CN114378255A - 一种汽车发动机排气管的铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车发动机排气管的铸造方法，包括：造型外模用铁型模具，自硬砂造型，外砂箱采用铁型，覆膜砂采用变相砂；铁型的内腔按三维建模软件对需要铸造的汽车发动机排气管的形状进行三维建模；根据三维造型并结合金属型低压铸造工艺确定铸造参数，随型制出，随型覆砂层厚度为10‑12mm，浇注系统覆砂层为12‑15mm；铁型工艺熔炼铁水浇注水冷排气管的铁水采用废钢、合金以及增碳剂为原料，球化剂加入量1.25‑1.8％，孕育剂加入量0.25‑1.5％；所述铁水的化学成分及质量比为：C2.1‑3.2％；Si4.2‑5.2％；Mn1‑1.5％；Cr1.5‑2.2％；Ni32.3‑35.8％；P≤0.04％；S≤0.07％；As≤0.022％；浇筑成型、铸件检验结果。本发明铸造发动机排气管力学性能均能符合国家标准的性能要求，发动机排气管铸件表面状态好，且接口处强度满足要求。

Description

一种汽车发动机排气管的铸造方法

技术领域

本发明属于汽车配件技术领域，特别是涉及一种汽车发动机排气管的铸造 方法。

背景技术

发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机(汽 油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、电动机等。如内燃机通常是 把化学能转化为机械能，发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置 的整个机器(如：汽油发动机、航空发动机)，发动机最早诞生在英国，所以， 发动机的概念也源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置。

在国内乃至国际上，使用铁型覆砂铸造工艺的应用研究绝大部分都使用于 曲轴或重要铸件的生产。由于对汽车排放、噪音等的要求越来越高，使各汽车 生产厂对排气管的技术要求也越来越严格，如水冷排气管加工完后必须经气密 性检验，气压在0.4Mpa下历时2min不得有泄漏等。如今水冷排气管主要使用 于船机上，各种性能指标要求达到或超出国家标准，以解决三漏问题。但由于 使用砂型铸造无法解决因铸铁本身的组织微观疏松造成的缩松、砂眼、冷隔等 缺陷，引发漏水、漏气、易出现裂纹等问题，使用过程中容易冒黑烟，造成排 放污染和噪音，而且水冷排气管大多采用砂型铸造制作，原料消耗高、成品率低、产品质量不稳定，而且砂型铸造长期以来的恶劣环境无法得到改善。

高镍发动机排气管具有很好的高温使用性能，其最高使用温度可达925℃。 高镍球铁在汽车零部件上主要用于高性能发动机排气管、涡轮增压器壳等耐热 件的制造上。国内在这方面所做工作较少，随着汽车发动机性能的不断提升， 对发动机排气管的使用性能要求越来越高，高镍球铁在汽车发动机排气管等耐 热铸件上的应用会进一步增加。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，本发明提供一种汽车发动机排气管的铸造 方法。

本发明所要解决技术问题是：提供一种汽车发动机排气管的铸造方法，工 艺简单，能满足汽车发动机排气管耐热性能，提高铸件表面质量和内部清洁度。

本发明的一种汽车发动机排气管的铸造方法，包括：

1.造型外模用铁型模具，自硬砂造型，外砂箱采用铁型，覆膜砂采用变相 砂；

2.铁型的内腔按三维建模软件对需要铸造的汽车发动机排气管的形状进行 三维建模；根据三维造型并结合金属型低压铸造工艺确定铸造参数，随型制出， 随型覆砂层厚度为10-12mm，浇注系统覆砂层为12-15mm；

3.铁型工艺熔炼铁水

浇注水冷排气管的铁水采用废钢、合金以及增碳剂为原料，球化剂加入量 1.25-1.8％，孕育剂加入量0.25-1.5％；所述铁水的化学成分及质量比为：

C2.1-3.2％；Si4.2-5.2％；Mn1-1.5％；Cr1.5-2.2％；Ni32.3-35.8％；

P≤0.04％；S≤0.07％；As≤0.022％；

4.浇筑成型

浇注系统两头有过滤的标准铁型浇注系统，浇筑时设置高的液压力以及补 缩系统；浇筑时设置一个保温冒口；

5.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；

6.铸件检验结果：所有项目检验结果均超过或达到汽车发动机排气管的质 量标准。

优选的，所述孕育剂采用250-900型孕育剂。

优选的，所述孕育剂的加入量为0.25。

优选的，所述球化剂的加入量为1.5％。

本发明的汽车发动机排气管的铸造方法具有如下优点：本发明的铸造方法 铸造的发动机排气管力学性能均能符合国家标准的性能要求，浇铸成形的发动 机排气管铸件表面质量良好，解决组织微观疏松缺陷，且接口处强度满足要求。 增加孕育剂，提高高镍球铁的力学性能、退火性能、球化、流动性能以及收缩 率，延缓孕育衰退时间。增加球化剂，球化处理工艺性好。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实 施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前 提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明的一种汽车发动机排气管的铸造方法，包括：

