CN109079122A - 一种改进型车用箱体的铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进型车用箱体的铸造工艺，涉及铝合金铸造技术领域，以解决现有低压铸造工艺制造出的车用箱体铸件气密性差的问题。其包括如下工艺步骤：制作砂芯组件、主砂芯掏空‑设计并制造模具壳体、上模具涂料工艺‑模具组装‑合金成份搭配及合金熔化精炼、脱氧、扒渣工序‑合金溶液转入低压铸机的保温炉内进行合金容易净化处理‑压铸过程：升液、充型、保压结晶、泄压冷却‑开模取件等。通过实施本技术方案，有效提高箱体铸件的气密性，避免铸件箱体上出现缩松，针孔，气孔和夹渣等缺陷，并使得铸件产品的抗拉强度提高30～42％，显著提高铸件质量。

Description

一种改进型车用箱体的铸造工艺

技术领域

本发明涉及铝合金铸造技术领域，更具体的是涉及一种改进型车用箱体的铸造工艺。

背景技术

随着世界各国针对汽车尾气的排放控制越来越严格，现商用车尾气处理箱体铸造升级是必然产物。由于市场车用发动机效率及动力性要求较高，公司在研发铸造车用尾气处理箱体时，着重改善金属液体在铸件型腔内流动性，且不断对充型材料、金属模具以及砂芯进行改进，定制车用尾气处理箱体铸造专用设备。

车用尾气处理箱体结构复杂、厚度不均匀；产品最薄之处仅有5mm，而产品最厚之处达到30mm，高度可达500mm，产品容易出现成型不完整、缩松、冷隔等；且三个铸件型腔相对独立、不能相互渗水，产品一次性铸造成型难度大；经研发，车用尾气处理箱体采用半砂型低压铸造工艺，可控制合金溶液流入型腔中的速度和压力，并能让合金溶液在压力下结晶凝固，组织致密，机械性能好，铸造质量较重力铸造工艺较高。砂芯是铸造生产中用于制造型芯的材料，由铸造砂、型砂粘结剂等组成；芯砂按所用粘结剂不同分为粘土芯砂、水玻璃芯砂、油芯砂、合脂芯砂、树脂芯砂等，现车用尾气处理箱体采用发气量较低的树脂砂。

现针对车用尾气处理箱体低压铸造中遇到以下技术难点：一、由于车用尾气处理箱体结构复杂，难以保证砂芯设计精度，从而难以保证铸件质量；二、要保证铸件产品的密封性，需解决模具铸件型腔以及砂芯的排气问题，金属液充入铸件型腔时，随着铸件型腔空间的不断缩小，型腔内的空气以及砂芯由于铝液覆盖产生的气体迅速上浮，充型高度较高，如果铸件型腔内的气体不能迅速顺畅地排出，极易导致铸件上部分出现充型不完整的问题；三、更重要的是型腔靠近上模的位置为箱体法兰盘结构成型处，若排气受阻，铸件型腔内气体在压力作用下浸入充型铸件内部，容易形成铸件气孔、欠铸或轮廓不清晰等缺陷；四、目前箱体铸件抗拉强度(Rm)/Mpa在135～155之间，如何提高铸件产品强度，改善其力学性能，成为本领域技术人员研究的重点。

发明内容

为了解决现有低压铸造工艺制造出的车用尾气处理箱体铸件气密性差的问题，本发明的目的在于提供一种改进型车用箱体的铸造工艺，有效保证箱体铸件的密封性要求，避免存在铸件气孔、欠铸或轮廓不清晰等缺陷。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种改进型车用箱体的铸造工艺，包括如下工艺步骤：

(a)制作砂芯组件，利用树脂砂根据车用尾气处理箱体形状制出分块式砂芯组件，所述分块式砂芯组件包括主砂芯、水道砂芯、小水道砂芯、搭子砂芯和十字砂芯；再将制得的分块式砂芯表面刷耐火材料并做点燃处理；最后将砂芯送入湿度＜60％、温度＜46°的环境中保存；

(b)根据车用尾气处理箱体设计并制造上模、下模、前侧模、后侧模、左侧模和右侧模，对制作完成的模具壳体进行上模具涂料工艺；

(c)将步骤(a)中制作好的分块式砂芯组件装入步骤(b)制作好的模具壳体内，完成箱体模具制造安装工序；

(d)合金熔化，对化铝炉进行烘炉；按照车用尾气处理箱体进行配料、称重；将配好的金属合金投入至化铝炉内并进行精炼、脱氧、扒渣工序；

(e)将步骤(d)中化铝炉内处理好的合金溶液转入低压铸机的保温炉内，再通入99.999％的高纯度氮气做净化合金溶液处理，净化合金溶液时间为15～20min；

(f)采用低压铸造的方式对步骤(c)中的模具进行压铸，压铸过程包括升液、充型、保压结晶、泄压冷却的过程；

(g)待步骤(f)中铸件凝固冷却后打开模具，取得车用尾气处理箱体铸件。

优选方案，步骤(a)砂芯组件的制作过程是将覆膜砂射入砂芯模具中，烧结而成；砂芯模具温度为250～280℃，射砂压力为0.5～0.7Mpa，射砂时间为8～10s。由于分块式砂芯结构复杂细长，采用不同砂芯模具可有效解决砂芯拐角处充填过程中的流动状态差的问题，减少砂粒动能的局部损失，保证充型质量的同时提高砂芯制造效率，确保砂芯的设计精度；而随着射芯压力的增大使得砂粒获得的动能增大，砂芯的紧实作用加强，快速完成砂芯件的充型过程，使得砂芯件的充填密度和常温抗弯强度均逐渐增大，有效提高砂芯件的结构稳定性。

