[发明专利]一种提高耐热钢排气歧管熔模铸件出品率的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属铸造技术，具体涉及一种可提高汽车发动机耐热钢排气歧管熔模铸造铸件工艺出品率的工艺设计方案。

背景技术

汽车排气歧管是收集从发动机各气缸中排出的废气并排向排气管的部件，是发动机八大主要零部件之一，整个排气系统工作效率的高低取决于排气歧管的设计与制造。

目前，有关排气歧管铸造工艺的报道有：申请号为200610107204.0，发明名称为《高镍奥氏体球墨铸铁汽车排气歧管及铸造方法》的中国发明专利。2009年3月，陈勇、杨湘杰发表的《基于AnyCasting排气歧管砂型铸造数值模拟及试验研究》；2011年10月，赵新武、杨敉等发表的《排气歧管铸件的铸造工艺设计与优化》都通过砂型铸造来生产。但都存在因排气歧管结构复杂，砂型铸造分型困难，砂芯活块多，组合砂芯多，砂芯完全在高温铁液的包围下，气体难以排出的不足。因此在铸造过程中极易出现缩松、缩孔、气孔等缺陷。

基于排气歧管结构复杂，且排气歧管各部位尺寸差别大，孤立热节多，放置冒口困难，给传统砂型铸造生产带来了较大的难度。熔模铸造是一种特别适合铸造形状复杂、薄壁零件的特种铸造技术，并且获得的铸件具有较高的尺寸精度和低的表面粗糙度。近年来，出现了熔模铸造技术生产汽车排气歧管的探索，但生产发现，采用现有熔模铸造设计方案生产耐热钢汽车排气歧管工艺出品率低的不足。

发明内容

为解决砂型铸造工艺生产汽车发动机排气歧管存在的缩松、缩孔、气孔等缺陷，本发明采用熔模铸造方法生产耐热钢排气歧管，并提供一种提高耐热钢汽车排气歧管熔模铸造工艺出品率的工艺设计方案。

排气歧管铸件结构图如图1所示。该排气歧管铸件形状复杂，壁厚尺寸相差大，管壁处厚度仅为4mm，最厚部分厚度达到54mm；孤立热节多，放置冒口困难；同时，熔模铸造不适宜采用放置冷铁改进凝固过程。根据产品技术要求，现有工艺设计方案如图2所示，具体为：在底部法兰边放置三个冒口，在4个支管的汇聚口处开设浇冒口。并在冒口上设置三个排气管连接到浇口中间部位。计算与测试结果表明该工艺方案的工艺出品率为38.8%。

在对现有工艺方案的流动和凝固过程分析发现，采用直浇道补缩，由于浇道部位尺寸设计过大，降低了铸件的工艺出品率。根据产品技术要求，本发明提供一种高工艺出品率的优化方法，如图3所示。

一种提高耐热钢汽车排气歧管熔模铸造工艺出品率的设计方案，是在排气歧管底部法兰边放置三个冒口，在排气歧管的4个支管的汇聚口处开设浇冒口；并在每个冒口上设置排气管连接到浇冒口顶部。

本发明与现有技术相比所具有的显著特点是：

1）改变了冒口结构、增大了冒口尺寸，以增加冒口补缩距离，得到表面质量良好的铸件。冒口具体结构和尺寸如图4,6所示，体积从原来的78cm³增加到126cm³。

2）减小了直浇道部位尺寸，同时将排气管移至直浇道顶部。直浇道具体尺寸如图5,7所示,体积从原工艺的958cm³ 减小至370cm³。

3）显著提高工艺出品率。工艺出品率由原来38.8%提高到49.1%，相对提高率将近30%。

附图说明

图1是排气歧管结构示意图。

图2是现有工艺设计方案示意图。

图3是本发明方法设计方案示意图。

图4是现有工艺方案冒口几何图。

图5是现有工艺方案直浇道几何图。

图6是本发明工艺设计冒口几何图。

图7是本发明工艺设计直浇道几何图。

图中尺寸单位为mm。

具体实施方式

实施例1

现有工艺方案排气歧管工艺设计

在底部法兰边放置三个冒口，并在4个支管的汇聚口处开设浇口。冒口体积为78cm³，如图4所示（单位：mm）。直浇道体积为958cm³ ，如图5所示（单位：mm）。所得铸件的底部法兰与冒口的接触面存在缩松、缩孔缺陷，其工艺出品率为38.8%。

实施例2

本发明工艺方案排气歧管工艺设计

在底部法兰边放置三个冒口，并在4个支管的汇聚口处开设浇口。冒口体积为126cm³，如图6所示（单位：mm），直浇道体积为370cm³，如图7所示（单位：mm）。所得铸件的底部法兰与冒口的接触面无缩松、缩孔缺陷，其工艺出品率达到49.1%。