크랭크축 철 주형 코팅 모래 주조 및 생산 공정 제어

크랭크샤프트 주조에 크랭크샤프트 코팅사 공정을 채택하면 점토사 공정이 단순화될 뿐만 아니라 재료 성능이 향상될 뿐만 아니라 공정 비용도 절감됩니다. 크랭크샤프트 코팅 샌드 공정은 국내 샤프트 산업의 발전 추세가 되었으며 업계 내에서 홍보할 가치가 있습니다. 크랭크샤프트는 엔진의 핵심 부품 중 하나로, 그 성능은 엔진의 서비스 성능과 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 크랭크샤프트가 작동할 때 교대로 큰 하중 굽힘 모멘트, 토크 및 충격을 견뎌냅니다. 일반적인 파손 형태는 굽힘 피로 파손 및 저널 마모입니다. 따라서, 크랭크샤프트 소재는 높은 강성, 피로강도 및 우수한 내마모성을 갖는 것이 요구된다. 특히 최근에는 터보차저 엔진의 적용이 증가함에 따라 크랭크샤프트의 내부 품질, 블랭크 정확도 및 표면 거칠기에 대한 요구 사항이 점점 더 높아지고 있습니다. 철주형 코팅사주물은 성형된 철주형(그림 1 참조)의 내부 공동에 5~8mm 두께의 열경화성 주물사 층을 균일하게 코팅하여 주형(그림 2 참조)을 형성하는 주조공정입니다. ). 철주형 코팅 모래주형의 강성이 좋고 상대적으로 얇은 코팅 모래층으로 인해 주물은 냉각 속도가 빠르고 모래 입자 크기가 미세합니다(일반적으로 200메시). 따라서 주물의 치수정밀도, 치밀성, 표면품질, 결정립 미세화도, 구상화율을 획기적으로 향상시킬 수 있음과 동시에 Riser-less 주조를 실현할 수 있다.

철주형 코팅 모래라인의 생산 공정 흐름은 그림 3에 나와 있습니다. 현재 철주형 코팅 모래라인의 공정 레이아웃에는 다양한 형태가 있으며 개방형 라인 레이아웃이 가장 일반적입니다. 다양한 크랭크샤프트 생산을 위한 다양한 냉각 시간 요구 사항을 충족할 수 있고 동시에 생산 과정에서 철 금형의 이동 및 추진에 대한 기계화 및 자동 제어를 편리하게 실현할 수 있습니다.

코팅사 성형 공정은 철주형 코팅사 주조의 핵심 공정으로, 전체 생산 공정과 크랭크샤프트의 수율에 직접적인 영향을 미칩니다. 처음에는 철주형 코팅 모래 공정이 기계화 수준이 낮은 핫박스 코어 슈터를 차용했습니다. 현재 많은 국내 주조 기계 제조업체는 특수 철 주형 코팅 모래 장비를 생산하고 있으며 일부는 주형 폐쇄부터 모래 발사 후 철 주형 제거까지 전체 프로세스 PLC 터치 스크린 자동 제어를 실현할 수 있습니다.

정상적인 생산 과정에서 철 금형 온도는 일반적으로 약 230°C로 제어됩니다. 온도가 너무 낮으면 코팅된 모래가 완전히 경화되지 않아 쉘 강도가 낮아지고 가스 발생량이 높아집니다. 온도가 너무 높으면 금형 쉘이 타서 부서지기 쉬우거나 유동 공정 중에 코팅된 모래가 경화되어 금형 쉘 강도가 손상되고 크랭크 샤프트의 모래 접착 및 모래 혼입이 쉽게 발생합니다. 처음 사용하기 위해 철주형을 가열하는 방법에는 일반적으로 두 가지가 있습니다. 하나는 가열을 위해 철 주형을 코어 가마에 넣은 다음 하나씩 성형하는 것입니다. 다른 하나는 냉철주형을 하나씩 닫은 후 패턴과 형판(형판에는 전열관이 장착되어 있음)을 통해 철형을 가열하여 성형하는 것이다. 이 방법은 새로운 철주형을 첫 번째 생산에 사용할 때 상대적으로 느립니다. 정상적인 생산 시 철주형의 잔열을 코팅사로 활용할 수 있어 별도의 가열이 필요하지 않습니다.

