Pazaudēti putu liešanas pārklājuma kodola pildvielas: pieci izplatīti ugunsizturīgi materiāli

Pazaudēta putu liešana, kā uzlabots gandrīz{0}}neto-formas veidošanas process, kas tieši ietekmē lējumu virsmas kvalitāti un formēšanas precizitāti, pateicoties tā pārklājumu veiktspējai. Ugunsizturīgiem materiāliem kā pārklājumu galvenajām pildvielu sastāvdaļām ir izšķiroša nozīme, lai novērstu smilšu saķeri, kontrolētu termisko izplešanos un uzlabotu liešanas virsmas apdari to fizikālo un ķīmisko īpašību dēļ.

Mēs esam apkopojuši kopsavilkuma tabulu, kā parādīts nākamajā tabulā. Katra materiāla detalizēta analīze tiks sniegta nākamajās nodaļās.

Ķīmiskais sastāvs: Galvenā sastāvdaļa ir cirkonija silikāts (ZrO₂・SiO₂), kura teorētiskais sastāvs ir ZrO₂ 67,2% un SiO₂ 32,8%.

Galvenās īpašības:

Lietojumprogrammas scenāriji:

• Large cast steel components: wind turbine main frames, pressure vessel nozzles, heavy-duty machinery housings (>200 kg)
• Augsti-leģēts tērauds, kur metālu reaktivitāte rada bažas: Cr-Mo tēraudi, Ni-sakausējumi
• Augstas klases kaļamā čuguna lējumi, kam nepieciešama minimāla virsmas slīpēšana (piem., kloķvārpstas, lieli planētu turētāji)
• Jebkurš lējums, kurā pēc-liešanas virsmas apdares izmaksas pārsniedz augstākās kvalitātes materiālu izmaksas

Ierobežojumi un apsvērumi

• Vienības izmaksas ir aptuveni 3–5 reizes lielākas par kvarca pulvera izmaksām, tāpēc to nav ekonomiski izdevīgi lieliem -apjomiem ekonomiskiem lējumiem.
• Augstajam īpatnējam smagumam (4,5–4,7 g/cm³) ir nepieciešams atbilstošs saistvielas saturs un sajaukšanas enerģija, lai iegūtu stabilu pārklājuma suspensiju bez nosēšanās.

Pro padoms:Lieliem lieta tērauda komponentiem, kur pilna cirkona pārklājuma izmaksas-aizliegtas, apsveriet divu-slāņu sistēmu - ar cirkonu-bagātu sejas pārklājumu (1–2 slāņi), kas papildināts ar lētāku agregātu aizmugures pārklājumu.

Chemical Composition: Mainly composed of SiO₂ (purity >95%), ar nelielu daudzumu Al2O3, Fe2O3 un citu piemaisījumu.

Galvenās īpašības:

Vidēja ugunsizturība: aptuveni 1600{2}}1700 grādi, piemērota vidējām un mazām čuguna detaļām (liešanas temperatūra 1200-1300 grādi) un krāsainajiem metāliem (alumīnija/vara sakausējuma liešanas temperatūra 700-1000 grādi).

Kristāla fāzes transformācijas raksturlielumi:
Pie 573 grādiem -kvarcs → -kvarcs ar tilpuma palielināšanos par 0,82%;
870 grādos -kvarcs → -kristobalīts ar tilpuma palielināšanos par 16,3%.
Šis raksturlielums var izraisīt pārklājuma plaisāšanu kvarca pulvera pārklājumu tilpuma svārstību dēļ augstā temperatūrā.

Lietojuma scenāriji:

• Automobiļu bremžu diski, trumuļi un rotori (vidējs čuguns)
• Čuguna cauruļu veidgabali un vārstu korpusi (ieliešanas temperatūra ir mazāka par vai vienāda ar 1300 grādiem)
• Alumīnija sakausējuma dzinēju bloki, cilindru galvas un transmisijas korpusi
• Vara sakausējuma sūkņa sastāvdaļas un dekoratīvā aparatūra

Ierobežojumi un apsvērumi

Fāzes{0}}izmaiņu kreka ir primārais atteices veids. Samazināt, izmantojot:
a) lēni kontrolēts žāvēšanas cikls
b) elastīgu organisko saistvielu iekļaušana
c) pārklājuma slāņa biezuma ierobežošana.

Nav piemērots augstas{0}}oglekļa tēraudam vai nerūsējošajam tēraudam nepietiekamas ugunsizturības un iespējamās SiO₂-FeO reakcijas dēļ saskarnē.