优选方案，步骤(a)中在制作主砂芯过程中，对主砂芯进行掏空处理，掏空后主砂芯侧壁的固化深度为15～20mm。解决箱体铸件气密性差的问题在于完善铸件过程中的排气效果，采用对主砂芯进行掏空，一方面可减少砂芯的重量进而减少砂芯发气量，且掏出的砂芯可由于返回至砂芯制造工艺，实现材料的回收利用，减少企业成本；另一方面主砂芯空腔在铸件过程中与模具排气通道连通，可显著提高砂芯的排气效果，而掏空后的主砂芯溃散性更好，利于铸件脱砂。为保证主砂芯掏空后的结构强度，设计主砂芯掏空后的四周壁厚为15～20mm，有利于组装其他各砂芯件，保证在铸件充型过程中具有稳定的结构强度。

优选方案，所述步骤(c)中分块式砂芯组件按照以下顺序进行安装：

步骤(1)：利用砂芯粘接剂将小水道砂芯下端的弯折部粘接在主砂芯上进行定位；且利用小水道砂芯上端设置的芯头凸台插入主砂芯内进行定位；定位后，小水道砂芯芯身与主砂芯之间的距离为5mm；

步骤(2)：将后侧模在下模上进行滑动合模，合后侧模后在下模的金属底座上安装搭子砂芯；

步骤(3)：将十字砂芯搭接在金属底座上的分流孔内并与分流孔间形成大小均匀的金属液溢流间隙；

步骤(4)：将步骤(1)中与小水道砂芯粘接好的主砂芯放置于十字砂芯上，将主砂芯置于分流孔中心；

步骤(5)：将水道砂芯的下端插入金属底座上设置的凹槽内，并利用水道砂芯上端设置的芯头凸台插入主砂芯内进行定位，使得水道砂芯与主砂芯以及金属底座定位稳定，定位后，水道砂芯芯身与主砂芯之间的距离为5mm；

步骤(6)：合模，合模的顺序为：合前侧模-左侧模和右侧模-上模，再利用插销沿左侧模上的销孔插入小水道砂芯的锥盲孔内，对小水道砂芯与箱体左侧模进行定位。

由于分体式砂芯结构具有细长复杂的水道砂芯和小水道砂芯的特点，按照上述安装顺序，可使得结构复杂的砂芯结构组装快捷且定位准确；分块式砂芯件依次组装在金属底座上，组装过程中不容易发生联动错位，组装后的砂芯结构强度得到保证，减少合模过程中砂芯整体的报废率。

优选方案，所述步骤(6)中合模包括两次合模，具体步骤如下：第一次合模是按顺序进行前侧模-左侧模和右侧模合模，左侧模预留3～5mm间隙，用于观察砂芯结构是否产生移位/箱体模具是否合模到位，合模到位后再利用插销沿左侧模上的销孔插入小水道砂芯的锥盲孔内，导正小水道砂芯，检查所有砂芯是否断裂、蹿位、偏移；第二次合模是确认合模准确且所有砂芯未发生断裂、蹿位、偏移，再按顺序将上模下滑合模-左侧模完全合模。

优选方案，所述步骤(a)中水道砂芯上端设有两个排气芯头，所述步骤(c)中分块式砂芯组件装入模具壳体内后，两个排气芯头延伸至上模的排气通道内，排气芯头在模具型腔内处于箱体铸件法兰盘预留攻丝工艺孔的位置；在步骤(6)第二次合模将排气芯头导入上模的排气通道内。为完善砂芯排气效果，设计的两个排气芯头一方面可铸件过程中将水道砂芯产生的气体迅速引入上模排气通道内，即使水道砂芯在金属液体溢满型腔后仍然在产生气体，也不会导致模具型腔内存在大量窝气而影响铸件成型质量的问题；且水道砂芯与上模间的型腔正是箱体法兰盘成型腔室，排气芯头延伸的位置可对应箱体法兰盘预留攻丝孔设置，从而排气芯头设置不仅可显著提高砂芯排气效果，使得成型箱体顶部的法兰盘结构紧凑，后期攻丝螺纹丝牙饱满；且可有效减少箱体法兰盘后期钻孔工序，便于攻丝，提高箱体加工质量的同时可有效提高箱体加工效率，该结构设计巧妙合理；此外，上模上对应设有与排气芯头连通的排气通道，在合模过程中可用于检测主砂芯是否定位准确，提高砂芯结构的定位的准确性。