샌드 슈팅은 유동화된 코팅된 모래를 저압 압축 공기(0.4MPa)에 의해 공동 내부로 불어넣는 공정이며 샌드 슈팅 시간은 1~2초에 불과합니다. 이 과정에는 두 가지 주요 연결 고리가 있습니다. 하나는 배기이고 다른 하나는 모래 누출입니다. 샌드 슈팅 과정에서 코팅된 모래가 주입되는 동안 압축 공기도 캐비티 안으로 들어갑니다. 철금형의 배기가 원활하지 않으면 필연적으로 사격부족, 에어포켓 등 불량이 발생하게 됩니다. 일반적으로 사용되는 해결방법은 다음과 같다. ① 이형면 부근의 잔류가스에 대하여 형판 위에 형판보다 0.1~0.2mm 높은 4개의 보스를 만들어 형판과 철주형 사이에 틈을 만들어 배출시킨다. 잔류 가스. ② 개별 막다른 부분에 배기 플러그를 추가하거나 템플릿에 배기 홈을 새겨 잔류 가스를 배출시킵니다. 이 두 가지 방법은 실제 생산에서 매우 효과적입니다. 모래 사격시 모래 사격 머리의 모래 사격 구멍은 철형의 모래 사격 구멍과 정렬되고 모래 사격 판의 아래쪽 평면은 철형의 위쪽 평면에 단단히 밀착 된 다음 모래 사격이 이루어집니다. 수행. 그러나 실제 생산에서는 철주형을 주조 가공한 후의 응력변형, 철주형의 지속적인 가열과 냉각으로 인한 변형, 철주형 상면의 돌기 등으로 인해 틈이 발생하게 된다. 모래 사격 중에 철 주형의 상부 표면과 모래 사격 판의 하부 평면 사이에 모래 사격 중에 모래가 틈에서 흘러 나옵니다. 모래 누출은 모래를 낭비하고, 작업 환경을 악화시키며, 캐비티가 견고하게 채워지지 않아 폐기물이 발생하게 할 뿐만 아니라, 모래 유속이 너무 빨라 작업자가 부상을 입을 가능성이 매우 높습니다. 현재 일반적으로 사용되는 방법은 다음과 같습니다. ① 모래 사격판의 아래쪽 표면에 평면보다 5mm 높은 실리카겔 패드를 상감합니다. ② 모래사격판의 모래사격노즐은 이동형, 압축형으로 제작되었으며 뒷면에는 압축스프링이 설치되어 있다. 이러한 방식으로, 모래 분사 노즐은 철 주형의 모래 분사 구멍 주변과 밀착되어 모래 누출을 방지할 수 있습니다. 철주형이 심하게 변형되면 철주형의 윗면에서 모래가 새는 것은 물론, 철주형의 하면과 거푸집판 사이에 큰 틈이 생기며 이때 상하부만 철 주형의 표면을 대패질한 후 사용할 수 있습니다.

