이고 고강도 및 저가스 발생 효과를 얻습니다. 수지 및 원사의 성능이 지속적으로 향상됨에 따라 최근 몇 년간 코팅 모래 공정의 일부를 콜드 박스 공정으로 대체하여 생산 효율성을 크게 향상시키고 생산 환경을 개선했습니다.
2. 배기관의 모래 코어 변형 문제를 해결하기 위해 세라믹 샌드를 적용
배기 매니폴드는 오랫동안 고온 교번 조건에서 작동하며 고온에서 재료의 내산화성은 배기 매니폴드의 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 최근 몇 년 동안 국가에서는 자동차 배기가스 배출 기준을 지속적으로 개선해 왔으며, 촉매 기술과 터보차저 기술을 적용하여 배기 매니폴드의 작동 온도를 크게 높여 750°C 이상에 도달했습니다. 엔진 성능이 더욱 향상되면 배기 매니폴드의 작동 온도도 높아집니다. 현재 ZG 40Cr22Ni10Si2(JB/T 13044) 등과 같은 내열 주강이 일반적으로 사용되며 내열 온도는 950°C~1100°C입니다.
배기 매니폴드의 내부 캐비티에는 일반적으로 성능에 영향을 미치는 균열, 콜드 셧, 수축 캐비티, 슬래그 함유물 등이 없어야 하며, 내부 캐비티의 거칠기는 Ra25보다 크지 않아야 합니다. 동시에 파이프 벽 두께의 편차에 대한 엄격하고 명확한 규정이 있습니다. 오랫동안 고르지 못한 벽 두께와 배기 매니폴드 파이프 벽의 과도한 편차 문제는 많은 배기 매니폴드 주조소를 괴롭혀왔습니다.
한 주조소에서는 처음으로 규사로 코팅된 모래 코어를 사용하여 내열성 강철 배기 매니폴드를 생산했습니다. 높은 주입 온도(1470~1550°C)로 인해 모래 코어가 쉽게 변형되어 파이프 벽 두께의 허용 오차를 벗어나는 현상이 발생했습니다. 규사는 고온 상변화로 처리되었지만 다양한 요인의 영향으로 인해 여전히 고온에서 모래 코어의 변형을 극복할 수 없어 파이프 벽 두께에 광범위한 변동이 발생합니다. 이며, 심한 경우 폐기됩니다. 샌드 코어의 강도를 향상시키고 샌드 코어의 가스 발생을 제어하기 위해 세라믹 샌드 코팅 모래를 사용하기로 결정되었습니다. 규사코팅사에 비해 수지첨가량이 36% 적었을 때 상온굴곡강도와 열굴곡강도는 각각 51%, 67% 증가하였고, 가스 발생량은 20% 감소하여 고강도 및 낮은 가스 발생의 공정 요구 사항.
공장에서는 동시 주조를 위해 규사 코팅 모래 코어와 세라믹 모래 코팅 모래 코어를 사용하며, 주조물을 세척한 후 해부 검사를 실시합니다.
코어가 규사 코팅 모래로 만들어진 경우 주물의 벽 두께가 고르지 않고 벽이 얇으며 벽 두께는 3.0-6.2mm입니다. 코어가 세라믹 샌드 코팅 모래로 만들어진 경우 주물의 벽 두께는 균일하고 벽 두께는 4.4-4.6mm입니다. 다음 그림과 같이
규사 코팅 모래
세라믹 샌드 코팅 모래
세라믹 모래로 코팅된 모래는 코어를 만드는 데 사용됩니다. 이는 모래 코어 파손을 제거하고 모래 코어 변형을 줄이며 배기 매니폴드의 내부 캐비티 흐름 채널의 치수 정확도를 크게 향상시키고 내부 캐비티에 모래가 달라붙는 것을 줄여 품질을 향상시킵니다. 주물 및 완제품 가격이 향상되어 상당한 경제적 이익을 얻었습니다.
3. 터보차저 하우징에 세라믹 샌드 적용
터보차저 쉘의 터빈 끝 부분의 작동 온도는 일반적으로 600°C를 초과하며 일부는 950-1050°C까지 올라갑니다. 쉘 재료는 고온에 강하고 주조 성능이 좋아야 합니다. 쉘 구조는 더 콤팩트하고, 벽 두께는 얇고 균일하며, 내부 캐비티는 깨끗합니다. 등은 매우 까다롭습니다. 현재 터보차저 하우징은 일반적으로 내열 강철 주조(예: 독일 표준 DIN EN 10295의 1.4837 및 1.4849)로 만들어지며 내열 연성철도 사용됩니다(예: 독일 표준 GGG SiMo, 미국 표준) 표준 고니켈 오스테나이트 구상철 D5S 등).
1.8 T 엔진 터보차저 하우징, 재질: 1.4837, 즉 GX40CrNiSi 25-12, 주요 화학 조성(%): C: 0.3-0.5, Si: 1-2.5, Cr: 24-27, Mo: 최대 0.5, Ni: 11 -14, 주입 온도 1560℃. 합금은 융점이 높고 수축률이 크며 열간 균열 경향이 강하고 주조 난이도가 높습니다. 주조물의 금속 조직은 잔류 탄화물 및 비금속 개재물에 대한 엄격한 요구 사항을 가지며 주조 결함에 대한 특정 규정도 있습니다. 주조품의 품질과 생산 효율성을 보장하기 위해 성형 공정에서는 필름 코팅된 모래 쉘 코어(및 일부 콜드 박스 및 핫 박스 코어)를 사용한 코어 주조를 채택합니다. 처음에는 AFS50 스크러빙 샌드를 사용하였고 이후 로스팅 규사를 사용하였지만 모래 고착, 버(Burr), 열 균열, 내부 공동의 기공 등의 문제가 정도가 다양하게 나타났습니다.
