Керамик элсний химийн найрлага нь голчлон Al2O3, SiO2, керамик элсний эрдэс фаз нь голчлон корунд фаз ба муллит фаз, мөн бага хэмжээний аморф фаз юм. Керамик элсний галд тэсвэртэй байдал нь ерөнхийдөө 1800 ° C-аас их байдаг бөгөөд энэ нь өндөр хатуулагтай хөнгөн цагаан цахиурт галд тэсвэртэй материал юм.
Керамик элсний шинж чанар
● Өндөр галд тэсвэртэй;
● Дулааны тэлэлтийн бага коэффициент;
● Дулаан дамжуулалт өндөр;
● Ойролцоогоор бөмбөрцөг хэлбэр, жижиг өнцгийн хүчин зүйл, сайн шингэн, авсаархан чадвар;
● Гөлгөр гадаргуу, хагарал, овойлт байхгүй;
● Төвийг сахисан материал, төрөл бүрийн цутгамал металл материалд тохиромжтой;
● Бөөмүүд нь өндөр хүч чадалтай бөгөөд амархан эвдэрдэггүй;
● Бөөмийн хэмжээ нь өргөн бөгөөд холигчийг процессын шаардлагын дагуу тохируулж болно.
Мотор цутгамал дахь керамик элсний хэрэглээ
1. Цутгамал цилиндрийн толгойн судасжилт, элс наалдамхай, хугарсан гол, элсний голын хэв гажилтыг арилгахын тулд керамик элс ашиглана.
● Цилиндрийн блок ба цилиндрийн толгой нь хөдөлгүүрийн хамгийн чухал цутгамал хэсэг юм
● Дотор хөндийн хэлбэр нь нарийн төвөгтэй бөгөөд хэмжээсийн нарийвчлал, дотоод хөндийн цэвэр байдалд тавигдах шаардлага өндөр байдаг.
● Их хэмжээний багц
Үйлдвэрлэлийн үр ашиг, бүтээгдэхүүний чанарыг хангахын тулд
● Ногоон элс (гол төлөв Гидростатик загварчлалын шугам) угсрах шугамын үйлдвэрлэлийг ихэвчлэн ашигладаг.
● Элсэн судал нь ерөнхийдөө хүйтэн хайрцаг болон давирхайгаар бүрсэн элс (бүрхүүл цөм) процессыг ашигладаг бол зарим элсний судал нь халуун хайрцагны процессыг ашигладаг.
● Цилиндр блок болон толгойн цутгамал элсэн цөм нь нийлмэл хэлбэртэй байдаг тул зарим элсэн судал нь хөндлөн огтлолын талбай багатай, зарим цилиндр блок, цилиндрийн толгойн усны хантаазны голын хамгийн нимгэн хэсэг нь ердөө 3-3,5 мм, мөн элсний гарц нарийн, цутгасны дараах элсний гол хэсэг нь өндөр температурт хайлсан төмрөөр удаан хугацаанд хүрээлэгдсэн, элс цэвэрлэхэд хүндрэлтэй, тусгай цэвэрлэгээний төхөөрөмж шаардлагатай гэх мэт... Өмнө нь бүх цахиурын элсийг цутгахад ашигладаг байсан. Цилиндр блок болон цилиндрийн толгойн усны хантаазны цутгамал судал, элс наалдсан зэрэг асуудал үүсгэсэн үйлдвэрлэл. Цөмийн хэв гажилт, хугарсан гол асуудал нь маш түгээмэл бөгөөд шийдвэрлэхэд хэцүү байдаг.
Ийм асуудлыг шийдэхийн тулд 2010 оноос эхлэн FAW, Weichai, Shangchai, Shanxi Xinke гэх мэт дотоодын алдартай хөдөлгүүр цутгах компаниуд цилиндр блок үйлдвэрлэхэд керамик элс хэрэглэх талаар судалж, туршилт хийж эхэлсэн. цилиндрийн толгойн усны хүрэм, газрын тосны суваг. Тэнцүү элсний судал нь дотоод хөндийн шингээлт, элсний наалдамхай, элсний үндсэн хэв гажилт, хугарсан судал зэрэг согогийг үр дүнтэй арилгаж эсвэл багасгадаг.