优选方案，所述步骤(d)中车用尾气处理箱体合金中各金属元素成分的质量百分比为：硅12.0～13.0％，镁0.35～0.45％，钛0.1～0.2％，铁0.68～0.72％，铜0.28～0.32％,锌0.08～0.12％，锰0.48～0.52％，余量为铝及其他杂质总和。优选方案对铝合金的成分进行合理设计，配合相应的铸造工艺以及模具结构和砂芯结构，可有效使铸件产品强度提高10～32％，在此基础上采用钛盐形核变质剂，不会改变熔体吸气倾向，同时能细化结晶组织，晶核间彼此抑制，铸件质地均匀。

优选方案，步骤(d)中投料顺序为：回炉料-金属铝、硅、钛、铁、铜、锌、锰-镁，在合金熔化时投入含量占总合金质量分数为0.1～0.2％的钛，在对合金溶液进行精炼、脱氧、扒渣工序时，投入含量占总合金质量分数为0.35～0.45％的镁。

优选方案，步骤(f)压铸过程中，合金溶液温度为700～720℃，升液阶段的压力达到160～180Mpa，升液时间为15～17s，并以此压力保持2～3S后进入增压阶段；增压阶段压力达到480～500Mpa,增压时间10～12s；然后以2～3s冲压到600～610Mpa进入保压阶段，保压时间为300～320s，随后缓慢释压冷却。

优选方案，步骤(b)涂料工艺中涂料采用硬模浇铸保温涂层剂，喷枪咀距离模具壳体喷涂表面距离为230～250mm。涂料喷涂太近容易堆积，而涂料喷涂太远容易粘接不牢，喷涂距离对涂层质量产生影响从而影响铸件的正品率，经测试，采用喷枪咀距离模具壳体喷涂表面距离为230～250mm，喷射均匀，模具壳体涂层表面光滑。

如上所述，本发明相对现有技术的有益效果如下：

1.本发明工艺模具砂芯结构采用不同砂芯模具制作分块式砂芯组件，可有效确保砂芯的设计精度，快速完成砂芯件的充型过程，使得砂芯件的充填密度和常温抗弯强度均逐渐增大，有效提高砂芯件的结构稳定性；而由于分体式砂芯结构具有细长复杂的结构特点，按照上述安装顺序组装砂芯，可使得结构复杂的砂芯结构组装快捷且与模具定位准确；分块式砂芯件依次组装在金属底座上，组装过程中不容易发生联动错位，组装后的砂芯结构强度得到保证，减少合模过程中砂芯整体的报废率。

2.本发明砂芯制作中对主砂芯进行掏空，一方面可显著减少砂芯的发气量，另一方面可显著提高砂芯的排气效果，有效解决铸件过程中排气受阻的问题，避免铸件产品形成气孔、欠铸或轮廓不清晰等现象，完善铸件产品密封性；将小水道砂芯和水道砂芯产生的气体可通过芯头凸起引入主砂芯的空腔内进行排放，排气效果好；小水道砂芯和水道砂芯与主砂芯上端的组装方式也代替了传统使用粘结剂的设计方式，提高砂芯排气效果的同时也可使得铸件成型后砂芯的溃散性更好。

3.本发明在合模过程中包括两次合模，一方面用于检测砂芯是否发生蹿位或偏移，保持砂芯结构定位的稳定性；另一方面通过插销可有效保持小水道砂芯与箱体模具定位的稳定性，进而保持将砂芯整体结构准确地安装于模具内等优越的实用效果；通过两次合模可确保小水道砂芯在合模后不会发生断裂，也可确认砂芯结构未发生蹿位、偏移等情况后再进行完全合模，此关键步骤可有效保证砂芯结构在合模过程中不会发生破损以及确保砂芯结构与模具间定位的准确性，进而保证箱体铸件的正品率，从而降低箱体铸造过程中砂芯以及箱体铸件的制造成本。

4.本发明对铝合金的成分进行合理设计，配合相应的铸造工艺以及模具结构和砂芯结构，可有效使铸件产品抗拉强度提高30～42％，并采用分阶段进行投料，可充分发挥金属钛以及金属镁的作用效果，采用钛盐形核变质剂，能细化结晶组织，由此在合金溶液熔化时对其进行投料，促进对铝合金起到细化结晶组织的作用；而在合金溶液完全熔化后利用处理水将镁压入合金溶液，提高铸件产品强度，对铝合金起到强化的作用。

5.本发明铸造工艺在常规的升液阶段进行保压后再进行增压，一方面利用型腔内气体充分排出，另一方面利于增压利于控制增压阶段的充型速度，提高充型流量的平稳性；随后在增压完成后以600～610Mpa进行保压，铸件在该压力下充分利用结晶机会进行结晶，可有效提高铸件产品密封性，防止现有车用尾气处理箱体铸件上部容易出现缩松，针孔，气孔和夹渣等缺陷，满足现有高强度结构复杂的车用尾气处理箱体铸件的技术要求，显著提高铸件质量。

