專利名稱：薄壁球鐵三通排氣支管的鑄造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種形狀復雜鑄件的鑄造方法，特別是一種薄壁球鐵三通排氣支管的鑄造方法。
背景技術：
排氣支管是形狀復雜的薄壁球鐵三通管狀鑄件，其中一個排氣口有三個方向的彎曲角度，對模具以及造型、配箱過程中尺寸精度要求很高；排氣支管的管徑Φ120-200mm，管壁厚6-8mm，管道長約800mm。根據中速柴油機專利公司的技術規(guī)范，該鑄件的材料為FGS350-22，爐前試棒性能要求，抗拉強度330-390N/mm2，屈服強度220-240N/mm2，延伸率12-18％，布氏硬度130-180。鑄件有較高的合金成化學成分要求，Si3％，Cr0.3％，Mo0.25％。鑄件不得有砂眼、氣孔、冷隔、縮松等鑄造缺陷。
現有的排氣支管鑄造生產工藝為采用木制模具和樹脂砂以手工的方式制造模型；以該鑄件沒有空間彎曲角度的排氣口的中心線為分型面(參見圖1)；帶三個方向的彎曲角度排氣口位于下箱，排氣口兩側設2只補砂芯；澆注系統(tǒng)為側注。
現有形狀復雜球體三通管的鑄造方法的存在以下不足①尺寸要求最高的排氣口位于下箱，由3只砂芯組合成形，由于該排氣口帶三個方向的彎曲角度，落砂芯后無法檢驗鑄型尺寸，鑄件尺寸偏差難以有效控制，鑄件加工后經常發(fā)現管壁過薄，造成鑄件水壓試驗滲漏而報廢，同時排氣口位置偏心缺陷也較嚴重。
②下箱的型腔空間極小，且型腔彎曲不規(guī)則，配箱時無法檢查型腔內是否有的散砂、積灰等雜物，也無法用冷風清理型腔，鑄件的砂眼、夾雜等缺陷較多，嚴重影響鑄件材質致密性，水壓試驗時局部管壁滲漏，鑄件報廢。
③管道芯和補砂芯在垂直方向位置重疊，配箱時管道芯和補砂芯必須同時往下落，砂芯之間的“磕碰”很嚴重，造成散砂、積灰落入型腔底部，加重了鑄件的砂眼、夾雜等缺陷。
④管道芯和補砂芯同時下落過程中，其中的1只砂芯只得采用人工搬運方式，而且補砂芯往下落時又必須沿管道芯彎曲方向的作水平移動，操作不便，生產效率低，勞動強度大。
⑤鑄件采用側面澆注，鐵水流程較長，由于球鐵鐵水的流動性較差，容易產生冷隔等缺陷。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種形狀復雜的薄壁球鐵件三通排氣支管的鑄造方法，提高鑄件的尺寸精度，減少鑄件的砂眼、氣孔、冷隔等鑄造缺陷，鑄件水壓試驗無滲漏，方便操作，減少了勞動強度，提高了生產效率。
本發(fā)明提供的技術方案在于一種薄壁球鐵件三通排氣支管的鑄造方法，包括制作模型、熔煉澆注、冷卻成型、清理檢驗，采用曲面分型的方式制作模型，采用曲面分型的方式制作模型，以帶三個彎曲角度的C排氣支管的中心線和A排氣支管的中心線組成的曲面為上下砂箱的曲面分型面，使所述的帶三個彎曲角度的C排氣支管和A排氣支管位于砂箱的曲面分型面上，由上、下砂箱的外模直接成形，B排氣支管位于下砂箱；采用側注和底注相結合的澆注系統(tǒng)，在A排氣支管的端部設置第一側注澆口，在C排氣支管側部設置第二側注澆口，所述的第一側注澆口和第二側注澆口均位于上砂箱中，在位于下砂箱的B排氣支管底部的延伸端第一補砂芯處設置一底注澆口，位于上砂箱的橫澆道為帶弧形彎折的“L”形結構，所述的橫澆道一端平行于A排氣支管的中心線并與底注澆口及第一側注澆口連通，橫澆道的另一端與第二側注澆口連通，直澆口垂直于橫澆道所在面并與橫澆道連通，并在C排氣支管法蘭上設置第一補縮冒口，A排氣支管的法蘭上設置第二補縮冒口，在B排氣支管前端突出的臺部下對稱放置第一冷鐵和第二冷鐵(8)，在C排氣支管前端突出的臺部放置第三冷鐵。