Дараах зургуудыг хүйтэн хайрцагны аргаар керамик элсээр хийсэн болно.
Түүнээс хойш керамик элс холилдсон гуужуулагч элсийг аажмаар хүйтэн хайрцаг, халуун хайрцагны процесст сурталчилж, цилиндрийн толгойн усны хүрэмний голд түрхсэн. 6 жил гаруй тогтвортой үйлдвэрлэл явуулж байна. Хүйтэн хайрцгийн элсний голын одоогийн хэрэглээ нь: Элсний үндсэн хэлбэр, хэмжээнээс хамааран керамик элсний хэмжээ 30%-50%, нэмсэн давирхайн нийт хэмжээ 1.2%-1.8%, суналтын бат бэх нь 2.2-2.7 МПа. (Лабораторийн дээжийн шинжилгээний өгөгдөл)
Дүгнэлт
Цилиндрийн блок ба толгойн цутгамал төмрийн хэсгүүд нь олон нарийн дотоод хөндий бүтэцтэй бөгөөд цутгах температур нь ерөнхийдөө 1440-1500 ° C байна. Элсний голын нимгэн ханатай хэсгийг өндөр температурт хайлсан төмрийн нөлөөн дор амархан задалдаг, жишээлбэл, элсэн цөмд хайлсан төмөр нэвчиж, эсвэл наалдамхай элс үүсгэх интерфейсийн урвал үүсгэдэг. Керамик элсний галд тэсвэртэй байдал нь 1800 ° C-аас их байдаг бол керамик элсний жинхэнэ нягт харьцангуй өндөр, ижил диаметр, хурдтай элсний тоосонцрын кинетик энерги нь элс буудах үед цахиурын элсний тоосонцороос 1.28 дахин их байдаг. элсний судлын нягтыг нэмэгдүүлэх.
Эдгээр давуу талууд нь керамик элсийг ашиглах нь цилиндрийн толгойн цутгамал дотоод хөндийд элс наалдуулах асуудлыг шийдэж чадах шалтгаан юм.
Усны хүрэм, цилиндрийн блок, цилиндрийн толгойн оролт, яндангийн хэсгүүд нь ихэвчлэн судлын гажигтай байдаг. Цутгамал гадаргуу дээрх судасжилтын согогийн үндсэн шалтгаан нь цахиурт элсний фазын өөрчлөлтийн тэлэлт бөгөөд дулааны стресс нь элсний үндсэн гадаргуу дээр хагарал үүсгэж, хайлсан төмрийг үүсгэдэг болохыг олон тооны судалгаа, цутгах туршлага харуулж байна. хагарал руу нэвчих, ялангуяа хүйтэн хайрцагны процесст венийн хандлага илүү их байдаг. Үнэн хэрэгтээ цахиурын элсний дулааны тэлэлтийн хурд 1.5% хүртэл өндөр байдаг бол керамик элсний дулааны тэлэлтийн хурд ердөө 0.13% (1000 ° C-т 10 минутын турш халаана). Дулааны тэлэлтийн стрессээс болж элсний үндсэн гадаргуу дээр хагарал үүсэх магадлал маш бага байдаг. Цилиндрийн блок ба цилиндрийн толгойн элсний голд керамик элс ашиглах нь одоогоор судасжилтын асуудлыг шийдэх энгийн бөгөөд үр дүнтэй шийдэл юм.
