Aplikasi Pelapisan Pasir Suhu Tinggi pada Bagian Baja Cor Kecil dan Menengah

Abstrak: Berdasarkan karakteristik pasir film, makalah ini memaparkan masalah kualitas yang dihadapi dalam pasir pengecoran baja yang diproduksi oleh perusahaan penulis, menganalisis penyebabnya, dan mengadopsi berbagai formula dan proses untuk berbagai situasi praktis sehingga pengecoran baja dapat diproduksi yang memenuhi persyaratan proses pasir film, yang khususnya cocok untuk pengecoran investasi pengecoran baja.

Kata kunci: pasir film; pengecoran baja; pengecoran investasi; pengecoran investasi

Komponen baja cor memiliki banyak sifat unggul, seperti baja karbon, baja paduan rendah, kekuatan tinggi, ketangguhan tinggi, serta karakteristik pengecoran dan pengelasan yang baik; dan baja khusus dapat memenuhi persyaratan ketahanan aus, tahan panas, tahan korosi, tahan suhu rendah, dan kondisi kerja khusus lainnya. Oleh karena itu, komponen baja cor banyak digunakan di industri berat, pertambangan, transportasi, pembangkit listrik, permesinan, kedirgantaraan, dan berbagai industri lainnya. Saat ini, dalam hal permintaan komponen baja cor, terutama untuk pengecoran menengah dan besar, serta persyaratan produksi massal, pengecoran kecil dan menengah relatif kecil, tetapi jumlahnya lebih besar, dan tergolong pengecoran berdinding tipis, presisi, dan kompleks, sehingga memainkan peran yang sangat penting dalam berbagai bidang industri.

Saat ini, dalam produksi komponen baja cor skala kecil dan menengah, metode teknologinya cukup banyak, dan paling beragam, dan masing-masing memiliki karakteristiknya sendiri, masing-masing dengan kelebihan dan kekurangannya sendiri. Menurut titik leleh baja cor yang tinggi, oksidasi baja cair, fluiditas baja yang buruk, penyusutan, komponen baja cor rentan terhadap undercasting, segregasi dingin, penyusutan dan pelemahan, retakan dan pasir dan cacat pengecoran lainnya dalam karakteristik pencarian komponen baja cor skala kecil dan menengah terbaik harus menjadi pekerja pengecoran dunia yang sangat perlu untuk memecahkan kunci teknis. Dari proses produksi pengecoran aktual Tiongkok yang diterapkan dalam proses produksi telah diterapkan dalam tiga jenis metode berikut: pasir basah tanah liat, pasir pengawetan sendiri resin dan metode pengecoran fusi.

(1) Tanah Liat Pasir Basah

Keterbatasan terbesar pasir lempung basah adalah kekuatan pasirnya yang rendah, sehingga metode pencetakannya mudah menghasilkan beberapa cacat pengecoran. Seperti perangkap pasir, lubang pasir, lubang udara, lubang susut, penumpukan pasir permukaan, retakan, pembengkakan kotak, dll., jumlah cacat yang harus dilas untuk mengatasinya relatif tinggi, dan biaya pembersihannya pun relatif besar. Oleh karena itu, berdasarkan situasi dunia, tampaknya produksi pasir lempung basah untuk komponen baja tidak banyak, bahkan dengan jalur produksi pencetakan otomatis, produksinya bahkan lebih sedikit. Oleh karena itu, saat ini, pasir lempung basah terutama digunakan untuk produksi komponen besi cor.

(2) Pasir resin yang dapat mengeras sendiri

Sejak 1973, Tiongkok mulai mengeksplorasi aplikasi pasir self-curing resin furan, karena proses pemodelan dengan pengecoran memiliki akurasi dimensi dan kualitas permukaan yang tinggi (akurasi dimensi CT10 ~ 12, kekasaran permukaan Ra25 ~ 50um), perutean inti yang baik, pembersihan pasir pengecoran mudah, regenerasi pasir kering lama mudah digunakan kembali, tingkat penggunaan kembali tinggi (lebih dari 90%) dan keuntungan lainnya. Saat ini, pengecoran baja berukuran besar dan menengah Tiongkok pada lebih banyak kemajuan dan aplikasi yang luas. Namun, karena koefisien ekspansi termal resin pasir yang besar, hasil suhu tinggi yang buruk, bagian baja cor mudah menghasilkan retakan. Sistem pengikat mengandung S, N dan elemen berbahaya lainnya, dengan mudah menyebabkan karburisasi permukaan baja cor, penetrasi sulfur, retakan mikro permukaan; pelepasan gas pasir besar, pengecoran rentan terhadap cacat porositas atau N yang disebabkan oleh porositas subkutan; pencampuran pasir, pemodelan, penuangan, pasir, proses pembersihan menghasilkan S0, C0 dan gas berbahaya lainnya, mencemari lingkungan kerja. Oleh karena itu, proses pengamplasan dengan menggunakan resin furan untuk menghasilkan komponen baja cor bukanlah pilihan yang ideal, terutama untuk produksi pompa, katup, lokomotif, komponen baja cor berukuran kecil dan menengah yang berdinding tipis dan berstruktur rumit, yang bahkan lebih tidak diinginkan.