所述的鑄造過程主要包括如下幾個步驟①按照曲面分型方法編制鑄造工藝；②按照鑄造工藝的要求制作外模、芯盒、型板、澆冒口以及檢驗樣板的木模；③將木模定位于型板上，制作鑄型，并利用芯盒制作砂芯；④烘干鑄型及砂芯，按順序下砂芯，清除鑄型內散砂、積灰后合箱；⑤熔煉澆注；⑥冷卻成型；⑦清理鑄件，去除澆口、冒口、披縫；⑧常規(guī)熱處理，消除鑄件應力；⑨對鑄件毛坯劃線加工后，進行水壓試驗。
所述的鑄型和砂芯采用呋喃樹脂自硬砂制作。
所述的下砂芯順序為為先下第一補砂芯，然后下管道芯，最后下第二補砂芯，每下一只砂芯都要用檢驗樣板檢查鑄型尺寸，然后清理鑄型內的散砂和積灰。
所述熔煉澆注過程中的爐料的重量配比為新生鐵80％、廢鋼20％，熔化溫度為1520±10℃，出鐵溫度為1510±10℃，稀土鎂球化劑加入量為爐料總重量的1.6±0.2％，硅鐵孕育劑加入量為爐料總重量的1.0±0.2％，球化孕育溫度為1435±15℃，澆注溫度為1340±10℃。
所述的鑄件澆注后冷卻過程須進行保溫，保溫溫度≤200℃，保溫時間≥12小時。
所述鑄件的檢驗過程中進行水壓試驗的壓力為0.6MPa。
本發(fā)明與現有技術相比具有下列技術效果1.由于采用曲面分型，帶3個彎曲角度的C排氣口位于分型面上，由外模直接成形，配箱時可以直接用檢驗樣板控制鑄型的尺寸，保證了鑄件壁厚以及排氣口的空間位置，明顯提高鑄件的尺寸精度。
2.配箱時管道芯和補砂芯可以按順序逐個下芯，便于操作，下芯時可以用行車對管道芯和補砂芯進行吊運，減小人工的勞動強度，提高生產效率，同時消除了砂芯之間的“磕碰”現象，減少散砂、積灰落入型腔，位于下箱的B排氣口無彎曲角度，配箱時可以直接方便地檢查型腔的壁厚。
3.型腔內部若有散砂、積灰等雜物可以用冷風直接清理干凈，有效防止了鑄件砂眼、夾雜缺陷，保證了鑄件的材質致密性，采用新方法鑄造的鑄件進行水壓試驗后，很少發(fā)現因散砂和積灰造成的管壁滲漏現象。
4.由于采用側注和底注結合的澆口系統(tǒng)，提高了鐵水的充型能力，減少了薄壁件的冷隔缺陷。


圖1為現有技術中薄壁球鐵三通排氣支管的鑄造方法中的平面分型示意圖。
圖2為本發(fā)明薄壁球鐵三通排氣支管的鑄造方法中曲面分型的正視圖。
圖3為本發(fā)明薄壁球鐵三通排氣支管的鑄造方法中曲面分型的俯視圖。
圖4為本發(fā)明薄壁球鐵三通排氣支管鑄造方法中曲面分型的F向視圖。
其中1-曲面分型面 2-第一補縮冒口 3-第二補縮冒口 4-直澆口5-橫澆道 6-底注澆口 7-第一冷鐵 8-第二冷鐵9-第三冷鐵 10-第一側注澆口 11-第二側注澆口12-A排氣支管 13-B排氣支管14-C排氣支管 15-第一補砂芯16-管道芯 17-第二補砂芯具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，但不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。