Нарийн төвөгтэй, нимгэн ханатай, урт, нарийн цилиндр толгойн усан хантаазны элсний гол ба цилиндрийн тосны сувгийн элс судал нь өндөр бат бэх (өндөр температурын бат бөх зэрэг) болон хатуулаг шаарддаг бөгөөд үүний зэрэгцээ үндсэн элсний хий үүсэхийг хянах шаардлагатай. Уламжлал ёсоор бүрсэн элсний процессыг ихэвчлэн ашигладаг. Керамик элс ашиглах нь давирхайн хэмжээг багасгаж, өндөр бат бэх, хий багатай үр дүнд хүрдэг. Давирхай болон түүхий элсний үйл ажиллагаа тасралтгүй сайжирч байгаа тул сүүлийн жилүүдэд хүйтэн хайрцагны процесс нь бүрсэн элсний процессын нэг хэсгийг сольж, үйлдвэрлэлийн үр ашгийг эрс сайжруулж, үйлдвэрлэлийн орчныг сайжруулж байна.
2. Яндангийн элсний үндсэн хэв гажилтын асуудлыг шийдэхийн тулд керамик элс хэрэглэх
Яндангийн олон талт өндөр температурын өөрчлөлтийн нөхцөлд удаан хугацаагаар ажилладаг бөгөөд өндөр температурт материалын исэлдэлтийн эсэргүүцэл нь яндангийн олон талт үйлчилгээний хугацаанд шууд нөлөөлдөг. Сүүлийн жилүүдэд тус улс автомашины яндангийн ялгаруулалтын стандартыг тасралтгүй сайжруулж, катализаторын технологи, турбо цэнэглэх технологийг ашигласнаар яндангийн олон талт ажлын температур мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, 750 ° C-аас дээш гарсан байна. Хөдөлгүүрийн ажиллагааг цаашид сайжруулахын хэрээр яндангийн олон талт ажлын температур нэмэгдэх болно. Одоогийн байдлаар ZG 40Cr22Ni10Si2 (JB/T 13044) гэх мэт халуунд тэсвэртэй цутгамал ганг ихэвчлэн 950-1100 ° C-ийн халуунд тэсвэртэй температурт ашигладаг.
Яндангийн дотоод хөндий нь ерөнхийдөө гүйцэтгэлд нөлөөлөх хагарал, хүйтэн хаалт, агшилтын хөндий, шаарын хольцгүй байх шаардлагатай бөгөөд дотоод хөндийн барзгар байдал нь Ra25-аас ихгүй байх шаардлагатай. Үүний зэрэгцээ хоолойн ханын зузаанын хазайлтын талаар хатуу, тодорхой зохицуулалтууд байдаг. Удаан хугацааны туршид хананы тэгш бус зузаан, яндангийн олон талт хоолойн хананы хэт их хазайлтын асуудал олон яндангийн олон талт цутгах үйлдвэрүүдийг зовоож байна.
Цутгах үйлдвэр нь халуунд тэсвэртэй ган яндангийн коллектор үйлдвэрлэхийн тулд цахиурын элсээр бүрсэн элсний голыг анх ашигласан. Цутгах температур өндөр (1470-1550 ° C) тул элсний голууд амархан гажигтай байсан тул хоолойн ханын зузааныг тэсвэрлэх чадваргүй үзэгдлүүд үүссэн. Цахиурт элсийг өндөр температурт фазын өөрчлөлтөөр боловсруулсан боловч янз бүрийн хүчин зүйлийн нөлөөгөөр өндөр температурт элсний голын хэв гажилтыг даван туулж чадахгүй хэвээр байгаа тул хоолойн ханын зузааны өргөн хүрээний хэлбэлзэл үүсдэг. , хүнд тохиолдолд энэ нь устгагдах болно. Элсний голын бат бөх чанарыг сайжруулах, элсний голын хий үүсэхийг хянах зорилгоор керамик элсээр бүрсэн элс ашиглахаар шийдсэн. Нэмсэн давирхайн хэмжээ нь цахиурт элсээр бүрсэн элсний хэмжээнээс 36%-иар бага байх үед өрөөний температурт гулзайлтын бат бэх ба дулааны гулзайлтын бат бэх 51%, 67%-иар нэмэгдэж, хий үүсэх хэмжээ 20%-иар буурсан байна. өндөр хүч чадал, бага хий үүсгэх процессын шаардлага.
