세라믹 모래의 화학 성분은 주로 Al2O3 및 SiO2이며 세라믹 모래의 광물상은 주로 강옥상 및 멀라이트상이며 소량의 비정질상입니다.세라믹 모래의 내화도는 일반적으로 1800°C 이상이며 고경도 알루미늄-실리콘 내화 재료입니다.
세라믹 샌드의 특성
● 높은 내화도;
● 작은 열팽창 계수;
● 높은 열전도율;
● 대략적인 구형, 작은 각도 계수, 좋은 유동성 및 소형 능력;
● 매끄러운 표면, 균열 없음, 융기 없음;
● 다양한 주조 금속 재료에 적합한 중립 재료;
● 입자의 강도가 높고 쉽게 부서지지 않습니다.
● 입자 크기 범위가 넓고 공정 요구 사항에 따라 혼합을 사용자 정의할 수 있습니다.
엔진 주물에 세라믹 모래 적용
1. 세라믹 모래를 사용하여 주철 실린더 헤드의 정맥, 모래 고착, 부러진 코어 및 모래 코어 변형을 해결하십시오.
● 엔진의 가장 중요한 주물인 실린더 블록과 실린더 헤드
● 내부 캐비티의 형상이 복잡하고 치수 정확도 및 내부 캐비티 청정도에 대한 요구 사항이 높습니다.
● 대량 배치
생산 효율성과 제품 품질을 보장하기 위해,
● 생사(주로 정수압 스타일링 라인) 조립 라인 생산이 일반적으로 사용됩니다.
● 샌드 코어는 일반적으로 콜드 박스 및 수지 코팅 샌드(쉘 코어) 공정을 사용하며 일부 샌드 코어는 핫 박스 공정을 사용합니다.
● 실린더 블록의 샌드 코어와 헤드 캐스팅의 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 용철로 오랫동안 둘러싸여 모래 청소가 어렵고 특수 청소 장비가 필요합니다. 과거에는 모든 규사가 주조에 사용되었습니다. 이는 실린더 블록과 실린더 헤드의 워터 재킷 주물에서 정맥과 모래 고착 문제를 일으켰습니다.코어 변형 및 부러진 코어 문제는 매우 일반적이며 해결하기 어렵습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 2010년경부터 FAW, Weichai, Shangchai, Shanxi Xinke 등과 같은 일부 유명한 국내 엔진 주조 회사가 실린더 블록을 생산하기 위해 세라믹 모래를 적용하는 연구 및 테스트를 시작했습니다. 실린더 헤드 워터 재킷 및 오일 통로.동일한 샌드 코어는 내부 캐비티 소결, 샌드 스티킹, 샌드 코어 변형 및 깨진 코어와 같은 결함을 효과적으로 제거하거나 줄입니다.
팔로우 사진은 콜드 박스 공정으로 세라믹 모래로 만들어집니다.
그 이후로 세라믹 모래 혼합 스크러빙 샌드는 콜드 박스 및 핫 박스 공정에서 점차 촉진되었으며 실린더 헤드 워터 재킷 코어에 적용되었습니다.6년 이상 안정적으로 생산되고 있습니다.콜드 박스 샌드 코어의 현재 사용량은 샌드 코어의 모양과 크기에 따라 추가되는 세라믹 모래의 양은 30%-50%이고 추가되는 수지의 총량은 1.2%-1.8%이며 인장 강도는 2.2-2.7 MPa입니다.(실험실 샘플 테스트 데이터)
요약
실린더 블록 및 헤드 주철 부품은 좁은 내부 캐비티 구조를 많이 포함하고 있으며 주입 온도는 일반적으로 1440-1500°C입니다.샌드 코어의 얇은 벽 부분은 용융 철이 샌드 코어에 침투하는 것과 같은 고온 용철의 작용으로 쉽게 소결되거나 계면 반응을 일으켜 끈적한 모래를 형성합니다.세라믹 모래의 내화도는 1800°C 이상이며 세라믹 모래의 실제 밀도는 상대적으로 높으며 동일한 직경과 속도를 가진 모래 입자의 운동 에너지는 모래를 발사할 때 규사 입자의 1.28배입니다. 샌드 코어의 밀도를 높입니다.
