专利名称：薄壁球铁三通排气支管的铸造方法
技术领域：
本发明涉及一种形状复杂铸件的铸造方法，特别是一种薄壁球铁三通排气支管的铸造方法。
背景技术：
排气支管是形状复杂的薄壁球铁三通管状铸件，其中一个排气口有三个方向的弯曲角度，对模具以及造型、配箱过程中尺寸精度要求很高；排气支管的管径Φ120-200mm，管壁厚6-8mm，管道长约800mm。根据中速柴油机专利公司的技术规范，该铸件的材料为FGS350-22，炉前试棒性能要求，抗拉强度330-390N/mm2，屈服强度220-240N/mm2，延伸率12-18％，布氏硬度130-180。铸件有较高的合金成化学成分要求，Si3％，Cr0.3％，Mo0.25％。铸件不得有砂眼、气孔、冷隔、缩松等铸造缺陷。
现有的排气支管铸造生产工艺为采用木制模具和树脂砂以手工的方式制造模型；以该铸件没有空间弯曲角度的排气口的中心线为分型面(参见图1)；带三个方向的弯曲角度排气口位于下箱，排气口两侧设2只补砂芯；浇注系统为侧注。
现有形状复杂球体三通管的铸造方法的存在以下不足①尺寸要求最高的排气口位于下箱，由3只砂芯组合成形，由于该排气口带三个方向的弯曲角度，落砂芯后无法检验铸型尺寸，铸件尺寸偏差难以有效控制，铸件加工后经常发现管壁过薄，造成铸件水压试验渗漏而报废，同时排气口位置偏心缺陷也较严重。
②下箱的型腔空间极小，且型腔弯曲不规则，配箱时无法检查型腔内是否有的散砂、积灰等杂物，也无法用冷风清理型腔，铸件的砂眼、夹杂等缺陷较多，严重影响铸件材质致密性，水压试验时局部管壁渗漏，铸件报废。
③管道芯和补砂芯在垂直方向位置重叠，配箱时管道芯和补砂芯必须同时往下落，砂芯之间的“磕碰”很严重，造成散砂、积灰落入型腔底部，加重了铸件的砂眼、夹杂等缺陷。
④管道芯和补砂芯同时下落过程中，其中的1只砂芯只得采用人工搬运方式，而且补砂芯往下落时又必须沿管道芯弯曲方向的作水平移动，操作不便，生产效率低，劳动强度大。
⑤铸件采用侧面浇注，铁水流程较长，由于球铁铁水的流动性较差，容易产生冷隔等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种形状复杂的薄壁球铁件三通排气支管的铸造方法，提高铸件的尺寸精度，减少铸件的砂眼、气孔、冷隔等铸造缺陷，铸件水压试验无渗漏，方便操作，减少了劳动强度，提高了生产效率。
本发明提供的技术方案在于一种薄壁球铁件三通排气支管的铸造方法，包括制作模型、熔炼浇注、冷却成型、清理检验，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，以带三个弯曲角度的C排气支管的中心线和A排气支管的中心线组成的曲面为上下砂箱的曲面分型面，使所述的带三个弯曲角度的C排气支管和A排气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排气支管位于下砂箱；采用侧注和底注相结合的浇注系统，在A排气支管的端部设置第一侧注浇口，在C排气支管侧部设置第二侧注浇口，所述的第一侧注浇口和第二侧注浇口均位于上砂箱中，在位于下砂箱的B排气支管底部的延伸端第一补砂芯处设置一底注浇口，位于上砂箱的横浇道为带弧形弯折的“L”形结构，所述的横浇道一端平行于A排气支管的中心线并与底注浇口及第一侧注浇口连通，横浇道的另一端与第二侧注浇口连通，直浇口垂直于横浇道所在面并与横浇道连通，并在C排气支管法兰上设置第一补缩冒口，A排气支管的法兰上设置第二补缩冒口，在B排气支管前端突出的台部下对称放置第一冷铁和第二冷铁(8)，在C排气支管前端突出的台部放置第三冷铁。
所述的铸造过程主要包括如下几个步骤①按照曲面分型方法编制铸造工艺；②按照铸造工艺的要求制作外模、芯盒、型板、浇冒口以及检验样板的木模；③将木模定位于型板上，制作铸型，并利用芯盒制作砂芯；④烘干铸型及砂芯，按顺序下砂芯，清除铸型内散砂、积灰后合箱；⑤熔炼浇注；⑥冷却成型；⑦清理铸件，去除浇口、冒口、披缝；⑧常规热处理，消除铸件应力；⑨对铸件毛坯划线加工后，进行水压试验。
所述的铸型和砂芯采用呋喃树脂自硬砂制作。
所述的下砂芯顺序为为先下第一补砂芯，然后下管道芯，最后下第二补砂芯，每下一只砂芯都要用检验样板检查铸型尺寸，然后清理铸型内的散砂和积灰。