請參閱圖2、圖3和圖4，圖2本發(fā)明三通排氣支管鑄造方法中曲面分型的正視圖，圖3本發(fā)明三通排氣支管鑄造方法中曲面分型的俯視圖，圖4本發(fā)明三通排氣支管鑄造方法中曲面分型的F向視圖。以帶三個彎曲角度的C排氣支管14的中心線和A排氣支管12的中心線組成的曲面為上下砂箱的曲面分型面1，使所述的帶三個彎曲角度的C排氣支管14和A排氣支管12位于砂箱的曲面分型面1上，由上、下砂箱的外模直接成形，B排氣支管13位于下砂箱；采用側注和底注相結合的澆注系統(tǒng)，在A排氣支管12的端部設置第一側注澆口10，在C排氣支管14側部設置第二側注澆口11，所述的第一側注澆口10和第二側注澆口11均位于上砂箱中，在位于下砂箱的B排氣支管13底部的延伸端第一補砂芯15處設置一底注澆口6，位于上砂箱的橫澆道5為帶弧形彎折的“L”形結構，所述的橫澆道5一端平行于A排氣支管12的中心線并與底注澆口6及第一側注澆口10連通，橫澆道6的另一端與第二側注澆口11連通，直澆口4垂直于橫澆道6所在面并與橫澆道6連通，并在C排氣支管14法蘭上設置第一補縮冒口2，A排氣支管12的法蘭上設置第二補縮冒口3，在B排氣支管13前端突出的臺部下對稱放置第一冷鐵7和第二冷鐵8，在C排氣支管14前端突出的臺部放置第三冷鐵9。
圖2、圖3和圖4是本發(fā)明的薄壁球鐵三通排氣支管的鑄造方法的一個最佳實施例，以PA6中速柴油機的三通排氣支管為例，利用圖2、圖3和圖4的設計具體說明本發(fā)明薄壁球鐵排氣支管鑄造方法的過程1)按照上述曲面分型的方法編制排氣支管的鑄造工藝。
2)按鑄造工藝圖紙要求制作木模，包括外模、芯盒、型板、澆冒口以及全套檢驗樣板，并將木模定位在型板上。
3)采用呋喃樹脂自硬砂制作鑄型、砂芯，造型時按外模上的標志放冷鐵。
4)采用噴槍烘干鑄型及砂芯后，按空間分布先下后上的順序下砂芯，每下一只砂芯，都要用檢驗樣板檢查鑄型尺寸是否符合要求，下芯后清理干凈鑄型內的散砂、積灰，檢查并清理后合箱。
5)熔煉澆注。爐料按照新生鐵80％和廢鋼20％進行配比后放置于1.5t中頻爐熔煉，熔煉溫度為1520±10℃，熔化出鐵溫度為1510±10℃，球化劑為F-2P，加入量為總的鋼鐵重量的1.6％，孕育劑為75SiFe，加入量總的鋼鐵重量的1.0％，球化孕育溫度為1435±15℃，澆注溫度為1340±10℃。
6)澆注成型后的鑄件在鑄型中保溫12小時后開箱。
7)清理鑄造成型的鑄件，去除澆口、冒口、披縫。
8)鑄件進行常規(guī)熱處理，消除應力。
9)鑄件毛坯檢驗合格后加工，進行水壓試驗，試驗壓力0.6MPa。
毫無疑問，本發(fā)明的薄壁球鐵件三通排氣支管的鑄造方法所述實施方式中的取值和連接都還有其他相似的方式?？傊?，本發(fā)明的保護范圍應包括那些本領域普通技術人員來說是顯而易見的變換或替代。
權利要求
1.一種薄壁球鐵三通排氣支管的鑄造方法，包括制作模型、熔煉澆注、冷卻成型、清理檢驗，其特征在于采用曲面分型的方式制作模型，以帶三個彎曲角度的C排氣支管(14)的中心線和A排氣支管(12)的中心線組成的曲面為上下砂箱的曲面分型面(1)，使所述的帶三個彎曲角度的C排氣支管(14)和A排氣支管(12)位于砂箱的曲面分型面(1)上，由上、下砂箱的外模直接成形，B排氣支管(13)位于下砂箱；采用側注和底注相結合的澆注系統(tǒng)，在A排氣支管(12)的端部設置第一側注澆口(10)，在C排氣支管(14)側部設置第二側注澆口(11)，所述的第一側注澆口(10)和第二