CN100391656C - 高镍奥氏体球墨铸铁汽车排气歧管的铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了汽车排气歧管技术领域的高镍奥氏体球墨铸铁汽车排气歧管的铸造方法，该排气歧管为高镍奥氏体球墨铸铁排气歧管，其铸造方法经过制芯、造型、合型、熔炼、浇注、开箱落砂和铸件清理检验入库工序，制芯采用低氮高温度覆膜砂，排气歧管的内砂芯为内流通砂芯，外腔砂芯在两管卡档处位置镶冷铁；采用侧冒口，由潮模砂提供浇注时的静压头；熔炼温度1600～1700℃，采用镁硅合金为球化剂进行球化处理，用硅铁和硅锶孕育剂两次孕育，并用采用大流量、高温快浇而成。铸造出的排气歧管具有良好的耐腐蚀性、耐高温性、抗氧化性、延展性、无辐射，可广泛应用于中、高档轿车上。

Description

高镍奥氏体球墨铸铁汽车排气歧管的铸造方法

技术领域

本发明属于汽车排气歧管技术领域，具体涉及高镍奥氏体球墨铸铁汽车排气歧管及铸造方法。

背景技术

随着社会经济条件的发展，市场上不断涌现中、高档轿车，其马力和排放量对汽车零部件的工作条件要求越来越高，如传统排气歧管的工作温度超过900℃，特别在热、冷交变的工作条件下，排气歧管的强度和塑性差，容易造成变形和开裂，致使发动机工作压力不够，而影响轿车的速度，严重时造成发动机工作失灵，不能满足汽车工业的发展，因此对材料选择要求量体裁衣。

高镍奥氏体球墨铸铁因为有其良好的耐腐蚀、耐高温抗氧化性，生产操作中无辐射，无毒害等多种优点，在美国，德国，英国等西方发达国家已部分运用到汽车关键零部件生产。由于高镍奥氏体球墨铸铁铁液表面张力大，收缩倾向大，降温快，流动性差的特点，将其用于汽车排气歧管存在由于排气歧管壁薄，结构复杂，热节部位多，铸件最易出现缩孔，缩松，浇不足和冷隔缺陷。因此高镍奥氏体球墨铸铁在汽车排气歧管的铸造技术在国内外还不够成熟，有待进一步开发。

发明内容

为解决上述铸造技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种高镍奥氏体球墨铸铁汽车排气歧管及其铸造方法，用高镍奥氏体球墨铸铁铸造的汽车排气歧管具有良好的耐腐蚀性，耐热性，耐热冲击性和热延展性的。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：利用高镍奥氏体球墨铸铁代替现有的铸铁铸造成的汽车排气歧管。

其铸造工艺步骤为制芯、造型、合型、熔炼铁液、浇注、开箱落砂和清理入库，其中：

1、制芯：采用低氮高强度覆膜砂，覆膜砂的强度≥3.4Mpa，低发气≤14m/g；排气歧管的内砂芯为内流通砂芯，外腔砂芯在两管卡档处位置镶冷铁；

2、造型：覆膜砂芯组合成型后，采用大孔流量浇注系统工艺，利用侧冒口补缩，由潮模砂提供浇注时的静压头；

3、熔炼铁液：熔炼温度1600～1700℃；采用镁硅合金为球化剂进行球化处理，镁硅合金球化剂的加入量为0.9-1.2％；用硅铁孕育剂在包内孕育一次，硅铁孕育剂的加入量为0.3-0.5％，用硅锶孕育剂在浇注瞬时再次孕育，硅锶孕育剂的加入量为0.13-0.16％；出炉温度为1650℃～1690℃。

4、浇注工艺

采用大流量、高温快浇的工艺，浇注首箱温度≤1560℃，浇注末箱温度≥1470℃。

采用上述技术方案的有益效果是：高镍奥氏体球墨铸铁具有良好的耐腐蚀性、耐高温性、抗氧化性、延展性、无辐射等特性，运用于制造汽车排气歧管上，可使排气歧管具有良好的耐腐蚀性，耐热性，耐热冲击性和热延展性，可以满足中、高档轿车其马力和排放量对汽车零部件的工作条件越来越高的要求。在高镍奥氏体球墨铸铁汽车排气管的铸造工艺中，制芯采用排气管的内流通砂芯，工作条件排气性能好，在排气管的外腔砂芯上设置有冷铁，减小温度梯度，均衡温度场，造型中由潮模砂提供浇注时的静压头，增加型腔的充盈能力，从而保证铸件在型腔有足够的压力来获得健全铸件。铁液熔炼中采用硅镁合金球化剂球化处理，在包内和浇注时孕育两次，球化率均在85％以上，有效形成了奥氏体金相组织，实现金相组织：90％VI6-8。采用大流量、高温快浇的工艺，控制浇注温度，解决了浇注中易出现缩松缺陷，保证了奥氏体球铁的充型和浇注速度。采用上述铸造工艺制成的高镍奥氏体球墨铸铁汽车排气歧管的指标比较如下：

各项指标均达到或高于德国标准DIN1964的要求，见下表：

	德国DIN标准	公司产品指标
			抗拉强度	≥370MPa	522.7MPa
延伸率	≥10％	24％
			硬度	130-170HB	159HB
金相组织	90％VI6-8	90％VI<sub>7</sub>
			冷韧性	-196℃	-198℃

