鐵模覆砂工藝鑄造排氣管(百度文庫)

1、二零一三年八月薄壁排氣管鑄件的薄壁排氣管鑄件的鐵模覆砂工藝鐵模覆砂工藝內(nèi)容提要內(nèi)容提要1 1：薄壁排氣管鑄件介紹：薄壁排氣管鑄件介紹2 2：當(dāng)前國內(nèi)鑄造工藝優(yōu)缺點(diǎn)概述：當(dāng)前國內(nèi)鑄造工藝優(yōu)缺點(diǎn)概述3 3：鐵模覆砂工藝介紹：鐵模覆砂工藝介紹4 4：模具設(shè)計(jì)：模具設(shè)計(jì)5 5：鐵型設(shè)計(jì)：鐵型設(shè)計(jì)6 6：現(xiàn)場工藝控制：現(xiàn)場工藝控制7 7：質(zhì)量狀況：質(zhì)量狀況8 8：總結(jié)：總結(jié)-2- 公司圖標(biāo) 一、薄壁排氣管鑄件介紹一、薄壁排氣管鑄件介紹-3- 公司圖標(biāo)目目 錄錄 車用無水冷排氣管是一種薄壁小件，毛坯重量車用無水冷排氣管是一種薄壁小件，毛坯重量6-86-8千克，壁厚千克，壁厚4.5-6mm4.5-6mm，通

2、常，通常 牌號有牌號有QT450-10QT450-10、RuT300RuT300、RuTSi4MoRuTSi4Mo、QTSi4MoQTSi4Mo等等-4- 公司圖標(biāo) 排氣管解剖圖排氣管解剖圖 材材 質(zhì)：質(zhì)：RuT300RuT300 組組 織：蠕化率織：蠕化率50% 50% ，F(xiàn) F+P+P 拉伸強(qiáng)度：拉伸強(qiáng)度：300MPa300MPa 延延 伸伸 率：率：1.5%1.5% 硬硬 度：度：150-230HBS150-230HBS 主主 壁壁 厚：厚：4.54.5土土0.5mm0.5mm-5- 公司圖標(biāo) 二、二、當(dāng)前國內(nèi)鑄造工藝優(yōu)缺點(diǎn)概述當(dāng)前國內(nèi)鑄造工藝優(yōu)缺點(diǎn)概述-6- 公司圖標(biāo) 目前國內(nèi)常用的鑄

3、造工藝有潮模砂鑄造、樹脂目前國內(nèi)常用的鑄造工藝有潮模砂鑄造、樹脂砂鑄造、組芯造型、消失模工藝。幾種工藝各有優(yōu)砂鑄造、組芯造型、消失模工藝。幾種工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1 1：傳統(tǒng)的砂型鑄造工藝，材料成本低，設(shè)備簡單。：傳統(tǒng)的砂型鑄造工藝，材料成本低，設(shè)備簡單。但是鑄型剛性差，厚大部位最后凝固，得不到有效但是鑄型剛性差，厚大部位最后凝固，得不到有效補(bǔ)縮，因此形成縮松的概率非常大。只能依靠在對補(bǔ)縮，因此形成縮松的概率非常大。只能依靠在對應(yīng)部位加冷鐵或補(bǔ)縮冒口輔助解決問題。然而效果應(yīng)部位加冷鐵或補(bǔ)縮冒口輔助解決問題。然而效果有限，并且?guī)淼娜斯こ杀驹黾雍统銎仿式档蛥s不有限，并且?guī)淼娜斯こ杀驹黾雍统?/p>

4、品率降低卻不容樂觀；容樂觀； 2 2：樹脂砂鑄造以及組芯造型：鑄型剛性有很大提高：樹脂砂鑄造以及組芯造型：鑄型剛性有很大提高，但是材料成本高，超過潮模砂，但是材料成本高，超過潮模砂100-150%100-150%，經(jīng)濟(jì)效，經(jīng)濟(jì)效益很差；益很差； 3 3：消失模工藝：造型簡單、成本低廉，可以解決縮：消失模工藝：造型簡單、成本低廉，可以解決縮孔縮松問題，表面質(zhì)量也有很大提升，但是目前還孔縮松問題，表面質(zhì)量也有很大提升，但是目前還沒找到有效的辦法來穩(wěn)定變形問題，特別是長度超沒找到有效的辦法來穩(wěn)定變形問題，特別是長度超過過500mm500mm的排氣管。的排氣管。 受到結(jié)構(gòu)和鑄造工藝受到結(jié)構(gòu)和鑄造工藝的