이러한 장점은 세라믹 모래를 사용하여 실린더 헤드 주물의 내부 공동에 모래가 달라붙는 문제를 해결할 수 있는 이유입니다.
워터 재킷, 실린더 블록 및 실린더 헤드의 흡기 및 배기 부품에는 종종 정맥 결함이 있습니다.많은 연구와 주조 관행에 따르면 주조 표면의 정맥 결함의 근본 원인은 열 응력을 유발하는 규사의 상 변화 팽창으로 모래 코어 표면에 균열이 발생하여 용선이 발생합니다. 특히 콜드박스 공정에서 크랙으로 침투하는 경향이 더 큽니다.실제로 규사의 열팽창률은 1.5%로 높은 반면 세라믹사의 열팽창률은 0.13%(1000°C에서 10분간 가열)에 불과합니다.열팽창 응력으로 인해 모래 코어 표면의 균열 가능성은 매우 적습니다.실린더 블록과 실린더 헤드의 모래 코어에 세라믹 모래를 사용하는 것은 현재 베인 문제에 대한 간단하고 효과적인 해결책입니다.
복잡하고 얇은 벽의 길고 좁은 실린더 헤드 워터 자켓 샌드 코어 및 실린더 오일 채널 샌드 코어는 고강도 (고온 강도 포함) 및 인성이 요구되며 동시에 코어 샌드의 가스 발생을 제어해야 합니다.전통적으로 코팅된 모래 공정이 주로 사용됩니다.세라믹 모래를 사용하여 수지의 양을 줄이고 고강도 및 낮은 가스 발생 효과를 얻습니다.수지와 생사의 지속적인 성능 향상으로 인해 최근 몇 년 동안 콜드 박스 공정이 코팅된 모래 공정의 일부를 대체하여 생산 효율성을 크게 개선하고 생산 환경을 개선했습니다.
2. 배기관의 모래 코어 변형 문제를 해결하기 위해 세라믹 모래 적용
배기 매니폴드는 장시간 고온 교대 조건에서 작동하며 고온에서 재료의 내산화성은 배기 매니폴드의 수명에 직접적인 영향을 미칩니다.최근 몇 년 동안 중국은 자동차 배기 가스의 배출 기준을 지속적으로 개선했으며 촉매 기술과 터보 차징 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) 등의 내열주강이 일반적으로 사용되고 있으며 내열온도는 950℃~1100℃이다.
배기 매니폴드의 내부 캐비티는 일반적으로 성능에 영향을 미치는 균열, 콜드 셧, 수축 캐비티, 슬래그 개재물 등이 없어야 하며 내부 캐비티의 거칠기는 Ra25 이하가 요구됩니다.동시에 파이프 벽 두께 편차에 대한 엄격하고 명확한 규정이 있습니다.오랫동안 불균일한 벽 두께와 배기 매니폴드 파이프 벽의 과도한 편향 문제가 많은 배기 매니폴드 주조 공장을 괴롭혔습니다.
한 주조 공장에서는 내열 강철 배기 매니폴드를 생산하기 위해 처음으로 실리카 모래 코팅 모래 코어를 사용했습니다.높은 주입 온도(1470-1550°C)로 인해 샌드 코어가 쉽게 변형되어 파이프 벽 두께에서 허용 오차를 벗어난 현상이 발생했습니다.규사가 고온 상변화 처리를 받았지만 다양한 요인의 영향으로 여전히 고온에서 모래 코어의 변형을 극복할 수 없어 파이프 벽 두께의 광범위한 변동이 발생합니다. , 심할 경우 폐기 처분합니다.사심의 강도를 향상시키고 사심의 가스 발생을 제어하기 위해 세라믹사를 코팅한 모래를 사용하기로 하였다.규사를 입힌 모래에 비해 수지 첨가량이 36% 적으면 상온 굽힘 강도와 열 굽힘 강도가 51%, 67% 증가하고 가스 발생량이 20% 감소하여 규정을 충족합니다. 고강도 및 낮은 가스 발생의 공정 요구 사항.