附图说明

图1为本发明高镍奥氏体球墨铸铁汽车排气歧管结构示意图

图2为本发明的制作方法流程图

具体实施方式

如图1所示的高镍奥氏体球墨铸铁汽车排气歧管，是由高镍奥氏体球墨铸铁制成，金属铁中各元素重量百分比为：C2.0～2.4；Si2.5～3.0；Mn≤0.8；P≤0.05；S≤0.01；Ni34.0～36.0；Cr1.5～2.5；Mo≤0.15；Cu≤0.5；Ce＜0.01；Ti≤0.03；Mg残0.06～0.11。高镍奥氏体球墨铸铁的基体组织为奥氏体+碳化物，实现金相组织：90％VI6-8，具有良好的耐腐蚀性、耐高温性、抗氧化性、延展性、无辐射等特点。

实施例1

如图2所示高镍奥氏体球墨铸铁汽车排气歧管的铸造方法采用制芯、造型、合型、熔炼铁液、浇注、开箱落砂和清理入库工序。其中主改进工艺步骤为：

1、制芯：采用低氮高温度覆膜砂，覆膜砂的强度为3.4Mpa，低发气为14m/g；排气歧管的内砂芯为内流通砂芯，工作条件排气性能好，外腔砂芯在两管卡档处位置镶冷铁或使用内冷铁，减小温度梯度，均衡温度场；制芯和造型工艺可以同时进行。

2、造型：覆膜砂芯组合成型后，采用大孔流量浇注系统工艺，采用侧冒口，由潮模砂提供浇注时的静压头；制芯和造型后合型待用。

3、熔炼铁液：首先准备熔炼铁液所用的原材料，其中铬元素重量百分比选用为1.5；C优选为2.2；Si优选为2.8，然后采用250Kg容量的中频感应电炉进行熔炼，熔炼温度为1600℃；检验调整原铁水成份，使金属铁中各元素重量百分比在德国标准DIN1694的范围；采用镁硅合金为球化剂进行球化处理，镁硅合金球化剂的加入量为0.9％；用硅铁孕育剂在包内孕育一次，硅铁孕育剂的加入量为0.3％，用硅锶孕育剂在浇注瞬时再次孕育，硅锶孕育剂的加入量为0.13％；出炉温度为1650℃，从而有效稳定了金相质量。

4、浇注工艺：采用大流量、高温快浇的工艺。使用250Kg容量的中频感应电炉，满负荷大电流快速熔炼，从熔炼到浇注完操作越快越时间越短为好；铸型尽量放在熔炼炉附近，以便快浇；加强孕育；浇注首箱温度为1560℃，浇注末箱温度为1470℃。

5、开箱落砂：浇注的铁液冷却后即可开箱落砂，铸造成高镍奥氏体球墨铸铁排气歧管；

6、铸件清理检验入库：浇铸出来的铸件，经检验合格后，进行吊抛丸处理，经清理、检验合格后进行清洗，喷防锈油入库。

实施例2

如图2其铸造方法采用制芯、造型、合型、熔炼铁液、浇注、开箱落砂和清理入库工序。其中主改进工艺步骤为：

1、制芯：采用低氮高温度覆膜砂，覆膜砂的强度为4Mpa，低发气为12m/g；排气歧管的内砂芯为内流通砂芯，工作条件排气性能好，外腔砂芯在两管卡档处位置镶冷铁或使用内冷铁，减小温度梯度，均衡温度场；造型工艺可以与制芯同时进行。

2、造型：覆膜砂芯组合成型后，采用大孔流量浇注系统工艺，采用侧冒口，由潮模砂提供浇注时的静压头；制芯和造型后合型待用。

3、熔炼铁液：首先准备熔炼铁液所用的原材料，其中铬元素重量百分比选用为2.0；C优选为2.4；Si优选为3.0，然后采用250Kg容量的中频感应电炉进行熔炼，熔炼温度为1700℃；检验调整原铁水成份，使金属铁中各元素重量百分比在德国标准DIN1694的范围；采用镁硅合金为球化剂进行球化处理，镁硅合金球化剂的加入量为1.2％；用硅铁孕育剂在包内孕育一次，硅铁孕育剂的加入量为0.5％，用硅锶孕育剂在浇注瞬时再次孕育，硅锶孕育剂的加入量为0.16％；出炉温度为1690℃，从而有效稳定了金相质量。

4、浇注工艺：采用大流量、高温快浇的工艺，浇注首箱温度为1550℃，浇注末箱温度为1490℃。

5、开箱落砂：浇注的铁液冷却后即可开箱落砂，铸造成高镍奥氏体球墨铸铁排气歧管；

6、铸件清理检验入库：浇铸出来的铸件，经检验合格后，进行吊抛丸处理，经清理、检验合格后进行清洗，喷防锈油入库。

Claims (1)

1.一种高镍奥氏体球墨铸铁汽车排气歧管的铸造方法，其铸造工艺步骤为制芯、造型、合型、熔炼铁液、浇注、开箱落砂和清理入库，其特征在于：

1)、制芯：采用低氮高温度覆膜砂，覆膜砂的强度≥3.4Mpa，低发气≤14m/g；排气歧管的内砂芯为内流通砂芯，外腔砂芯在两管卡档处位置镶冷铁；

2)、造型：覆膜砂芯组合成型后，采用大孔流量浇注系统工艺，采用侧冒口，由潮模砂提供浇注时的静压头；

3)、熔炼铁液：熔炼温度1600～1700℃；采用镁硅合金为球化剂进行球化处理；镁硅合金球化剂的加入量为0.9-1.2％；用硅铁孕育剂在包内孕育一次，硅铁孕育剂的加入量为0.3-0.5％，用硅锶孕育剂在浇注瞬时再次孕育，硅锶孕育剂的加入量为0.13-0.16％；出炉温度为1650℃～1690℃；

4)、浇注工艺

采用大流量、高温快浇的工艺，浇注首箱温度≤1560℃，浇注末箱温度≥1470℃。

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