1.造型外模用铁型模具，自硬砂造型，外砂箱采用铁型，覆膜砂采用变相 砂；

2.铁型的内腔按三维建模软件对需要铸造的汽车发动机排气管的形状进行 三维建模；根据三维造型并结合金属型低压铸造工艺确定铸造参数，随型制出， 随型覆砂层厚度为10mm，浇注系统覆砂层为12mm；

3.铁型工艺熔炼铁水

浇注水冷排气管的铁水采用废钢、合金以及增碳剂为原料，球化剂加入量1.25％，孕育剂加入量0.25％；所述铁水的化学成分及质量比为：

C2.1％；Si4.2％；Mn1％；Cr1.5％；Ni32.3％；

P≤0.04％；S≤0.07％；As≤0.022％；

通过多次试验得出，孕育剂的加入量为0.25％对于石墨球化效果，可达到球 化3级状态，有助于石墨吸出、球化，缓解合金过冷倾向。

球化剂是为获得球状石墨铸铁而加入铁液内的某些金属或合金。中国普遍使 用的是硅铁稀土镁球化剂。球化能力强；资源丰富、价格低廉、易于熔制；对 各种成分(如共晶度、含硫量、含反球化元素及合金元素)和温度的铁水适应能 力强；球化反应动力学条件好，反应又比较平稳，反应产物易于排除，用量少， 降温少，球化处理工艺性好。冶金企业在炼钢生产过程中，常常需要对钢水进 行增碳处理，以满足各种规格钢材的含碳量要求，目前，主要通过在出钢过程 和精炼过程中，将增碳剂加入到钢水中对钢水进行增碳处理。

4.浇筑成型

浇注系统两头有过滤的标准铁型浇注系统，浇筑时设置高的液压力以及补 缩系统；浇筑时设置一个保温冒口；

5.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；

6.铸件检验结果：所有项目检验结果均超过或达到汽车发动机排气管的质 量标准。

实施例2

本发明的一种汽车发动机排气管的铸造方法，包括：

1、造型外模用铁型模具，自硬砂造型，外砂箱采用铁型，覆膜砂采用变相 砂；

2、铁型的内腔按三维建模软件对需要铸造的汽车发动机排气管的形状进行 三维建模；根据三维造型并结合金属型低压铸造工艺确定铸造参数，随型制出， 随型覆砂层厚度为12mm，浇注系统覆砂层为15mm；

3、铁型工艺熔炼铁水

浇注水冷排气管的铁水采用废钢、合金以及增碳剂为原料，球化剂加入量 1.8％，孕育剂加入量1.5％；所述铁水的化学成分及质量比为：

C3.2％；Si5.2％；Mn1.5％；Cr2.2％；Ni35.8％；

P≤0.04％；S≤0.07％；As≤0.022％；

通过多次试验得出，孕育剂的加入量为1.5％对于石墨球化效果，可达到球 化3级状态，有助于石墨吸出、球化，缓解合金过冷倾向。

球化剂是为获得球状石墨铸铁而加入铁液内的某些金属或合金。中国普遍使 用的是硅铁稀土镁球化剂。球化能力强；资源丰富、价格低廉、易于熔制；对 各种成分(如共晶度、含硫量、含反球化元素及合金元素)和温度的铁水适应能 力强；球化反应动力学条件好，反应又比较平稳，反应产物易于排除，用量少， 降温少，球化处理工艺性好。

4、浇筑成型

浇注系统两头有过滤的标准铁型浇注系统，浇筑时设置高的液压力以及补 缩系统；浇筑时设置一个保温冒口；

5、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；

6、铸件检验结果：所有项目检验结果均超过或达到汽车发动机排气管的质 量标准。

实施例3

本发明的一种汽车发动机排气管的铸造方法，包括：

1、造型外模用铁型模具，自硬砂造型，外砂箱采用铁型，覆膜砂采用变相 砂；

2、铁型的内腔按三维建模软件对需要铸造的汽车发动机排气管的形状进行 三维建模；根据三维造型并结合金属型低压铸造工艺确定铸造参数，随型制出， 随型覆砂层厚度为11mm，浇注系统覆砂层为14mm；

