專利名稱：一種薄殼球墨鑄鐵渦輪增壓器的鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄殼球墨鑄鐵渦輪增壓器的鑄造方法，尤其是薄殼球墨鑄鐵渦輪
增壓器類的鑄造方法。
背景技術(shù)：
薄殼球墨鑄鐵渦輪增壓器由于技術(shù)含量高，生產(chǎn)難度大，一直被歐美國家少數(shù)幾
家鑄造企業(yè)所壟斷。該系列薄殼球墨鑄鐵渦輪增壓器鑄鐵件，內(nèi)腔交叉布置有氣腔、水腔、
油腔，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。各腔體內(nèi)最小的壁厚，僅為5 6mm。同時(shí)，氣腔、水腔、油腔，使用時(shí)要求
承受標(biāo)定的壓力，不允許發(fā)生泄漏。該類產(chǎn)品的鑄造生產(chǎn)，存在以下難點(diǎn) (1)內(nèi)部的氣腔、水腔、油腔位置、腔間厚度尺寸、腔體空間尺寸、腔體輪廓尺寸控
制，十分困難； (2)材料與鑄件的結(jié)構(gòu)，適應(yīng)鑄造凝固收縮性能太差。鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)腔肉厚偏 小、肉厚分布不均勻，易于產(chǎn)生內(nèi)部組織縮松，澆注過程夾渣，無法很好適應(yīng)使用過程的承 受壓力的需要； (3)鑄件部分內(nèi)腔空間尺寸偏小-一 砂芯厚度僅有11 12mm，無法放置芯骨，芯 子極易發(fā)生變形。采用普通樹脂砂、芯骨制作砂芯，無法保證鑄件尺寸和鑄件的承壓能力；
(4)鑄件關(guān)鍵部位加工余量僅為3 4mm，其中有些部位由于鑄件結(jié)構(gòu)的限制，沒 法補(bǔ)貼增加加工余量； (5)鑄件內(nèi)部需要鑲鑄異型鋼管，要求位置準(zhǔn)確，鋼管內(nèi)無粘砂、內(nèi)表面光滑，外部 包裹鋼管的鐵液厚度僅6 8mm、并要求熔合良好； (6)在鑄件實(shí)體上各厚、薄典型位置平均取材料性能試棒4 5根，均須滿足材料 機(jī)械性能要求。 目前的通用鑄造工藝及熔煉、澆注方法，還不能穩(wěn)定地克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝方法獨(dú)特、能解決內(nèi)腔局部
厚大部位無法采用冒口補(bǔ)縮而易產(chǎn)生的縮松問題、保證鑄件殼體內(nèi)腔交叉布置的氣腔、水 腔、油腔各腔體的尺寸精度的一種薄殼球墨鑄鐵渦輪增壓器的鑄造方法。 本發(fā)明通過如下方法實(shí)現(xiàn) —種薄殼球墨鑄鐵渦輪增壓器的鑄造方法，其特征是它包括如下步驟 a.工藝方法設(shè)計(jì)采用中心分型，對(duì)于鑄件側(cè)面透門不在一個(gè)平面上不易分型的
情況，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)采用曲面吊胎方法，分型方法上采取重要法蘭面朝下，封閉式澆注系
統(tǒng)，鑄型底部多點(diǎn)澆注的方式； b.鑄造工藝三維模型設(shè)計(jì)利用計(jì)算機(jī)軟件，建立與鑄造工藝方法設(shè)計(jì)方案一致 的三維模型； c.充型/凝固模擬通過鑄造仿真模擬軟件，選擇模擬需要的參數(shù)，進(jìn)行充型、凝固過程模擬； d.模具制作根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度標(biāo)準(zhǔn)，制作尺寸精度高的金屬模具；
e.模擬合箱按照優(yōu)化了鑄造工藝方案的三維模型，利用三維軟件進(jìn)行型、芯模擬合箱； f.造型采用常規(guī)的鑄造呋喃樹脂砂，進(jìn)行三箱或四箱對(duì)舂分箱方法制造鑄型；