실제 생산에서는 생산 효율성을 보장하기 위해 크랭크 샤프트가 약 230°C로 냉각된 상태에서 상자를 여는 것이 불가능합니다. (일반적으로 상자는 붓고 15~20분 후에 열립니다.) 매우 얇게 코팅된 모래층으로 인해 철주형의 온도는 타설 후 급격히 상승합니다. 1사이클 후 철주형의 온도는 약 350~400°C 정도이며, 점점 높아져 정상적인 생산이 불가능해집니다. 자연 냉각은 너무 느리기 때문에 쇠주형의 냉각 속도를 높이기 위해 쇠주형에 물을 부어 주면 쇠주형이 깨지기 쉽습니다. 현재 철주형 코팅사선을 생산하는 국내 제조업체에서는 철주형 냉각용 특수 장비를 생산하지 않습니다. 철주형 냉각 문제를 해결하기 위해 그림 4 및 그림 5와 같이 실제 상황에 따라 냉각 장치를 특별히 설계했습니다. 노즐 구조는 그림 5에 나와 있습니다. 압축 공기가 파이프에 들어간 후 흐름이 감소 슬리브를 통해 공기의 속도가 가속되고 구리 파이프 개구부에 더 큰 부압이 형성됩니다. 구리관의 다른 쪽 끝은 산소관으로 물탱크와 연결되어 물탱크 안의 물에 담근 후 구리관 안의 물을 빨아냅니다. 고속 공기 흐름에 의해 물이 원자화되고, 파이프 입구의 원뿔과 아래의 원뿔을 통해 미스트가 원뿔 모양으로 철주형 표면에 분사됩니다. 이 냉각 장치는 다중 헤드 원자화 냉각을 채택하여 철 주형이 고르게 냉각되어 철 주형의 변형 및 균열을 줄이고 철 주형의 수명을 향상시킵니다. 동시에 철주형 표면에 물 미스트를 분사하면 철주형 표면에 고온 수증기막층이 빠르게 형성됩니다. 압축 공기의 고속 기류는 고온의 수증기막을 적시에 날려 버려 철 금형의 냉각 속도를 가속화하고 생산 라인의 지속적인 생산 요구를 충족시킵니다.

페놀수지는 코팅된 모래의 경화제로 사용되기 때문에 용철을 캐비티에 부을 때 많은 양의 가스가 발생합니다. 가스가 제때에 배출되지 않으면 필연적으로 주조 기공이 발생하고 주입 불량이 불충분하게 발생합니다. 따라서 상부 금형 패턴에 배기 구멍을 설계하고 모래 발사 바늘을 통해 상부 금형 표면에서 약 5mm 떨어진 곳에 코팅 된 모래를 배출하는 것 외에도 절단면의 네 모서리에 0.5mm 두께의 철판을 패딩합니다. 형폐를 하여 이형면에 틈을 형성하여 가스를 배출시키는 방식입니다.

철 주형 코팅 모래 공정은 주물의 빠른 냉각으로 인해 더 미세한 입자, 더 높은 구형화 수준, 더 나은 표면 품질 및 더 나은 기계적 특성을 가진 주물을 얻기 위한 유리한 조건을 제공합니다. 그러나 이는 또한 용선의 용해, 구형화, 접종 및 주입에 대한 더 높은 요구 사항을 제시합니다.

철주형 피복사 공정에서는 주조 냉각속도가 빠르기 때문에 Cavity로 유입되는 용철 중의 개재물 및 가스가 쉽게 떠오르지 않고 슬래그 개재물 및 기공을 형성할 가능성이 매우 높으며, 동시에 또한 콜드 셧을 형성하기 쉽습니다. 따라서 철주형코팅사 공정의 생산에는 고온의 깨끗한 용선이 요구된다. 이제 코크스 가격의 상승으로 인해 중주파 유도로의 용해 비용은 더 이상 큐폴라보다 높지 않습니다. 동시에 중주파 유도로는 화학적 조성이 안정되고 온도가 높으며 청결한 용선을 얻을 수 있어 연속 생산 수요를 충족시킬 수 있습니다. 따라서 중주파 유도로는 크랭크샤프트 주조용 철주형 코팅사 공정에서 용융을 위한 최선의 선택입니다. 일반적으로 중주파유도로의 출탕온도는 약 1500℃이다. 또한, 철주형 피복사 공정에서는 주물 냉각속도가 빠르고, 중주파 유도로에서 용해된 용철의 과냉각도가 크기 때문에 주물은 백주철 및 유리 시멘타이트를 형성하는 경향이 크다. 주조물이 냉각된 후에 형성될 가능성이 높습니다. 따라서 배칭의 탄소-규소 당량은 점토사 성형 공정의 탄소-규소 당량보다 높아야 합니다. 일반적으로 사용되는 화학 성분은 표에 나와 있습니다.