附图说明

图1是本发明一种改进型车用箱体的铸造工艺的流程示意图；

图2是本发明分块式砂芯组件的组装示意图；

图3是本发明图2的爆炸示意图；

图4是本发明一种改进型车用尾气处理箱体模具合模的正视剖视图；

图5是本发明一种改进型车用尾气处理箱体模具合模的侧视剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：1-上模、2-前侧模、3-后侧模、4-左侧模、5-右侧模、6-下模、7-金属底座、8-分流孔、9-主砂芯、10-水道砂芯、11-小水道砂芯、12-十字砂芯、13-搭子砂芯、14-凹槽、15-排气芯头、16-排气孔、17-锥盲孔、18-销孔、19-排气通道、20-插销、21-芯头凸台A、22-芯头凸台B。

实施例1

请参考图1至图5所示，本实施例提供一种改进型车用箱体的铸造工艺，包括如下工艺步骤：

(a)制作砂芯组件，利用树脂砂根据车用尾气处理箱体形状制出分块式砂芯组件，所述分块式砂芯组件包括主砂芯9、水道砂芯10、小水道砂芯11、搭子砂芯13和十字砂芯12；制作主砂芯9与水道砂芯10拼装模具、小水道砂芯11与搭子砂芯13拼装模具以及十字砂芯12模具，再将覆膜砂射入砂芯模具中，砂芯模具温度为270℃，射砂压力为0.7Mpa，射砂时间为10s；再对主砂芯9进行掏空处理，掏空后主砂芯9侧壁的固化深度为18mm；并对制得的分块式砂芯组件表面刷耐火材料并做点燃处理；最后将砂芯送入湿度＜60％、温度＜46°的环境中保存；

(b)根据车用尾气处理箱体设计并制造上模1、下模6、前侧模2、后侧模3、左侧模4和右侧模5，对制作完成的模具壳体进行上模1具涂料工艺；鉴于模具壳体各个步骤的制作条件可以根据现有的低压铸造工艺来合理选择，在此不作赘述；而模具涂料的选择为德国汉高的硬模浇铸保温层涂层剂；涂料工艺中喷枪咀距离模具壳体喷涂表面距离为230mm。

(c)将步骤(a)中制作好的分块式砂芯组件装入步骤(b)制作好的模具壳体内，分块式砂芯组件按照以下顺序进行安装：

步骤(1)：利用砂芯粘接剂将小水道砂芯11下端的弯折部粘接在主砂芯9上进行定位；且利用小水道砂芯11上端设置的芯头凸台A21插入主砂芯9内进行定位；定位后，小水道砂芯11芯身与主砂芯9之间的距离为5mm；

步骤(2)：将后侧模3在下模6上进行滑动合模，合后侧模3后在下模6的金属底座7上安装搭子砂芯13；

步骤(3)：将十字砂芯12搭接在金属底座7上的分流孔8内并与分流孔8间形成大小均匀的金属液溢流间隙；

步骤(4)：将步骤(1)中与小水道砂芯11粘接好的主砂芯9放置于十字砂芯12上，将主砂芯9置于分流孔8中心；

步骤(5)：将水道砂芯10的下端插入金属底座7上设置的凹槽14内，并利用水道砂芯10上端设置的芯头凸台B22插入主砂芯9内进行定位，使得水道砂芯10与主砂芯9以及金属底座7定位稳定，定位后，水道砂芯10芯身与主砂芯9之间的距离为5mm；

步骤(6)：合模，包括两次合模，具体步骤如下：第一次合模是按顺序进行前侧模2-左侧模4和右侧模5合模，左侧模4预留5mm间隙，用于观察砂芯结构与箱体模具是否对应准确，合模到位后再利用插销20沿左侧模4上的销孔18插入小水道砂芯11的锥盲孔17内，导正小水道砂芯11，检查所有砂芯是否断裂、蹿位、偏移；第二次合模是确认合模准确且所有砂芯未发生断裂、蹿位、偏移，再按顺序将上模1下滑合模-左侧模4完全合模；为完善砂芯排气效果，步骤(a)中水道砂芯10上端设有两个排气芯头15，且在水道砂芯10与主砂芯9配合的芯头凸台B22上开设有排气孔16，步骤(c)中分块式砂芯组件装入模具壳体内后，两个排气芯头15延伸至上模1的排气通道19内，排气芯头15在模具型腔内处于箱体铸件法兰盘预留攻丝工艺孔的位置；在步骤(6)第二次合模将排气芯头15导入上模1的排气通道19内，可进一步检测砂芯与模具壳体定位的准确性，完成箱体模具制造安装工序；

(d)合金熔化，按照现有铸造工艺标准对化铝炉进行烘炉；按照车用尾气处理箱体进行配料、称重；合金中各金属元素成分的质量百分比为：硅12.0％，镁0.45％，钛0.2％，铁0.68％，铜0.32％,锌0.12％，锰0.48％，余量为铝及其他杂质总和；将配好的金属合金投入至化铝炉内并进行精炼、脱氧、扒渣工序；投料顺序为：回炉料-金属铝、硅、钛、铁、铜、锌、锰-镁，在合金熔化时投入含量占总合金质量分数为0.2％的钛，在对合金溶液进行精炼、脱氧、扒渣工序时，投入含量占总合金质量分数为0.45％的镁；