연구와 테스트를 바탕으로 공장에서는 세라믹 모래를 사용하기로 결정했습니다. 처음에는 코팅완성사(100% 세라믹샌드)를 구매한 후 재생 및 코팅장비를 구매하여 생산과정에서 지속적으로 공정을 최적화하고 세라믹샌드와 스크러빙샌드를 사용하여 원사를 혼합하였습니다. 현재 코팅된 모래는 대략 다음 표에 따라 구현됩니다.
| 터보차저 하우징용 세라믹 샌드 코팅 샌드 프로세스 | ||||
| 모래 크기 | 세라믹 샌드의 비율 % | 수지 첨가 % | 굽힘 강도 MPa | 가스 출력 ml/g |
| AFS50 | 30-50 | 1.6-1.9 | 6.5-8 | ≤12 |
지난 몇 년 동안 이 공장의 생산 공정은 안정적으로 운영되었으며 주조 품질이 좋고 경제적, 환경적 이점이 놀랍습니다. 요약은 다음과 같습니다.
에이. 세라믹 모래를 사용하거나 세라믹 모래와 규사 혼합물을 사용하여 코어를 만드는 것은 주물의 모래 고착, 소결, 정맥 및 열 균열과 같은 결함을 제거하고 안정적이고 효율적인 생산을 실현합니다.
비. 코어 주조, 높은 생산 효율성, 낮은 사철 비율(일반적으로 2:1 이하), 원사 소비량 감소 및 비용 절감;
기음. 코어타설은 폐모래의 전반적인 재활용 및 재생에 도움이 되며, 재생을 위해 열재생을 균일하게 채택합니다. 재생모래의 성능은 모래 세정을 위한 새로운 모래 수준에 도달하여 원사 구매 비용을 줄이고 고형 폐기물 배출량을 줄이는 효과를 얻었습니다.
디. 새로운 세라믹샌드의 첨가량을 결정하기 위해서는 재생사에 포함된 세라믹샌드의 함량을 자주 확인하는 것이 필요합니다.
이자형. 세라믹 모래는 모양이 둥글고 유동성이 좋으며 특이도가 높습니다. 규사와 혼합하면 편석이 발생하기 쉽습니다. 필요한 경우 모래 사격 과정을 조정해야 합니다.
에프. 필름을 덮을 때에는 고품질의 페놀수지를 사용하고, 각종 첨가제도 주의하여 사용하십시오.
4. 엔진 알루미늄 합금 실린더 헤드에 세라믹 샌드 적용
자동차의 출력을 향상시키고, 연료 소비를 줄이며, 배기가스 오염을 줄이고, 환경을 보호하기 위해 자동차 경량화는 자동차 산업의 발전 추세입니다. 현재 실린더 블록 및 실린더 헤드와 같은 자동차 엔진 (디젤 엔진 포함) 주조품은 일반적으로 알루미늄 합금으로 주조되며, 실린더 블록 및 실린더 헤드의 주조 공정에서는 샌드 코어, 금형 중력 주조 및 저압을 사용할 때 캐스팅(LPDC)이 가장 대표적이다.
알루미늄 합금 실린더 블록 및 헤드 주조의 모래 코어, 코팅 모래 및 콜드 박스 공정이 더 일반적이며 고정밀 및 대규모 생산 특성에 적합합니다. 세라믹 샌드를 사용하는 방법은 주철 실린더 헤드 생산과 유사합니다. 알루미늄 합금은 주입 온도가 낮고 비중이 작기 때문에 일반적으로 공장의 콜드 박스 샌드 코어와 같이 강도가 낮은 코어 샌드를 사용하며 수지 첨가량은 0.5-0.6 %, 인장 강도는 0.8-1.2MPa. 코어샌드가 필요합니다. 접힘성이 좋습니다. 세라믹 샌드를 사용하면 첨가되는 수지의 양이 줄어들고 샌드 코어의 붕괴가 크게 향상됩니다.
최근에는 생산환경을 개선하고 주조품의 품질을 향상시키기 위해 무기결합제(변성물유리, 인산염결합제 등 포함)에 대한 연구와 응용이 점점 더 많아지고 있습니다. 아래 사진은 세라믹 샌드 무기 바인더 코어 샌드 알루미늄 합금 실린더 헤드를 사용하는 공장의 주조 현장입니다.
공장에서는 세라믹샌드 무기바인더를 사용하여 코어를 만들고, 바인더 첨가량은 1.8~2.2%이다. 세라믹 샌드의 유동성이 좋기 때문에 샌드 코어가 조밀하고 표면이 완전하고 매끄 럽습니다. 동시에 가스 발생량이 적어 주조 수율이 크게 향상되고 코어 샌드의 붕괴성이 향상됩니다. , 생산환경을 개선하고 녹색생산의 모델이 됩니다.
엔진 주조 산업에 세라믹 모래를 적용하면 생산 효율성이 향상되고 작업 환경이 개선되며 주조 결함이 해결되고 상당한 경제적 이익과 좋은 환경적 이익을 얻을 수 있습니다.
엔진 주조 산업은 코어 샌드의 재생을 지속적으로 증가시키고, 세라믹 샌드의 사용 효율성을 더욱 향상시키며, 고형 폐기물 배출을 줄여야 합니다.
사용 효과와 사용 범위의 관점에서 볼 때 세라믹 모래는 현재 엔진 주조 업계에서 가장 종합적인 성능이 뛰어나고 소비량이 가장 많은 주조 특수 모래입니다.
게시 시간: 2023년 3월 27일