구상화 처리는 연성철 크랭크샤프트 생산에서 중요한 부분입니다. 흑연의 형태는 크랭크샤프트 본체의 강도 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 현재 중국에서 사용되는 주요 구상화제는 희토류 마그네슘-규소-철 복합 구상화제이다. 구상화제 등급의 선택은 주로 흡수율과 반응의 안정성 여부를 고려합니다. 철주형 피복사 공정은 전기로 용철의 출탕온도가 상대적으로 높기 때문에 FeSiMg6Re1.6과 같은 낮은 등급의 구상화제가 적합하다. 황과 마그네슘의 반응으로 생성되는 2차 슬래그를 줄이기 위해서는 잔류 희토류 마그네슘이 너무 높지 않아야 한다. 현재의 플런지 방식 구형화는 연기와 분진이 많이 발생하기 때문에 저마그네슘 코어드 와이어를 사용한 와이어 송급 방식을 채택하고 있으며 플런지 방식보다 효과가 더 안정적입니다.

철주형 피복사 공정의 냉각 속도가 빠르고, 전기로 용철의 과냉각도가 크기 때문에 주물은 응고 과정에서 백주철을 형성하는 경향이 크다. 따라서 용선을 완전히 접종해야 합니다. 일반적으로 2단계 접종 처리가 수행됩니다. 처음에는 구상화 처리 중에 0.2% - 0.3%의 실리콘-바륨 접종 와이어를 래들에 넣습니다. 두 번째로 주입 시 0.1%의 스트림 내 접종을 채택하고 황과 산소를 ​​함유한 복합 고효율 접종제를 사용하여 흑연 핵을 효과적으로 증가시키고 입자를 미세화하며 접종 페이딩 시간을 지연시킬 수 있습니다. 접종제의 입자 크기는 일반적으로 0.2~0.8mm이며, 습기와 산화를 방지하기 위해 장기간 보관해서는 안 됩니다. 주입 온도는 일반적으로 약 1420°C이며, 주입 시 슬래그 차단에 주의해야 합니다. 용선은 빠르게 응고되고 개재물은 떠오르기 어렵기 때문에 일반적으로 필터 플레이트가 게이팅 시스템에 배치됩니다.

주물의 신속한 응고와 중주파 전기로의 고온 및 순철 용선은 주물 입자의 미세화 및 구상화 수준 향상에 유리한 조건을 제공합니다. 정상적인 생산 조건에서 펄라이트 함량은 일반적으로 65% - 75%, 인장 강도는 680 - 750N/mm², 연신율은 4% - 6%입니다. 용선처리 과정에서 0.5%~6%의 Cu와 펄라이트화를 강하게 촉진하는 미량원소 Sb가 소량 첨가됩니다. 철주형 코팅사선의 지속적인 기계화 또는 자동제어로 상자개봉작업의 제어가 더욱 용이해졌습니다. 주조 온도가 약 860~900°C일 때 상자를 열고 주조물을 냉각실로 신속하게 옮겨 분무 냉각합니다. 이러한 방법으로 펄라이트 함량이 85%~90%이고 기계적 성질이 QT800-3 수준인 연성철 크랭크샤프트 블랭크를 얻을 수 있다. 청소 작업장의 고온 환경을 개선하고 왕복 운송 및 1차 청소를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 더 중요한 것은 막대한 열처리 비용을 절약하고 생산 비용을 효과적으로 절감할 수 있다는 것입니다. 현재의 정규화 열처리를 대체하기 위해 합금을 통한 크랭크샤프트 잔열 정규화는 크랭크샤프트 생산에서 피할 수 없는 개발 추세가 되었습니다.

철 주형 코팅 모래 크랭크샤프트 주조는 점토사 공정을 단순화하고 점토사의 고유한 약점(거대한 모래 처리, 더럽고 열악한 작업 환경 및 낮은 재료 성능)을 극복하고 지속적이고 제어 가능한 생산을 실현할 수 있으며 생산에 유리한 조건을 제공합니다. 고품질 크랭크샤프트 생산의 기계화 및 자동화. 이 첨단 공정은 확실히 주조 생산에 점점 더 광범위하게 적용될 것입니다.