[发明专利]用铁型覆砂铸造箱式复杂水冷排气管的方法

摘要

一种用铁型覆砂铸造箱式复杂水冷排气管的方法，用不含水的覆膜砂造型，实现了快速冷却和充型，消除了水冷排气管常有的过钉孔组织疏松和铸件变形等缺陷，具有更高的抗拉强度、硬度和更好的石墨型态和石墨级别，稳定珠光体在98%以上。铸件的成品率由54%提高到96%以上。成品的组织致密性好、细化组织能力好、表面质量好，质量稳定可靠。而且生产中用砂和涂料量少、设备投资少、设备占用面积少、生产效率高、制造成本低、环保性好，可适用于各种发动机质量要求高、复杂薄壁件双层壁厚的排气管等重要零部件的生产，前景广阔。

主权项

一种用铁型覆砂铸造箱式复杂水冷排气管的方法，其特征是工艺步骤为：1.造型⑴造型外模用铁型覆砂铸造工艺进行，外砂箱采用铁型，覆膜砂采用变相砂，铁型造型按照2件/型，调头对称分布；⑵铁型的内腔按水冷排气管的形状随型制出，随型覆砂层厚度为8‑10mm，浇注系统覆砂层为10‑12mm；⑶浇注系统两头有过滤的标准铁型浇注系统，每铸件都有4个均匀分布的内浇口，两铸件内浇口位置、大小、距离一致，左右对称分布；铸件与内浇口之间有1.5mm厚的补贴，浇注压头要比上半铸型高出200‑250mm；⑷浇注系统采用封闭式浇口，其各浇口总截面之比为：∑直:∑分横:∑分内总=1:0.88‑0.82:0.70‑0.75；滤网∑直:∑横=1:0.75‑0.80；浇注系统的集渣包高度比铸型上半型高出5‑10mm；⑸滤网采用专用的直孔陶瓷滤网或纤维滤网；在上半模的水套芯头和侧面芯头设有均匀分布的￠8‑10排气针，在气道芯头上设有￠10‑12排气针；装配后的排气针高度要比上半铁型低3‑5mm；⑹在下半外模的气道芯头有集砂槽和射砂排气槽或排气塞，保证射砂后覆砂层的强度和紧实度；在水套坭芯头设2‑3个芯头定位，使内外模装芯配合准确；⑺上下模底板中间都分别设有28‑38KW的加热装置；⑻射砂的温度选择：长度小于1000mm的模具和金属铁型分别恒温控制在200‑240℃和180‑200℃；长度在1000mm以上的分别为250‑300℃和240‑260℃；固化完成时间50‑80S；⑼在铁型分型面上增设8‑10道R3半圆排气槽；2.坭芯⑴水冷排气管坭芯包括上下水套坭芯和1‑2个气道坭芯，均用冷芯机射砂而成，属自硬冷砂芯，机器制芯；⑵坭芯设计：a脉冲管气道坭芯：为减少坭芯的烘烤变形，将两个气道芯芯头连接在一起；增加工艺块1‑2个；每个气道芯均匀分布3‑4个支撑块￠20，高度与芯头相同；b脉冲管水套坭芯：水套分上下水套坭芯，每个坭芯都设有2‑3个定位，靠近浇注系统一侧增加6‑8条加强筋，以利于浇注铁水时快速进入到气道层；局部坭芯加大圆角，保证坭芯射砂时紧实无结块和铸件内腔的清洁；⑶所有坭芯内部预埋1‑3条￠4‑6芯骨，部分芯骨要做出随型，使坭芯不断裂或变形，也利于搬运和运输；⑷铁型水冷排气管坭芯执行单个修型、上涂料、烘干，烤芯温度控制在180‑200℃，保温2‑3个小时；⑸所有气道坭芯和水套坭芯的芯头部位都钻出￠6的排气孔；⑹所有坭芯需修刮石墨堆积部位后再进入组装、下芯工序；3.装下芯装下芯的方式有两种，一是先将水套坭芯与气道坭芯组合到位后再一起装入铁型外模；或是先装配下半水套坭芯，再先后装脉冲气道坭芯、上半水套坭芯，用专用封箱条密封；4.合箱将预放的专用封箱条对接，摆正芯头压环处，在芯头排气孔处垫上0.5‑1mm厚的石棉圈并固定，在下铁型分型面四角分别垫上4‑12处滤网垫片；然后检查、翻转上铁型，插上导向销进行盖箱，扣箱、装浇口杯，待浇；5.铁型工艺熔炼铁水浇注水冷排气管的铁水主要是电炉熔炼的HT250，化学成分及质量比为：C3.1～3.3%；终Si1.8～2.2%；Mn0.7～0.9%；Cu0.5～0.6%；Cr0.15～0.25%；P≤0.04%；S≤0.06%；As≤0.022%；或采用蠕铁牌号为Ru340的铁水浇注，其化学成分及质量比为：原C3.5～3.7%；终Si2.4～2.6%；Mn0.5～0.7%；Cu0.3～0.5%；Cr≤0.1%；P≤0.035%；S≤0.06%；Re≤0.035%；Mg≤0.015%；As≤0.022%；6.浇注、开箱浇注温度为1435‑1445℃，浇注时间20‑30s；浇注后铸件凝固时间需要40‑50分钟以上才能开箱落箱；7.铸件检验结果：所有项目检验结果均超过或达到砂型铸造箱式复杂水冷排气管的质量标准。