一种铸造用铁模覆砂蜂窝式排气砂箱的制作方法

本发明涉及铸造砂箱模具技术领域，尤其是一种铸造用铁模覆砂蜂窝式排气砂箱。

背景技术：

涡轮增压器分总成涡轮增压器壳体形状复杂，壁厚差异较大,厚的部分12mm，薄的部分只有3mm，铸造该产品需要材质具有良好的铸造性能。该产品使用高镍奥氏体球墨铸铁经铁模覆砂砂箱铸造而成，高镍奥氏体球墨铸铁铁水在炉中的过热温度一般高于1680℃～1720℃，适宜浇注温度1520℃～1560℃。根据产品及材质的特殊性，铁水在充型过程中需要急排气又急冷，所以铸造涡轮增压器壳体采用具有金属型铸造特点的铁模覆砂铸造工艺方法。

铁模覆砂铸造涡轮增压器分总成涡轮增压器壳体用与外形近形的铸铁型腔作为砂箱铁型（一模八件），近形的铁型上覆盖一层4～10mm的覆膜砂砂胎形成铸型，用于浇注涡轮增压器壳体铸件。铁型覆砂铸造具有金属型铸造的特点，铁的铸型在金属液结晶过程中有明显的急冷作用，可使铸件晶粒度细化，从而提高铸件的综合强度。

铁模覆砂铸造涡轮增压器分总成涡轮增压器壳体以前的铁模覆砂砂箱模具如图1所示，砂芯的排气是靠图1中排气片1进行的；铁水中的排气是靠排气片2进行的。因为型腔中铁水流通及排气不好，涡轮增压器壳体热浇注过程中，形成夹渣、气孔及冷隔缺陷，直接影响产品的使用性能，导致产品报废，废品率高达30%。原因是该产品使用高镍奥氏体球墨铸铁铸造而成,高镍奥氏体球墨铸铁中含有大量的镍（34～36%），镍由电解获得，电解过程中产生大量的氢，氢在高温始终溶于液态金属中，凝固过程中析出，排气不好会产生大量气孔；另一方面铁模覆砂工艺因为铸件冷却速度快，进入型腔铁水中的夹杂物和气体不容易浮出而极易形成夹渣和气孔，也易形成冷隔。因此要求铁模覆砂砂箱具备良好的排气功能。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种铸造用铁模覆砂蜂窝式排气砂箱，结构巧妙，能快速散热和排气。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种铸造用铁模覆砂蜂窝式排气砂箱，包括铁模覆砂上砂箱模具，所述上砂箱模具设有若干个排气孔。

进一步地，所述排气孔的直径为4.5mm。

进一步地，所述排气孔设有396个。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：在铁模覆砂上砂箱模具上设计了不均匀分布的排气孔，在产品铸造过程中对型腔、砂芯及铁水中气体的排气起到了急冷和快速均匀排气作用。

附图说明

图1为传统铁模覆砂模具的结构示意图；

图2为本发明铸造铁模覆砂蜂窝式排气砂箱模具的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图2所示，一种铸造用铁模覆砂蜂窝式排气砂箱，包括铁模覆砂上砂箱模具3，所述铁模覆砂上砂箱模具3上设有若干个排气孔4，该若干个排气孔4为不均匀布置。

本铸造铁模覆砂蜂窝式排气砂箱，根据高镍奥氏体球墨铸铁材质特殊性，在铁模覆砂上砂箱模具3上设计了不均匀分布的396个直径Φ4.5mm的排气孔4，在产品铸造过程中对型腔、砂芯及铁水中气体的排气起到了急冷和快速均匀排气作用。

采用上述结构的铸造铁模覆砂蜂窝式排气砂箱，具有以下技术效果：解决了产品因排气不好产生的气孔多、夹渣及冷隔问题，保证了产品质量。具体论述如下：上砂箱外形尺寸为760×560×170mm，因产品形状复杂，所以砂箱厚度不均，由最薄处25mm～最厚处150mm，经过试验验证铸件浇注到砂箱中铁水温度由1460℃快速冷却到1200℃约3分钟。

热量公式：查得铁水的比热容为，

，

最终排出的热量为：，

单排气孔4的面积：，

所有排气孔4的总面积：，

查得

最小高时总体积为：，

此时质量为：，占总重量的0.017，

铸件3分钟排出能量为：，

最大高时总体积为：，

此时质量为：，占总重量的0.099，3分钟排出的能量为：

二者取平均值，则3分钟内砂箱模具排出热量：

铸造用铁模覆砂蜂窝式排气砂箱，一模砂箱浇注8件铸件产品，使用钢水约68公斤，3分钟内砂箱排出热量：4.717×10⁵J。则每件铸件排出热量为0.590×10⁵J。

使用本砂箱制作的产品，经取样进行ONH分析仪测定结果如下表：

从表中看出氧、氮、氢含量有较大程度的下降。经统计实际铸件因气孔、夹杂、冷隔等缺陷产生的废品率大大降低到1%，解决了铸件的有关缺陷问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。