Ilgtermiņa-pārklājuma atkārtota izmantošana ir ierobežota pakāpeniskas kristobalīta konversijas degradējošās pārklājuma struktūras dēļ. Pārraugiet ar XRD, ja atkārtoti izmantojat pārklājuma partijas.

Pro padoms:Sajaucot 10–15% smalka alumīnija oksīda (D50 mazāks vai vienāds ar 20 μm) kvarca-pārklājuma sastāvā, var ievērojami samazināt fāzes{5}izmaiņas plaisāšanu, vienlaikus saglabājot rentablu pildvielu maisījumu.

Ķīmiskais sastāvs: Galvenā sastāvdaļa ir Al2O3 (tīrība ir lielāka par vai vienāda ar 90%), kas pēc tīrības pakāpes klasificēta brūnā korundā (85%) un baltajā korundā (95% vai augstāka).

Galvenās īpašības:

Ugunsizturība
Baltais korunds: 2050 grādi. Brūnais korunds: 1850–1900 grādi. Abi nodrošina lielisku rezervi visiem komerciālajiem liešanas sakausējumiem.

Mehāniskā cietība
Mosa cietība 9 (otrā pēc dimanta). Nodilumizturība 3–5 reizes lielāka par kvarca pulvera izturību, ļaujot atkārtoti izmantot pārklājuma slāni.

Ķīmiskā stabilitāte
Praktiski inerts pret dzelzi, hromu, mangānu un niķeli. Lieliska izturība pret skābiem izdedžiem (bagāts SiO₂-) un bāziskiem izdedžiem (bagāts CaO-).

Siltumvadītspēja
Zemāks par cirkonu (≈ 6 W/m·K pret ≈ 11 W/m·K cirkonim), nodrošinot labāku siltumizolāciju pārklājuma slānī un samazinot dzesēšanas ātruma atšķirības, kas rada atlikušo spriegumu.

Pārklājuma atkārtota izmantošana
Alumīnija oksīda{0}}pārklājumus parasti var atjaunot un atkārtoti izmantot 3–5 reizes pēc atjaunošanas ar saistvielu, ievērojami samazinot lējuma pārklājuma izmaksas, salīdzinot ar ražošanas ciklu.

Lietojuma scenāriji:

• Augsti-leģēts tērauds: nerūsējošā tērauda vārstu korpusi, nodiluma-noturīgas starplikas (Cr-Mo, Mn-tērauds)
• Lieli kaļamā čuguna lējumi, kas pakļauti cikliskai termiskai slodzei: vēja turbīnu rumbas, lieli spararata korpusi
• Lējumi, kam nepieciešamas stingras izmēru pielaides, kur pārklājuma integritāte ir jāsaglabā ilgākā liešanas laikā
• Ražošanas sērijas, kurās svarīga ir pārklājuma atkārtotas izmantošanas ekonomija

Ierobežojumi un apsvērumi

Lielākam īpatnējam svaram (3,9–4,0 g/cm³) nekā kvarcam nepieciešama lielāka saistvielas koncentrācija, lai saglabātu suspensijas stabilitāti; rūpīgi jāpārvalda pārklājuma viskozitāte un glabāšanas laiks.

Baltā korunda augstākās izmaksas salīdzinājumā ar kvarcu ir jāpamato ar sakausējuma sarežģītību vai pārklājuma atkārtotas izmantošanas ekonomiku.

Padoms:Tērauda detaļām ar augstu{0}}Mn nodilumu norādiet balto korundu ar daļiņu izmēru D90, kas ir mazāks vai vienāds ar 75 μm. Rupjākas daļiņas samazina pārklājuma gludumu, būtiski neuzlabojot pildvielu iepakojuma blīvumu. Apvienojumā ar organisko saistvielu, kas nesatur silīcija dioksīdu-, šis sastāvs novērš SiO₂-MnO reakciju, kas rada saskarnes porainību Mn-tērauda lējumos.

Ķīmiskais sastāvs: Galvenā sastāvdaļa ir C (tīrība ir lielāka vai vienāda ar 90%), kas sadalīta pārslu grafītā un mikrokristāliskā grafītā.

Galvenās īpašības:

Ugunsizturība

Grafīts normālā spiedienā nekūst; tas sublimējas aptuveni 3652 grādos. Tas padara to teorētiski par ugunsizturīgāko no visiem pieciem materiāliem -, taču tā oksidācijas jutība ierobežo praktisko pielietojuma temperatūras diapazonu.

Termiskās izplešanās koeficients

(1–2) × 10⁻⁶/ grāds - aptuveni viena- desmitā daļa no kvarca. Šis ir viszemākais CTE no visiem pieciem agregātiem, un tas ir galvenais inženiertehniskais iemesls, lai izvēlētos grafītu -izmēru kritiskiem lējumiem.