Тус үйлдвэр нь цахиурын элсээр бүрсэн элсэн судал, керамик элсээр бүрсэн элсэн цөмийг нэгэн зэрэг цутгахад ашигладаг бөгөөд цутгамал хэсгүүдийг цэвэрлэсний дараа анатомийн үзлэг хийдэг.
Цөм нь цахиурын элсээр бүрсэн элсээр хийгдсэн бол цутгамал нь тэгш бус хана, нимгэн ханатай, ханын зузаан нь 3.0-6.2 мм; керамик элсээр бүрсэн элсээр гол хийх үед цутгамал ханын зузаан жигд, ханын зузаан нь 4.4-4.6 мм байна. дараах зураг шиг
Цахиурт элсээр бүрсэн элс
Керамик элсээр бүрсэн элс
Керамик элсээр бүрсэн элсийг гол хийхэд ашигладаг бөгөөд энэ нь элсний голын эвдрэлийг арилгаж, элсний үндсэн хэв гажилтыг багасгаж, яндангийн олон талт хоолойн дотоод хөндийн урсгалын сувгийн хэмжээсийн нарийвчлалыг ихээхэн сайжруулж, дотоод хөндийд элс наалдахыг багасгаж, чанарыг сайжруулдаг. цутгамал, бэлэн бүтээгдэхүүн зэрэгт хүрч, эдийн засгийн томоохон үр өгөөж хүртлээ.
3. Турбо цэнэглэгчийн орон сууцанд керамик элс хэрэглэх
Турбо цэнэглэгчийн бүрхүүлийн турбины төгсгөлд ажиллах температур ерөнхийдөө 600 ° C-аас давж, зарим нь 950-1050 ° C хүртэл өндөрт хүрдэг. Бүрхүүлийн материал нь өндөр температурт тэсвэртэй, цутгах чадвар сайтай байх шаардлагатай. Бүрхүүлийн бүтэц нь илүү нягт, хананы зузаан нь нимгэн, жигд, дотоод хөндий нь цэвэрхэн гэх мэт маш их эрэлт хэрэгцээтэй байдаг. Одоогийн байдлаар турбо цэнэглэгчийн орон сууц нь ерөнхийдөө халуунд тэсвэртэй ган цутгамалаар хийгдсэн (Германы стандарт DIN EN 10295 стандартын 1.4837 ба 1.4849), мөн халуунд тэсвэртэй уян төмрийг (Германы стандарт GGG SiMo, Америкийн стандарт гэх мэт) ашигладаг. стандарт өндөр никель аустенит зангилааны төмөр D5S гэх мэт).
1.8 T хөдөлгүүрийн турбо цэнэглэгчийн орон сууц, материал: 1.4837, тухайлбал GX40CrNiSi 25-12, үндсэн химийн найрлага (%): C: 0.3-0.5, Si: 1-2.5, Cr: 24-27, Mo: Макс 0.5, Ni: 11 -14, цутгах температур 1560 ℃. Хайлш нь хайлах цэг, агшилт ихтэй, халуун хагарах хандлагатай, цутгахад хүндрэлтэй байдаг. Цутгамал металлографийн бүтэц нь үлдэгдэл карбид ба металл бус орцонд хатуу шаардлага тавьдаг бөгөөд цутгамал согогийн талаархи тусгай зохицуулалтууд байдаг. Цутгамалын чанар, үйлдвэрлэлийн үр ашгийг хангахын тулд цутгах процесс нь хальсаар бүрсэн элсний бүрхүүлтэй үндсэн цутгамал (мөн зарим хүйтэн хайрцаг, халуун хайрцагны цөм) -ийг ашигладаг. Анх AFS50 гуужуулагч элс, дараа нь шатаасан цахиурт элс хэрэглэж байсан ч доторх хөндийд элс наалдах, хагарах, дулааны хагарал, нүхжилт зэрэг асуудлууд янз бүрийн түвшинд гарч ирсэн.