g.制芯利用三維模型設(shè)計(jì)、制作、使用與砂芯結(jié)構(gòu)接近的專用芯骨，同時(shí)對(duì)氣腔、水腔、油腔砂芯，使用寶珠原砂、派普樹脂/固化劑制作芯子，芯骨周圍的砂層強(qiáng)度達(dá)到1. 2Mp以上，并按照芯盒內(nèi)已經(jīng)標(biāo)識(shí)好的位置放置專用的排氣通道； h.合箱按照鑄造工藝設(shè)計(jì)的順序，將鑄型與砂芯組合，安放好澆口盆準(zhǔn)備澆注，合箱前，在鑄型外對(duì)需要對(duì)接的砂芯接縫，進(jìn)行預(yù)先表面處理、涂刷預(yù)先配置的涂料，預(yù)防錯(cuò)位，合箱時(shí)，采用專門制作的檢測卡板，控制關(guān)鍵部位的鑄件尺寸；
i.鐵水熔化鑄件材質(zhì)為QT400-15，采用電爐熔化；
j.球化孕育采用沖入法球化孕育； k.澆注澆注溫度1360 1390°C ，澆注時(shí)間2 3分鐘； 所述澆注是高溫慢澆，通過高溫慢澆的方式，澆注時(shí)，鐵水充滿澆口盆后挑堵，澆注過程中保持澆口盆充滿，同時(shí)注意點(diǎn)火引氣，及時(shí)排出高壓氣體； 所述球化孕育時(shí)采用75SiFe調(diào)料，然后采用沖入法球化孕育，球化劑采用稀土鎂球化劑，加入加入重量含量為0. 8 1. 4% ，孕育劑采用硅鋇孕育劑，加入加入重量含量為0. 4 0. 6%，球化孕育完成到澆注時(shí)間在14分鐘內(nèi)。
本發(fā)明有如下效果 1)結(jié)合公司前期有關(guān)薄壁球墨鑄鐵產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)薄殼球墨鑄鐵渦輪增壓器鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了系列鑄件的鑄造工藝方案。本專利系列薄殼球墨鑄鐵渦輪增壓器鑄件的澆注系統(tǒng)，使鐵水可以平穩(wěn)地充型和專用冷鐵的使用，有效地避免縮松缺陷，達(dá)到顧客質(zhì)量要求。本專利系列薄殼球墨鑄鐵渦輪增壓器鑄件鑄造工藝設(shè)計(jì)方案，成功的解決了造型、制芯及合箱過程中遇到模具活料難取，氣腔芯、水腔芯、油腔芯交叉造成的制芯及合箱干涉，很好的保證了鑄件的尺寸精度。 2)本專利系列薄殼球墨鑄鐵渦輪增壓器鑄件金屬模具的使用，保證了鑄件外觀及內(nèi)腔的復(fù)雜程度及尺寸精度的要求。 3)關(guān)鍵工序前期模擬，保證了實(shí)際操作的可靠性； 4)本專利規(guī)定的制作工藝方法獨(dú)特(常規(guī)的呋喃樹脂砂造型方法條件下，模具投
入使用前采取措施，保證了專用冷鐵的定位，達(dá)到了鑄件外形和圖紙一致的目標(biāo)。專用芯
骨，保證了砂芯不變形及鑄件內(nèi)腔尺寸。本專利規(guī)定的使用派普樹脂、寶珠原砂，保證芯骨
周圍的砂層強(qiáng)度達(dá)到1.2Mp以上，提高了砂芯的強(qiáng)度和表面質(zhì)量，避免砂芯發(fā)生變形和粘
砂缺陷。本專利規(guī)定的放置尼龍通氣道方法，保證砂芯出氣充分，順暢。本專利規(guī)定的合箱
前型外處理組合砂芯方法，保證了鑄件內(nèi)腔、鑄件壁厚尺寸精度。本專利采用的卡板檢驗(yàn)和
控制關(guān)鍵部位尺寸的方法，保證了該類產(chǎn)品的高等級(jí)尺寸公差控制質(zhì)量。 5)本專利涉及鑄件材質(zhì)為QT400-15，采用電爐熔煉方法，按照依據(jù)該發(fā)明工藝制
作的熔煉作業(yè)指導(dǎo)書控制過程參數(shù)，有效地防止了一般鐵水凝固結(jié)晶形核核心減少的問題。
6)本專利采用獨(dú)特的球化孕育劑及參數(shù)、有效防止球化孕育衰退，保證球化孕育 的效果 7)本專利采用75SiFe調(diào)料使?fàn)t內(nèi)的鐵水成分達(dá)到要求后采用沖入法球化孕育， 球化劑采用稀土鎂球化劑，加入量為O. 8 1. 4%，孕育劑采用硅鋇孕育劑，加入量為0. 4 0. 6%。為了防止孕育和球化衰退，控制球化孕育完成到澆注時(shí)間在14分鐘內(nèi)，以有效防止 球化孕育衰退，保證球化孕育的效果。 8)澆注原則是高溫慢澆，澆注溫度1360 139(TC，澆注時(shí)間是2 3分鐘，通過