5、影響，容易形成縮的影響，容易形成縮孔縮松的部位孔縮松的部位-7- 公司圖標(biāo) 三、三、鐵模覆砂工藝介紹鐵模覆砂工藝介紹-8- 公司圖標(biāo) 鐵模覆砂工藝（鐵模覆砂工藝（Permanent Mold with Sand Lining ProcesPermanent Mold with Sand Lining Proces），是在鐵型和模），是在鐵型和模具之間留有一定的縫隙，噴入覆膜砂并固化后，獲得型腔的方法，其最突出的特具之間留有一定的縫隙，噴入覆膜砂并固化后，獲得型腔的方法，其最突出的特點(diǎn)就是鑄型剛性強(qiáng)和冷卻速度快。點(diǎn)就是鑄型剛性強(qiáng)和冷卻速度快。 覆砂層覆砂層 鐵型（砂箱）鐵型（砂箱） 鑄件鑄件 鐵

6、型代替了傳統(tǒng)的砂鐵型代替了傳統(tǒng)的砂箱，型腔有非常高的剛性箱，型腔有非常高的剛性，在鑄件凝固過程中，石，在鑄件凝固過程中，石墨化膨脹階段可以利用型墨化膨脹階段可以利用型壁高剛性的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)壁高剛性的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)縮；縮； 覆砂層是過渡層，可覆砂層是過渡層，可以通過改變其厚度來調(diào)節(jié)以通過改變其厚度來調(diào)節(jié)鑄件冷卻速度在合理區(qū)間鑄件冷卻速度在合理區(qū)間；冷卻速度提高對晶粒細(xì)；冷卻速度提高對晶粒細(xì)化和減小珠光體片間距有化和減小珠光體片間距有顯著作用。顯著作用。 利用鐵模覆砂鑄造工藝的高剛性和較快的冷卻速度，我們可以得到組織致密利用鐵模覆砂鑄造工藝的高剛性和較快的冷卻速度，我們可以得到組織致密，無縮孔縮松缺

7、陷、晶粒細(xì)小、材質(zhì)性能提升的鑄件。對球鐵、蠕鐵、灰鐵質(zhì)量，無縮孔縮松缺陷、晶粒細(xì)小、材質(zhì)性能提升的鑄件。對球鐵、蠕鐵、灰鐵質(zhì)量都有顯著地效果。都有顯著地效果。 鐵模覆砂工藝示意圖鐵模覆砂工藝示意圖-9- 公司圖標(biāo) 四、四、模具設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)-10- 公司圖標(biāo)傳統(tǒng)工藝傳統(tǒng)工藝 3 3：被主壁厚型腔吸收了：被主壁厚型腔吸收了部分熱量的鐵液，溫度降部分熱量的鐵液，溫度降低并沉積在法蘭和底面凸低并沉積在法蘭和底面凸臺等厚大部位。臺等厚大部位。 溫度的降低可以減小溫度的降低可以減小液態(tài)體收縮，對避免縮孔液態(tài)體收縮，對避免縮孔縮松有好處。縮松有好處。 1 1：對排氣管類鑄件，采：對排氣管類鑄件，采用從主壁厚

8、處進(jìn)鐵水的工用從主壁厚處進(jìn)鐵水的工藝設(shè)計(jì)。藝設(shè)計(jì)。2 2：充型過程中，主壁厚型：充型過程中，主壁厚型腔被高溫鐵液動態(tài)填充，使腔被高溫鐵液動態(tài)填充，使得鑄件大部分高溫區(qū)覆蓋在得鑄件大部分高溫區(qū)覆蓋在薄壁部位，對避免薄壁區(qū)冷薄壁部位，對避免薄壁區(qū)冷隔有利。隔有利。 模具設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)-11- 公司圖標(biāo) 在確定了進(jìn)鐵液位置在確定了進(jìn)鐵液位置后，設(shè)計(jì)了如下的布模后，設(shè)計(jì)了如下的布模方式，一箱四件。方式，一箱四件。 優(yōu)點(diǎn)是布局緊湊、出優(yōu)點(diǎn)是布局緊湊、出品率為品率為76.3%76.3%，各個鑄件，各個鑄件進(jìn)鐵液位置統(tǒng)一，排氣進(jìn)鐵液位置統(tǒng)一，排氣方向統(tǒng)一，利于后期質(zhì)方向統(tǒng)一，利于后期質(zhì)量分析和管理。量分析和管