(e)按要求对型号为J456L低压铸机进行点检，并按规范对型号为J456L低压铸机进行烘炉，将步骤(d)中化铝炉内处理好的合金溶液转入J456L低压铸机的保温炉内，再通入99.999％的高纯度氮气做净化合金溶液处理，净化合金溶液时间为20min；

(f)采用低压铸造的方式对步骤(c)中的模具进行压铸，压铸过程包括升液、充型、保压结晶、泄压冷却的过程；合金溶液温度为700℃，升液阶段的压力达到160Mpa，升液时间为15s，并以此压力保持3s后进入增压阶段；增压阶段压力达到480Mpa,增压时间10s；然后以3s冲压到600Mpa进入保压阶段，保压时间为300s，随后缓慢释压冷却。

(g)待步骤(f)中铸件凝固冷却后打开模具，首先动松左侧模4、右侧模5、后侧模3、前侧模2，再将侧模移到最大位置，侧模打开顺序为：左侧模4、右侧模5、后侧模3、前侧模2，最后提起上模1，产品随上模1提起，将产品提升到要求高度，转出接料盘再顶出产品，接料盘回转取下产品，取得车用尾气处理箱体铸件，进行产品检测。

表1实施例1箱体铸件气密性检测试验表

经检测，在0.6～1.0Mpa压力下保压30s，箱体铸件无气泡产生，气密性合格；铸件成型完整，未出现针孔、欠铸或轮廓不清晰等现象，铸件顶部的法兰盘结构紧凑，后期攻丝螺纹丝牙饱满，箱体铸件抗拉强度达到206Mpa，铸件产品抗拉强度提高了42.07％左右，可有效完善铸件的力学性能，且有效减少箱体法兰盘后期钻孔工序，便于攻丝，提高箱体加工质量的同时可有效提高箱体加工效率。

实施例2

请参考图1至图5所示，本实施例提供一种改进型车用箱体的铸造工艺，包括如下工艺步骤：

(a)制作砂芯组件，利用树脂砂根据车用尾气处理箱体形状制出分块式砂芯组件，所述分块式砂芯组件包括主砂芯9、水道砂芯10、小水道砂芯11、搭子砂芯13和十字砂芯12；制作主砂芯9与水道砂芯10拼装模具、小水道砂芯11与搭子砂芯13拼装模具以及十字砂芯12模具，再将覆膜砂射入砂芯模具中，砂芯模具温度为280℃，射砂压力为0.6Mpa，射砂时间为8s；再对主砂芯9进行掏空处理，掏空后主砂芯9侧壁的固化深度为15mm；并对制得的分块式砂芯组件表面刷耐火材料并做点燃处理；最后将砂芯送入湿度＜60％、温度＜46°的环境中保存；

(b)根据车用尾气处理箱体设计并制造上模1、下模6、前侧模2、后侧模3、左侧模4和右侧模5，对制作完成的模具壳体进行上模1具涂料工艺；鉴于模具壳体各个步骤的制作条件可以根据现有的低压铸造工艺来合理选择，在此不作赘述；而模具涂料的选择为德国汉高的硬模浇铸保温层涂层剂；涂料工艺中喷枪咀距离模具壳体喷涂表面距离为240mm。

(c)将步骤(a)中制作好的分块式砂芯组件装入步骤(b)制作好的模具壳体内，分块式砂芯组件按照以下顺序进行安装：

步骤(1)：利用砂芯粘接剂将小水道砂芯11下端的弯折部粘接在主砂芯9上进行定位；且利用小水道砂芯11上端设置的芯头凸台A21插入主砂芯9内进行定位；定位后，小水道砂芯11芯身与主砂芯9之间的距离为5mm；

步骤(2)：将后侧模3在下模6上进行滑动合模，合后侧模3后在下模6的金属底座7上安装搭子砂芯13；

步骤(3)：将十字砂芯12搭接在金属底座7上的分流孔8内并与分流孔8间形成大小均匀的金属液溢流间隙；

步骤(4)：将步骤(1)中与小水道砂芯11粘接好的主砂芯9放置于十字砂芯12上，将主砂芯9置于分流孔8中心；

步骤(5)：将水道砂芯10的下端插入金属底座7上设置的凹槽14内，并利用水道砂芯10上端设置的芯头凸台B22插入主砂芯9内进行定位，使得水道砂芯10与主砂芯9以及金属底座7定位稳定，定位后，水道砂芯10芯身与主砂芯9之间的距离为5mm；

步骤(6)：合模，包括两次合模，具体步骤如下：第一次合模是按顺序进行前侧模2-左侧模4和右侧模5合模，左侧模4预留5mm间隙，用于观察砂芯结构与箱体模具是否对应准确，合模到位后再利用插销20沿左侧模4上的销孔18插入小水道砂芯11的锥盲孔17内，导正小水道砂芯11，检查所有砂芯是否断裂、蹿位、偏移；第二次合模是确认合模准确且所有砂芯未发生断裂、蹿位、偏移，再按顺序将上模1下滑合模-左侧模4完全合模；为完善砂芯排气效果，步骤(a)中水道砂芯10上端设有两个排气芯头15，且在水道砂芯10与主砂芯9配合的芯头凸台B22上开设有排气孔16，步骤(c)中分块式砂芯组件装入模具壳体内后，两个排气芯头15延伸至上模1的排气通道19内，排气芯头15在模具型腔内处于箱体铸件法兰盘预留攻丝工艺孔的位置；在步骤(6)第二次合模将排气芯头15导入上模1的排气通道19内，可进一步检测砂芯与模具壳体定位的准确性，完成箱体模具制造安装工序；

