专利名称：高速机车喷气式发动机排气管及其近净成型铸造法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于高速机车喷气式发动机配套的重要部件， 由于喷气式发动机排出的气体属超高温高压，管路设计复杂，少 余量整体铸造机械切屑加工非常困难，在树脂砂砂型铸造中采用 近净成型整体铸造法成功解决了这一难题。高速机车喷气式发动 机排气管属于交通运输动力装置技术领域。
技术背景高速机车喷气式发动机排气管是高速机车喷气式发动机高 温高压气体处置排放中的重要关键构件，其作用主要是用于喷 气式发动机气体排放过程中的超高温度、超高压力管路中的连 接，起分流过渡、保障喷气式发动机正常工作、保障其安全性 的作用。目前国内没有厂家生产该产品，该产品以出口为主。 国外生产工艺技术主要采用分段铸造，然后经过机械加工再组 焊而成的焊接组合式结构。该结构的内腔对焊处为梯形面，并 在其结构体中有一环状焊缝，这种焊接组合式结构的喷气式发 动机排气管，其焊缝和焊接热影响区的质量稳定性难以保证， 可靠性低，.因其内腔不是均匀性光滑表面的结构，使其使用寿 命大大降低。因此现有的高速机车喷气式发动机排气管存在制 造工序繁多、工序工艺复杂、加工周期长、成本高的缺点，特 别是组焊件在工作过程中其耐压安全性能差，容易发生机车喷 气式发动机故障和人生安全事故。 发明内容本发明的目的在于提供一种制作容易、制造成本较低、 使用寿命较长、工作性能安全可靠的高速机车喷气式发动机排 气管及其近净成型铸造法，以克服现有技术存在的缺陷。本发明的排气管结构'它包括两个连体小圆法兰，二个圆 形变腰形连接管体，大直径连接法兰盘，它为小圆法兰的5倍 厚，连接管件体，两个圆形变腰形连接管体的圆形端与连体小 圆法兰连接，另一端是腰形通过连接管件体与大直径法兰盘连 接，两个连体小圆法兰之间由较厚的长方体连接，形成较难补 縮的热节，腰形连接管体通过连接管件体与大直径法兰盘连接， 其厚度比为5-8倍，避免凝固收縮时产生的收縮应力使联接处产生裂纹，大直径连接法兰为小圆法兰的5-8倍厚，避免法兰 盘产生严重縮孔縮松。近净成型树脂砂叠拼造型工艺铸造方法是a、选择合理的 连体工艺结构设计；b、使用树脂砂叠拼组合造型工艺方法；C、 底注反雨淋式浇注系统；d、采用整体浇注后将砂型翻身180° 的凝固补縮措施，浇注时大直径连接(小圆法兰的5-8倍厚)法兰盘朝下，使其设为小圆法兰的5-8倍厚。铸件的热处理及性能《高速机车喷气式发动机排气管》的(材料CA-6NM)，铸件热处理工艺路线按除应力退火、固溶处理、稳定化处理的工序进行；物理化学性能a、 化学成份C《0.06， Si《1.00， Mn《1.00， P《0.040 ， S《0.030， Cr: 11. 50-14. 00， Ni: 3.50-4.50， Mo:O. 40-1.00b、 机械性能ob》760 Mpa， os》550 Mpa， S5》15%，V》35%， HB《285c、 尺寸检査按41E914316P2图作全尺寸检査d、 X-射线探伤不允许存在任何裂纹缺陷；其余缺陷接收 级别为圆形缺陷当量不大于1.524mm，线性缺陷长度不大于 3.048mm。e、 渗透探伤不允许存在裂纹、气孔、冷隔等缺陷；针孔类 缺陷在12. 70mmX 12. 70mm范围内不超过20个。采用本工艺技术方案，所取得的有益效果是本发明的排气 管内腔形成均匀光滑表面，而且由于采用整体铸造成形，其内 部金属的结构组织是连续的，承载高温高压能力比现有焊接组 件提高了50%以上。因此，本发明与现有技术相比，具有制作容 易、制造成本较低、工作性能稳定、安全可靠等优点。
图1为本发明的高速机车喷气式发动机排气管的剖面结构图；图2为图1的截面结构图；图中1-连接小圆法兰、2-圆形变腰形连接管体、3-大直径 连接管法兰盘、4-连接管件体；图3、图4、图5分别为圆形变腰形连接管体截面结构示意图；具体实施方式
本发明的高速机车喷气式发动机排气管及其近净成型铸造 法的具体实施方式