所述熔炼浇注过程中的炉料的重量配比为新生铁80％、废钢20％，熔化温度为1520±10℃，出铁温度为1510±10℃，稀土镁球化剂加入量为炉料总重量的1.6±0.2％，硅铁孕育剂加入量为炉料总重量的1.0±0.2％，球化孕育温度为1435±15℃，浇注温度为1340±10℃。
所述的铸件浇注后冷却过程须进行保温，保温温度≤200℃，保温时间≥12小时。
所述铸件的检验过程中进行水压试验的压力为0.6MPa。
本发明与现有技术相比具有下列技术效果1.由于采用曲面分型，带3个弯曲角度的C排气口位于分型面上，由外模直接成形，配箱时可以直接用检验样板控制铸型的尺寸，保证了铸件壁厚以及排气口的空间位置，明显提高铸件的尺寸精度。
2.配箱时管道芯和补砂芯可以按顺序逐个下芯，便于操作，下芯时可以用行车对管道芯和补砂芯进行吊运，减小人工的劳动强度，提高生产效率，同时消除了砂芯之间的“磕碰”现象，减少散砂、积灰落入型腔，位于下箱的B排气口无弯曲角度，配箱时可以直接方便地检查型腔的壁厚。
3.型腔内部若有散砂、积灰等杂物可以用冷风直接清理干净，有效防止了铸件砂眼、夹杂缺陷，保证了铸件的材质致密性，采用新方法铸造的铸件进行水压试验后，很少发现因散砂和积灰造成的管壁渗漏现象。
4.由于采用侧注和底注结合的浇口系统，提高了铁水的充型能力，减少了薄壁件的冷隔缺陷。
图1为现有技术中薄壁球铁三通排气支管的铸造方法中的平面分型示意图。
图2为本发明薄壁球铁三通排气支管的铸造方法中曲面分型的正视图。
图3为本发明薄壁球铁三通排气支管的铸造方法中曲面分型的俯视图。
图4为本发明薄壁球铁三通排气支管铸造方法中曲面分型的F向视图。
其中1-曲面分型面 2-第一补缩冒口 3-第二补缩冒口 4-直浇口5-横浇道 6-底注浇口 7-第一冷铁 8-第二冷铁9-第三冷铁 10-第一侧注浇口 11-第二侧注浇口12-A排气支管 13-B排气支管14-C排气支管 15-第一补砂芯16-管道芯 17-第二补砂芯具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不应以此限制本发明的保护范围。
请参阅图2、图3和图4，图2本发明三通排气支管铸造方法中曲面分型的正视图，图3本发明三通排气支管铸造方法中曲面分型的俯视图，图4本发明三通排气支管铸造方法中曲面分型的F向视图。以带三个弯曲角度的C排气支管14的中心线和A排气支管12的中心线组成的曲面为上下砂箱的曲面分型面1，使所述的带三个弯曲角度的C排气支管14和A排气支管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排气支管13位于下砂箱；采用侧注和底注相结合的浇注系统，在A排气支管12的端部设置第一侧注浇口10，在C排气支管14侧部设置第二侧注浇口11，所述的第一侧注浇口10和第二侧注浇口11均位于上砂箱中，在位于下砂箱的B排气支管13底部的延伸端第一补砂芯15处设置一底注浇口6，位于上砂箱的横浇道5为带弧形弯折的“L”形结构，所述的横浇道5一端平行于A排气支管12的中心线并与底注浇口6及第一侧注浇口10连通，横浇道6的另一端与第二侧注浇口11连通，直浇口4垂直于横浇道6所在面并与横浇道6连通，并在C排气支管14法兰上设置第一补缩冒口2，A排气支管12的法兰上设置第二补缩冒口3，在B排气支管13前端突出的台部下对称放置第一冷铁7和第二冷铁8，在C排气支管14前端突出的台部放置第三冷铁9。
图2、图3和图4是本发明的薄壁球铁三通排气支管的铸造方法的一个最佳实施例，以PA6中速柴油机的三通排气支管为例，利用图2、图3和图4的设计具体说明本发明薄壁球铁排气支管铸造方法的过程1)按照上述曲面分型的方法编制排气支管的铸造工艺。
2)按铸造工艺图纸要求制作木模，包括外模、芯盒、型板、浇冒口以及全套检验样板，并将木模定位在型板上。
3)采用呋喃树脂自硬砂制作铸型、砂芯，造型时按外模上的标志放冷铁。
4)采用喷枪烘干铸型及砂芯后，按空间分布先下后上的顺序下砂芯，每下一只砂芯，都要用检验样板检查铸型尺寸是否符合要求，下芯后清理干净铸型内的散砂、积灰，检查并清理后合箱。
5)熔炼浇注。炉料按照新生铁80％和废钢20％进行配比后放置于1.5t中频炉熔炼，熔炼温度为1520±10℃，熔化出铁温度为1510±10℃，球化剂为F-2P，加入量为总的钢铁重量的1.6％，孕育剂为75SiFe，加入量总的钢铁重量的1.0％，球化孕育温度为1435±15℃，浇注温度为1340±10℃。