Atmosfēras radīšanas samazināšana

Liešanas temperatūrā grafīts reaģē ar jebkuru pieejamo skābekli, veidojot CO un CO₂, radot lokālu reducējošu atmosfēru metāla/pārklājuma saskarnē. Tas nomāc metāla oksidāciju un kavē FeO-SiO₂ reakciju, kas izraisa smilšu saķeri.

Virsmas apdare

Ra 6,3–12,5 μm sasniedzams - vislabākā virsmas apdares veiktspēja no pieciem pildvielām -, pateicoties pašeļļojošai slāņainajai struktūrai, kas metāla sacietēšanas laikā rada gludu saskarni.

Lietojuma scenāriji:

• Pelēkā čuguna precizitātes sastāvdaļas: darbgaldu gultas, virpu galviņas, lieli slaidi
• Kaļamā čuguna lējumi: sadales vārpstas, kloķvārpstas, diferenciāļa korpusi, kuriem nepieciešama izmēru precizitāte
• Sarežģīti plānu{0}}sienu lējumi, kur pārklājuma termiskās izplešanās plaisāšana ir hronisks defekts
• Lējumi, kuros saraušanās porainība ir problēma un ir izdevīga reducējoša atmosfēra cietēšanas laikā

Ierobežojumi un apsvērumi

• Grafīts sāk oksidēties pie ~450 grādiem gaisā, kļūstot ievērojams virs 700 grādiem. LFC darbības ar skābekli bagātā -vidē (piemēram, nepietiekama smilšu sablīvēšana) izraisīs agregātu izdegšanu un pārklājuma kļūmi.
• Not suitable for steel castings: at steel pouring temperatures (>1450 grādi), oglekļa uztveršana no grafīta var mainīt liešanas virsmas ķīmisko sastāvu, izraisot virsmas cietības izmaiņas.
• Grafīts ir elektriski vadošs -, kas attiecas uz pārklājumiem, kas tiek uzklāti veidnēm, ko izmanto jebkurā LFC elektromagnētiskās apstrādes variantā.

Piezīme:Sarežģītu plānu -sienu kaļamā čuguna lējumiem grafīta/cirkona maisījuma pārklājums (70:30 pēc svara) nodrošina grafīta zemo-izplešanos un virsmas apdari, savukārt cirkona komponents nodrošina ķīmisku pret-iekļūšanu.

Ķīmiskais sastāvs: Dabīgais aluminosilikāta minerāls (Al₂O₃・SiO₂), kas satur 63,1% Al2O3 un 36,9% SiO₂.

Galvenās īpašības:

Augstas{0}}temperatūras fāzes transformācijas īpašības:

Pie 1100-1450 grādiem zilais kianīts pakāpeniski pārvēršas mullītā (3Al₂O₃・2SiO₂), ar tilpuma palielināšanos par 15-20%, aizpildot pārklājuma mikroplaisas;
1810 grādu temperatūrā mullīts sadalās korundā (Al2O3) un šķidrā SiO₂, saglabājot ugunsizturību virs 1800 grādiem.
Izmaksu priekšrocība: cena ir tikai 60-70% no korunda pulvera, un resursu rezerves ir bagātīgas.

Lietojumprogrammas scenāriji:

• Vidējas-līdz-augstas temperatūras lējumi, kur korunds ir tehniski piemērots, bet izmaksas ir ierobežojošas: augstas-mangāna tērauda dilstošās daļas, lielaslietie tērauda zobrati
• Lējumi ar sarežģītu iekšējo ģeometriju, kur pārklājuma termisko mikro-plaisu pašdziedēšana ir būtiska, lai novērstu metāla iespiešanos
• Lietuves, kas cenšas samazināt pārklājuma materiālu izmaksas, izmantojot esošās{0}}korunda bāzes receptes, nemainot uzklāšanas aprīkojumu vai procedūras
• Lietojumi, kur pārklājums iedarbojas uz ilgāku sacietēšanas laiku (lielu{0}}sekciju lējumus) un ir nepieciešama plaisu-sadzišana ieliešanas laikā

Ierobežojumi un apsvērumi

The self-healing mechanism relies on the thermal cycle reaching the kyanite→mullite transformation temperature (>1100 grādi). Zemas-temperatūras krāsaino metālu liešanas lietojumprogrammās šī transformācija var netikt pilnībā aktivizēta, un tiek zaudēts paš-ārstēšanas ieguvums.

15–20% tilpuma izplešanās transformācijas laikā rada pārklājuma iekšējo spriegumu. Ja pārklājums ir pārāk biezs vai uzklāts ar nepietiekamu elastību, šī izplešanās var izraisīt atslāņošanos, nevis plaisu{3}}aizpildīšanu.