，从产品的结构和产品的铸造方法加以叙述本发明所述的高速机车喷气式发动机排气管，它由连接管件体4， 二个连体小圆法兰1、 二个圆形变腰形连接管体2，大直径连接法兰盘3 组成，两个圆形变腰形连接管体2的圆形端与连体小圆法兰1无缝连接；另一端是腰形通过连接管件体4与大直径连接法兰盘3连接，两个连体小 圆法兰1之伺由较厚的长方体连接。连接管件体4为铸造的整体式管件体。 大直径连接管法兰3的内径比小直径圆形变腰形连接管体2的内直径大 300-500mm，大直径连接管法兰盘3的外径比小直径圆形变腰形连接管2 的外径大400-600mm。连接管体4的一端为大直径连接管法兰盘3，另一端 为小直径圆形变腰形连接管体2，排气管的长度为200-250mm。大直径连接 管法兰盘3为小圆法兰1的5倍厚。本排气管铸件的材料为CA-6Nm，化学 成份C《0. 06、 Si《1. 00、 Mn《1. 00、 P《0. 04、 S《0. 03、 Cr: 11. 5-14. 0、 Ni: 3.5-4.5。本发明所述的高速机车喷气式发动机排气管的铸造方法采用近净成型树脂砂叠拼造型工艺铸造，a、选择连体工艺结构设计整体铸造成型；b、 用树脂砂叠拼组合造型工艺；C、底注反雨淋式浇注系统；d、用整体浇注 后将砂型翻身180°的凝固补縮工艺，浇注时大直径连接法兰盘(3)朝下。
权利要求
1、高速机车喷气式发动机排气管，其特征在于它由连接管件体(4)，连体小圆法兰(1)、二个圆形变腰形连接管体(2)、大直径连接法兰盘(3)组成，两个圆形变腰形连接管体(2)的圆形端与连体小圆法兰(1)连接；另一端是腰形通过连接管件体(4)与大直径连接法兰盘(3)连接，两个连体小圆法兰(1)之间由较厚的长方体连接。
2、 根据权利要求1所述的排气管，其特征在于连接管件体(4)为 铸造的整体式管件体。
3、 根据权利要求1所述的排气管，其特征在于大直径连接管法兰 (3)的内径比小直径圆形变腰形连接管体(2)的内直径大300-500mm，大直径连接管(3)的外径比小直径圆形变腰形连接管(2)的外径大 400-600nrai。
4、 根据权利要求1所述的排气管，其特征在于连接管体(4)的一 端为大直径连接管道(3)，另一端为小直径圆形变腰连接管体(2)，排 气管的长度为200-250mm。
5、 根据权利要求1所述的排气管，其特征在于大直径连接管法兰 盘(3)为小圆法兰的5倍厚或8倍厚。
6、 近净根据权利要求1所述的排气管，其特征在于排气管铸件的 材料为CA-6Nm，化学成份C《0.06、 Si《1.00、 Mn《1.00、 P《0. 04、 S 《0.03、 Cr: 11.5-14.0、 Ni: 3.5-4.5、 Mo: 0.4-1.00。
7、 一种制造权利要求1所述的高速机车喷气式发动机排气管的铸造方法，其特征在于造型工艺采用近净成型树脂砂叠拼组合造型工艺铸造，采用连体工艺结构设计整体铸造成型。
8、 根据权利要求7所述的铸造方法，其特征在于采用底注反雨淋式浇注系统，用整体浇注后将砂型翻身180°的凝固补縮工艺，浇注时大 直径连接法兰盘(3)朝下。
全文摘要
本发明高速机车喷气式发动机排气管及其近净成型铸造法，属于交通运输动力装置技术领域。其高速机车喷气式发动机排气管由连接管件体，连体小圆法兰、二个圆形变腰形连接管体、大直径连接法兰盘组成，两个圆形变腰形连接管体的圆形端与连体小圆法兰连接；另一端是腰形通过连接管件体与大直径连接法兰盘连接，两个连体小圆法兰之间由较厚的长方体连接。本发明的排气管内腔形成均匀光滑表面，而且整体铸造成形，其内部结构组织是连续的，承载高温高压能力比现有焊接组件高。具有制作容易、制造成本较低、工作性能稳定、安全可靠等优点。
文档编号F02K1/00GK101403349SQ20081006895
公开日2009年4月8日 申请日期2008年10月30日 优先权日2008年10月30日
发明者万东海, 孙正健, 徐江平, 洪大钧, 高忠林 申请人:贵州航天新力铸锻有限责任公司