[发明专利]一种高镍奥氏体球墨铸铁排气歧管铸造方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车发动机零件生产技术领域，特别是一种高镍奥氏体球墨铸铁排气歧管铸造方法。

背景技术

高镍奥氏体球墨铸铁排气歧管是CURSOR9新型六缸发动机排气系统的重要配套构件，其进气法兰与发动机缸体相连，出气法兰与增压器相连，增压器外接排气总管。其主要功能要求是以尽可能小的排气阻力和噪音，将气缸中废气通过排气歧管、排气总管、催化转换器、消声器排放到大气中，排气歧管的质量好坏直接影响发动机的性能和尾气排放标准。排气歧管的主要特点一是形体结构复杂，具有3个进气口、2个排气通道及出气口，进气口和出气口均设有连接法兰，每个进气法兰部位均设有散热片，铸件薄壁且壁厚差较大，最小壁厚只有4.5 mm左右，而最大壁厚达37mm；二是铸件大，单重20多公斤，铸件热节多，放置冒口困难；三是尺寸精度尤其是对流道的三维曲面尺寸精度要求高，材料内部不允许有缩孔、缩松缺陷，铸件要经过气密性试验，不允许漏气；四是铸件上产工艺难度大，采用D5B材质的低硅、高镍，基体组织为奥氏体＋少量碳化物，石墨类型为球状；石墨VI–A型,分布尺寸5-6，允许≤10% V 型和≤3% Ill 型；球化率≥80%（GB），这种材质要求高的熔炼温度（≥1620℃）及高的浇注温度（1550℃左右）等，其体收缩及线收缩大，流动性差，糊状凝固，补缩困难，缩松、缩孔倾向大，工艺出品率低。

目前大多采用的铸造工艺是进气法兰端面朝下，一箱两件，侧注式浇注，采用一个内浇口并设置在进气法兰侧，3个热冒口设置在进气法兰的内侧。这种工艺生产的铸件缩孔及缩松缺陷严重，铸件合格率不足20%，导致生产效率低，成本高，原材料、能源、人工浪费大，无法实现大规模工业化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种高镍奥氏体球墨铸铁排气歧管铸造方法，能够可靠地保证铸件产品的质量和使用性能，大幅度降低生产过程中的废品率，提高铸件的工艺出品率，降低生产成本，满足规模化生产效率的要求。

实现本发明的目的所采取的技术方案是：一种高镍奥氏体球墨铸铁排气歧管铸造方法，包括砂型制作、合金铁液熔炼和浇注3个步骤，其特征在于：

A．砂型制作步骤中：

a）砂型采用水平分型，一模一件，将铸件进气法兰端面朝上，砂箱高度≥250mm；

b）铸件成型采用覆膜砂壳和砂芯，壳砂和芯砂均采用氧化铁红砂，其粒度为50/100目，强度为4.0MPa，发气量为16-18毫升/克 ；

c）采用侧注式的浇注系统，在铸件四周设置多个内浇口、热冒口和冷冒口，并将内浇口、热冒口和冷冒口设置在铸件的热节部位；

d）热冒口使用鸭嘴状冒口，由冒口本体和冒口颈构成，所述冒口本体的高度高出分型面120mm-140mm、直径55mm-70mm，冒口颈的高度为20mm，横截面呈长方形，其长度为40mm，截面宽度为6mm；

B．合金铁液熔炼步骤中：

在合金液的熔炼中，严格控制镁的残留量，其残留量控制在0.05%～0.12%；出炉温度控制在1640°C±10°C；

C．浇注步骤中：

采用低温快浇工艺，浇注温度控制在1460°C±10°C，铁液浇铸速度控制

在70～100公斤/ min。

    所述热冒口设置在排气歧管的进气口侧部的热节部位，冷冒口设置在排气歧管的出气口侧部的热节部位。

根据发明人的实践经验，缩孔及缩松缺陷是高镍、复杂、薄壁铸件在批量生产中的一大难题，尤其是壁厚不均匀，且孤立热节较多。通过机械加工和X射线探伤检查可以发现，缩孔及缩松这两种缺陷多发生在铸件内部，这两种缺陷很相似，直接影响产品质量。因此缩孔、缩松缺陷的消除必须综合考虑浇注系统，浇注温度，铸件结构，型砂质量、芯砂质量等诸多工艺要素。

试验表明，缩孔、缩松缺陷铸件靠近管壁的热节和褡子部位，当进气法兰