Судалгаа, туршилтын үндсэн дээр үйлдвэр керамик элс ашиглахаар болсон. Эхэндээ бэлэн бүрсэн элс (100% керамик элс) худалдан авч, дараа нь нөхөн сэргээх, бүрэх тоног төхөөрөмж худалдан авч, үйлдвэрлэлийн явцад процессыг тасралтгүй оновчтой болгож, түүхий элсийг холихдоо керамик элс, гуужуулагч элсийг ашиглана. Одоогийн байдлаар бүрсэн элсийг дараахь хүснэгтийн дагуу ойролцоогоор хэрэгжүүлж байна.
| Турбо цэнэглэгчийн орон сууцны керамик элсээр бүрсэн элсний процесс | ||||
| Элсний хэмжээ | Керамик элсний хэмжээ % | Давирхайн нэмэлт % | Гулзайлтын хүч МПа | Хийн гаралт мл/г |
| AFS50 | 30-50 | 1.6-1.9 | 6.5-8 | ≤12 |
Сүүлийн хэдэн жилийн хугацаанд тус үйлдвэрийн үйлдвэрлэлийн үйл явц тогтвортой, цутгамал хийц чанар сайтай, эдийн засаг, байгаль орчинд үзүүлэх үр ашиг нь гайхалтай. Дүгнэлт нь дараах байдалтай байна.
а. Керамик элс ашиглах, эсхүл керамик элс, цахиурын элсийг хольж судал хийх нь элс наалдуулах, цутгах, судалдах, цутгах материалд дулаан хагарах зэрэг согогийг арилгаж, тогтвортой, үр ашигтай үйлдвэрлэлийг бий болгодог;
б. Цутгамал цутгах, үйлдвэрлэлийн өндөр үр ашиг, элс-төмрийн харьцаа бага (ерөнхийдөө 2: 1-ээс ихгүй), түүхий элсний хэрэглээ бага, зардал багатай;
в. Цөм цутгах нь хаягдал элсийг бүхэлд нь дахин боловсруулж, нөхөн сэргээхэд тустай бөгөөд дулааны нөхөн сэргээлтийг нөхөн сэргээхэд жигд ашигладаг. Сэргээгдсэн элсний гүйцэтгэл нь элс цэвэрлэх шинэ элсний түвшинд хүрсэн бөгөөд энэ нь түүхий элсний худалдан авалтын зардлыг бууруулж, хатуу хог хаягдлыг бууруулахад нөлөөлсөн;
г. Шинээр нэмсэн керамик элсний хэмжээг тодорхойлохын тулд нөхөн сэргээгдсэн элсэн дэх керамик элсний агууламжийг байнга шалгаж байх шаардлагатай;
д. Керамик элс нь дугуй хэлбэртэй, сайн шингэн, их хэмжээний өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Цахиурын элстэй холилдоход амархан ялгаралт үүсгэдэг. Шаардлагатай бол элсээр буудах үйл явцыг тохируулах шаардлагатай;
е. Киноыг хучихдаа өндөр чанартай фенолын давирхайг ашиглахыг хичээ, янз бүрийн нэмэлтийг болгоомжтой хэрэглээрэй.