공장에서는 동시 주조를 위해 실리카 샌드 코팅 샌드 코어와 세라믹 샌드 코팅 샌드 코어를 사용하고 주물을 세척한 후 해부학적 검사를 수행합니다.
코어가 규사 코팅 모래로 만들어진 경우 주물은 벽 두께가 고르지 않고 벽이 얇으며 벽 두께는 3.0-6.2mm입니다.코어가 세라믹 모래 코팅 모래로 만들어지면 주물의 벽 두께가 균일하고 벽 두께가 4.4-4.6mm입니다.다음 그림으로
규사 코팅 모래
세라믹 모래 코팅 모래
세라믹 샌드 코팅 모래는 코어를 만드는 데 사용되어 샌드 코어 파손을 제거하고 샌드 코어 변형을 줄이며 배기 매니폴드의 내부 캐비티 흐름 채널의 치수 정확도를 크게 향상시키고 내부 캐비티에 모래가 달라붙는 것을 줄여 품질을 향상시킵니다. 주물 및 완제품 평가 및 상당한 경제적 이익 달성.
3. 터보차저 하우징에 세라믹 샌드 적용
터보차저 쉘의 터빈 말단 작동 온도는 일반적으로 600°C를 초과하며 일부는 950-1050°C까지 도달하기도 합니다.쉘 소재는 고온에 강하고 주조 성능이 우수해야 합니다.쉘 구조가 더 콤팩트하고 벽 두께가 얇고 균일하며 내부 캐비티가 깨끗하다는 등 매우 까다 롭습니다.현재 터보차저 하우징은 일반적으로 내열강 주물(예: 독일 표준 DIN EN 10295의 1.4837 및 1.4849)로 만들어지며 내열 구상흑연주철(독일 표준 GGG SiMo, 미국 표준 고니켈 오스테나이트 구상흑연주철 D5S 등).
1.8T 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: Max 0.5, Ni: 11 -14, 주입 온도 1560℃.합금은 융점이 높고 수축률이 크며 열간 균열 경향이 강하고 주조 난이도가 높습니다.주조의 금속 조직에는 잔류 탄화물 및 비금속 개재물에 대한 엄격한 요구 사항이 있으며 주조 결함에 대한 특정 규정도 있습니다.주조의 품질과 생산 효율성을 보장하기 위해 성형 공정은 필름 코팅 샌드 쉘 코어(및 일부 콜드 박스 및 핫 박스 코어)를 사용하는 코어 주조를 채택합니다.처음에는 AFS50 스크러빙 샌드를 사용한 후 로스팅된 규사를 사용하였으나 샌드 스티킹, 버, 열 균열 및 내부 캐비티의 기공과 같은 문제가 다양한 정도로 나타났습니다.
연구와 테스트를 바탕으로 공장은 세라믹 모래를 사용하기로 결정했습니다.처음에 완성 된 코팅 된 모래 (100 % 세라믹 모래)를 구입 한 다음 재생 및 코팅 장비를 구입하고 생산 과정에서 공정을 지속적으로 최적화하여 세라믹 모래와 수세미를 사용하여 생사를 혼합합니다.현재 코팅된 모래는 대략 다음 표에 따라 구현됩니다.
| 터보차저 하우징용 세라믹 샌드 코팅 샌드 공정 | ||||
| 모래 크기 | 세라믹 모래 %의 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 운영되고 있으며 주물의 품질이 우수하고 경제적 및 환경적 이점이 현저합니다.요약은 다음과 같습니다.
ㅏ.세라믹 모래를 사용하거나 세라믹 모래와 실리카 모래의 혼합물을 사용하여 코어를 만들고 모래 고착, 소결, 정맥 형성 및 주물의 열 균열과 같은 결함을 제거하고 안정적이고 효율적인 생산을 실현합니다.