高溫慢澆的方式使得鐵水的液態(tài)收縮可在澆注過程中得到補(bǔ)縮。澆注時(shí)鐵水充滿水口盆后
挑堵，利于鐵水中渣子上浮，澆注過程中保持水口充滿，同時(shí)注意引氣。 9)本發(fā)明通過獨(dú)特的鑄造工藝方案，特殊的型芯制作方法及澆注系統(tǒng)，成功地解
決了薄殼球墨鑄鐵渦輪增壓器系列件最常見的局部位的縮松問題及殼體鑄件的尺寸精度
問題，達(dá)到了穩(wěn)定生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式—種薄殼球墨鑄鐵渦輪增壓器的鑄造方法，其特征是它包括如下步驟 a.工藝方法設(shè)計(jì)采用中心分型，對(duì)于鑄件側(cè)面透門不在一個(gè)平面上不易分型的
情況，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)采用曲面吊胎方法解決，同時(shí)考慮到鑄件法蘭結(jié)合面要求較高，打孔位
置多等因素，為了保證結(jié)合面質(zhì)量，避免法蘭夾渣缺陷，從分型方法上采取重要法蘭面朝
下，來保證重要法蘭面的干凈程度。封閉式澆注系統(tǒng)，鑄型底部多點(diǎn)澆注的方式，使鐵水平
穩(wěn)充型； b.鑄造工藝三維模型設(shè)計(jì)利用計(jì)算機(jī)軟件，建立與鑄造工藝方法設(shè)計(jì)方案一致 的三維模型； c.充型/凝固模擬通過鑄造仿真模擬軟件，選擇模擬需要的參數(shù)，進(jìn)行充型、凝 固過程模擬； d.模具制作根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度標(biāo)準(zhǔn)，制作尺寸精度高的金屬模具；
e.模擬合箱按照優(yōu)化了鑄造工藝方案的三維模型，利用三維軟件進(jìn)行型、芯模 擬合箱； f.造型采用常規(guī)的鑄造呋喃樹脂砂，進(jìn)行三箱或四箱對(duì)舂分箱方法制造鑄型；
g.制芯利用三維模型設(shè)計(jì)、制作、使用與砂芯結(jié)構(gòu)接近的專用芯骨。同時(shí)對(duì)氣 腔、水腔、油腔砂芯，使用特殊的"寶珠"原砂、"派普"樹脂/固化劑制作芯子。保證了芯骨 周圍的砂層強(qiáng)度達(dá)到1. 2Mp以上，并按照芯盒內(nèi)已經(jīng)標(biāo)識(shí)好的位置放置專用的排氣通道；
h.合箱按照鑄造工藝設(shè)計(jì)的順序，將鑄型與砂芯組合，安放好澆口盆準(zhǔn)備澆注。
合箱前，在鑄型外對(duì)需要對(duì)接的砂芯接縫，進(jìn)行預(yù)先表面處理、涂刷預(yù)先配置的涂料，預(yù)防 錯(cuò)位，合箱時(shí)，采用專門制作的檢測卡板，控制關(guān)鍵部位的鑄件尺寸；
i.鐵水熔化鑄件材質(zhì)為QT400-15，采用電爐熔化；
j.球化孕育采用沖入法球化孕育； k.澆注澆注溫度1360 139(TC，澆注時(shí)間2 3分鐘。 上述澆注是高溫慢澆，通過高溫慢澆的方式，使得鐵水的液態(tài)收縮可在澆注過程 中得到補(bǔ)縮，澆注時(shí)，鐵水充滿澆口盆后挑堵，利于鐵水中渣子上浮，澆注過程中保持澆口
5盆充滿，同時(shí)注意點(diǎn)火引氣，及時(shí)排出高壓氣體。 球化孕育時(shí)采用75SiFe調(diào)料使?fàn)t內(nèi)的鐵水成分達(dá)到要求后采用沖入法球化孕育，球化劑采用稀土鎂球化劑，加入加入重量含量為0. 8 1. 4%，孕育劑采用硅鋇孕育劑，加入加入重量含量為0. 4 0. 6% 。為了防止孕育和球化衰退，控制球化孕育完成到澆注時(shí)間在14分鐘內(nèi)，以有效防止球化孕育衰退，保證球化孕育的效果。
權(quán)利要求