4. Хөдөлгүүрийн хөнгөн цагааны цилиндрийн толгойд керамик элс түрхэх
Автомашины хүчийг сайжруулах, түлшний зарцуулалтыг бууруулах, яндангийн бохирдлыг бууруулах, байгаль орчныг хамгаалах зорилгоор хөнгөн жинтэй автомашинууд нь автомашины үйлдвэрлэлийн хөгжлийн чиг хандлага юм. Одоогийн байдлаар цилиндрийн блок, цилиндрийн толгой зэрэг автомашины хөдөлгүүрийн (дизель хөдөлгүүрийг оруулаад) цутгамал нь ихэвчлэн хөнгөн цагааны хайлшаар цутгаж, цилиндрийн блок, цилиндрийн толгойг цутгах үйл явц нь элс судал, металл хэвний хүндийн цутгамал, нам даралтын цутгах (LPDC) нь хамгийн төлөөлөл юм.
Хөнгөн цагааны хайлшны цилиндр блок, толгойн цутгамал элсний гол, бүрсэн элс, хүйтэн хайрцагны процесс нь өндөр нарийвчлалтай, том хэмжээний үйлдвэрлэлийн шинж чанарт тохирсон байдаг. Керамик элс ашиглах арга нь цутгамал төмрийн цилиндр толгой үйлдвэрлэхтэй төстэй. Хөнгөн цагааны хайлш нь цутгах температур бага, хувийн жин багатай тул үйлдвэрт хүйтэн хайрцгийн элсний гол гэх мэт бат бэх багатай үндсэн элсийг ихэвчлэн ашигладаг бөгөөд нэмсэн давирхайн хэмжээ 0.5-0.6%, суналтын бат бэх нь бага байдаг. 0.8-1.2 МПа. Цөмийн элс шаардлагатай. Эвхэгдэх чадвар сайтай. Керамик элс ашиглах нь нэмсэн давирхайн хэмжээг бууруулж, элсний голын нуралтыг ихээхэн сайжруулдаг.
Сүүлийн жилүүдэд үйлдвэрлэлийн орчныг сайжруулах, цутгамал бүтээгдэхүүний чанарыг сайжруулах зорилгоор органик бус холбогч бодис (үүнд өөрчлөгдсөн усны шил, фосфатын холбогч гэх мэт) судалгаа, хэрэглээ ихсэж байна. Доорх зураг нь керамик элс органик бус холбогч гол элс хөнгөн цагаан хайлш цилиндрийн толгойг ашиглан үйлдвэрийн цутгах талбай юм.
Уг үйлдвэр нь керамик элсийг органик бус холбогчоор голыг хийдэг бөгөөд нэмсэн биндэрийн хэмжээ 1.8~2.2% байна. Керамик элсний урсац сайтай тул элсний гол нь нягт, гадаргуу нь бүрэн, гөлгөр, үүнтэй зэрэгцэн хий үүсэх хэмжээ бага, цутгамал элсний гарцыг ихээхэн сайжруулж, гол элсний нуралтыг сайжруулдаг. , үйлдвэрлэлийн орчныг сайжруулж, ногоон үйлдвэрлэлийн загвар болно.
Мотор цутгах үйлдвэрт керамик элсийг хэрэглэснээр үйлдвэрлэлийн үр ашиг дээшилж, ажлын орчин сайжирч, цутгамал хийцийн согогийг арилгаж, эдийн засгийн ихээхэн үр өгөөж, байгаль орчинд ээлтэй сайн үр дүнд хүрсэн.
Хөдөлгүүр цутгах үйлдвэр нь үндсэн элсний нөхөн төлжилтийг үргэлжлүүлэн нэмэгдүүлж, керамик элсний ашиглалтын үр ашгийг цаашид дээшлүүлж, хатуу хог хаягдлын ялгарлыг бууруулах ёстой.
Ашиглалтын үр нөлөө, хэрэглээний цар хүрээний үүднээс авч үзвэл керамик элс нь одоогийн байдлаар хамгийн сайн цогц гүйцэтгэлтэй, хөдөлгүүрийн цутгах үйлдвэрлэлийн хамгийн их хэрэглээтэй цутгамал тусгай элс юм.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 3-р сарын 27