側注澆口(11)均位于上砂箱中，在位于下砂箱的B排氣支管(13)底部的延伸端第一補砂芯(15)處設置一底注澆口(6)，位于上砂箱的橫澆道(5)為帶弧形彎折的“L”形結構，所述的橫澆道(5)一端平行于A排氣支管(12)的中心線并與底注澆口(6)及第一側注澆口(10)連通，橫澆道(6)的另一端與第二側注澆口(11)連通，直澆口(4)垂直于橫澆道(6)所在面并與橫澆道(6)連通，并在C排氣支管(14)法蘭上設置第一補縮冒口(2)，A排氣支管(12)的法蘭上設置第二補縮冒口(3)，在B排氣支管(13)前端突出的臺部下對稱放置第一冷鐵(7)和第二冷鐵(8)，在C排氣支管(14)前端突出的臺部放置第三冷鐵(9)。
2.按照權利要求1所述的薄壁球鐵三通排氣支管的鑄造方法，其特征在于所述的鑄造過程主要包括如下幾個步驟①按照曲面分型方法編制鑄造工藝；②按照鑄造工藝的要求制作外模、芯盒、型板、澆冒口以及檢驗樣板的木模；③將木模定位于型板上，制作鑄型，并利用芯盒制作砂芯；④烘干鑄型及砂芯，按順序下砂芯，清除鑄型內散砂、積灰后合箱；⑤熔煉澆注；⑥冷卻成型；⑦清理鑄件，去除澆口、冒口、披縫；⑧常規(guī)熱處理，消除鑄件應力；⑨對鑄件毛坯劃線加工后，進行水壓試驗。
3.按照權利要求2所述的薄壁球鐵三通排氣支管的鑄造方法，其特征在于所述的鑄型和砂芯采用呋喃樹脂自硬砂制作。
4.按照權利要求2所述的薄壁球鐵三通排氣支管的鑄造方法，其特征在于所述的下砂芯順序為第一補砂芯(15)、管道芯(16)和第二補砂芯(17)，每下一只砂芯都要用檢驗樣板檢查鑄型尺寸，然后清理鑄型內的散砂和積灰。
5.按照權利要求2所述的薄壁球鐵三通排氣支管的鑄造方法，其特征在于所述熔煉澆注過程中的爐料的重量配比為新生鐵80％、廢鋼20％，熔化溫度為1520±10℃，出鐵溫度為1510±10℃，稀土鎂球化劑加入量為爐料總重量的1.6±0.2％，硅鐵孕育劑加入量為爐料總重量的1.0±0.2％，球化孕育溫度為1435±15℃，澆注溫度為1340±10℃。
6.按照權利要求2所述的薄壁球鐵三通排氣支管的鑄造方法，其特征在于所述的冷卻成形過程須進行保溫，保溫溫度≤200℃，保溫時間≥12小時。
7.按照權利要求2所述的薄壁球鐵三通排氣支管的鑄造方法，其特征在于所述的鑄件水壓試驗中的壓力為0.6MPa。
全文摘要
一種薄壁球鐵件三通排氣支管的鑄造方法，包括如下步驟①編制鑄造工藝以C排氣口中心線和A排氣管的中心線形成的曲面為分型面，使C排氣口和A排氣口位于分型面上，由上、下箱外模直接成形，管道芯和補砂芯按編號順序下芯，采用側注和底注結合的澆注系統(tǒng)，設置補縮冒口，放置冷鐵；②制作外模、芯盒、型板、澆冒口以及檢驗樣板的木模；③制作鑄型、砂芯；④烘干鑄型及砂芯，下砂芯后合箱；⑤熔煉澆注；⑥冷卻成型；⑦清理鑄件；⑧熱處理；⑨進行水壓試驗。采用本發(fā)明薄壁球鐵件三通排氣支管的鑄造方法，大大提高了鑄件的尺寸精度，減少鑄件的砂眼、氣孔、冷隔等鑄造缺陷，并且操作方便，減少了勞動強度，提高了生產效率。
文檔編號B22C9/24GK1907597SQ20061003028
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月22日 優(yōu)先權日2006年8月22日
發(fā)明者陶衛(wèi)生, 江敏 申請人:滬東重機股份有限公司