9、理。 使用的鐵型外廓規(guī)格使用的鐵型外廓規(guī)格和公司其余產(chǎn)品相同，和公司其余產(chǎn)品相同，可以在現(xiàn)有的生產(chǎn)線上可以在現(xiàn)有的生產(chǎn)線上運(yùn)行。運(yùn)行。 坭芯排氣方向坭芯排氣方向 模具設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)-12- 公司圖標(biāo) 澆注系統(tǒng)采用封閉式澆注系統(tǒng)采用封閉式設(shè)計(jì)，內(nèi)澆道阻流，擋設(shè)計(jì)，內(nèi)澆道阻流，擋渣能力較好，各澆道截渣能力較好，各澆道截面比為面比為直：直：橫：橫：內(nèi)內(nèi)=1.36:1.3:1=1.36:1.3:1。濾網(wǎng)座和集渣包濾網(wǎng)座和集渣包內(nèi)澆道內(nèi)澆道 模具設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)-13- 公司圖標(biāo) 定位銷孔定位銷孔 模具加熱電熱管孔模具加熱電熱管孔 底部排布底部排布1.5Kw1.5Kw* *6 6條電阻加熱條電阻加熱管，配合溫

10、控裝置將模具溫度保持管，配合溫控裝置將模具溫度保持在在250-300250-300。 溫度過低覆膜砂固化時間長，溫度過低覆膜砂固化時間長，影響生產(chǎn)效率。最重要的是固化時影響生產(chǎn)效率。最重要的是固化時間長會引起覆膜砂鑄型起模困難，間長會引起覆膜砂鑄型起模困難，甚至崩爛鑄型。甚至崩爛鑄型。 溫度過高會造成覆膜砂烤焦，溫度過高會造成覆膜砂烤焦，強(qiáng)度下降，出現(xiàn)砂眼等缺陷。強(qiáng)度下降，出現(xiàn)砂眼等缺陷。 模具設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)-14- 公司圖標(biāo) 五、五、鐵型設(shè)計(jì)鐵型設(shè)計(jì)-15- 公司圖標(biāo)公司圖標(biāo) 鐵型的設(shè)計(jì)鐵型的設(shè)計(jì) 鐵模覆砂工藝控制鑄件冷卻速度的關(guān)鍵是選擇合理的覆砂層和鐵模覆砂工藝控制鑄件冷卻速度的關(guān)鍵是選擇合

11、理的覆砂層和鐵型壁厚。鐵型壁厚。 對于不同壁厚鑄件，期望的冷卻速度不一樣，覆砂層厚度也要對于不同壁厚鑄件，期望的冷卻速度不一樣，覆砂層厚度也要做相應(yīng)的調(diào)整。例如曲軸產(chǎn)品，厚大件不用過分擔(dān)心白口或滲碳體做相應(yīng)的調(diào)整。例如曲軸產(chǎn)品，厚大件不用過分擔(dān)心白口或滲碳體問題，只要表層不激冷就可以適當(dāng)減薄覆砂層來加快鑄型冷卻速度問題，只要表層不激冷就可以適當(dāng)減薄覆砂層來加快鑄型冷卻速度，兼顧考慮覆砂層強(qiáng)度，一般設(shè)計(jì)為，兼顧考慮覆砂層強(qiáng)度，一般設(shè)計(jì)為6-7mm6-7mm；而對于薄壁件，通常的；而對于薄壁件，通常的觀點(diǎn)是增加覆砂層厚度，減小白口傾向。觀點(diǎn)是增加覆砂層厚度，減小白口傾向。 為了確定排氣管鑄件的覆砂