비.코어 주조, 높은 생산 효율, 낮은 사철 비율(일반적으로 2:1 이하), 적은 원사 소비 및 낮은 비용;
씨.코어 주입은 폐기물 모래의 전반적인 재활용 및 재생에 도움이 되며 열 재생은 재생을 위해 균일하게 채택됩니다.재생 모래의 성능은 모래를 닦는 새 모래 수준에 도달하여 원사 구매 비용을 줄이고 고형 폐기물 배출을 줄이는 효과를 얻었습니다.
디.추가된 새로운 세라믹사의 양을 결정하기 위해 재생사에서 세라믹사의 함량을 자주 확인할 필요가 있습니다.
이자형.세라믹 모래는 모양이 둥글고 유동성이 좋으며 특이성이 큽니다.규사와 혼합하면 편석이 일어나기 쉽습니다.필요한 경우 샌드 슈팅 프로세스를 조정해야 합니다.
에프.필름을 덮을 때 고품질의 페놀수지를 사용하고 각종 첨가제를 주의하여 사용한다.
4. 엔진 알루미늄 합금 실린더 헤드에 세라믹 모래 적용
자동차의 출력을 향상시키고, 연료 소비를 줄이고, 배기 오염을 줄이고, 환경을 보호하기 위해 경량 자동차는 자동차 산업의 발전 추세입니다.현재 실린더 블록 및 실린더 헤드와 같은 자동차 엔진 (디젤 엔진 포함) 주조는 일반적으로 알루미늄 합금으로 주조되며 실린더 블록 및 실린더 헤드의 주조 공정은 샌드 코어, 금형 중력 주조 및 저압을 사용할 때 캐스팅(LPDC)이 가장 대표적이다.
알루미늄 합금 실린더 블록 및 헤드 주조의 샌드 코어, 코팅된 모래 및 콜드 박스 공정이 더 일반적이며 고정밀 및 대규모 생산 특성에 적합합니다.세라믹 모래를 사용하는 방법은 주철 실린더 헤드 생산과 유사합니다.알루미늄합금은 주조온도가 낮고 비중이 작기 때문에 일반적으로 공장의 콜드박스 샌드코어와 같은 저강도 코어샌드가 사용되며 수지첨가량은 0.5~0.6%, 인장강도는 0.8-1.2MPa.코어 샌드가 필요합니다. 접을 수 있습니다.세라믹 모래를 사용하면 추가되는 수지의 양이 줄어들고 모래 코어의 붕괴가 크게 개선됩니다.
최근에는 생산환경의 개선과 주물의 품질향상을 위하여 무기바인더(변성물유리, 인산염바인더 등 포함)에 대한 연구와 응용이 증가하고 있다.아래 사진은 세라믹사 무기 바인더 코어사 알루미늄 합금 실린더 헤드를 사용하는 공장의 주조 현장입니다.
공장에서는 세라믹사 무기 바인더를 사용하여 코어를 만들고 바인더의 첨가량은 1.8~2.2%입니다.세라믹 모래의 좋은 유동성으로 인해 모래 코어가 조밀하고 표면이 완전하고 매끄럽고 동시에 가스 발생량이 적어 주물의 수율을 크게 향상시키고 코어 모래의 붕괴성을 향상시킵니다. , 생산환경을 개선하고 녹색생산의 모범이 됩니다.
엔진 주조 산업에서 세라믹 모래를 적용하면 생산 효율성이 향상되고 작업 환경이 개선되며 주조 결함이 해결되고 상당한 경제적 이점과 우수한 환경 이점이 달성됩니다.
엔진 파운드리 산업은 계속해서 코어 샌드의 재생을 증가시키고 세라믹 샌드의 사용 효율을 더욱 향상시키며 고형 폐기물 배출을 줄여야 합니다.
사용 효과와 사용 범위의 관점에서 세라믹 모래는 현재 엔진 주조 산업에서 가장 종합적인 성능과 가장 큰 소비를 가진 주조 특수 모래입니다.
게시 시간: 2023년 3월 27일