Fāzu transformācijas uzvedība ir jutīga pret daļiņu izmēru: rupjāks kianīts (D50 > 75 μm) izplešas mazāk vienmērīgi un var atstāt nereaģējušus serdes, samazinot plaisu-aizpildījuma pakāpi. Lai iegūtu ticamus rezultātus, norādiet D50 mazāku vai vienādu ar 45 μm.

Padoms:Kianīta pašdziedināšanas spēja{0}} padara to īpaši vērtīgu augsta-mangāna (Hadfīlda) tērauda lējumos, kurus ielej augstā temperatūrā (1450–1500 grādi) un kuriem ir ilgs sacietēšanas laiks. Termiskais cikls lieliski atbilst kianīta-uz-mullīta transformācijas logam, vienlaikus nodrošinot augstu ugunsizturību un izturību pret plaisām. Šī kombinācija ir ļāvusi dažām lietuvēm samazināt metāllūžņu daudzumu par 30–40%, salīdzinot ar kvarca{10}pārklājumiem šajā konkrētajā lietojumā.

Vai es varu sajaukt dažādus pildvielu veidus?
Jā. Agregātu (piem., cirkons + grafīts) sajaukšana ļauj pielāgot pārklājuma veiktspēju. Vienkārši nodrošiniet saderību ar saistvielu sistēmu un stabilu balstiekārtu-vienmēr vispirms apstipriniet ar izmēģinājuma lējumu.

Kā mitrums un augstums ietekmē pārklājumu?
Humidity is the main factor: >80% RH var dubultot žāvēšanas laiku un izraisīt gāzes porainību. Pārejiet uz spirta{2}}pārklājumu vai izmantojiet sausinātas žāvēšanas kameras. Augstumam ir neliela ietekme, un to parasti var ignorēt.

Kāds daļiņu izmērs man jānorāda?
Vispārējs noteikums: sejas pārklājums D50 15–30 μm (virsmas apdarei), aizmugures pārklājums D50 30–75 μm (caurlaidībai). Sarežģītiem plānsienu{5}}lējumu veidiem bimodāls maisījums (smalks + rupjš) optimizē gan apdari, gan gāzes izdalīšanos.

Cik pārklājuma slāņu ir nepieciešams?
Parasti 2–4 iegremdēšanas kārtas, no kurām katra tiek žāvēta pirms nākamās. Mērķa kopējais sausais biezums: 0,5–0,8 mm maziem lējumiem, 1,0–1,5 mm lieliem/sarežģītiem lējumiem. Ļoti plānas sienas (<5 mm) should not exceed 2 layers.

Biežākie pārklājuma defekti un pamatcēloņi?

• Mehāniskā smilšu saķere: Metāla iespiešanās → zems ugunsizturīgs pildviela, plaisas vai plāns pārklājums. → Jauniniet apkopojumu vai uzlabojiet lietojumprogrammu.
• Ķīmiskā smilšu saķere: pildviela reaģē ar metālu oksīdiem (piem., kvarcu ar augstu -Mn saturu tēraudu). → Pāriet uz inertu pildvielu (cirkons, alumīnija oksīds).
• Rupja virsma: pārāk rupja pildviela, pārāk maz slāņu vai nepilnīga izžūšana. → Samaziniet daļiņu izmēru, pievienojiet slāņus, nodrošiniet žāvēšanu.
• Virsmas porainība: Pārklājums ir pārāk blīvs, lai izplūstu gāze. → Pielāgojiet daļiņu izmēra sadalījumu vai samaziniet pārklājuma biezumu.

Pazaudētiem putuplasta liešanas pārklājumiem nav viena "labākā" ugunsizturīgā agregāta. Katrs no pieciem šajā rakstā apskatītajiem materiāliem aizņem noteiktu veiktspējas nišu, un optimālā izvēle ir atkarīga no liešanas sakausējuma, daļas ģeometrijas, ražošanas apjoma un pieņemamās izmaksu struktūras.

Hansheng Automation ir profesionāls precīzijas mehānisko komponentu ražotājs. Mēs bieži piedāvājam dažādusprecīzijas lējumiunmehāniski apstrādātas detaļaspriekštabakas iepakošanas iekārtastādās valstīs kā Indonēzija, Dubaija un Bangladeša. Mēs atzinīgi vērtējam jūsu tehnisko konsultāciju par pārklājuma optimizāciju un ar prieku pārrunāsim ar jums specifiskās liešanas problēmas, ar kurām jūs varat saskarties.

Sazinieties ar mums