(d)合金熔化，按照现有铸造工艺标准对化铝炉进行烘炉；按照车用尾气处理箱体进行配料、称重；合金中各金属元素成分的质量百分比为：硅13.0％，镁0.42％，钛0.18％，铁0.72％，铜0.28％,锌0.1％，锰0.51％，余量为铝及其他杂质总和；将配好的金属合金投入至化铝炉内并进行精炼、脱氧、扒渣工序；投料顺序为：回炉料-金属铝、硅、钛、铁、铜、锌、锰-镁，在合金熔化时投入含量占总合金质量分数为0.18％的钛，在对合金溶液进行精炼、脱氧、扒渣工序时，投入含量占总合金质量分数为0.42％的镁；

(e)按要求对型号为J456L低压铸机进行点检，并按规范对型号为J456L低压铸机进行烘炉，将步骤(d)中化铝炉内处理好的合金溶液转入J456L低压铸机的保温炉内，再通入99.999％的高纯度氮气做净化合金溶液处理，净化合金溶液时间为18min；

(f)采用低压铸造的方式对步骤(c)中的模具进行压铸，压铸过程包括升液、充型、保压结晶、泄压冷却的过程；合金溶液温度为720℃，升液阶段的压力达到170Mpa，升液时间为16s，并以此压力保持2s后进入增压阶段；增压阶段压力达到490Mpa,增压时间10s；然后以2S冲压到610Mpa进入保压阶段，保压时间为300s，随后缓慢释压冷却。

(g)待步骤(f)中铸件凝固冷却后打开模具，首先动松左侧模4、右侧模5、后侧模3、前侧模2，再将侧模移到最大位置，侧模打开顺序为：左侧模4、右侧模5、后侧模3、前侧模2，最后提起上模1，产品随上模1提起，将产品提升到要求高度，转出接料盘再顶出产品，接料盘回转取下产品，取得车用尾气处理箱体铸件，进行产品检测。

表2实施例2箱体铸件气密性检测试验表

经检测，在0.6～1.0Mpa压力下保压30s，箱体铸件无气泡产生，气密性合格；铸件成型完整，未出现针孔、欠铸或轮廓不清晰等现象，铸件顶部的法兰盘结构紧凑，后期攻丝螺纹丝牙饱满，箱体铸件抗拉强度达到195Mpa，铸件产品抗拉强度提高了34.5％左右，可有效完善铸件的力学性能，且有效减少箱体法兰盘后期钻孔工序，便于攻丝，提高箱体加工质量的同时可有效提高箱体加工效率。

实施例3

请参考图1至图5所示，本实施例提供一种改进型车用箱体的铸造工艺，包括如下工艺步骤：

(a)制作砂芯组件，利用树脂砂根据车用尾气处理箱体形状制出分块式砂芯组件，所述分块式砂芯组件包括主砂芯9、水道砂芯10、小水道砂芯11、搭子砂芯13和十字砂芯12；制作主砂芯9与水道砂芯10拼装模具、小水道砂芯11与搭子砂芯13拼装模具以及十字砂芯12模具，再将覆膜砂射入砂芯模具中，砂芯模具温度为250℃，射砂压力为0.5Mpa，射砂时间为8s；再对主砂芯9进行掏空处理，掏空后主砂芯9侧壁的固化深度为20mm；并对制得的分块式砂芯组件表面刷耐火材料并做点燃处理；最后将砂芯送入湿度＜60％、温度＜46°的环境中保存；

(b)根据车用尾气处理箱体设计并制造上模1、下模6、前侧模2、后侧模3、左侧模4和右侧模5，对制作完成的模具壳体进行上模1具涂料工艺；鉴于模具壳体各个步骤的制作条件可以根据现有的低压铸造工艺来合理选择，在此不作赘述；而模具涂料的选择为德国汉高的硬模浇铸保温层涂层剂；涂料工艺中喷枪咀距离模具壳体喷涂表面距离为250mm。

(c)将步骤(a)中制作好的分块式砂芯组件装入步骤(b)制作好的模具壳体内，分块式砂芯组件按照以下顺序进行安装：

步骤(1)：利用砂芯粘接剂将小水道砂芯11下端的弯折部粘接在主砂芯9上进行定位；且利用小水道砂芯11上端设置的芯头凸台A21插入主砂芯9内进行定位；定位后，小水道砂芯11芯身与主砂芯9之间的距离为5mm；