(3) Metode pengecoran investasi

Berdasarkan persyaratan produk dan proses produksi, pengecoran presisi dapat dibagi menjadi dua kategori: pertama, penggunaan material cetakan berkualitas tinggi, cetakan bertekanan tinggi, cangkang silika Sol dan silikat etil asetat, pengurasan uap, peleburan atmosfer cepat atau vakum, serta proses penuangan dan peleburan, yaitu proses pengecoran leleh umum internasional. Proses ini dapat menghasilkan coran dengan akurasi CT4~6, dengan kekasaran permukaan Ra0.8~6.3μm, terutama digunakan untuk memproduksi bilah pesawat terbang dan turbin gas, serta coran investasi berkualitas tinggi lainnya: atau baja tahan karat umum, baja paduan rendah, baja karbon, dan coran investasi lainnya. Jenis pengecoran ini membutuhkan teknologi dan biaya produksi yang lebih tinggi, sehingga proporsinya di Tiongkok relatif kecil. Kategori kedua, penggunaan material cetakan parafin stearat berkualitas rendah, pembuatan cetakan bertekanan rendah, cangkang gelas air, pengurasan air panas, serta proses peleburan dan penuangan atmosfer lambat. Proses ini dapat menghasilkan coran dengan akurasi CT7~9 dan kekasaran permukaan Ra2.5~25μm, terutama digunakan untuk komponen baja karbon dan paduan rendah dengan persyaratan kualitas rendah. Dengan siklus produksi yang lebih pendek, harga bahan baku dan bahan penolong yang rendah, serta investasi peralatan yang lebih sedikit, metode ini banyak digunakan di industri dalam negeri seperti kendaraan berat, traktor, permesinan, peralatan metalurgi, peralatan mesin, pompa, dan katup. Saat ini, metode ini digunakan untuk menggantikan pengecoran cetakan pasir di Tiongkok. Metode ini merupakan metode pemodelan utama untuk menggantikan pengecoran cetakan pasir dalam produksi pengecoran baja presisi dan kompleks skala kecil di Tiongkok. Namun, terdapat beberapa masalah seperti kelonggaran proses pengecoran, konsumsi energi dan konsumsi bahan baku, siklus produksi yang panjang, polusi lingkungan yang tinggi, efisiensi produksi yang rendah, dan sebagainya.

Mengingat produksi pengecoran saat ini dalam produksi tiga jenis metode proses pengecoran presisi kecil di atas, ada kekurangan tertentu, penulis artikel ini, menurut mobilitas kotak pasir resin furan inti kotak panas buruk, mobilitas kotak pasir inti kotak dingin baik, tetapi kekuatan di luar kotak rendah, dan mengusulkan penggunaan proses pengecoran cangkang pasir berlapis resin, untuk menghasilkan pengecoran proses pengecoran presisi kecil.

Pengecoran cangkang dikembangkan oleh Jerman pada tahun 1940-an, tetapi penelitian di dalam negeri baru-baru ini. Dibandingkan dengan pengecoran pasir biasa, pengecoran cangkang memiliki investasi peralatan yang lebih sedikit, mencakup area produksi yang kecil dan nyaman, serta efisiensi produksi yang tinggi. Pengecoran ini menggunakan lebih sedikit pasir, lebih sedikit debu di lokasi produksi, lebih sedikit kebisingan, dan dengan demikian mengurangi polusi lingkungan. Pengecoran ini menghasilkan permukaan akhir yang tinggi, akurasi dimensi yang tinggi, dan sebagainya. Dalam industri otomotif di negara kita, komponen besi cor pada pengecoran telah banyak digunakan. Untuk meningkatkan ketahanan panas pasir film, Tiongkok telah mengadopsi pasir mentah khusus (seperti pasir zirkon, pasir kromit, dll.) yang diolah menjadi pasir film khusus untuk memenuhi kebutuhan produksi. Namun, pasir zirkon, pasir kromit, dan sumber daya pasir mentah khusus lainnya langka, mahal, dan bergantung pada impor. Selain itu, permukaan komponen baja cor, terutama pada pengecoran lubang (kepala inti) di permukaan dan sudut, sering kali muncul tanda aliran atau cacat pengecoran kulit keriput, yang secara serius memengaruhi kualitas permukaan pengecoran, sehingga membatasi penerapannya dalam produksi. Berdasarkan suhu tuang yang tinggi, fluiditas logam yang buruk, dan penyusutan pengecoran yang besar pada komponen baja cor kecil yang diproduksi dengan pasir berlapis, kami memodifikasi resin fenolik untuk meningkatkan ketahanan panasnya, sekaligus meningkatkan sifat termalnya, dan menambahkan sejumlah bahan pembantu khusus untuk memperlambat penguraian resin, menghambat penguraian panas yang dihasilkan oleh pasir, untuk lebih meningkatkan fluiditas pasir berlapis, untuk meningkatkan kekuatan suhu tinggi dan kestabilannya, dan untuk mempertahankan Gas rendah, dengan demikian mengembangkan pasir berlapis khusus berbasis pasir kuarsa yang tahan suhu tinggi, yang memiliki kinerja suhu tinggi yang sangat baik dan kinerja pengecoran komprehensif lainnya, dapat menggantikan pasir berlapis pasir zirkonium yang mahal untuk menghasilkan berbagai pengecoran baja presisi kecil yang kompleks, secara signifikan mengurangi biaya peningkatan hasil dan kualitas pengecoran. Kekuatan tekan suhu tinggi dari pasir berlapis tahan suhu tinggi ditingkatkan dari 0,1~0,2MPa menjadi lebih dari 0,8MPa, waktu tahan panas ditingkatkan dari 60~110 detik menjadi lebih dari 150 detik, dan kekuatan tarik suhu ruangan lebih dari 3,5MPa, kekuatan tahan panas lebih dari 2,0MPa, dan kuantitas gas kurang dari 18m1/g (lihat Tabel 1).