6)浇注成型后的铸件在铸型中保温12小时后开箱。
7)清理铸造成型的铸件，去除浇口、冒口、披缝。
8)铸件进行常规热处理，消除应力。
9)铸件毛坯检验合格后加工，进行水压试验，试验压力0.6MPa。
毫无疑问，本发明的薄壁球铁件三通排气支管的铸造方法所述实施方式中的取值和连接都还有其他相似的方式。总之，本发明的保护范围应包括那些本领域普通技术人员来说是显而易见的变换或替代。
权利要求
1.一种薄壁球铁三通排气支管的铸造方法，包括制作模型、熔炼浇注、冷却成型、清理检验，其特征在于采用曲面分型的方式制作模型，以带三个弯曲角度的C排气支管(14)的中心线和A排气支管(12)的中心线组成的曲面为上下砂箱的曲面分型面(1)，使所述的带三个弯曲角度的C排气支管(14)和A排气支管(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排气支管(13)位于下砂箱；采用侧注和底注相结合的浇注系统，在A排气支管(12)的端部设置第一侧注浇口(10)，在C排气支管(14)侧部设置第二侧注浇口(11)，所述的第一侧注浇口(10)和第二侧注浇口(11)均位于上砂箱中，在位于下砂箱的B排气支管(13)底部的延伸端第一补砂芯(15)处设置一底注浇口(6)，位于上砂箱的横浇道(5)为带弧形弯折的“L”形结构，所述的横浇道(5)一端平行于A排气支管(12)的中心线并与底注浇口(6)及第一侧注浇口(10)连通，横浇道(6)的另一端与第二侧注浇口(11)连通，直浇口(4)垂直于横浇道(6)所在面并与横浇道(6)连通，并在C排气支管(14)法兰上设置第一补缩冒口(2)，A排气支管(12)的法兰上设置第二补缩冒口(3)，在B排气支管(13)前端突出的台部下对称放置第一冷铁(7)和第二冷铁(8)，在C排气支管(14)前端突出的台部放置第三冷铁(9)。
2.按照权利要求1所述的薄壁球铁三通排气支管的铸造方法，其特征在于所述的铸造过程主要包括如下几个步骤①按照曲面分型方法编制铸造工艺；②按照铸造工艺的要求制作外模、芯盒、型板、浇冒口以及检验样板的木模；③将木模定位于型板上，制作铸型，并利用芯盒制作砂芯；④烘干铸型及砂芯，按顺序下砂芯，清除铸型内散砂、积灰后合箱；⑤熔炼浇注；⑥冷却成型；⑦清理铸件，去除浇口、冒口、披缝；⑧常规热处理，消除铸件应力；⑨对铸件毛坯划线加工后，进行水压试验。
3.按照权利要求2所述的薄壁球铁三通排气支管的铸造方法，其特征在于所述的铸型和砂芯采用呋喃树脂自硬砂制作。
4.按照权利要求2所述的薄壁球铁三通排气支管的铸造方法，其特征在于所述的下砂芯顺序为第一补砂芯(15)、管道芯(16)和第二补砂芯(17)，每下一只砂芯都要用检验样板检查铸型尺寸，然后清理铸型内的散砂和积灰。
5.按照权利要求2所述的薄壁球铁三通排气支管的铸造方法，其特征在于所述熔炼浇注过程中的炉料的重量配比为新生铁80％、废钢20％，熔化温度为1520±10℃，出铁温度为1510±10℃，稀土镁球化剂加入量为炉料总重量的1.6±0.2％，硅铁孕育剂加入量为炉料总重量的1.0±0.2％，球化孕育温度为1435±15℃，浇注温度为1340±10℃。
6.按照权利要求2所述的薄壁球铁三通排气支管的铸造方法，其特征在于所述的冷却成形过程须进行保温，保温温度≤200℃，保温时间≥12小时。
7.按照权利要求2所述的薄壁球铁三通排气支管的铸造方法，其特征在于所述的铸件水压试验中的压力为0.6MPa。
全文摘要
一种薄壁球铁件三通排气支管的铸造方法，包括如下步骤①编制铸造工艺以C排气口中心线和A排气管的中心线形成的曲面为分型面，使C排气口和A排气口位于分型面上，由上、下箱外模直接成形，管道芯和补砂芯按编号顺序下芯，采用侧注和底注结合的浇注系统，设置补缩冒口，放置冷铁；②制作外模、芯盒、型板、浇冒口以及检验样板的木模；③制作铸型、砂芯；④烘干铸型及砂芯，下砂芯后合箱；⑤熔炼浇注；⑥冷却成型；⑦清理铸件；⑧热处理；⑨进行水压试验。采用本发明薄壁球铁件三通排气支管的铸造方法，大大提高了铸件的尺寸精度，减少铸件的砂眼、气孔、冷隔等铸造缺陷，并且操作方便，减少了劳动强度，提高了生产效率。
文档编号B22C9/24GK1907597SQ20061003028
公开日2007年2月7日 申请日期2006年8月22日 优先权日2006年8月22日
发明者陶卫生, 江敏 申请人:沪东重机股份有限公司