步骤(2)：将后侧模3在下模6上进行滑动合模，合后侧模3后在下模6的金属底座7上安装搭子砂芯13；

步骤(3)：将十字砂芯12搭接在金属底座7上的分流孔8内并与分流孔8间形成大小均匀的金属液溢流间隙；

步骤(4)：将步骤(1)中与小水道砂芯11粘接好的主砂芯9放置于十字砂芯12上，将主砂芯9置于分流孔8中心；

步骤(5)：将水道砂芯10的下端插入金属底座7上设置的凹槽14内，并利用水道砂芯10上端设置的芯头凸台B22插入主砂芯9内进行定位，使得水道砂芯10与主砂芯9以及金属底座7定位稳定，定位后，水道砂芯10芯身与主砂芯9之间的距离为5mm；

步骤(6)：合模，包括两次合模，具体步骤如下：第一次合模是按顺序进行前侧模2-左侧模4和右侧模5合模，左侧模4预留4mm间隙，用于观察砂芯结构与箱体模具是否对应准确，合模到位后再利用插销20沿左侧模4上的销孔18插入小水道砂芯11的锥盲孔17内，导正小水道砂芯11，检查所有砂芯是否断裂、蹿位、偏移；第二次合模是确认合模准确且所有砂芯未发生断裂、蹿位、偏移，再按顺序将上模1下滑合模-左侧模4完全合模；为完善砂芯排气效果，步骤(a)中水道砂芯10上端设有两个排气芯头15，且在水道砂芯10与主砂芯9配合的芯头凸台B22上开设有排气孔16，步骤(c)中分块式砂芯组件装入模具壳体内后，两个排气芯头15延伸至上模1的排气通道19内，排气芯头15在模具型腔内处于箱体铸件法兰盘预留攻丝工艺孔的位置；在步骤(6)第二次合模将排气芯头15导入上模1的排气通道19内，可进一步检测砂芯与模具壳体定位的准确性，完成箱体模具制造安装工序；

(d)合金熔化，按照现有铸造工艺标准对化铝炉进行烘炉；按照车用尾气处理箱体进行配料、称重；合金中各金属元素成分的质量百分比为：硅13.0％，镁0.35％，钛0.1％，铁0.7％，铜0.28％,锌0.08％，锰0.52％，余量为铝及其他杂质总和；将配好的金属合金投入至化铝炉内并进行精炼、脱氧、扒渣工序；投料顺序为：回炉料-金属铝、硅、钛、铁、铜、锌、锰-镁，在合金熔化时投入含量占总合金质量分数为0.1％的钛，在对合金溶液进行精炼、脱氧、扒渣工序时，投入含量占总合金质量分数为0.35％的镁；

(e)按要求对型号为J456L低压铸机进行点检，并按规范对型号为J456L低压铸机进行烘炉，将步骤(d)中化铝炉内处理好的合金溶液转入J456L低压铸机的保温炉内，再通入99.999％的高纯度氮气做净化合金溶液处理，净化合金溶液时间为15min；

(f)采用低压铸造的方式对步骤(c)中的模具进行压铸，压铸过程包括升液、充型、保压结晶、泄压冷却的过程；合金溶液温度为720℃，升液阶段的压力达到180Mpa，升液时间为17s，并以此压力保持2s后进入增压阶段；增压阶段压力达到500Mpa,增压时间10s；然后以2S冲压到610Mpa进入保压阶段，保压时间为320s，随后缓慢释压冷却。

(g)待步骤(f)中铸件凝固冷却后打开模具，首先动松左侧模4、右侧模5、后侧模3、前侧模2，再将侧模移到最大位置，侧模打开顺序为：左侧模4、右侧模5、后侧模3、前侧模2，最后提起上模1，产品随上模1提起，将产品提升到要求高度，转出接料盘再顶出产品，接料盘回转取下产品，取得车用尾气处理箱体铸件，进行产品检测。

表3实施例3箱体铸件气密性检测试验表

经检测，在0.6～1.0Mpa压力下保压30s，箱体铸件无气泡产生，气密性合格；铸件成型完整，未出现针孔、欠铸或轮廓不清晰等现象，铸件顶部的法兰盘结构紧凑，后期攻丝螺纹丝牙饱满，箱体铸件抗拉强度达到192Mpa，铸件产品抗拉强度提高了32.4％左右，可有效完善铸件的力学性能，且有效减少箱体法兰盘后期钻孔工序，便于攻丝，提高箱体加工质量的同时可有效提高箱体加工效率。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种改进型车用箱体的铸造工艺，其特征在于：包括如下工艺步骤：

(a)制作砂芯组件，利用树脂砂根据车用尾气处理箱体形状制出分块式砂芯组件，所述分块式砂芯组件包括主砂芯、水道砂芯、小水道砂芯、搭子砂芯和十字砂芯；再将制得的分块式砂芯表面刷耐火材料并做点燃处理；最后将砂芯送入湿度＜60％、温度＜46°的环境中保存；

