一种耐热钢涡壳浇道挡渣兼补缩的工艺的制作方法

本发明涉及耐热钢涡壳铸造技术领域，尤其是一种耐热钢涡壳浇道挡渣兼补缩的工艺。

背景技术

随着环保要求的不断提高，汽车发动机尾气排放温度越来越高，耐950℃的镍奥氏体球铁材质的排气歧管、涡壳已不能满足使用要求。目前，奥氏体基体耐热钢材质的排气歧管、涡壳在发动机排放系统中逐渐应用，耐温1050℃，热疲劳性、抗氧化性好。

奥氏体基体耐热钢合金含量高，过冷度大，流动性差，充型困难。耐热钢涡壳一般壁厚4.5mm，双流道类型的涡壳，两流道间壁厚仅3mm，浇注系统设计中要充分考虑铸件成型性，采用大流量快速充型的工艺方法。

一般球铁件工艺设计中采用四单元浇注系统，如图1和图2所示，其中1-直浇道(f直)，2-搭接(f阻)，其中搭接也称横浇道垂直阻流，横浇道上下搭接，铁液流经此处，流动方向改变，有利于渣滓上浮，起到挡渣作用，3-横浇道(f横)，4-内浇道(f内)，f直：f阻：f横：f内＝1：0.8：1.2：0.9；但耐热钢涡壳壁薄，钢液易氧化，成型困难，传统四单元浇注系统不适用耐热钢涡壳铸造。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种耐热钢涡壳浇道挡渣兼补缩的工艺，这种浇注系统设计方法，可以大流量快速充型，避免不成型、氧化夹渣缺陷，同时，节省冒口数量，提高工艺出品率。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种耐热钢涡壳浇道，包括直浇道，所述直浇道上段放置过滤器，所述直浇道中部设置“八”型收缩部，所述直浇道下段设置补缩冒口颈。

进一步的，所述的耐热钢涡壳浇道挡渣兼补缩的工艺，包括以下步骤：

(1)确定直浇道、过滤器以及“八”型收缩部截面比，即f直：f过滤器：f阻＝1：4：0.8；

(2)确定浇注系统充型时间：

其中：g为型内钢液总重量，包括浇冒口系统重量；

(3)根据奥赞公式确定各浇注系统截面积：

其中：ρ为钢液密度，μ为流量损耗系数，g为重力加速度，hp为平均静压力头高度；

f直＝1.25*f阻，

f过滤器＝5*f阻。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用覆膜砂壳型铸造，直浇道上段放置过滤器，用于挡渣；直浇道中部设置“八”型收缩部，直浇道下段设置补缩冒口颈，增压法兰舌尖区域是涡壳功能区，受高温气流不断冲击，质量要求高，不允许有显微缩松缺陷；补缩冒口颈设计在此区域，可以起到补缩作用，消除显微缩松缺陷；这种浇注系统设计方法，可以大流量快速充型，避免不成型、氧化夹渣缺陷，同时，共用直浇道钢液补缩增压法兰，能节省冒口数量，降低成本，提高工艺出品率。

2、本发明确定直浇道1、过滤器2以及“八”型收缩部3截面比，即f直：f过滤器：f阻＝1：4：0.8，此截面比考虑到过滤器孔隙率及通过效率的影响因素，钢液流经过滤器，流量损失小，挡渣效果好。

附图说明

图1为现有技术中的四单元浇注系统的俯视图和剖面图；

图2为图1中的a-a剖面图；

图3为本发明实施例1的浇注系统俯视图；

图4为本发明实施例1的浇注系统主视图。

图1和图2中：1-直浇道，2-搭接，3-横浇道，4-内浇道；

图3和图4中：1-直浇道，2-过滤器，3-“八”型收缩部，4-补缩冒口颈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

如图3和图4所示，一种耐热钢涡壳浇道，包括直浇道1，其中直浇道1上段放置过滤器2，直浇道1中部设置“八”型收缩部3，直浇道1下段设置补缩冒口颈4。

耐热钢涡壳浇道挡渣兼补缩的工艺，包括以下步骤：

(1)确定直浇道1、过滤器2以及“八”型收缩部3截面比，即f直：f过滤器：f阻＝1：4：0.8；

(2)确定浇注系统充型时间：

其中：g为型内钢液总重量，包括浇冒口系统重量；

(3)根据奥赞公式确定各浇注系统截面积：

其中：ρ为钢液密度，μ为流量损耗系数，g为重力加速度，hp为平均静压力头高度；

f直＝1.25*f阻，

f过滤器＝5*f阻。

本实施例中g为35kg，t为5.8s，hp为31cm，ρ为0.0076kg/cm³，g为981cm/s²，μ为0.35，经计算，本实施例中f直为12cm²，f过滤器为48cm²，f阻为9.6cm²。

实施例2

实施例2中g为40kg，t为6.1s，hp为31cm，ρ为0.0076kg/cm³，g为981cm/s²，μ为0.35，经计算，本实施例中f直为13.1cm²，f过滤器为52.5cm²，f阻为10.5cm²。

实施例3

实施例3中g为45kg，t为6.3s，hp为31cm，ρ为0.0076kg/cm³，g为981cm/s²，μ为0.35，经计算，本实施例中f直为14.3cm²，f过滤器为57cm²，f阻为11.4cm²。

实施例4

实施例4中g为50kg，t为6.5s，hp为31cm，ρ为0.0076kg/cm³，g为981cm/s²，μ为0.35，经计算，本实施例中f直为15.4cm²，f过滤器为61.5cm²，f阻为12.3cm²。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。