12、層厚度，我們做了下面的模型具體分為了確定排氣管鑄件的覆砂層厚度，我們做了下面的模型具體分析。析。 鐵型設(shè)計(jì)鐵型設(shè)計(jì)-16- 公司圖標(biāo) E1E1 E2E2 鑄件凝固過程，分別向坭芯鑄件凝固過程，分別向坭芯和型壁釋放熱量。按照鑄件壁厚和型壁釋放熱量。按照鑄件壁厚4.5mm4.5mm計(jì)算，從計(jì)算，從14001400的澆注溫度的澆注溫度降到降到720720共析點(diǎn)，共釋放結(jié)晶潛共析點(diǎn)，共釋放結(jié)晶潛熱熱+ +熱傳遞能量約為熱傳遞能量約為1430J1430J。 E1+E2=1430JE1+E2=1430J 鐵型設(shè)計(jì)鐵型設(shè)計(jì)-17- 公司圖標(biāo)公司圖標(biāo) 鐵型（砂箱）鐵型（砂箱） 覆砂層覆砂層 鑄件鑄件 坭芯坭芯

13、 對于鑄鐵凝固，我們希望在共析對于鑄鐵凝固，我們希望在共析點(diǎn)以上有足夠的冷卻速度，有利于奧點(diǎn)以上有足夠的冷卻速度，有利于奧氏體枝晶骨架生長和晶粒細(xì)化；通過氏體枝晶骨架生長和晶粒細(xì)化；通過共析點(diǎn)速度要快，可以促成細(xì)片狀珠共析點(diǎn)速度要快，可以促成細(xì)片狀珠光體，有利于力學(xué)性能提高。光體，有利于力學(xué)性能提高。 鑄型的工作溫度為鑄型的工作溫度為200-250200-250，鑄件凝固到共析點(diǎn)時放出的熱量全部鑄件凝固到共析點(diǎn)時放出的熱量全部傳遞到覆膜砂層，使得覆膜砂溫度升傳遞到覆膜砂層，使得覆膜砂溫度升高。通過熱傳導(dǎo)計(jì)算，得出：高。通過熱傳導(dǎo)計(jì)算，得出： 1 1：按照覆砂層厚度為：按照覆砂層厚度為10mm1

14、0mm，則鑄，則鑄件在共析點(diǎn)放出的熱量使得覆砂層溫件在共析點(diǎn)放出的熱量使得覆砂層溫度可以升高到度可以升高到718718； 2 2：按照覆砂層厚度為：按照覆砂層厚度為8mm8mm，則鑄，則鑄件在共析點(diǎn)放出的熱量使得覆砂層溫件在共析點(diǎn)放出的熱量使得覆砂層溫度可以升高到度可以升高到847847； 鐵型設(shè)計(jì)鐵型設(shè)計(jì)-18- 公司圖標(biāo)公司圖標(biāo) 8mm 8mm覆砂層會升高覆砂層會升高到此溫度，高于共析到此溫度，高于共析點(diǎn)點(diǎn) 共析溫度共析溫度 10mm10mm覆砂層會升高覆砂層會升高到此溫度，和共析點(diǎn)到此溫度，和共析點(diǎn)接近接近 在實(shí)際情況，鑄型溫度不可能超過鑄件溫度，因此可以得出結(jié)論，在實(shí)際情況，鑄型溫度不

15、可能超過鑄件溫度，因此可以得出結(jié)論，8mm8mm覆砂層覆砂層容納不了鑄件在共析點(diǎn)以上的熱量，必定會像鐵型傳熱。而容納不了鑄件在共析點(diǎn)以上的熱量，必定會像鐵型傳熱。而10mm10mm覆砂層，溫度和覆砂層，溫度和鑄件相當(dāng)，說明沒有向鐵型傳熱，因此鑄件相當(dāng)，說明沒有向鐵型傳熱，因此10mm10mm覆砂層和普通樹脂砂型鑄造在共析點(diǎn)覆砂層和普通樹脂砂型鑄造在共析點(diǎn)以前的冷卻條件接近，只是會在共析點(diǎn)后加快鑄件冷卻。以前的冷卻條件接近，只是會在共析點(diǎn)后加快鑄件冷卻。 鐵型設(shè)計(jì)鐵型設(shè)計(jì)-19- 公司圖標(biāo)公司圖標(biāo) 鐵型體積比熱容為砂的鐵型體積比熱容為砂的2.62.6倍?？梢员刃蜕皟Υ娓嗟臒崃浚F倍。可以比型砂