(b)根据车用尾气处理箱体设计并制造上模、下模、前侧模、后侧模、左侧模和右侧模，对制作完成的模具壳体进行上模具涂料工艺；

(c)将步骤(a)中制作好的分块式砂芯组件装入步骤(b)制作好的模具壳体内，完成箱体模具制造安装工序；

(d)合金熔化，对化铝炉进行烘炉；按照车用尾气处理箱体进行配料、称重；将配好的金属合金投入至化铝炉内并进行精炼、脱氧、扒渣工序；

(e)将步骤(d)中化铝炉内处理好的合金溶液转入低压铸机的保温炉内，再通入99.999％的高纯度氮气做净化合金溶液处理，净化合金溶液时间为15～20min；

(f)采用低压铸造的方式对步骤(c)中的模具进行压铸，压铸过程包括升液、充型、保压结晶、泄压冷却的过程；

(g)待步骤(f)中铸件凝固冷却后打开模具，取得车用尾气处理箱体铸件。

2.根据权利要求1所述的一种改进型车用箱体的铸造工艺，其特征在于：步骤(a)砂芯组件的制作过程是将覆膜砂射入砂芯模具中，烧结而成；砂芯模具温度为250～280℃，射砂压力为0.5～0.7Mpa，射砂时间为8～10s。

3.根据权利要求1所述的一种改进型车用箱体的铸造工艺，其特征在于：步骤(a)中在制作主砂芯过程中，对主砂芯进行掏空处理，掏空后主砂芯侧壁的固化深度为15～20mm。

4.根据权利要求1所述的一种改进型车用箱体的铸造工艺，其特征在于：所述步骤(c)中分块式砂芯组件按照以下顺序进行安装：

步骤(1)：利用砂芯粘接剂将小水道砂芯下端的弯折部粘接在主砂芯上进行定位；且利用小水道砂芯上端设置的芯头凸台插入主砂芯内进行定位；定位后，小水道砂芯芯身与主砂芯之间的距离为5mm；

步骤(2)：将后侧模在下模上进行滑动合模，合后侧模后在下模的金属底座上安装搭子砂芯；

步骤(3)：将十字砂芯搭接在金属底座上的分流孔内并与分流孔间形成大小均匀的金属液溢流间隙；

步骤(4)：将步骤(1)中与小水道砂芯粘接好的主砂芯放置于十字砂芯上，将主砂芯置于分流孔中心；

步骤(5)：将水道砂芯的下端插入金属底座上设置的凹槽内，并利用水道砂芯上端设置的芯头凸台插入主砂芯内进行定位，使得水道砂芯与主砂芯以及金属底座定位稳定，定位后，水道砂芯芯身与主砂芯之间的距离为5mm；

步骤(6)：合模，合模的顺序为：合前侧模-左侧模和右侧模-上模，再利用插销沿左侧模上的销孔插入小水道砂芯的锥盲孔内，对小水道砂芯与箱体左侧模进行定位。

5.根据权利要求4所述的一种改进型车用箱体的铸造工艺，其特征在于：所述步骤(6)中合模包括两次合模，具体步骤如下：第一次合模是按顺序进行前侧模-左侧模和右侧模合模，左侧模预留3～5mm间隙，用于观察砂芯结构是否产生移位/箱体模具是否合模到位，合模到位后再利用插销沿左侧模上的销孔插入小水道砂芯的锥盲孔内，导正小水道砂芯，检查所有砂芯是否断裂、蹿位、偏移；第二次合模是确认合模准确且所有砂芯未发生断裂、蹿位、偏移，再按顺序将上模下滑合模-左侧模完全合模。

6.根据权利要求5所述的一种改进型车用箱体的铸造工艺，其特征在于：所述步骤(a)中水道砂芯上端设有两个排气芯头，所述步骤(c)中分块式砂芯组件装入模具壳体内后，两个排气芯头延伸至上模的排气通道内，排气芯头在模具型腔内处于箱体铸件法兰盘预留攻丝工艺孔的位置；在步骤(6)第二次合模将排气芯头导入上模的排气通道内。

7.根据权利要求1所述的一种改进型车用箱体的铸造工艺，其特征在于：所述步骤(d)中车用尾气处理箱体合金中各金属元素成分的质量百分比为：硅12.0～13.0％，镁0.35～0.45％，钛0.1～0.2％，铁0.68～0.72％，铜0.28～0.32％,锌0.08～0.12％，锰0.48～0.52％，余量为铝及其他杂质总和。

8.根据权利要求7所述的一种改进型车用箱体的铸造工艺，其特征在于：步骤(d)中投料顺序为：回炉料-金属铝、硅、钛、铁、铜、锌、锰-镁，在合金熔化时投入含量占总合金质量分数为0.1～0.2％的钛，在对合金溶液进行精炼、脱氧、扒渣工序时，投入含量占总合金质量分数为0.35～0.45％的镁。

9.根据权利要求1所述的一种改进型车用箱体的铸造工艺，其特征在于：步骤(f)压铸过程中，合金溶液温度为700～720℃，升液阶段的压力达到160～180Mpa，升液时间为15～17s，并以此压力保持2～3s后进入增压阶段；增压阶段压力达到480～500Mpa,增压时间10～12s；然后以2～3s冲压到600～610Mpa进入保压阶段，保压时间为300～320s，随后缓慢释压冷却。

10.根据权利要求1所述的一种改进型车用箱体的铸造工艺，其特征在于：步骤(b)涂料工艺中涂料采用硬模浇铸保温涂层剂，喷枪咀距离模具壳体喷涂表面距离为230～250mm。