3、铁型工艺熔炼铁水

浇注水冷排气管的铁水采用废钢、合金以及增碳剂为原料，球化剂加入量 1.5％，孕育剂加入量0.85％；所述铁水的化学成分及质量比为：

C2.6％；Si4.7％；Mn1.25％；Cr1.8％；Ni34.2％；

P≤0.04％；S≤0.07％；As≤0.022％；

球化剂是为获得球状石墨铸铁而加入铁液内的某些金属或合金。中国普遍使 用的是硅铁稀土镁球化剂。球化能力强；资源丰富、价格低廉、易于熔制；对 各种成分(如共晶度、含硫量、含反球化元素及合金元素)和温度的铁水适应能 力强；球化反应动力学条件好，反应又比较平稳，反应产物易于排除，用量少， 降温少，球化处理工艺性好。

4、浇筑成型

浇注系统两头有过滤的标准铁型浇注系统，浇筑时设置高的液压力以及补 缩系统；浇筑时设置一个保温冒口；

5、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；

6、铸件检验结果：所有项目检验结果均超过或达到汽车发动机排气管的质 量标准。

实施例4

所述孕育剂采用250-900型孕育剂。孕育剂降低铁水过冷度,均匀硬度,降 低铸件壁厚敏感性；高效孕育剂试验采用富士科250-900型孕育剂搭配试验， 250-900含有少量的钙、铝、钡，可促进形核，抑制碳化物形成，延长孕育衰退 时间；对提高球铁的球化率、减少铸件的壁厚敏感性、延缓孕育衰退有明显、 稳定一致的效果，我们采用的加入量分别为0.25％和0.35％。可见，采用高效孕 育剂对于改善球化具有一定的效果，但基体的石墨球不够圆整，存在点状石墨， 尤其在搭子等厚大部位处。大剂量的孕育试验，我们主要是将孕育剂加入量提 高，在1.0％～1.2％范围内进行，以促进石墨化，减小铁液过冷倾向。可见，在 采用大剂量孕育时，促进了石墨化，点状石墨和枝晶状石墨完全消失，球化级 别可以达到3～4级，可以满足基体球化要求。

实施例5，所述孕育剂的加入量为0.25％，通过多次试验得出，孕育剂的加 入量为0.25％对于石墨球化效果最好，可达到球化3级状态，有助于石墨吸出、 球化，缓解合金过冷倾向。

实施例6，所述球化剂的加入量为1.5％。

本发明的汽车发动机排气管的铸造方法具有如下优点：本发明的铸造方法 铸造的发动机排气管力学性能均能符合国家标准的性能要求，浇铸成形的发动 机排气管铸件表面质量良好，解决组织微观疏松缺陷，且接口处强度满足要求。 增加孕育剂，提高高镍球铁的力学性能、退火性能、球化、流动性能以及收缩 率，延缓孕育衰退时间。增加球化剂，球化处理工艺性好。

本发明提供一种汽车发动机排气管的铸造方法，工艺简单，操作简单能满 足汽车发动机排气管耐热性能，提高铸件表面质量和内部清洁度。

涉及金属型低压铸造工艺均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现， 无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于金属型低压铸造工艺的改进。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现 本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非 限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落 在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施 方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见， 本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经 适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种汽车发动机排气管的铸造方法，其特征在于，包括：

1.造型外模用铁型模具，自硬砂造型，外砂箱采用铁型，覆膜砂采用变相砂；

2.铁型的内腔按三维建模软件对需要铸造的汽车发动机排气管的形状进行三维建模；根据三维造型并结合金属型低压铸造工艺确定铸造参数，随型制出，随型覆砂层厚度为10-12mm，浇注系统覆砂层为12-15mm；

3.铁型工艺熔炼铁水

浇注水冷排气管的铁水采用废钢、合金以及增碳剂为原料，球化剂加入量1.25-1.8％，孕育剂加入量0.25-1.5％；所述铁水的化学成分及质量比为：

C2.1-3.2％；Si4.2-5.2％；Mn1-1.5％；Cr1.5-2.2％；Ni32.3-35.8％；

P≤0.04％；S≤0.07％；As≤0.022％；

4.浇筑成型

浇注系统两头有过滤的标准铁型浇注系统，浇筑时设置高的液压力以及补缩系统；浇筑时设置一个保温冒口；

5.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；

6.铸件检验结果：所有项目检验结果均超过或达到汽车发动机排气管的质量标准。

2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机排气管的铸造方法，其特征在于，所述孕育剂采用250-900型孕育剂。

3.根据权利要求2所述的一种汽车发动机排气管的铸造方法，其特征在于，所述孕育剂的加入量为0.25。

4.根据权利要求1所述的一种汽车发动机排气管的铸造方法，其特征在于，所述球化剂的加入量为1.5％。