16、儲存更多的熱量，鐵型參與傳熱時，型壁溫度梯度陡峭。型參與傳熱時，型壁溫度梯度陡峭。 從以上兩種冷卻狀態(tài)看出：從以上兩種冷卻狀態(tài)看出： （1 1）對于排氣管鑄件，如果選用）對于排氣管鑄件，如果選用10mm10mm覆砂層，砂層的蓄熱能力過大覆砂層，砂層的蓄熱能力過大，完全可以容納共析點(diǎn)以上的凝固潛熱，形同樹脂砂鑄造。只有在，完全可以容納共析點(diǎn)以上的凝固潛熱，形同樹脂砂鑄造。只有在共析轉(zhuǎn)變后才能借助鐵型加快冷卻，然而此時對鑄件性能提升已經(jīng)共析轉(zhuǎn)變后才能借助鐵型加快冷卻，然而此時對鑄件性能提升已經(jīng)沒有太大意義。沒有太大意義。 （2 2）對于）對于8mm8mm覆砂層，型砂不足以容納共析點(diǎn)以上的潛熱，必須

17、傳覆砂層，型砂不足以容納共析點(diǎn)以上的潛熱，必須傳遞熱到鐵型，因此可以比樹脂砂鑄型更快速地通過共析點(diǎn)。遞熱到鐵型，因此可以比樹脂砂鑄型更快速地通過共析點(diǎn)。 因此因此10mm10mm覆砂層是薄壁鑄件（覆砂層是薄壁鑄件（4.5mm4.5mm）的臨界點(diǎn)。綜合考慮鑄件）的臨界點(diǎn)。綜合考慮鑄件結(jié)構(gòu)和覆砂層強(qiáng)度，決定選取結(jié)構(gòu)和覆砂層強(qiáng)度，決定選取8mm8mm作為排氣管鑄件覆砂層厚度。作為排氣管鑄件覆砂層厚度。 鐵型設(shè)計(jì)鐵型設(shè)計(jì)-20- 公司圖標(biāo)公司圖標(biāo) 鐵型壁厚的確定鐵型壁厚的確定 鐵型的設(shè)計(jì)包含鐵型壁厚和射鐵型的設(shè)計(jì)包含鐵型壁厚和射孔布置。孔布置。 1 1：壁厚：壁厚 壁厚要能滿足連續(xù)生產(chǎn)的溫度，壁厚要能

18、滿足連續(xù)生產(chǎn)的溫度，既不能低于覆膜砂的固化溫度既不能低于覆膜砂的固化溫度200-200-250250。為了鑄件凝固放熱維持鐵型。為了鑄件凝固放熱維持鐵型在工作溫度，鐵型必須設(shè)計(jì)的較輕在工作溫度，鐵型必須設(shè)計(jì)的較輕薄。兼顧考慮強(qiáng)度，將型腔平均壁薄。兼顧考慮強(qiáng)度，將型腔平均壁厚設(shè)計(jì)為厚設(shè)計(jì)為20mm20mm，周邊加強(qiáng)筋厚度為，周邊加強(qiáng)筋厚度為30mm30mm，鐵型重量為，鐵型重量為600kg600kg（包含上下（包含上下鐵型）。鐵型）。 鐵型設(shè)計(jì)鐵型設(shè)計(jì)-21- 公司圖標(biāo)公司圖標(biāo)2 2：射砂孔位置的確定：射砂孔位置的確定 射砂孔在鐵模覆砂工藝中主要射砂孔在鐵模覆砂工藝中主要有兩個作用：有兩個作用： 1 1：覆膜砂從射孔噴入鐵型和模具：覆膜砂從射孔噴入鐵型和模具之間的縫隙，獲得鑄型。因此射之間的縫隙，獲得鑄型。因此射砂孔要布置在模具高點(diǎn)對應(yīng)的位砂孔要布置在模具高點(diǎn)對應(yīng)的位置，以保證獲得完整的型腔；左置，以保證獲得完整的型腔；左圖為排氣管鐵型射孔布置。圖為排氣管鐵型射孔布置。