一種薄殼球墨鑄鐵渦輪增壓器的鑄造方法，其特征是它包括如下步驟a.工藝方法設(shè)計(jì)采用中心分型，對(duì)于鑄件側(cè)面透門不在一個(gè)平面上不易分型的情況，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)采用曲面吊胎方法，分型方法上采取重要法蘭面朝下，封閉式澆注系統(tǒng)，鑄型底部多點(diǎn)澆注的方式；b.鑄造工藝三維模型設(shè)計(jì)利用計(jì)算機(jī)軟件，建立與鑄造工藝方法設(shè)計(jì)方案一致的三維模型；c.充型/凝固模擬通過鑄造仿真模擬軟件，選擇模擬需要的參數(shù)，進(jìn)行充型、凝固過程模擬；d.模具制作根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度標(biāo)準(zhǔn)，制作尺寸精度高的金屬模具；e.模擬合箱按照優(yōu)化了鑄造工藝方案的三維模型，利用三維軟件進(jìn)行型、芯模擬合箱；f.造型采用常規(guī)的鑄造呋喃樹脂砂，進(jìn)行三箱或四箱對(duì)舂分箱方法制造鑄型；g.制芯利用三維模型設(shè)計(jì)、制作、使用與砂芯結(jié)構(gòu)接近的專用芯骨，同時(shí)對(duì)氣腔、水腔、油腔砂芯，使用寶珠原砂、派普樹脂/固化劑制作芯子，芯骨周圍的砂層強(qiáng)度達(dá)到1.2Mp以上，并按照芯盒內(nèi)已經(jīng)標(biāo)識(shí)好的位置放置專用的排氣通道；h.合箱按照鑄造工藝設(shè)計(jì)的順序，將鑄型與砂芯組合，安放好澆口盆準(zhǔn)備澆注，合箱前，在鑄型外對(duì)需要對(duì)接的砂芯接縫，進(jìn)行預(yù)先表面處理、涂刷預(yù)先配置的涂料，預(yù)防錯(cuò)位，合箱時(shí)，采用專門制作的檢測卡板，控制關(guān)鍵部位的鑄件尺寸；i.鐵水熔化鑄件材質(zhì)為QT400-15，采用電爐熔化；j.球化孕育采用沖入法球化孕育；k.澆注澆注溫度1360～1390℃，澆注時(shí)間2～3分鐘。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種薄殼球墨鑄鐵渦輪增壓器的鑄造方法，其特征是所述澆注是高溫慢澆，通過高溫慢澆的方式，澆注時(shí)，鐵水充滿澆口盆后挑堵，澆注過程中保持澆 口盆充滿，同時(shí)注意點(diǎn)火引氣，及時(shí)排出高壓氣體。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種薄殼球墨鑄鐵渦輪增壓器的鑄造方法，其特征是所述球化孕育時(shí)采用75SiFe調(diào)料，然后采用沖入法球化孕育，球化劑采用稀土鎂球化劑，加入重 量含量為0. 8 1. 4% ，孕育劑采用硅鋇孕育劑，加入加入重量含量為0. 4 0. 6% ，球化孕 育完成到澆注時(shí)間在14分鐘內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種薄殼球墨鑄鐵渦輪增壓器的鑄造方法，尤其是薄殼球墨鑄鐵渦輪增壓器類的鑄造方法，其特征是它包括如下步驟工藝方法設(shè)計(jì)、鑄造工藝三維模型設(shè)計(jì)、充型/凝固模擬、模擬結(jié)果分析處理、制模材料的選擇、模擬合箱、造型、制芯、合箱、鐵水熔化、球化孕育和澆注；本發(fā)明提供一種工藝方法獨(dú)特、能解決內(nèi)腔局部厚大部位無法采用冒口補(bǔ)縮而易產(chǎn)生的縮松問題、保證鑄件殼體內(nèi)腔交叉布置的氣腔、水腔、油腔各腔體的尺寸精度。
文檔編號(hào)B22D15/02GK101716668SQ20091011772
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者劉利平, 原曉雷, 尤青嶺, 徐國強(qiáng), 曲澤茂, 王向陽, 謝偉科, 陸建斌, 魚小偉 申請(qǐng)人:寧夏長城須崎鑄造有限公司;寧夏共享集團(tuán)有限責(zé)任公司